无人机诞生已有百年时间了,但是直到最近几年,无人机才开始风靡全球,进入大众的视野。
这究竟是为什么呢?
最初,无人机的研发和生产仅为军事用途。这可以追溯到1917年。[1]到二十世纪二十年代,无人机开始作为军事训练用的靶机使用。在1933年,英国费尔雷公司将一架代号为“女王”的双翼飞机改装成无人驾驶靶机并投入实际使用,这就是著名的“蜂后”无人机。
第二次世界大战后,全球无人机研发中心从英国转移到了美国和以色列,无人机的使用范围扩展到战地侦察、诱饵和情报搜集,再后来无人机被派往朝鲜、越南和海湾战场协助作战。到了二十世纪八九十年代,随着电子技术的进步,无人机在战争中扮演“侦察兵”的角色越来越耀眼夺目。
进入二十一世纪,无人机在军事领域的功能逐步向“侦查+定向”的方向去延伸,并增加了“进攻”的功能,其角色从“最佳配角”逐步向“主角阵营”靠拢。最近几十年,在世界经济持续发展、全球一体化潮流的大背景下,无线电技术、自动化技术、计算机技术、飞行控制和卫星导航等相关技术均取得了日新月异的进步。半导体产业、通信产业和航空产业等先进制造业也取得了飞速发展。技术和产业进步为无人机的发展提供了质优价廉的设备与配件,使得无人机在材料、续航能力、飞行控制、传感技术和性价比等许多关键领域取得了重大突破,各种各样高性能的现代无人机纷纷横空出世。
当今,全球最为先进的军用无人机主要分布在美国、以色列、英国、法国、德国和俄罗斯等国家。
同一时期,无人机在民用领域的发展也取得了长足进步。人类在步入后工业化的时代,智能化社会在各方面都释放出巨大的需求,无人机的应用领域越来越广,市场规模越来越大。由军用领域切入民用领域,对无人机产业而言,是顶破了天花板。民用无人机需求广泛,在相关联的各个行业都存在着巨大的应用潜力,加上行业需求是常态化的,市场前景将长期向好。民用无人机的行业应用主要体现在影视广告航拍、农业植保、森林防火、电力巡检、石油管道巡检、防恐救灾、地质勘探、海洋遥感、通信中继、互联网接入和物流等方面。
近年来无人机在国内外的发展实践表明,对其深度应用产生了良好的经济和社会效益。相比于军用,在全球范围内,民用无人机的应用亦如是。
以下为无人机在民用领域发展的几个重要节点:
1982年,中国西北工业大学研发出民用无人机D-4,主要用于航空测绘和探矿。
1991年,日本的雅马哈公司首开无人机用于农业植保领域的先例,具体主要用于稻田的病虫害防治作业。雅马哈无人机在农业植保领域的地位,至今无人能撼动。
1997年,由澳大利亚Aerosonde公司研发的一款气象无人机投入使用。
2005年,中国台湾科学家利用Aerosonde公司生产的“MK-Ⅲ”无人机成功穿越了“龙王”的台风眼,在台风核心区持续飞行了10小时左右,并获取了3000米高度台风云墙内的风速。
2013年初,中国深圳的大疆创新科技有限公司(DJI-Innovations,简称DJI)推出精灵系列无人机的第一代产品,获得极大成功。这个时间点是具有里程碑式的意义,它标志着无人机的发展进入了一个全新的时代,从那一时刻开始,无人机的操作变得相当容易,普通人也能经过学习很快上手,而且更为重要的是产品的成本足够低廉。DJI的无人机在操作上和价格上双双降低了门槛,民用无人机的发展由此步入突飞猛进的快车道。
经济发展、技术进步、开放共享以及企业的创新精神等多重因素的合力促使无人机在便捷性、实用性和经济性等方面产生了质的飞跃,这些飞跃使它终于甩掉神秘、昂贵等小众化标签,开始迈开大步跨向发展的黄金时代。
综观无人机的整个发展历程,可以说有两个极为重要的节点:
第一个重要的节点是在二十世纪八九十年代,重点是在军事领域,无人机在其中发挥了巨大作用。此后,无人机的以下价值才引起人们的足够重视:①没有驾驶人员伤亡的风险;②成本低、效率高和用途广;③生存能力强,机动性能好;④使用和调度方便等。
军用无人机取得了飞跃式的大发展,比较著名的军用无人机有:美国的“全球鹰”无人机(图1-1)、美国的“死神”无人机(图1-2)、以色列的“苍鹭”无人机(图1-3)、法国的“神经元”无人机(图1-4)。
执行任务的飞行器,从有人驾驶向无人驾驶的转变是带有趋势性的。无人驾驶最突出的优点是可以避免驾驶人员的伤亡,并且更加机动灵活。
图1-1 “全球鹰”无人机
图1-2 “死神”无人机
图1-3 “苍鹭”无人机
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图1-4 “神经元”无人机
无人机更大的应用价值和发展潜力在民用领域。从本质上说,无人机是一种先进的生产工具。人类社会的生产方式持续向机械化、自动化和智能化方向发展,无人机协助人类,或部分替代人类,发挥人机协同的优势,得以解放和发展生产力。
无人机发展史上的第二个重要节点发生在民用领域,以2013年DJI无人机的大获成功为标志。
在DJI之前,民用无人机的应用已经初露端倪,典型案例是在二十世纪八十年代前后,日本的雅马哈公司开发的农业植保无人机(图1-5),主要用于稻田的病虫防害作业,产生了极好的经济效益。雅马哈的无人机性能很好,但价格过于昂贵,在很长一段时间内,仅仅局限于日本国内和少数地区使用,其影响范围不够广泛。无人机这一“神秘”的高科技产品要真正开始“亲民”的征程,还必须耐心地等待机会。
图1-5 雅马哈植保无人机
2006年,一个26岁的年轻人拉了几个小伙伴,在深圳的一间民房内开始了无人机的研发,这就是DJI的雏形,这个年轻的创业者就是汪韬。在2013年初,大疆的“精灵”无人机(图1-6)在欧美市场获得了巨大成功。在汪韬和同事们历经多年的默默无闻、备尝艰辛的艰苦奋斗下,在各方人士的帮助下,大疆的航拍无人机终于取得了成功。“精灵”无人机开创性的多轴设计,操作简便,性能优异,价格实惠,从而得以迅速风靡全球,并占领了全世界同类产品70%左右的市场份额。从那时起,无人机这一看似神奇而先进的科技产品变得越来越平民化,得到媒体的曝光,频频出现在人们的日常生活中。
图1-6 DJI早期的“精灵”无人机
在DJI无人机成功案例的示范和催化作用下,近几年无人机在其他民用领域的应用也得以迅速发展。比如,电力巡检无人机(图1-7)、测绘无人机(图1-8)、农业植保无人机(图1-9)、快递无人机(图1-10)、自拍无人机(图1-11)和影视航拍无人机(图1-12)等。
图1-7 电力巡检无人机
图1-8 测绘无人机
图1-9 农业植保无人机
图1-10 快递无人机
图1-11 自拍无人机
图1-12 影视航拍无人机
成本降低和技术突破相得益彰,使得最近几年无人机在民用领域的各行各业取得了飞跃发展。从个人娱乐用途来说,无人机很有趣,是个好玩具。从行业应用的角度说,无人机代表的是一种先进的生产力,是不折不扣的机械化、自动化的工具。
人类进化靠的是什么?归根结底靠的是认知能力的不断提高,靠的是制造工具和使用工具以及对工具的不断革新换代。认知能力和生产工具的进步,推动着人类社会从采集狩猎时代,到农业时代、到工业时代、到信息时代和人工智能时代的进步和演化。未来,机械化、自动化、智能化以及人机协同,将协助人类的生产发展,民用无人机将会在各自的应用领域发挥得越来越好。
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