無人機：看得見的未來
http://www.moduwu.com 2014-02-18 15:10 來源：中國科學報
無人機在民用方面越來越受到關注。圖為無人機正在噴灑農藥
2014年俄羅斯索契冬奧會賽事正酣，大顯身手的不光是運動員，還有無人機。在安保方面，俄羅斯動用了俄制小型ZALA421無人機、奧地利生產的S100高性能無人機進行巡邏監視。另有一批無人機在賽場承擔著賽事實況轉播任務。
“由于無人機尺寸相對較小，經濟性好，使用方便，可以進入危險環境等特點，目前不但在軍事上被廣泛重視，在民用方面也越來越受到關注。”南京航空航天大學微型飛行器研究中心主任昂海松告訴記者。
去年12月，一份國際性的《無人機系統新興應用市場分析報告》（以下簡稱報告）提出，近年來在軍費開支不斷減少的狀況下，許多無人機制造商把目光投向了商業市場，這個市場掀起了一輪無人機系統全球范圍內的新興應用，用戶主要集中在準公共領域（政府及應急）和商用領域（工業、商業運營商、研究、私人）兩個領域。
而在中國，應急救援、農林、環保、交通、電力、氣象等諸多領域已領略無人機的風采。
多用途 好口碑
對無人機的用處，云南省環科院生態環境保護研究中心主任李卓卿深有體會。
去年12月，他們使用無人機在納帕海濕地上飛了兩個小時，收集到關于這片季節性沼澤濕地環境的豐富信息。
“人到不了的地方，無人機能發揮很大的作用，尤其是對于濕地，很多地方船劃不進去，人也走不進去。”李卓卿告訴記者，通過無人機飛行，他們獲得了0.2米分辨率的航空影像，這對于建立濕地鳥類生態需求與水域淹沒區最優適應性模型、保護濕地的生物多樣性很有幫助。
與李卓卿的稱贊類似，無人機在很多領域的應用都受到了好評。
“在航測方面，無人機可以在低空、小區域進行高精度航拍及監測，具有效率高、比有人駕駛直升機使用成本低得多的特點，可以作為空中作業平臺，搭載高分辨率數碼相機、光學攝像機等設備，根據需要對整個區域進行掃描，或對重點目標進行拍攝、監測。”昂海松說。
中國工程院院士羅錫文注意到了農用無人機的應用前景。“在航空噴施作業中，微小型農用無人機作業高度低，飄移少，污染??；旋翼產生的向下氣流有助于增加農藥霧流對作物的穿透性；受農田四周電線桿、防護林等限制性條件的影響小等優勢，可彌補有人駕駛農業航空的不足。而且，在南方丘陵、地形復雜的小地塊區域更適合采用小型農用無人機作業。”羅錫文說。
成本賬與技術賬
最近，李卓卿和他的團隊正在研究自己購買無人機的可行性。“我們現在是委托測繪公司來飛，如果是自己購買一整套系統的話，無人機、相機、軟件系統加上人員培訓等，100多萬元應該夠了。與環境科學研究中的一些大型分析儀器相比，100多萬元還是可以接受的。”李卓卿說。
關于無人機的成本，羅錫文也算了一筆賬。“就農用無人機而言，如果單從單次投入的成本來看，確實比一般的農業機械要高一些，但如果從投入產出的綜合效益來看，農用無人機的應用成本并不高。”
根據生產實踐的數據，羅錫文推算，以無人機航空噴施作業為例，如果微小型無人機使用壽命按5年計，機動噴霧機與手動噴霧器按3年計，采用25千克有效載荷的單旋翼油動力無人機和15千克有效載荷的單旋翼電動無人機進行噴施作業的年度收益，分別是機動噴霧機的33倍和25倍，是人工手動噴霧（不計算人工成本）的133倍和93倍。
成本與技術性能密不可分，對于無人機性能，李卓卿并不擔心。不過對于另一些無人機用戶來說，他們還要算一筆“技術賬”。
“航空物探對無人機的性能要求遠大于其他領域，如經久耐用、超長航時、能夠沿地形超低空飛行、智能避障等。我國無人機航空物探系統剛研制成功，生產試驗飛行表明測量結果技術指標達到了現行技術規范要求。”不過，國土資源航空物探遙感中心物探部主任周堅鑫對《中國科學報》記者指出，無人機要在批量化生產后，才能體現出成本優勢。
“有效載荷能力和續航能力是無人機發展的重要方向，新材料、新技術、新思想將提高無人機綜合性能。”西北工業大學無人機所總工程師李智介紹，“美國無人機路線圖”明確提出有效載荷能力和續航能力的需求將指引未來無人機系統的設計與開發。
在無人機的使用方面，羅錫文則表示，還要加強配套核心技術的攻關，重點解決自主飛行控制系統的選擇與優化問題。
買？不買？
盡管成本和技術性能都讓李卓卿滿意，但“買”還是“不買”，仍然讓他糾結，而頭等問題是對“好買不好用”的擔憂。
“使用無人機，一是對操控手的技術水平有要求，操控不好存在把飛機摔下來的風險；二是在飛行前，要辦理相關的飛行手續，什么時候飛、在哪里飛、大概飛行多長時間等都需要向空軍和民航遞交詳細的申請材料。”李卓卿說。
隨著無人機在軍民領域的應用逐漸增加，高素質的操控手成了“寶貝”，一些高校還為此設置了培養無人機操控手的新興專業。
此外，手續問題困擾的也不只是李卓卿。“農業航空作業涉及到民航、農機、植保等多個部門，目前存在監管部門不明確的問題，缺乏完善、規范的技術標準及作業規程，農業航空飛行作業申報審批手續較多。”羅錫文說。
羅錫文表示，盡管我國在2010年出臺了1000 米以下低空空域將逐步對民用領域開放的政策，但我國對農業航空的管理仍沿用現有民用航空標準，民航法規體系中的相關條款存在針對性不強、結合不緊密等問題，在國家層面、行業內以及行業間缺少支持農業航空的整體發展戰略規劃。
不過，無人機產業發展中受到的政策阻礙并非中國特有。報告提出，全球大部分國家都存在抑制無人機商業發展的監管程序。
對此，中國航空綜合技術研究所標準化技術研究與應用中心副主任舒振杰表示，目前不僅要研究民機準入的相關要求，還要加強無人機頻譜管理相關標準研究、工信部無人機系統標準體系構建、航空行業無人機系統標準體系構建、適航與安全性標準研究無人機系統標準體系研究等，從而讓無人機更好更快地發展。
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