在過(guò)去十年中，很少有新興技術(shù)像無(wú)人駕駛飛行器(UAV)或者更簡(jiǎn)單的無(wú)人機(jī)那樣強(qiáng)烈地吸引了公眾的想象力。這些技術(shù)的開(kāi)發(fā)和使用以前主要限于軍事目的，但從21世紀(jì)后期開(kāi)始，智能手機(jī)的巨大商業(yè)成功和廣泛普及程度產(chǎn)生了一次“完美風(fēng)暴”，電子技術(shù)的進(jìn)步以及大批量普及驅(qū)動(dòng)成本降低，在過(guò)去幾年中見(jiàn)證了無(wú)人機(jī)的流行和快速增長(zhǎng)。廉價(jià)、輕便的基于微控制器的飛行控制器、加速度計(jì)和陀螺儀等傳感器、全球定位系統(tǒng)和攝像頭、以及先進(jìn)電池和無(wú)線(xiàn)技術(shù)的規(guī)模化生產(chǎn)，導(dǎo)致小型消費(fèi)產(chǎn)品級(jí)別的低價(jià)格四軸無(wú)人機(jī)迅猛發(fā)展。

無(wú)人機(jī)市場(chǎng)展望

由投資銀行高盛集團(tuán)(Goldman Sachs)進(jìn)行的研究估計(jì)，到2020年，無(wú)人機(jī)技術(shù)將在軍事、消費(fèi)和商業(yè)等領(lǐng)域達(dá)到1000億美元的市場(chǎng)規(guī)模。Gartner的數(shù)據(jù)顯示，軍事領(lǐng)域占據(jù)總體市場(chǎng)規(guī)模的70%，如果按照出貨數(shù)量計(jì)算，用于消費(fèi)市場(chǎng)的無(wú)人機(jī)則占主導(dǎo)，占整體出貨量的94%，但其市場(chǎng)規(guī)模只占實(shí)際收入的一小部分，這主要是因?yàn)槿腴T(mén)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品通常價(jià)格較低，只需幾百歐元。與此同時(shí)，商用無(wú)人機(jī)可能只占市場(chǎng)出貨量的6%，但其價(jià)格卻很高(通常從幾千歐元到許多專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的數(shù)萬(wàn)歐元)，預(yù)計(jì)商用無(wú)人機(jī)將占非軍用領(lǐng)域60%以上的市場(chǎng)收入。

雖然針對(duì)普通消費(fèi)者的無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售仍在以健康的速度增長(zhǎng)，但是最大的機(jī)會(huì)是在于商用市場(chǎng)(出貨數(shù)量增長(zhǎng)更快，而且有更高的平均銷(xiāo)售價(jià)格)，預(yù)計(jì)到2020年，商用市場(chǎng)無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售將達(dá)到130億美元。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，商用市場(chǎng)也在出現(xiàn)一些非常引人注目的新應(yīng)用，從而有助于推動(dòng)市場(chǎng)繼續(xù)向前發(fā)展。

無(wú)人機(jī)可以用來(lái)取代許多傳統(tǒng)的工作方式，通過(guò)減少人的參與和保證更安全的基礎(chǔ)設(shè)施能夠減少時(shí)間和成本。航空攝影和攝像是無(wú)人機(jī)最常見(jiàn)的兩種用途，能夠使房地產(chǎn)公司、活動(dòng)組織者和酒店經(jīng)營(yíng)者輕松且廉價(jià)地制作具備專(zhuān)業(yè)視覺(jué)效果的作品。此外，無(wú)人機(jī)還有望用于私人保安和監(jiān)控、物流、保險(xiǎn)、農(nóng)業(yè)和新聞等各個(gè)行業(yè)的日常運(yùn)營(yíng)。據(jù)行業(yè)分析公司普華永道(PwC)的報(bào)告，最具發(fā)展前景的行業(yè)是基礎(chǔ)設(shè)施，全球市場(chǎng)潛在價(jià)值為450億美元，其次是農(nóng)業(yè)和運(yùn)輸業(yè)。

無(wú)人機(jī)還可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析能力，使公司能夠更好地了解和預(yù)測(cè)運(yùn)營(yíng)績(jī)效，在某些行業(yè)，甚至可以實(shí)現(xiàn)全新的業(yè)務(wù)模式和機(jī)會(huì)。管理咨詢(xún)公司BCG估計(jì)，到2050年，歐洲和美國(guó)的工業(yè)無(wú)人機(jī)數(shù)量將超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)，價(jià)值500億美元，其中大部分價(jià)值是無(wú)人機(jī)服務(wù)和數(shù)據(jù)收集等相關(guān)業(yè)務(wù)。公司可以將無(wú)人機(jī)的運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)分包給第三方，電信運(yùn)營(yíng)商也可以提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，以便導(dǎo)引無(wú)人機(jī)并轉(zhuǎn)發(fā)它們收集的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，BCG預(yù)計(jì)，增值服務(wù)將占總體500億美元市場(chǎng)的近一半。

