丰富多样的无人机开发平台

在过去十年中，很少有新兴技术像无人驾驶飞行器(UAV)或者更简单的无人机那样强烈地吸引了公众的想象力。这些技术的开发和使用以前主要限于军事目的，但从21世纪后期开始，智能手机的巨大商业成功和广泛普及程度产生了一次“完美风暴”，电子技术的进步以及大批量普及驱动成本降低，在过去几年中见证了无人机的流行和快速增长。廉价、轻便的基于微控制器的飞行控制器、加速度计和陀螺仪等传感器、全球定位系统和摄像头、以及先进电池和无线技术的规模化生产，导致小型消费产品级别的低价格四轴无人机迅猛发展。

无人机市场展望

由投资银行高盛集团(Goldman Sachs)进行的研究估计，到2020年，无人机技术将在军事、消费和商业等领域达到1000亿美元的市场规模。Gartner的数据显示，军事领域占据总体市场规模的70%，如果按照出货数量计算，用于消费市场的无人机则占主导，占整体出货量的94%，但其市场规模只占实际收入的一小部分，这主要是因为入门级无人机产品通常价格较低，只需几百欧元。与此同时，商用无人机可能只占市场出货量的6%，但其价格却很高(通常从几千欧元到许多专业应用的数万欧元)，预计商用无人机将占非军用领域60%以上的市场收入。

虽然针对普通消费者的无人机销售仍在以健康的速度增长，但是最大的机会是在于商用市场(出货数量增长更快，而且有更高的平均销售价格)，预计到2020年，商用市场无人机销售将达到130亿美元。随着无人机技术的进步，商用市场也在出现一些非常引人注目的新应用，从而有助于推动市场继续向前发展。

无人机可以用来取代许多传统的工作方式，通过减少人的参与和保证更安全的基础设施能够减少时间和成本。航空摄影和摄像是无人机最常见的两种用途，能够使房地产公司、活动组织者和酒店经营者轻松且廉价地制作具备专业视觉效果的作品。此外，无人机还有望用于私人保安和监控、物流、保险、农业和新闻等各个行业的日常运营。据行业分析公司普华永道(PwC)的报告，最具发展前景的行业是基础设施，全球市场潜在价值为450亿美元，其次是农业和运输业。

无人机还可以增强数据分析能力，使公司能够更好地了解和预测运营绩效，在某些行业，甚至可以实现全新的业务模式和机会。管理咨询公司BCG估计，到2050年，欧洲和美国的工业无人机数量将超过100万台，价值500亿美元，其中大部分价值是无人机服务和数据收集等相关业务。公司可以将无人机的运营、管理和维护分包给第三方，电信运营商也可以提供数据通信服务，以便导引无人机并转发它们收集的数据。实际上，BCG预计，增值服务将占总体500亿美元市场的近一半。

商用无人机应用

谈起无人机，很多人可能会想到军用或消费应用。如果他们考虑商业应用，许多人会想到无人机交付货物的可能性，这的确是一个经常被媒体高调报道的应用。但是，应该承认，这种应用仍然面临较大的后勤和监管障碍。商用无人机越来越多种多样，其应用范围不断扩大，而且远远超出了交付货物这个潜在市场。

测绘和检查 - 设施管理人员正在转而使用无人机执行检查屋顶、手机信号塔、海上平台、太阳能电池板、风力涡轮机、石油和天然气管道、电力线、铁路、公路和桥梁等任务。使用配备高清或红外成像传感器的摄像头能够提高安全性和效率，现场勘测和施工规划也受益于配备LIDAR传感器的无人机，可以对建筑工地进行精确到厘米级的绘图。考古学家在研究可能的挖掘地点时，也不再需要依赖轻型飞机或呆板的卫星图像，无人机可使他们获得高质量的近距离图像，因此可以更好地规划挖掘地点，节省现场工作时间。此外，在有新的发现时，图像还可用于记录这些发现。

农业和基础设施 - 农业正在率先使用无人机技术来提高产量、节省时间和降低成本，使用网状的无人机群可以实现播种、施肥和灭虫，也可用于监测农作物或牲畜。无人机的另一个新兴用途是提供机载无线接入点，这可能在某些情况下非常有用，包括救灾重建、大量人员参加的现场音乐会或体育赛事、以及在世界某些欠发达地区，如果安装传统电信基础设施，其成本会非常高。

