无人（rén）机已经走过了（le）一个世纪的（de）发展历（lì）程，民用无人（rén）机（jī）迅（xùn）猛发展

在最近一段时间的新冠（guàn）肺炎（yán）疫情防控工（gōng）作中（zhōng），无人机发（fā）挥了许多作用，受到人们的广泛关注。

无人（rén）机是无人驾驶飞机的（de）简（jiǎn）称(英语简称UAV)，个头可大可小。从（cóng）最初的雏形（xíng）诞生至今（jīn），无人（rén）机已（yǐ）经走过了（le）一个（gè）世纪的发展历程，但无人机（jī）真正走进我们（men）的（de）生活，在娱乐（lè）、环保、交通等领域（yù）大展（zhǎn）身（shēn）手（shǒu），不过（guò）是最（zuì）近（jìn）十年的（de）事。

1.百年（nián）前先驱探（tàn）索（suǒ）

19世纪，无线（xiàn）电的（de）发现和运用给人们远距离（lí）控（kòng）制机器的运（yùn）行创（chuàng）造了（le）可能。1898年，物理学家（jiā）特斯拉向人们（men）展示（shì）了通过无线电遥控一（yī）条模型（xíng）船（chuán）的航行（háng），从而首次实现了遥（yáo）控技术的应用。当飞机被（bèi）人们（men）发明出（chū）来并在第一（yī）次世界大战中得到应用后，发明家（jiā）们开（kāi）始尝试将遥控技术与飞机结合，制（zhì）成一（yī）种无（wú）须飞行（háng）员亲自驾驶的飞机。

早在（zài）1909年（nián），美（měi）国工（gōng）程师就发明了一种名（míng）叫“陀螺仪”的装置，可以测（cè）定飞（fēi）机的飞行（háng）方向及机身正以（yǐ）什么（me）样的姿势（shì）在空中飞行。这（zhè）种装置是现代（dài）飞机自动控（kòng）制（zhì）和惯性导航系统的核心组成（chéng）部分。这种装置出（chū）现（xiàn）后，美国海（hǎi）军对此很（hěn）感兴趣，希（xī）望（wàng）以（yǐ）此为基（jī）础研（yán）究一种不需要飞（fēi）行员驾驶的（de）飞行（háng）器。当时，美国海（hǎi）军将其称之为“飞（fēi）行鱼（yú）雷”。为了提高飞行鱼雷的（de）导航精度，美国西部（bù）电器公司还（hái）为它（tā）开发了专（zhuān）用（yòng）的无线电导航系（xì）统。飞（fēi）行（háng）鱼雷（léi）是无人机最（zuì）早（zǎo）的（de）雏形之一，而惯性导航与（yǔ）无线电控制技术，至今仍然（rán）是遥控无人机的核心技术。

1917年，英（yīng）国皇（huáng）家飞行队的罗上尉制造了一（yī）架遥控飞机。这是一架木制结构的飞机，通过安装在卡车上（shàng）的弹射装置起飞。罗上尉本希望（wàng）可以通过遥控（kòng）的方式，让飞机平稳飞行一段时间（jiān），但在实（shí）际（jì）的（de）飞行表演中（zhōng），飞（fēi）机刚刚起飞就（jiù）失控了（le），仅仅飞行（háng）了一小段距离便坠落到了地（dì）上（shàng）。虽（suī）然试验遭遇失败，但由于（yú）飞机在（zài）飞（fēi）行过程中的确响应了罗上尉通过无线（xiàn）电（diàn）发（fā）出（chū）的控制信号，因（yīn）此这次（cì）试飞仍然被视为是无人（rén）机技术的发端。

2.战场上（shàng）初露锋芒（máng）

飞行员在进入战场作战前，需要（yào）像使用（yòng）枪（qiāng）支（zhī）的（de）射手射击靶子一样，在训练中（zhōng）实际攻（gōng）击天空中的靶机，来提升自己的作战（zhàn）技（jì）能。地面的高（gāo）炮防空（kōng）部队也需要用靶（bǎ）机（jī）进（jìn）行训练。在两（liǎng）次世界大战期间（jiān），美国、英国和德国都开始了将无人机（jī）作为（wéi）靶机的尝试。美国军方（fāng）还发现，无人机（jī）有可能方便快捷（jié）地在（zài）战场（chǎng）上传递信息，代替当时还广泛使用的（de）传令兵，并（bìng）在之前飞行鱼雷（léi）的（de）基础上（shàng）研发了“信使”无人机。

