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UTalk第26期整理稿学霸

  • 来源:本站原创
  • 时间:2021/5/1 9:49:20

大家可能发现快递、航拍、植保等越来越多的行业出现了无人机的身影。由于无人机的灵活性和其开发和应用其所获得的影响和利润相当可观,我们慢慢发现,这不仅是“互联网+”的时代,也是“无人机+”的时代!

简单的发展历史

无人机是无人驾驶飞机的简称(UnmannedAerialVehicle),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机。高级的无人机,就是没有人操作的飞行器。

无人机最早在20世纪20年代出现,年第一次世界大战正进行得如火如荼,英国的两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议。研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区域的上空,把事先装在小飞机上的炸弹投下去。这项提议得到了大boss的认可并且支持,马上展开了研究。年,第二次世界大战之后将多余或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机,这个呢也就成为近代无人机使用趋势的先河。

由于军用无人“3D”(DULL,DIRTY,DANGEROUS)环境下执行任务的显著优势以及灵活机动的特性,让民用各行各业对无人机的应用也翘首以盼。但相比军用无人机近百年的发展历史,民用无人机在上世纪80年代军用无人机的现代系统得到大发展的基础上才开始尝试应用。

而让无人机飞入寻常百姓家的原因就是飞控系统开源。如果说硬件成本下降解决了消费者接触无人机机身的问题,近年来飞控系统开源化的趋势解决了消费者接触无人机“大脑”的问题,就是全世界的商业企业和发烧友都加入了无人机系统设计的大潮中,是引爆民用和消费无人机市场的“爆点”。简单的来讲。从此无人机不再是军用和科研机构的专利,屌丝们也可以玩一玩了。

无人机划分

1按外形结构分类

这种分类方式很直观,将无人机分为6大阵营。当你面前摆放一架无人机时,你很容易就能识别它的样子。

无人直升机一般这类无人机是靠一个或者两个主旋翼提供升力。如果只有一个主旋翼的话,还必须要有一个小的尾翼抵消主旋翼产生的自旋力。

优点:飞行速度较快,可以原地垂直起飞和悬停,是灵活性最强的无人机平台。

缺点:续航时间比较中庸,载荷也比较中庸,结构相对来说比较复杂,操控难度也较大。直升机一般体型较大,需要油动驱动。直升机也是需要专业的操作人员操控。

以上的难题造成无人直升机在民用市场并不多见。

固定翼顾名思义,就是机翼固定不变,靠流过机翼的风提供升力。

优点:续航时间长、飞行效率高、载荷大。巡航距离、载重等指标明显高于多旋翼无人机。

缺点:固定翼无人机起飞的时候需要的助跑是它的一个缺点,降落的时候必须要滑行,想要用这种类型的无人机,对场地是有一定要求哒。

旋翼无人机由多组动力系统组成的飞行平台,常见的有四旋翼、六旋翼、八旋翼……甚至更多旋翼组成。一般认为,螺旋桨数量越多,飞行越平稳。多旋翼机械结构相对于直升机非常简单,动力系统只需要电机直接连桨就行。

优点:是可折叠、垂直起降、可悬停、对场地要求低。

缺点:旋翼无人机的缺点是续航时间最短,载荷小。

但是呢,他的优点足以让它成为消费级和部分民用用途的首选平台,总得来说,灵活性介于固定翼和直升机中间,操纵简单、成本较低,则在新闻采集、影视制作、植被保护、警用监视等方面发挥了重要的作用。

2按大小分类

无人机按照大小和载重可大致分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。因为这里的设计到的数据较多,也相对其他部分有一点dry,所以给大家一个图表简单了解一下。

根据图表可以看到,飞行高度,重量,航程,会把无人机分成不一样的level等级。那么他们的用途也就不一样了。

3按用途来划分军用无人机

军用在这三类里面的概念就是续航时间最长,负重最大。对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等有着最高的要求,是技术水平最高的无人机,包括侦察、诱饵、电子对抗、战斗机等机型;它的Payload,也就是载重10kg,有着longflightduration也就是续航时间1h。

知名的作战无人机:翼龙,捕食者,空中幽灵,全球鹰。

民用无人机

一般对于速度、升限和航程等要求都较低,它的payload一般是2kg,Flightduration是大于30min。但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求,因此需要一条成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务,目前民用无人机最大的市场在于政府公共服务的提供,如警用、消防、气象等,占到总需求的约70%。在未来无人机潜力最大的市场可能就在民用,新增市场需求出现在农业植保、货物速度、空中无线网络、数据获取等领域。

