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人人都能“开”无人机

发布时间:2019-01-07 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    人人都能“开”无人机作者:未知   ??去年巴黎航空演出中,一些军用无人驾驶飞机(后简称无人机)大出风头,它们有些惟有一只手那么大。而5月份在北京举办的中国国际模型博览会也出现了一批相似的飞行器。只是它们不是军用的,反而更像是最新最酷的玩具,价格也要便宜得多,一般不超过1千美元。
  ??有趣的是,这些民用无人机并非全部是由飞行器企业带来的,很多是无人机爱好者自己制作,并在无人机社区共享的。业内人士表示,在无人机领域,玩具制造商和爱好者“打败”了军事家当。
  无人机在美国很流行
  ??如果你在美国,抬头看看天空,你很可能正巧看见这么一架无人驾驶飞机:小巧、完全自主、又极其便宜。除了搞爆破,它们能完成所有军用无人机的事务。只管严格说来,它们在美国还不被准许用于商业,然而FAA(联邦航空局)正打算从2015年起正式核准其商用。
  ??在民用无人机的发展中,无人机爱好者功不可没。首先,他们钻研无人机便是为了好玩,正如早期个人电脑迷一样。只是,随着无人机越来越精密和可靠,实际应用出现了。
  ??一些影视剧组已经起初把无人机用于高空取景,与传统有人驾驶直升机相比,它们取景范围更远,也更平安与便宜。同时,农民让它飞在田地上空,以确定哪些庄稼需要浇水施肥;电力公司用它来检测传输线是否正常事务;而护林员用它清点牛群、羊群。
  ??当然,更多的无人机被用于科学观测。从海面赤潮到亚马逊雨林的太阳能反射率,这些数据都被无人机获取。它们还能跟踪濒临灭绝的野生动物,悄悄绘制下需要额外保护的区域。
  民用无人机时代来临
  ??要想知道民用无人机发展速度,由我于2007年创建的在线社区“DIY无人机”(DIYdrones)很能说明问题。现在,这个社区已有2万6千名会员,他们的无人机有的是自己制作的,有的是从为无人机爱好者服务的企业那里买的。据统计,每个月大约有1千架新的民用无人机起初飞行。其中,私人无人机的增长尤为惊人。
  ??何以发展得如此迅速?原因与其他数字技能一致:摩尔定律。这个由英特尔(Intel)创始人之一戈登・摩尔(Gordon Moore)提出的定律揭示了信息技能进步的速度。早在1965年他就预言,电脑芯片的整体本能每两年增加一倍,并伴有价格和体积骤降。
  ???真相上,无人机领域的“摩尔定律”已经启动。很大程度上,这要归功于智能手机家当。这两个领域依赖于相同的零部件――传感器、电池、光学仪器,以及内嵌式中央处理器。而所有这些零部件近几年变得更小更快。就像上世纪70年代个人电脑问世并迅猛发展一样,今后10年我们将见证民用无人机的“井喷”。能够说,我们已进入民用无人机时代。
  “无人机”如何定义?
  ??说了这么多,到底无人机是什么呢?真相上,这一定义一直在变化。如今,它一般特指有能力自主飞行、可以逐点完成任务的飞机(目前,它还需要GPS导航,然而未几就能够靠视觉传感器了)。这个定义把无线电抑制飞行器和弹道式火箭排除在外,前者需要手工抑制,而后者不受抑制。
  ??这个定义既适用于价值1亿4万万美元的“全球鹰”无人侦察机(用于阿富汗战场),又适用于小孩也能够放飞的500美元造价的泡沫材料无人机。两者都拥有精密的电脑自动驾驶仪、高分别率照相机、无线数据连接、拥有实时视频的地面站和有序的任务脚本。它们的主要不同其实在于“全球鹰”可以在6万英尺(约合18.2千米)高空飞32个小时;而我们自己做的无人机只可在400英尺(约合121米)飞30分钟。
  ??在无人机组成部件中,重中之重是自动驾驶仪,它最早于上世纪30年代成为飞行辅助工具。当时,飞行员设置了飞行方向和高度后就能够打个盹儿,直到情况发生变化。从商务喷气式客机起初,飞行员只要定下目的地,自动驾驶仪就能完成全部飞行。而到了90年代初,航空航天技能使其完成了全部自动化,包括起飞和着陆――只管FAA依然规定飞行员要手动起飞。
  越来越廉价的部件
  ??现在,构成自动驾驶仪的传感器都变得又小又便宜,包括测量转率的螺旋仪、通过大气压力计算高度的压力传感器、起到数码罗盘作用的磁力针和测量重力的加速计。现在,这些原材料能够嵌在一个极小的芯片上,在很多手机零售商如RadioShack都能够找到。真相上,一个拥有9个最新传感器,外加温度计和中央处理器的“大礼包”只收17美元。
  ??同时,自动驾驶仪的大脑――嵌入式电脑或单芯片微处理器,负责根据传感器输入的数据驾驶飞机――这些年有了更令人震惊的进展。
  ??自从苹果iPhone手机问世,人们发现触摸屏上流畅、快速的可视化界面变得越来越不可或缺,一些从前用于电脑的功能也起初转向智能手机。然而,与电脑不同,手机会消耗很小的电池能源。所以,智能手机需要更高效,“精密指令集计算”成为手机芯片的主流。无疑,这种快速、节能的处理器也用于无人机,这就意味着无人机能够超越大略的预排程序事务,真正起初“思索”了。