1941年（nián），美国（guó）海军萌（méng）生了使用无人机攻击敌人空中和（hé）地上目标的想（xiǎng）法（fǎ），研发了（le）TDN-1和TDR-1型无人攻击机。1944年9月（yuè）至（zhì）10月间，这两种无（wú）人机在太平洋战争中小试牛（niú）刀，攻击了（le）日军的（de）堡垒和火（huǒ）炮阵地等目标，取得（dé）了一定战果（guǒ）。

二战结（jié）束后，无人机（jī）开始投入战场（chǎng）侦察工作。世界上第一（yī）种实用（yòng）型的无人（rén）侦察（chá）机（jī）是（shì）无线电（diàn）控制的美国（guó）AN/USD-1战场无人监视机。这种飞（fēi）机装备有一（yī）台可以在白天工作的光学（xué）照相机和一（yī）台（tái）在夜（yè）间工（gōng）作的红外照相机，通过火箭（jiàn）助推（tuī）器起飞（fēi），完成任务（wù）后释放降落伞降落。但它拍（pāi）来的照片还需要复（fù）杂耗（hào）时的（de）处理和（hé）分析工作。

在冷（lěng）战和越南战争期间，美军（jun1）发现无人机除了照相外，还可以执行另一种形式的搜索（suǒ）任（rèn）务。无人机飞临敌人控制的空域后，可以诱骗敌人的防空（kōng）雷达（dá）开（kāi）机，获（huò）得防空雷达的信号（hào）特征（zhēng）。敌人的高炮、防空导（dǎo）弹、战斗机（jī）在拦截无人机的过（guò）程（chéng）中，也会将自身的部署情况暴露。一旦无人（rén）机被击落（luò），因为没有飞（fēi）行（háng）员驾驶，不会引起一系列的后（hòu）续问题。在无（wú）人机第一次大规（guī）模（mó）实战（zhàn）应用的越南战争期（qī）间，美军（jun1）在战场上大量使用“火蜂”型无人侦察机执行这方面的工作。在此期（qī）间，还催生出了直升机在半空回收无人（rén）机的技术。

3.新科（kē）技（jì）助（zhù）力指令控制

进（jìn）入（rù）上世（shì）纪80年代（dài）后，电（diàn）子工业和（hé）航空工业的发展为无人机发展带来了（le）新的契机。此时，军用无人（rén）机（jī）的（de）飞行控制技术出现（xiàn）了两大（dà）分（fèn）支，自动飞行控制（zhì）系统和（hé）指令控制系统（tǒng）。

自动飞行控制系统需要（yào）在无人机（jī）起飞前（qián）将本次飞行（háng）的路径、高（gāo）度和侦察（chá）目标等信息设定好，无人机（jī）依靠这（zhè）些信息自（zì）己完成飞行任务。这种模式（shì）虽然看起来比（bǐ）较简（jiǎn）单（dān），但一旦目标位（wèi）置出现了变（biàn）化，提前设定的飞（fēi）行路线就得不到需要的信息了。而指令控制模式（shì），将飞行员（yuán）的位（wèi）置由飞机上搬到了地面（miàn）站（zhàn）的控制室中。得益于视频图（tú）像（xiàng）技术的（de）发展（zhǎn），无人机可以通过无线（xiàn）电（diàn）信（xìn）号实（shí）时将（jiāng）侦察图像（xiàng）信息传回控制室，而控制员可以根据画面实时（shí）操控无人机飞行，根据瞬息万变（biàn）的战场形势（shì）控制无（wú）人机飞行。上世纪80年代以后，指令（lìng）控制技术逐渐成为军用无人机飞行控制系统的主流。

此外，卫星通信技术和GPS导（dǎo）航技术也（yě）给指令控制技（jì）术的应（yīng）用带（dài）来了帮助。在（zài）应用卫星通信前，无人机的飞行距离（lí）受到控制信（xìn）号传输和（hé）山川阻挡等因（yīn）素的限制。应用卫星通信（xìn）技（jì）术（shù）后，地面控制站（zhàn）可（kě）以将控制信号上传至太（tài）空中的（de）通信卫星，由（yóu）卫星中（zhōng）继放大后发送到无人（rén）机接收天线（xiàn）上（shàng），从而突破了地面障碍物（wù）和地平线的限制。GPS导航技术（shù），可以让（ràng）控制人员更（gèng）准确地获取无人机的位置，同时，在控制信号（hào）因为干扰中断时（shí），无人机可以使（shǐ）用GPS导航自主（zhǔ）返航回收。

