无人机未来发展四大趋势

2018年的无人机如何成为热门以及哪些无人机发展趋势值得关注呢？像互联网和GPS技术一样，无人机正在逐渐超越其军事领域的应用，成为强大的商业手段，并且他们已实现向消费级市场的飞跃，从商用到民用皆有成熟的技术，比如消防和农业。

2017年见证了无人机和无人机技术在各行各业的兴起。据谷歌称，关键词“无人机”在2016年12月达到搜索顶峰，并在2017年保持着较高水平。

由于入门成本低，尺寸较小，无人机持续吸引着各技术领域的人员投入研究。

无人机，无人驾驶飞行器（UAV），包括四轴飞行器，多旋翼飞行器或无人航空系统（UAS）。自诞生至今已经100多年，但最近在硬件，软件和数据处理方面的突破使得无人机能够成为商用主流。仅在美国，联邦航空管理局（FAA）就预测2016-2021年间商用无人机机队将从42,000增长10倍至420,000。欧洲当局预计会有类似增长。所有这些增长的背后，隐藏着巨大的市场。

投行高盛（Goldman Sachs）预测，到2020年全球无人机市场价值将达到1000亿美元。大部分增长将来自商业和政府部门不断增长的需求。高盛报告补充道，无人机技术的全部经济潜力“很可能是该数字的多倍，因为无人机领域的连锁反应会影响整个经济。

在2018年及以后可以预见哪些无人机技术和及其应用的发展？请看以下例子：

01无人机硬件将继续提升

无人机需要充足的动力源。更好的电池——改进的能源管理可延长滞空时间。高效的动力系统允许更大的有效载荷。究人员正在努力通过探索一系列创新技术来满足这些需求，未来预期将有以下新技术：

①太阳能电池板在飞行期间为电池充电；

②允许更长飞行时间和更重载荷的氢燃料电池；

③无线传输电力的激光器；

④纳米管和气凝胶电池，其性能远远超过目前使用的锂离子聚合物电池。

碳纤维增强聚合物等新材料与先进的制造技术（如熔融沉积成型和激光烧结）相结合，将使无人机更轻，更便宜，并且可能更容易制造。先进材料包括由菌丝细胞制成的生物可降解的生物无人机，这种材料类似于蜜蜂用以筑巢的材料。其他研究人员正在使用“Chemputers”从化学品中“生长”出无人机。

无人机制造商一直在努力改进各式各样的无人机传感器。这些包括可视摄像头，红外探测器，多光谱和高光谱传感器，光探测和测距（LiDAR），惯性测量单元如陀螺仪和加速度计，以及测量电流，磁场和声压的传感器。这些传感器可以提供所有光谱带的高分辨率数据，特别是红外光谱，并且能提供比飞机或卫星更精确的信息。在今年更小，更轻，更快，更便宜，更可靠，更准确，更灵敏的传感器将面试和生产。

02无人机将拥抱大数据

无人机制造商正在努力开发自动避障系统，该系统处理无人机传感器数据以避免碰撞或允许自动起飞和着陆。该技术目前用于少数设备中并且不断改进。总部位于波士顿的美国机器人公司（American Robotics）及其他公司已开发出全自动无人机系统，可以反复，可靠地执行定义明确的任务，无需飞行员介入。

更智能的无人机传感器与机器学习和人工智能相结合，使公司能够将预测分析应用于众多商业问题。例如，美国普渡大学的研究人员成功地将无人机和深度学习技术结合起来，以检测核电站钢构件的裂缝。该系统根据钢表面周围不断变化的纹理自动识别裂缝，并告知技术人员潜在的威胁。处理过程大约需要一分钟。这不仅可以节省技术人员的时间，还能更有效地分配工作，降低未知的风险。美国无人机制造商和服务提供商（Kespry）通过建立一个可以计算屋顶冰雹袭击的机器学习系统，将目标锁定在检查和保险市场上。

通过将无人机技术与机器学习相结合，使无人机收集的照片，实时视频，热成像或正射航拍图和辐射测量数据得以自动完成。建筑和基础设施管理人员现在可以更快，更低成本地识别质量缺陷、故障或设计缺陷。自动化无人机也被用于检查发电厂和输电线路，并提供有关基础设施状况的实时分析。农民也正在使用类似的技术自动计算农作物，识别杂草，并确定作物何时需要水和肥料。自动化无人机存在无数其他的应用。

03更多组织将使用无人机

越来越多的企业和政府组织正意识到无人机能够帮助他们更有效地运作。BCG报告“无人机进入工作岗位”预测，“在未来二十年内，企业将把工业无人机用于工作监控设施，跟踪货物运输，甚至可能将杂货运送到您的家门口。”到2050年，欧洲和美国的工业无人机机队将超过100万台，每年产生500亿美元的产品和服务收益。