商用無(wú)人機(jī)應(yīng)用

談起無(wú)人機(jī)，很多人可能會(huì)想到軍用或消費(fèi)應(yīng)用。如果他們考慮商業(yè)應(yīng)用，許多人會(huì)想到無(wú)人機(jī)交付貨物的可能性，這的確是一個(gè)經(jīng)常被媒體高調(diào)報(bào)道的應(yīng)用。但是，應(yīng)該承認(rèn)，這種應(yīng)用仍然面臨較大的后勤和監(jiān)管障礙。商用無(wú)人機(jī)越來(lái)越多種多樣，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了交付貨物這個(gè)潛在市場(chǎng)。

測(cè)繪和檢查 - 設(shè)施管理人員正在轉(zhuǎn)而使用無(wú)人機(jī)執(zhí)行檢查屋頂、手機(jī)信號(hào)塔、海上平臺(tái)、太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)、石油和天然氣管道、電力線(xiàn)、鐵路、公路和橋梁等任務(wù)。使用配備高清或紅外成像傳感器的攝像頭能夠提高安全性和效率，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和施工規(guī)劃也受益于配備LIDAR傳感器的無(wú)人機(jī)，可以對(duì)建筑工地進(jìn)行精確到厘米級(jí)的繪圖。考古學(xué)家在研究可能的挖掘地點(diǎn)時(shí)，也不再需要依賴(lài)輕型飛機(jī)或呆板的衛(wèi)星圖像，無(wú)人機(jī)可使他們獲得高質(zhì)量的近距離圖像，因此可以更好地規(guī)劃挖掘地點(diǎn)，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間。此外，在有新的發(fā)現(xiàn)時(shí)，圖像還可用于記錄這些發(fā)現(xiàn)。

農(nóng)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施 - 農(nóng)業(yè)正在率先使用無(wú)人機(jī)技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)量、節(jié)省時(shí)間和降低成本，使用網(wǎng)狀的無(wú)人機(jī)群可以實(shí)現(xiàn)播種、施肥和滅蟲(chóng)，也可用于監(jiān)測(cè)農(nóng)作物或牲畜。無(wú)人機(jī)的另一個(gè)新興用途是提供機(jī)載無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，這可能在某些情況下非常有用，包括救災(zāi)重建、大量人員參加的現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)會(huì)或體育賽事、以及在世界某些欠發(fā)達(dá)地區(qū)，如果安裝傳統(tǒng)電信基礎(chǔ)設(shè)施，其成本會(huì)非常高。

緊急情況和醫(yī)療救助 - 無(wú)人機(jī)已經(jīng)部署在缺乏足夠醫(yī)療設(shè)施的國(guó)家和地區(qū)，能夠?yàn)槠h(yuǎn)地區(qū)的受害者提供救生藥物、輸血和專(zhuān)用醫(yī)療設(shè)備。與此同時(shí)，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)已經(jīng)開(kāi)始批準(zhǔn)在美國(guó)提供此類(lèi)服務(wù)，最初的目標(biāo)是為農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)提供幫助。搜救行動(dòng)也在使用無(wú)人機(jī)，不僅可以找到失蹤的人員，還可以在救援人員到達(dá)之前為他們提供必要的物資(如食物、水、急救箱和通訊設(shè)備等等)。無(wú)人機(jī)同樣也在被用于消防(包括采用特殊的材料和設(shè)計(jì)以抵抗高溫)，用無(wú)人機(jī)來(lái)承擔(dān)探索任務(wù)能夠降低安全風(fēng)險(xiǎn)，使人們能夠?qū)Ｗ⒂诰仍芎φ吆投糁苹馂?zāi)本身等更重要的活動(dòng)。借助于高度計(jì)、激光掃描儀和慣性管理單元(IMU)等工具，無(wú)人機(jī)能夠更好地在GPS信號(hào)不好的建筑物內(nèi)安全地飛行。