4.现代战争中（zhōng）代（dài）替侦（zhēn）察兵

在上（shàng）世（shì）纪90年代初的海（hǎi）湾（wān）战争和21世纪初（chū）的伊拉克战争中，无（wú）人（rén）机得（dé）到全方（fāng）位（wèi）的应用（yòng）。两种美军现役的（de）“明（míng）星无人机”——“捕食者”和“全球鹰”也在此期间开（kāi）始应用。

“捕食者（zhě）”无人（rén）机源自（zì）于之前（qián）研发的“蚊”-750II型远程无人机，正式型号为RQ-1，该机是（shì）一种长航时无人机，采用涡（wō）轮增压的（de）螺旋桨发动（dòng）机作为动力（lì）。最大续航（háng）时间60小时，可在目标（biāo）上空（kōng）飞行24小时。侦（zhēn）察（chá）型的“捕食者（zhě）”配（pèi）有光（guāng）电（diàn）/红外侦察设备，在白（bái）天和夜（yè）间（jiān）均能执行（háng）侦察任（rèn）务（wù）。在（zài）“捕（bǔ）食者”上，还装备有一种被（bèi）称（chēng）作“合成孔径（jìng）雷达”的新装备（bèi）。这种装备可以（yǐ）通过发射无线（xiàn）电（diàn）信（xìn）号并接收大地或目标反射信号的方式（shì），绘制出目标的高分辨率图像。即（jí）便在有云层或雾气（qì）遮挡的情况下，这种雷达依旧（jiù）可以返回与相机照片（piàn）类（lèi）似的图像。从（cóng）2000年起，美（měi）军开始对“捕食（shí）者”进行改进，使它具备了使用武器（qì）对敌人（rén）进行攻击的能力（lì）。通过在无人（rén）机头（tóu）部安装用于指引导弹打击（jī）目标的激光指示器（qì），“捕食者”可以发射（shè）用（yòng）来打击（jī）坦（tǎn）克、装甲车等（děng）目标（biāo）的“地狱火”导弹（dàn）。2006年，攻击型“捕食者”的升级版MQ-9“死神”无人攻击机问世，这种无（wú）人机体积更大、性能更强，还能（néng）发（fā）射激光制导炸弹等武器。

“全球鹰”是一种无人侦察机。和“捕食者”一样，“全球鹰”也具备使用合（hé）成孔径（jìng）雷达等多个频段的侦察（chá）设备（bèi）获（huò）取战（zhàn）场信息的能力，可以执行对陆地目标和海上目标的侦察（chá）任务。由于使用了喷气式发（fā）动机作为动力，“全球鹰”有着比“捕食者”更高的（de）飞（fēi）行速度。美军本来也打算将（jiāng）“全球（qiú）鹰”无人侦察机改装成攻击（jī）型无人机，但（dàn）由于“全球鹰（yīng）”的飞（fēi）行高（gāo）度较高，用来执行对（duì）地攻击任（rèn）务（wù）并不十分合（hé）适，因（yīn）此放弃了这一想法。

除了“全（quán）球鹰”和“捕食者”这（zhè）类大型无人机外，美军还研发了小型化的无人机，如（rú）RQ-11“大乌鸦（yā）”和“龙眼”无人机。由于这（zhè）些（xiē）无人机体积轻巧（qiǎo）、便于携带，基（jī）层部队可以在日常巡（xún）逻中将无人机随身携（xié）带，一旦（dàn）遇（yù）到（dào）战斗情（qíng）况，可以就地将无人机放飞，提供侦（zhēn）察支援，灵活性（xìng）大大提高，特别（bié）适合反恐作战。

5.民用（yòng）无人（rén）机（jī）迅猛发（fā）展

虽（suī）然无人机技术的发展（zhǎn）源（yuán）于（yú）军事需求，但目前大家最熟悉（xī）的无人机，还是那种有着多个旋翼，可以灵活地在空（kōng）中运动或悬停，进行航（háng）拍活（huó）动的多旋翼无人机。这种无（wú）人机是自21世纪以来迅猛发展的民用无（wú）人机的典型（xíng）代表。