比如日本地震,房屋倒塌还在继续,只能送进去机器人勘测里面的情况,但是地面上面有水和化学品,机器人走进去进去会受到化学品的伤害,所以空中的微型无人机就派上了用场。类似的例子有天津危化品爆炸,救火人员进去就等于送命,此时无人机是大大派上了用场。

还有一个例子就是无人机送货,无人机送货也是近几年开始兴起,因为它可以带来的利润那是相当可观:大家计划的是只需将收件人的GPS地址录入系统,无人机即可起飞前往。其实,一家美国披萨店在英国的分店,已在成功地空运了首个披萨外卖。当然啦,坡上有一家餐厅也是无人机做waiter,可以自动点餐送餐。

而对于国内市场来说,利益那是相当相当可观。自从亚马逊在年提出用无人机送货后,国内的追随者也是很速度的相继开发这一市场,无论是顺丰,还是阿里巴巴都在进行无人机送货相关的研究和测试。中国地大,很多偏远地区一定程度上也限制了电商的发展速度和覆盖人群。如果用无人机送货,可以省去人力资本。比如京东,他们有15万农村推广员,而他们的送货无人机将专门针对农村地区,这样可以省去一大比人力资本。其实,前几天,京东召开“6.18”了启动发布会,又是着重强调了这项目标。

消费级无人机

这个更贴近于我们,一般采用成本较低的多旋翼平台,用于航拍、游戏等休闲用途。

那么现在最火热的就是航拍。因为在空中,无人机可以拍到的角度更立体和自由。很多电影中用都使用了航拍。现在微电影,毕业照以及比赛活动使用航拍也热门了起来。我们国大社团刚刚购进一个新的大疆,提供航拍服务,想航拍的朋友可以之后与我联系。

除了航拍呢,还有一大亮点。比如撩个妹,当然女生撩汉子也是可以的。那么昨天呢,也有不少情侣用无人机送花,送礼物,当然,操作成功,可以赢得对方芳心,如果失误炸机的话,请做好对方一脸不认识你的表情走开的心理准备。如果你想学习操作,请找一些专业的朋友们一起来交流和练习,NUS无人机社团也是我们,或者NTU无人机社团提供给了大家这个机会。很多时候rulesandregulations也是要bearinmind的。

按动力划分

这里面涉及到的知识专业性比较强,所以就是touchandgo。

根据动力源的不同,无人机可分为油动和电动两种。顾名思义,油动无人机采用燃油(汽油)作为驱动,电动无人机采用电池(锂电池)作为驱动。这个地方要给大家提个醒,如果你想把自己的无人机带上飞机,请先查好锂电池的规格,小心他们把你的宝贝的电池强行丢掉。油动无人机明显优点是续航时间长,但存在安全隐患,坠机可能引发火灾;而电动无人机则安全得多,但受限于电池,续航时间较短。

品牌篇

中国品牌

中国生产的民用无人机已占有国际市场的九成左右,产品的应用领域也越来越广阔。预计到年,中国民用无人机产品销售市场规模将超过亿元人民币。

中国无人机行业历经30多年发展,产品能力也日趋强大,尤其以深圳大疆、亿航,中航智,亿航等品牌较为知名。

大疆

也叫DJI,相信大家在头条上面经常可以看到(比如汪峰老师送戒指,美国无人机闯入白宫)

是一家在中国深圳的无人机制造厂商,成立于年。最初从安装在无人机上的控制器切入,进而发现无人飞行器航拍的市场接入点,转做整机和稳定的飞行平台,以及高清数字视屏/传输/模块,再到如今致力于提供完整飞行影像策略。短短几年间成长上千倍。

无人机被广泛运用于航拍,并且很受专业及业余级摄影师们的喜欢。其产品线涵盖中端价位的Phantom(大精灵)以及高端市场绝对王者的Inspire(“悟”)系列。包括热播电视节目《爸爸,去哪儿》中,以及国土安全等热门美剧中的航拍镜头。同时也被用户用来全景扫描里约热内卢基督像、近距离拍摄鲸鱼换气,喷发中的火山等。

说一些屌屌的数据吧,大疆目前占据全球民用小型无人机约70%的市场份额,一开始,DJI无人机的销售市场主要集中在欧美国家(占其过去总销售额的80%)。

我去年去深圳一个businessexchangetrip,听到一名分析员讲到大疆使用的很聪明的市场营销技校就是从海外市场做到国内市场。当时很多中国用户想买不不到,大家一开始以为大疆是国外的牌子,千呼万盼,寄到家后打开一看是深圳制造。这个“所谓的”国外的牌子,引来了很多人追捧。当然,这个也不是让科技技术公司成功的主要原因,我们都知道,产品做得好,才是生存和王道。