紧急情况和医疗救助 - 无人机已经部署在缺乏足够医疗设施的国家和地区，能够为偏远地区的受害者提供救生药物、输血和专用医疗设备。与此同时，美国联邦航空管理局(FAA)已经开始批准在美国提供此类服务，最初的目标是为农村或偏远地区提供帮助。搜救行动也在使用无人机，不仅可以找到失踪的人员，还可以在救援人员到达之前为他们提供必要的物资(如食物、水、急救箱和通讯设备等等)。无人机同样也在被用于消防(包括采用特殊的材料和设计以抵抗高温)，用无人机来承担探索任务能够降低安全风险，使人们能够专注于救援受害者和遏制火灾本身等更重要的活动。借助于高度计、激光扫描仪和惯性管理单元(IMU)等工具，无人机能够更好地在GPS信号不好的建筑物内安全地飞行。

体育和娱乐 - 无人机比赛联盟(Drone Racing League)最近就新比赛的直播与电视网络达成多年的协议。无人机参赛选手本身就具有传统体育中不常见的广泛多样化，能够帮助无人机比赛打破地理障碍，并可更吸引年轻观众，这对于传统媒体吸引和保持用户群至关重要。无人机还可在SPAXEL“空间像素”系统中被用作烟花/烟火的替代方案，带有LED照明系统的无人机群可以动态地组合成美丽和自然的空中炫光显示器。

无人机开发平台

范围广泛且数量巨大的无人机应用正在增大针对特定用例的定制化功能需求。目前市场具有多种多样的无人机开发平台，可帮助设计工程师在最大限度地缩短产品上市时间，集成经过验证的专业级功能，以及实现最大的可配置性和定制功能等几个方面实现最佳平衡。

意法半导体的STEVAL-FCU001V1评估板是一款紧凑型飞行控制器单元(FCU)，适用于中小型四轴无人机设计(使用有刷或无刷直流电机)。该FCU具备可扩展能力，且非常高效，可提供样本固件来加速产品开发，帮助设计人员在飞行条件下评估IMU传感器的性能。该板采用32位微控制器，可用标准的外部RF遥控器，或通过智能手机/平板电脑用蓝牙技术进行控制。它还包括一个电池充电器芯片，一个带低功率数字加速度计和陀螺仪的惯性模块，以及一个嵌入式磁力计和压力传感器以支持3D导航应用。该板具备SWD、I2C和USART连接器，可用于固件开发和调试，并支持其他外部传感器或RF模块。

图1：意法半导体的STEVAL-FCU001V1评估板。

DFRobot UAV V3开发平台配备了16位DCS、3轴加速度计和双轴陀螺仪，它本身可用于开发3轴IMU控制器，如果增加一个GPS接收器，可以构成一个基本的无人机控制器。该平台带有自检软件，可由此开发自己的控制和导航固件。它还提供功能齐全的开源自动驾驶固件。

英特尔的Aero无人机平台为设计人员提供了一个完整的平台，它针对智能无人机应用集成了传感器、计算和通信技术。为了方便商用无人机开发人员、大学研究人员和学生构建复杂的无人机应用，Aero Ready-to-Fly无人机组件是一款完全组装好，且经过飞行测试的四轴无人机，其目的是快速实现无人机的应用飞行。该平台采用功能强大的Aero计算板(Aero Compute Board)构建，具有英特尔的实感(RealSense)深度和视觉功能(使开发人员能够开发规避碰撞等高级算法)，并可运行开源Linux操作系统。 PX4自动航行(PX4 Autopilot)软件预装在FCU上(具有32位微控制器、IMU、磁力计和高度传感器)，能够提供开源、功能齐全的飞行堆栈(stack)。开发人员还可通过将Aero Compute Board的计算、存储、通信和灵活的I/O功能与三摄像头Vision Accessory Kit (视觉配件套件)，以及Enclosure Kit(外壳套件)等组合使用，来构建自己的无人机。Enclosure Kit是一种两件式塑料包装件，设计用于容纳两个组件，具有安装功能，可轻松安装到大多数无人机机身。

图2：英特尔的Aero UAV平台。