在（zài）多旋翼无（wú）人机（jī）中，四旋（xuán）翼无人机是最常见（jiàn）的一种无（wú）人机（jī）类型。它和直升（shēng）飞机（jī）一样，是（shì）通（tōng）过与机身平行的螺旋桨桨叶产（chǎn）生的升力垂直起（qǐ）飞，既（jì）无需机（jī）翼，又不用（yòng）设置跑道来（lái）起飞（fēi）降落，因（yīn）而（ér）体（tǐ）积（jī）小巧、使（shǐ）用方便。而和直升机这样的单旋翼飞行器相比，多旋翼飞行（háng）器的螺（luó）旋桨无需（xū）设（shè）置复（fù）杂的机械传动（dòng）装置，也不需要尾桨（jiǎng）来抵消（xiāo）主螺旋桨带来的（de）旋转（zhuǎn），因（yīn）此多（duō）旋翼无人机不但具（jù）备理想的可靠性（xìng），还可以将制造成本（běn）控制得（dé）比较低，能够以（yǐ）一（yī）般消费者能承受的价格销售。更重要的（de）是，在内部（bù）控制程序的配合下，多旋翼（yì）无人（rén）机（jī）的操控相（xiàng）当简单，非专业（yè）飞行（háng）人员短时间内就能掌握基本的操作（zuò）方法（fǎ），像玩（wán）电子游戏一样操控无人机（jī）的飞行，为无（wú）人机（jī）的普及扫除了障碍。

多（duō）旋翼（yì）民用无（wú）人机能够迅速兴起的（de）另外一个关键设备，是以GoPro为代（dài）表（biǎo）的运动相机。运动相机可以获（huò）得比（bǐ）一般相（xiàng）机更加宽广的（de）视野，拍（pāi）摄（shè）高清（qīng）晰度（dù）的照片或（huò）视频，体积重量（liàng）还十分小巧，特别适合安装在无人机上，获得（dé）从天空或高处向下（xià）的视角。无人（rén）机操控手们（men）不但可（kě）以在（zài）飞行过程中实（shí）时享受无人机带来的视觉体验，拍摄的高清照片、视频等还（hái）可以进行丰（fēng）富的后期处理，得到更炫酷的视觉效（xiào）果。在（zài）无人机出（chū）现之前，进行航拍需要（yào）租用（yòng）有飞行员驾驶的飞机，不但过程相当繁杂（zá），飞机（jī）租用价格也绝非（fēi）一般（bān）人可（kě）以承担。而（ér）在（zài）无人（rén）机出（chū）现之后，个（gè）人就可以进行日常的业余航（háng）拍活（huó）动。在运（yùn）动会等（děng）大（dà）型活动现场，无人机（jī）也已经成了必（bì）备的（de）拍摄工具。

进入21世（shì）纪后，由于（yú）基础技术（shù）的发展，民用无人机的各（gè）个组成部分性能（néng）越来越强、重量越来越轻（qīng），成本（běn）也越来越低，给无人机的普及创造了条（tiáo）件（jiàn）。目前，无人（rén）机搭载的（de）高（gāo）性能FPGA芯片（piàn），可以（yǐ）实现双CPU的功能，处理各种传感器传（chuán）来的（de）无（wú）人机状态信息，控制无人机（jī）的高效飞行（háng）。Wifi技术的发（fā）展让手机（jī）上网更方便，也给民用无人机的信号（hào）传输提供（gòng）了一种简（jiǎn）单有效的（de）实现方式，可以在（zài）一定距离内传输控制和（hé）影（yǐng）像信号。在续航方面，由于锂（lǐ）电池技术（shù）的（de）发展（zhǎn），用一块（kuài）重量不大的电（diàn）池就（jiù）可（kě）以让无人机在天空中飞行一段时间。

除了四旋翼无人机外，固定翼无人（rén）机也在民用领域得到了广泛（fàn）的应用（yòng）。与四旋翼无人机（jī）或多旋（xuán）翼无（wú）人机相比，固定翼无人机的续航时间（jiān）更长（zhǎng），飞行高度更高（gāo）、活动范围更大（dà），采用更加可靠（kào）的控制系统和信号传输系统，因此比四（sì）旋翼无（wú）人机更适（shì）合专业（yè）生产领域的应用。

6.无人机越来越“万能”

除了（le）娱乐航拍的功能外，民用无人机（jī）还（hái）有多（duō）种多样的（de）本领。大城市道路大多拥（yōng）堵严重，在发（fā）生交通事故时，无人机可快速低空飞抵事故现场，第一（yī）时（shí）间进行执（zhí）法拍摄取证。它传回的图像（xiàng）还能让交（jiāo）通部门更好地疏导拥堵的交通，从而（ér）更快到达现（xiàn）场进（jìn）行事故救（jiù）援工（gōng）作（zuò）。