體育和娛樂(lè) - 無(wú)人機(jī)比賽聯(lián)盟(Drone Racing League)最近就新比賽的直播與電視網(wǎng)絡(luò)達(dá)成多年的協(xié)議。無(wú)人機(jī)參賽選手本身就具有傳統(tǒng)體育中不常見(jiàn)的廣泛多樣化，能夠幫助無(wú)人機(jī)比賽打破地理障礙，并可更吸引年輕觀眾，這對(duì)于傳統(tǒng)媒體吸引和保持用戶(hù)群至關(guān)重要。無(wú)人機(jī)還可在SPAXEL“空間像素”系統(tǒng)中被用作煙花/煙火的替代方案，帶有LED照明系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)群可以動(dòng)態(tài)地組合成美麗和自然的空中炫光顯示器。

無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)

范圍廣泛且數(shù)量巨大的無(wú)人機(jī)應(yīng)用正在增大針對(duì)特定用例的定制化功能需求。目前市場(chǎng)具有多種多樣的無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可幫助設(shè)計(jì)工程師在最大限度地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，集成經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的專(zhuān)業(yè)級(jí)功能，以及實(shí)現(xiàn)最大的可配置性和定制功能等幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)最佳平衡。

意法半導(dǎo)體的STEVAL-FCU001V1評(píng)估板是一款緊湊型飛行控制器單元(FCU)，適用于中小型四軸無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)(使用有刷或無(wú)刷直流電機(jī))。該FCU具備可擴(kuò)展能力，且非常高效，可提供樣本固件來(lái)加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，幫助設(shè)計(jì)人員在飛行條件下評(píng)估IMU傳感器的性能。該板采用32位微控制器，可用標(biāo)準(zhǔn)的外部RF遙控器，或通過(guò)智能手機(jī)/平板電腦用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行控制。它還包括一個(gè)電池充電器芯片，一個(gè)帶低功率數(shù)字加速度計(jì)和陀螺儀的慣性模塊，以及一個(gè)嵌入式磁力計(jì)和壓力傳感器以支持3D導(dǎo)航應(yīng)用。該板具備SWD、I2C和USART連接器，可用于固件開(kāi)發(fā)和調(diào)試，并支持其他外部傳感器或RF模塊。

圖1：意法半導(dǎo)體的STEVAL-FCU001V1評(píng)估板。

DFRobot UAV V3開(kāi)發(fā)平臺(tái)配備了16位DCS、3軸加速度計(jì)和雙軸陀螺儀，它本身可用于開(kāi)發(fā)3軸IMU控制器，如果增加一個(gè)GPS接收器，可以構(gòu)成一個(gè)基本的無(wú)人機(jī)控制器。該平臺(tái)帶有自檢軟件，可由此開(kāi)發(fā)自己的控制和導(dǎo)航固件。它還提供功能齊全的開(kāi)源自動(dòng)駕駛固件。

英特爾的Aero無(wú)人機(jī)平臺(tái)為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)完整的平臺(tái)，它針對(duì)智能無(wú)人機(jī)應(yīng)用集成了傳感器、計(jì)算和通信技術(shù)。為了方便商用無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)人員、大學(xué)研究人員和學(xué)生構(gòu)建復(fù)雜的無(wú)人機(jī)應(yīng)用，Aero Ready-to-Fly無(wú)人機(jī)組件是一款完全組裝好，且經(jīng)過(guò)飛行測(cè)試的四軸無(wú)人機(jī)，其目的是快速實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用飛行。該平臺(tái)采用功能強(qiáng)大的Aero計(jì)算板(Aero Compute Board)構(gòu)建，具有英特爾的實(shí)感(RealSense)深度和視覺(jué)功能(使開(kāi)發(fā)人員能夠開(kāi)發(fā)規(guī)避碰撞等高級(jí)算法)，并可運(yùn)行開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)。 PX4自動(dòng)航行(PX4 Autopilot)軟件預(yù)裝在FCU上(具有32位微控制器、IMU、磁力計(jì)和高度傳感器)，能夠提供開(kāi)源、功能齊全的飛行堆棧(stack)。開(kāi)發(fā)人員還可通過(guò)將Aero Compute Board的計(jì)算、存儲(chǔ)、通信和靈活的I/O功能與三攝像頭Vision Accessory Kit (視覺(jué)配件套件)，以及Enclosure Kit(外殼套件)等組合使用，來(lái)構(gòu)建自己的無(wú)人機(jī)。Enclosure Kit是一種兩件式塑料包裝件，設(shè)計(jì)用于容納兩個(gè)組件，具有安裝功能，可輕松安裝到大多數(shù)無(wú)人機(jī)機(jī)身。

圖2：英特爾的Aero UAV平臺(tái)。