高盛预计，2016年至2020年间，全球各地的公司和政府将在无人机行业投入130亿美元。新闻杂志《经济学人》最近的一份报告称，大多数无人机公司最初都提供无人机定制服务。如，在澳大利亚，知名的无人机服务提供商National Drones为各种行业提供量身定制的无人机解决方案，包括建筑和太阳能电池板检查，保险评估，农业用地监控，电视和媒体，采矿，测绘和测量，资产检查，紧急情况服务，房地产等。外包工作给无人机服务提供商使公司和政府部门能够专注于其核心业务，并显著地为企业增加价值。

04法律和监管框架将不断发展

在美国，NASA正在筹集数十亿美元的资金，用于开发无人机系统交通管理（UTM），这是一种能够安全协调有人驾驶和无人驾驶飞行的无人机自动交通管理系统。美国联邦航空管理局（FAA）目前正在测试一种自动化系统，该系统最终将为全国无人机运营商提供近乎实时的空域授权请求处理。从2018年4月开始，低空授权和告知能力（LAANC）将逐步部署在覆盖约500个机场的近300个空中交通设施中。该系统预计将大幅减少无人机飞行授权等待时间，并允许运营商快速规划其航班。空中交通管制员也可以看到计划中的无人机操作将在何处进行。

2017年10月，澳大利亚民航安全局（CASA）通过加强娱乐用户的安全规则，回应无人机安全问题以及无人机数量的快速增长。2017年早些时候，免费的CASA智能手机应用程序“我可以飞到那里吗？”，允许无人机操作员避开禁区，周下载量达到20,000次。

无人机任务——当前和未来

当前：

无人机飞行通常是由受认证的操作员的控制下进行的视距内任务。飞行路径和高度上限受到政府立法和现行保险条款的限制。通常飞行持续不到一个小时，一个或两个传感器收集几GB的数据。数据存储在飞机上并在飞行后检索和处理。

未来：

无人机将使用检测和壁障技术的高度自主化任务。无人机交通控制中心将识别和跟踪关键空域中的无人机。由于立法和保险的改善，航班将更加普及。多个板载传感器将通过4G/5G蜂窝网络实时传输数据。应用机器学习和人工智能的操作员控制中心将利用这些数据自动修改无人机任务并驱动大量的商业应用。

无人机应用

矿业。 无人机将与物联网（IoT）传感器结合使用，以数字方式管理矿山运营。无人机可以提供有关采矿场内外卡车，矿石和供应流量的数据，以优化日常运营，还可以提供数据来帮助矿坑设计。

农业。 当前无人机可用于土地调查和其他数据收集应用。在未来，它们可能被用于支持精准农业，精确农业依赖于有关该领域不同部分条件的数据，以更精确地管理灌溉和喷洒农药。目标是提高作物产量，同时减少昂贵投入的使用。

能源和公用事业。 无人机可用于自动检查海上钻井平台和炼油厂，降低风险并实现预防性维护，并避免因设备故障造成的代价高昂的中断工作。对于公用事业公司来说，无人机不仅可以更好，更及时地监测输电线路和太阳能场，还可以用来减少盗窃的发生。

保险。 可以派遣无人机记录暴风雨后的房屋和建筑物损坏的数字视频以及坠机现场的汽车。这些功能可以降低索赔处理成本，加速客户服务并生成额外的承保数据。通过将无人机与机器学习相结合，保险公司将能够改进对损坏的预测。通过比以往更好地评估风险，保险公司将能够更准确地设定保费。

执法。 无人机可用于监控交通事故，捕获犯罪现场照片，搜索失踪物品和人员，追踪可疑人员或车辆，在抗议和体育赛事期间监控人群，更换或补充保安，支持边境安全，执行海上监视，以及许多其他任务。

气象。 无人机可以在很短的时间内和局部规模内提供高精度的气象数据。无人机和卫星数据的结合有助于产生更准确的天气预报。

通信。 未来，无人机将用于广播电信信号，如广播，电视和互联网，无论是永久还是临时任务。例如，无人机可以形成便携式移动蜂窝站点，为蜂窝数据覆盖较小或者受损的位置提供临时无线网络覆盖，例如在重大公共事件或自然灾害期间。

防御。 随着全球竞争的加剧和技术的不断改进，在可预见的未来，国防仍将是最大的市场（预计为700亿美元）。目前，已有30多个国家拥有或正在开发用于军事用途的武装无人机