遇（yù）到犯罪分（fèn）子驾车逃窜时，无人机可以在空（kōng）中跟踪（zōng）罪（zuì）犯的踪迹，引导警察实施抓（zhuā）捕。

在高层建筑发（fā）生火灾（zāi）时（shí），消防员可（kě）以释放无人机航（háng）拍，快（kuài）速获取火灾蔓延情况和被困人（rén）员位置，准确部署（shǔ）灭火（huǒ）力量。

当洪水发生时，无人机可携带救生绳（shéng）或救生圈，并将其投送到需要者身边。

对位于（yú）偏远地区的输电线路和石油管道，可以让无人机进行线路巡检的工作。无（wú）人（rén）机（jī）出（chū）动（dòng）一次就可以巡检几（jǐ）十甚至上百公（gōng）里的线路，减轻了工人的（de）工作负担。

未来，在网购之后，人们还可能收到无人机送来的快递包裹。快递（dì）企业计划用四旋翼或（huò）八旋翼无人机，在10公里（lǐ）的范围内派送重量不超过10公斤的（de）包裹。无人机不会取（qǔ）代快递（dì）小哥们的工作（zuò），而（ér）是会（huì）专注于紧急（jí）快件和（hé）偏（piān）远地区（qū）快件的派送，提高配送（sòng）效率，减少人力、运力成本（běn）。目前（qián），国外（wài）的亚马逊、DHL和国（guó）内的顺丰、京东等快递物流企业，都在开（kāi）展无人机配送快递的（de）尝试。德（dé）国DHL公司已（yǐ）经开（kāi）始使用（yòng）无人机，为居住在偏远海（hǎi）岛（dǎo）上的人们送去药品等必需物资。亚马逊推出的PrimeAir服务，可以（yǐ）将包（bāo）裹（guǒ）在30分钟内送（sòng）交客户。美国邮政还研制出了一种电动邮政汽车和无人机结合的（de）派送（sòng）模式，由司机驾驶电动邮（yóu）车（chē）到达（dá）社区，再由无人机从（cóng）邮车上自动取（qǔ）走（zǒu）包裹、送交住（zhù）户。2017年，中（zhōng）科（kē）院工热所还成（chéng）功研（yán）制（zhì）了世界（jiè）上第一（yī）种大型货运无人机。这种无人机可以在极短的跑道上起飞降（jiàng）落，一次可以运输重达1.5吨的货物，特别适合将（jiāng）一批快递（dì）包裹集中运到偏远的（de）乡镇（zhèn）和村庄，使那里的人（rén）们也能（néng）享受网购带来的便利。2018年，中国邮政在浙江（jiāng）安吉（jí）山（shān）村（cūn）地（dì）区开通了第一条（tiáo）无人（rén）机（jī）配送航线（xiàn），试点偏远地区配送服务。

炫彩世界

无人机集群不仅（jǐn）是“表演”

这（zhè）些年，我（wǒ）们经常能够看到无人（rén）机编队表（biǎo）演的新闻报道。成百上千架无（wú）人机，在夜色中通过（guò）自（zì）身（shēn）携带的（de）彩色灯（dēng）光（guāng）设备（bèi），组成（chéng）各种各样的美丽（lì）图案，甚至还能随着（zhe）音乐节（jiē）奏的变化（huà）翩翩起舞。这种奇观的出现，得（dé）益于无人机（jī）集（jí）群（qún）技术的（de）发展（zhǎn）。

实际上，早在这种表演为人所（suǒ）知之前，无人（rén）机集群技术在军事领域就（jiù）已经（jīng）得（dé）到了（le）发展与应用。2000年（nián），美（měi）国国防部的高级计划局就启动了有关研究（jiū）项（xiàng）目（mù），通过（guò）借（jiè）鉴蚂蚁的（de）群体组织（zhī）方法，研（yán）究（jiū）多架无人机在空中协同（tóng）发现目标的技术。经过（guò）近二十年的发展，无（wú）人机集群技术已经日臻（zhēn）成熟。在执行（háng）任务（wù）的过程中，集群中的无人机要组织好自己的队（duì）形，在完成任务的（de）同时避免发（fā）生碰（pèng）撞（zhuàng）。同时，无人机之间还要分享所处位置态势（shì）的感知（zhī），一架无人机所观察到的情况可以被所有无人机掌握。这样，大量无人（rén）机可以在单一操作（zuò）员的指挥下，完成一架（jià）无（wú）人机所不可能完成的（de）各（gè）种任务。

• 上（shàng）一篇：河北高速违法抓拍无人机上线！
• 下（xià）一篇：“多亏有这架无人机”民兵驾无人机助力灭火