  ??其实,智能手机与无人机的联系并非仅在中央处理器。智能手机需要高质量照相机,需要更小更好的GPS,这些都促成了相关家当的革命,而改革后的产品又能为无人机所用。比如上世纪90年代GPS需要1万美元,而现在10美元、拇指大的GPS很常见。同样的,针对手机的存储器和电池的发展,也帮助了无人机的进步。
  ??总之,这些新一代的便宜、小巧的无人机实质上便是会飞行的智能手机,只只是运行的是不同软件罢了。
  亲手做架无人机
  ??随着无人机零部件日趋完美,它在美国越来越流行,很多爱好者都喜欢到一个名为“DIY无人机”的社区交流、展示,并寻找技能支持。真相上,这个社区的建立源自本人的一次失败的亲子活动。
  ??2007年3月的一个周日,我计划与孩子们一同放飞一架无线电抑制飞行器。事与愿违,放飞后,飞行器即刻飞进了树丛。孩子们失望地看着我,而我一次次费力地把小飞机找回来却一次次失败。
  ??过后,痛定思痛,我进行了一次头脑风暴:我手头有加速计、电子陀螺仪、罗盘和连接无线GPS传感器的蓝牙。这让我立刻想到,这些偏偏是构成飞机自动驾驶仪的部件。   ??在随后制作无人机的过程中,我遇到了一些困难。比如对家庭制作而言,无人机还是显得太庞大也太贵了。为了找到解决方法,我决定上线寻求帮助,并共享自己的经验。最后,我放弃了博客这种以个人为主的形式,选择注册DIYDrones.com网站,并建立了一个为无人机爱好者服务的社交网络“DIY无人机”。
  ??现在,对我而言,无人机已不不过爱好,而是第二职业:我创建了3D机器人公司(3D Robotics)。这个公司生产“DIY无人机”社区设计的开源硬件,已经用于超过1万个自动驾驶仪和难以计数的无人机部件。据计算,公司客户“开”的无人机数量已超过美国军用无人机。
  毁誉参半的名声
  ??只管无人机越来越流行,它却引来一些人的担忧。长篇小说家丹尼尔・苏亚雷斯(Daniel Suarez)的新作 《谋杀决定》(Kill Decision)中,就着力刻画了民用无人机泛滥后,它们携带武器,成群结队抨击人的场景。这些无人机能自主思想,知道要飞到哪儿要抨击哪儿,最主要的是由于价格低廉所有数量激增。
  ??的确,我的忧虑不是来自军用无人机,而是来自那些你也能够从亚马逊网站购得,并用智能手机抑制的“飞天小机器人”。一般,你用不到30美元,就能买到电路板,并把它连接成飞行器。一旦将来的无人机像廉价玩具一样大批量生产,却又有足够的智慧思索,或许会导致一些难以预估的后果,这样的担忧不足为奇。
  ??当然,这还对照遥远。目前,舆论对无人机的担心更多表如今使用中的平安性、先进无人机技能是否会被恐怖分子窃取利用,以及如何保护个人隐私的问题。尤其是后者,无人机追逐明星已经露出了侵犯隐私的苗头。很多人担心将来有一天自家的窗外或院子上空蛰伏着一架无人机,正拿摄像头对着自己,这将是极其可怕和难以容忍的场景。不少人表示,“若无人机冒犯我的‘领空’,我想我有权把它击落”。
  或许光明的未来
  ??当然,不是所有人都在担忧无人机对隐私的侵犯,更多的人已经起初设想它更广泛的用途。用它送快餐,自动投递玉米饼?或者实实在在改变某一领域,比如像联邦快递那样使用由无人机改装的高效飞行器?毫无疑问,无人机改变了空运货物的观念,飞行器不再需要加压驾驶舱,也不必有容纳飞行员的空间。它们能够像鸟一样呈人字形飞行,在空气动力学上达到超高速率。
  ??我们到底能用它干什么呢?这个问题目前看起来无解,就像1977年个人电脑出现时那样。随着时间的推移,每个人都已发现个人电脑在其生活中的用途:文字处理、电子制图、电脑游戏、邮件……当然还有网络。
  ??值得注意的是,首先军方创造了互联网,而大众将其“克隆”并创造了符合自身需求的网络。爱好者希望无人机也能走这条路:褪去军方色彩,可以得到自由使用,并发现它的全部潜能。
  ??其实,民用无人机的用途有好有坏,这也是所有工具的共有问题,从铁撬棍到超声仪莫不如此。社会应该做的,便是了解这项能量巨大的新技能可能带来的震动,并关注它“飞”向何处。
  (本文摘编自美国《连线》杂志)
  TIPS
  无人机在我国门槛并不高
  按照一般定义来说,无人机是指机上无人、有动力、有一定任务能力的飞机。常常无人机需要自主飞行,然而这一点并不特别强调。因为有的飞机如靶机,不需要安装相对昂贵的自动驾驶仪,可以远程遥控,一般也可算作无人机,只是这属于无人机中抑制级别最低的一种――遥控。
  像文中提到的美国无人机爱好者,我国也有很多,而且不少都有自己的无人机作品。一方面,目前民用无人机的制作信息对照多,另一方面也反映了无人机的门槛并不高。用最大略的方法,做或买一个航模,再加上无人机的技能核心――自动驾驶仪,就能做出一架基本的无人机。像世界上最小的自动驾驶仪MP2028,仅重28克,对照容易买到,安装在航模上,调试后就能够上天了。
  当然,对于“进阶”阶段的无人机爱好者,我国也有不少竞赛交流的机会。比如,去年在航空博物馆举行的中航工业杯国际无人飞行器创新大奖赛,就吸引了个人、高校、企业等上百支队伍参加。今年8月6日,北航将进行国际空中机器人大赛亚太赛区的竞赛,或许也会引起广大爱好者的关注。未来,无人机在我国应该会受到越来越多的人的关注。
  ――王英勋 (北京航空航天大学无人机设计研讨室总工程师)
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