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多旋翼无人机将何去何从

2016-12-12 23:21 MBH明黎



最近几年,多旋翼无人机从兴起到如今的火爆,不言而喻。伴随着无人机附属功能的增加也给我们带来了从未有过的新的体验。当然技术发展追求是无止境的,客户永远是挑剔的,无论哪一种驱动力都在要求这个行业不断进步。无人机发展至今日,有哪些瓶颈制约着无人机的发展和客户体验呢?我们借此希望展望一下无人机未来的技术发展。


动力技术




最影响客户体验的一个问题就是无人机的动力问题,娱乐级锂电池最多飞行半小时左右,所以行业最普遍的头疼大事就是动力不足问题。那么未来的解决方案将将有几个方向:

    

新型电池

2015年,加拿大蒙特利尔的EnergyOr技术有限公司报道采用燃料电池的四旋翼进行了3小时43分钟续航飞行。此外,石墨烯、铝空气电池、纳米点电池这三项电池技术有望成为未来电池世界的希望。人们对这些新的电池技术有着十分迫切的需求。它们将首先会被应用到手机和电动汽车,随后可配备于多旋翼。特别最近华为宣布石墨烯电池技术的突破,也让我们看到了欣喜和充满了期待。



图为采用燃料电池的EnergyOr四旋翼


混合动力:

2015年,美国初创公司TopFlightTechnologies报道自己开发混合动力六旋翼无人机。该六旋翼仅需要1加仑汽油,便可以飞行两个半小时,约160公里的距离,最高负重达约9公斤。

另外,一家来自德国的公司Airstier推出了一款多旋翼。该多旋翼采用油电混合动力,有效载荷5公斤,可飞行1个小时。



Top Flight Technologies混合动力六旋翼无人机



 Airstier yeair


地面供电:

系留多旋翼,采用地面供电,通过电缆将电能源源不断输送给多旋翼,比如:以色列公司Skysapience旋翼。




无线充电:

来自德国柏林的初创公司SkySense在无人机户外充电方面提供了一种解决方案。SkySense研发出一块可以为无人机进行无线充电的平板。它可以进行远程控制,无人机的降落-充电-起飞全过程可以独立实现,完全实现自动化。如果充电时间非常快,那么这项技术将会极大地帮助多旋翼进行长途飞行。





导航技术

定位技术:

GPS载波相位定位。比如SwiftNavigation公司开发的Piksi; 由日本东京海洋大学开发的RTKLIB开源项目(http://www.rtklib.com/


多信息源定位:

英国军方BAE 最近公布了他们研发的名为NAVSOP的定位技术。该技术将利用包括TV、收音机、Wi-Fi 等等信息定位,弥补GPS 的不足。


UWB (Ultra Wideband,超宽带)无线定位



SwiftNavigation公司开发的Piksi


测速技术:

比较精确的测速方案是通过视觉(光流)+超声波+惯导的融合。AR.Drone是最早采用该项技术的多旋翼飞行器,极大提升了飞行器的可操控性,获得了巨大的成功。PX4自驾仪开源项目提供了开源的光流传感器PX4Flow。该传感器可以帮助多旋翼在无GPS情况下精确悬停。大疆公司推出的“Phantom3”同样采用了该项技术。


避障技术:

深度相机避障技术。

声呐系统避障技术。

视觉+忆阻器避障技术。

双目视觉避障技术。

小型电子扫描雷达。

激光扫描测距雷达。


四维雷达:

其中的一些避障技术现在也已经被运用到多旋翼无人机上,比如大疆推出的Phantom4就运用了双目视觉避障技术,但是现阶段的避障功能远远没达到理想的效果。


跟踪技术:

GPS跟踪

视觉跟踪


交互技术

手势控制技术:

CES2014的展场上,有利用MYO手势控制臂带来控制AR.Drone2.0四旋翼的演示。


脑机接口的技术:

这种技术与无人机嫁接用户的体验将会大幅度的提升,但是作为需要安全性较高的飞行器,这种方式目前还不成熟。它可作为一种验证性质的技术展示,离实际还有不少距离。


通讯技术

4G/5G通讯技术:

2013年6月17日,北京4G联盟联合无人机联盟组织召开了4G联盟与无人机联盟交流研讨会。2015年,中国移动开发4G“超级空战队”设备,能支持航拍影像即拍即传。这些都是探索无人机和4G通讯技术的融合。但是随着5G时代的到来,这一切将发生革命性的变化。5G的速度比现在的LTE网络标准连接速度快250倍,无论是智能手机,还是汽车、医疗设备、无人机和其他设备,都将受益于这一无线连接速度,并且5G技术将真正的帮助实现万物互联。如果无人机与5G技术融合,无人机的发展将提升一个台阶。


Wifi通讯技术:

2013年,德国的卡尔斯鲁厄理工学院开发出了一项新的无线广域网技术,打破了最快的WiFi网络速度纪录,它可以让1公里以外的用户每秒钟下载40GB。由于这种设备的传输距离比普通WiFi路由器的覆盖范围要广得多,因此这种设备很适合无人机航拍图传或光纤布放不方便的农村地区应用。

 

芯片技术

2014CES上,高通和英特尔展示了功能更为丰富的多轴飞行器。例如,高通CES上展示的Snapdragon Cargo无人机是基于高通Snapdragon芯片开发出来的飞行控制器,它有无线通信、传感器集成和空间定位等功能。20159月,据美国科技新闻网站Engadget报道,高通已经为无人机市场推出了一个芯片解决方案,名为骁龙飞行平台。英特尔CEO Brian Krzanich也亲自在CES上演示了他们的无人机,采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI-express定制卡。此外,活跃在在机器人市场的欧洲处理器厂商XMOS也表示已经进入到无人机领域。


3DR发表声明与Intel英特尔共同合作开发Edison芯片,这是一种新型微型处理芯片。它只有一个硬币的大小,却具有个人电脑一样的处理能力。


目前,包括IBM在内的多家科技公司都在模拟大脑,开发神经元芯片。而一旦类似芯片被应用于无人机,自主反应、自动识别有望会变得轻而易举。


平台技术

“Dronecode”的无人机开源系统:

201410月,著名开源基金会Linux推出了名为“Dronecode”的无人机开源系统合作项目,将3D Robotics、英特尔、高通、百度等科技巨头纳入项目组,旨在为无人机开发者提供所需要的资源、工具和技术支持,加快无人机和机器人领域的发展。


Ubuntu 15.04操作系统:

Ubuntu 15.04的物联网版本是Ubuntu 目前最小且最安全的版本,非常地精简,适合发行家、科技专业人士与开发者使用,能够在无人机等领域中使用。


Airware发布企业级无人机系统:

Airware公司旨在通过标准化的无人机软件系统,帮助企业迅速、高效地完成商用无人飞行器的部署及管理。通过硬件和软件的结合Airware成功实现了在一个软件平台上统一管理多个不同型号、不同品牌无人机的目标。


空管技术

2014年,Airware计划在NASA加州基地针对不同类型的无人机(四旋翼、直升机、固定翼飞机)展开一系列的飞行和实验室测试。


初创公司SkyWard正在研发一个无人机交通控制系统,这个系统将让数千无人机在城市上空飞行而不会互相碰撞。Skyward正在跟FAA和全球三大无人机制造商——国内的大疆、美国的3D Robotics和法国的Parrot——合作以证明大量的无人机可以在拥挤的空域安全地共存。


美国航天局(NASA)同空间技术公司Exelis已经联手组成团队开发无人机空中交通管制系统的原型产品。


位于美国西雅图的Transtrex公司,发布了测试版本的无人机动态地理空间限制系统软件。该系统是为了确保无人机在500英尺高度下,安全规范飞行而设计的。




在第三届AOPAAircraft Owners and Pilots Association,航空器拥有者及驾驶员协会)国际飞行训练展会上,中国AOPA联合多家企业开发的针对轻小无人机的“U Cloud”无人机监管系统宣布上线。

虽然这些技术有些“乱花渐欲迷人眼”,相信未来的无人机带来的不仅是客户体验的冲击,也会带来社会各个方面的改变。



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