亿航

亿航当时打破了中国科技产品海外众筹最高记录,成为年中国成长最快的创新公司和年最佳硬创公司。

亿航建立的时候的目标,是降低消费者接触无人机的门槛,让每一个小白用户都可以体验到航拍的乐趣。Ghost无人机无需额外的遥控器,降低用户使用门槛,仅需由智能手机App控制。其“自动跟随”功能能够使无人机无缝地自动跟随用户行动。起飞、悬停、返航、下降这些常用操作编进了App中,并可实现一键完成。另外,作为第一家拥有体感操控功能的无人机企业,亿航能够让用户通过简单的倾斜智能手机来操控Ghost无人机。

法国品牌Parrot派诺特

Parrot是除大疆之外在无人机市场拥有份额最大的公司,有点老腊肉,实际上Parrot比大疆成立的时间还早十二年,。这家是无人机及无线产品制造商。

ParrotBebopDrone是他们的一款产品,这是一款采用鱼眼摄像头并且能够在空中进行高清摄影和影片录像的无人机,还支持OculusRift虚拟现实。

新加坡本土无人机公司ALT(AerolionTechnology)

这是一家创业公司,也是新加坡唯一一家公司有自主知识产权公司。他们的技术集合了很多大牛们的心血,飞机通过了多种艰难条件下飞行测试,有这过硬的技术。现在公司已经接到了来自世界各地的合作计划。

北美品牌3DR(3DRobotics)

北美最大的消费级无人机厂商,成立于年的3DRobotics曾经意气风发要挑战大疆。但他们如今发现,对手比想象中强大,在个人消费者市场已经牢牢占据了老大的地位,难以撼动。最终导致3DR转型的是,生产了太多Solo无人机(但是卖不出去),竞争对手产品降价太迅猛,已经完全占领了市场。他们本来是有对学校无人机社团的支持计划,我打算国大社团建立后和他们有合作。但是他们的市场方向在从消费者转到了民用无人机市场,这个支持计划就不乐观了。

比如这次去硅谷也会发现,了解到现在有一个趋势就是做customisedUAV,如果不专注做技术,也可以给用户做一个package,利用现有技术,经过改良,满足大客户需求。这次去硅谷,也会发现这个全球创业的圣地,无人机的这个创业方向也是很流行。

其他界品牌大佬也参与无人机研发或者应用

无人机不仅仅是航拍的“玩具”,更是颠覆未来的机器人:亚马逊的PrimeAir物流计划已进入第9代的研发;Google收购了一家无人机公司提供网络覆盖;Facebook也收购了一家英国无人机公司。

新加坡民航局

对无人机的规则

新加坡飞行地点

因为新加坡地方小,高楼也多,所以对无人机的安全要求相比来说比较严格。少了农业用途(美国3DR,及飞农业),高路发达(没有运输的需要)。只有oldHollandroad,marinabay这两个地方是民航局比较喜欢的。

相关政府部门

几乎每一个政府部门(除了民航局)都有在干涉无人机的用途,警察局(会派警察来检查许可证),看起飞的地点在哪(JTC?SLA?URA?要他们的许可才能用它们的地点起飞,如果地方属于公司也需要公司的批准),飞过海域也要(MPA许可),飞行轨道靠近空军飞行轨道也要他们的许可。质询发展部管理无人机的频率(几乎所有泛用的电台都是违法的(租借给购买的商家/电话的频率))。近期,MOT把一些政府部门的无人机管理部门给融合来更好的管理复杂的无人机使用和批准程序,也更好的配好政府本身用无人机的可考虑的范围(NEA撒驱蚊药,SPF警察无人机,SLA3D)

近期大量的批准有许可证的飞手

为了不想影响这行业的发展,民航局大量让第一批公司拥有许可证,开放第一周就有多达名飞手申请。几年后肯定会减少飞手的数量。只有一年的有效期,我认为过不久它就会像拥车证一样,不但难申请,限制的条例也会每一年越来越多。

飞手证件有限制性

这是随着民航局对无人机的了解越来越好,对于无人机的管制和用途就会越多要求。现在每一个证件只能飞一款无人机,要是要飞不同的,的另外去申请和考多一个证件。被批准的无人机也通常被限制,像是比较普遍的大疆精灵或是别的大疆系列的产品。就算是美国3DR的产品,民航局也不怎么喜欢。如果要更改硬件,这批准的过程会相当的困难,因为无人机的可靠性以民航局的看法就是下降了很多。每一次飞行时要付费(75新元),影响了商业用途的价钱,加上收费是以每一次起飞来算(但是没有民航局的人来检查)。

领空管理的未来

更好的为无人机定义,到底是以重量来做一个标准还是以别的其他考虑(构造,大小,撞毁的冲力)。随着越多无人机的出现和频繁化,有一个很好的发展领域(美国airmap航空无人机管理系统,欧洲airware数据软件管理系统)

室内飞行的责任

无人机往室内发展,到底谁来管制?存在危险(像割到人的可能)

飞手工作与发展

当专业飞手和平常好玩的航拍有区别:平时飞飞无人机做航拍是很好玩的事。当做专业飞手时,大多数的时间是看着飞机跟着设定的轨迹飞,也只是从当为一个安全措施。

飞手操作的飞行通常达不到很有效的商业用途,像是做3D图像,精准性肯定没制动的好。

飞手工作环境不是很舒适:加上大多数的时间是在大草地飞行(为了安全的着想,不能再繁杂的地方飞,或是起飞)。长时间在太阳底下,没任何东西帮忙遮阳光,下雨时也好难找地方躲。在飞行的地方也通常不方便(新加坡还好,外国就没那么好,每几公里就有休息和吃的地方。

工作发展前途不好:无人机研究是为了把飞行弄得越容易,也跟制动化,对经验丰富的飞手是一个和没经验的飞手不会有很大的区别。除了特别项目,需要很严格的飞行技术。无人机公司对制动化的好处太多了(少了付员工的薪金,客户也少了不会用的可能)。也没有工作发展的机会,不像民航机师。

不同公司,不同频台用法,不同用途,不同需求:航拍是要有艺术价值,农业是以规律为价值,3DMapping是以精准度为重要。

航拍摄影的前途:电脑无法跟人比,不会被电脑取代。拍电影之类的需要人对艺术的判断力。拍的好是有真实的价值,大疆投了一些航拍艺术公司。。

无人机技术细节

无人机技术,主要谈多旋翼技术

多旋翼技术

那么首先对于多旋翼来说的话我认为他的技术应该分为三块。一个是基础技术,一个中层技术,一个是上层技术。

1基础技术

所有的多旋翼无人机都是从这个开始。从所周知,多旋翼无人机主要是靠电机和桨叶的驱动来带动整个飞机的运行,电机和桨叶的配比的效率就是一个评定的问题了。这也是现在很多无人机厂家纷纷追逐的。

对于电调来说,他是控制电机和桨叶高效的关键。现在,市面上大多的电调都采用六步换向的方法来控制电调。一些电调厂家在研究FOC的控制技术,FOC控制电调的电流是连续变化的,可以达到更高的效率。

那么对于传感器来说,像MAN的传感器现在是比较成熟的,像现在有的传感器小小的芯片就同时拥有三轴的加速器,三轴陀螺仪还有三轴的磁罗盘,相当于一个小小的芯片就有了导航所需要的全部的传感器信息

现在电池就是多旋翼无人机应用的一个瓶颈。电池的效率问题导致无人机无法长时间停留在空中,导致无人机的应用也受到了限制。

总结:如果这个基础技术有具备之后,我们就可以搭建飞控这个模块,也就是飞行控制模块。

2中层技术

目前的市场上有很多开源的飞控软件,对于多旋翼来说,这一块还是比较成熟的。不大懂的人买一个开源的飞控软件,然后再接上电机电调什么的自己DIY一个也是比较方便的。

但是飞控技术这一块我们也分为三个部分,也就是著名的GNC,guidance,navigation,control。

目前在GPS导航是比较成熟的了,而且大多数开源飞控也做得比较好。但是飞得多好,在多极端的环境里可以飞,也是大多数无人机厂家所追逐的问题。

怎么样让飞控算法在极端天气,如强风,高海拔,低温这种环境里正常工作还是一个非常难的问题。

中层技术还有两个重要的方面,一个是导航技术,另一个是云台。导航技术就不多讲了,因为这个一般都是公司的机密。云台技术对于航拍要求比较严格的来说就十分关键了,一些无人机如大疆的精灵系列和悟系列,他们的云台技术在世界上也是比较领先的。

云台的检证和控制做的好的话,拍出来的视频效果会比较好。

3上层技术

上层技术,主要是避障技术和视觉技术,如智能跟踪识别。

现在,像传统的GPS导航技术已经不能满足越来越多更苛刻的需求了。避障技术是大多数人


本文编辑:佚名
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