一、無人機的發展歷程

無人機，英文簡寫為 UAV，全稱 Unmanned AerialVehicle，即無人駕駛飛行器。其發展歷程大致可分為三個階段。

1910 年到 1950 年是無人機發展的早期階段。無人機的概念在第一次世界大戰期間開始萌芽，最初被稱為飛行器自動化，形態與現在的無人機差別較大，主要用于訓練。在第二次世界大戰期間，無人機技術快速發展，主要交戰國紛紛投入研發，此時的無人機主要用于軍事訓練和作為炮擊靶標。

1950 年到 2000 年是無人機的快速發展階段。冷戰期間，無人機開始用于軍事偵查任務，冷戰結束后，隨著計算機技術和傳感器技術的發展，無人機的設計和功能不斷改進，軍事無人機日益強大，且在許多任務中代替了有人駕駛飛機。上個世紀 80 年代后期，無人機進入民用領域，出現了眾多小型無人機和遙控飛行器。

2000 年到目前，是無人機的全面普及及應用階段。新材料、傳感器、通訊、大容量電池、軟件等技術的飛速發展，催生了大量不同功能特點樣式的無人機，其應用范圍大幅擴展，涵蓋農業植物保護、災害監測等諸多領域。隨著無人機的不斷普及，各國開始制定無人機管理法律法規，我國也頒布了無人機飛行管理條例，對無人機的飛行許可、飛行安全要求、操作人員資格管理和飛行活動的監控進行了明確的規定。

二、無人機的分類及系統構成

無人機有多種分類方法，最常見的按用途分為軍用無人機和民用無人機。按飛行方式分，可分為固定翼無人機、旋翼無人機、傾轉旋翼無人機和撲翼無人機。固定翼無人機依靠機翼產生的升力飛行，需要一定的起飛和著陸距離；旋翼無人機利用旋轉的螺旋槳產生升力，可垂直起飛和降落，又分為無人直升機和多旋翼無人機；傾轉旋翼無人機結合了固定翼和旋翼設計特點，能在飛行中改變旋翼位置實現不同飛行模式；撲翼無人機則是模擬鳥類和昆蟲飛行機制，用撲動的翅膀產生升力和推進力。按驅動方式分，可分為電動無人機和燃油無人機。按無人駕駛航空器飛行管理暫行條例的標準，還可分為微型、輕型、小型、中型、大型，空機質量和最大起飛重量是主要的區分指標。

無人機的起飛方式有水平起飛、彈射起飛、手拋起飛等。水平起飛是固定翼飛機一般采取的方式，彈射起飛是通過彈射設備使固定翼飛機從靜止快速加速至起飛速度，手拋起飛則用于較小和輕型的固定翼無人機和撲翼無人機。降落方式包括垂直降落、水平降落、降落傘降落、網阻攔降落以及攔阻繩降落等。

無人機系統一般包括五大部分：無人機平臺、飛控系統、通訊模塊、地面控制站和載荷。無人機平臺是實際的飛行機體，通常由機身、機翼、動力系統以及傳感器組成。飛控系統負責無人機的飛行穩定性和導航，由硬件和軟件組成，包括傳感器和控制算法。通訊模塊負責無人機之間以及無人機與地面控制站之間的數據傳輸，可采用多種通訊方式。地面控制站是操作者與無人機之間的接口，負責飛行監控、任務規劃和數據接收，可有多種形態。載荷是收集環境數據和執行特定任務的設備，根據應用不同，可有不同的傳感器組合。

目前，還出現了無人機自組網技術和無人機專用機場技術兩種操控無人機的新技術、新方式。無人機自組網技術把 Mac 網絡技術和無人機相結合，允許無人機在飛行過程中自動連接和斷開，形成動態網絡，提高了無人機的通訊控制范圍、抗干擾和完成任務的能力。無人機專用機場技術為無人機提供了集中管理的環境，可進行起降、充電、維修和存儲，有利于提高無人機的運營效率、降低維護成本。

三、無人機在民用領域的應用

無人機已滲透到幾乎所有領域，以下僅說明一些比較常見和典型的應用場景和案例。

在測繪領域，無人機最早被引入，可快速生產大范圍二三維地圖和模型，降低外業成本，縮短作業周期，其數據自動化處理還能為自然資源調查提供精準數據支持，若掛載多光譜相機，可對植被、水域進行自動化高效分類。

在交通領域，無人機在工程建設的全生命周期中都有應用，在橋梁巡檢中能勝任傳統人工難以巡視的應用場景，在交通基礎設施、自然災害以及重大交通事故的應急響應中，可快速獲取一手信息并實時反饋。

文化旅游也是無人機的常見應用領域，其搭載激光掃描儀、光學照相機，可近距離拍攝文化遺產，建立實景三維模型，促進文化遺產的數字化保護，如山西省恒山懸空寺就利用無人機攝影測量建成了數字化模型。

在電力行業，無人機的應用越來越普及，可使用常規可見光或變焦相機在安全區域內拍攝電力設施，熱紅外相機則能實現全天時巡檢并發現隱患源，例如大疆公司的 M300 無人機在川西地區進行電力塔巡檢，避免了人工攀爬的危險。

在林業領域，無人機可用于林區巡邏和林業調查，解決傳統人工巡邏調查以及定點視頻監控存在的問題，被廣泛應用于違法用地督查、林木濫砍濫伐監測、植被長勢評估等任務中，還能應用于森林防火，進行日常巡邏、喊話警告、實時監測火勢以及滅火。

在環境保護方面，掛載可見光相機的無人機可用于巡查河道等水域及堤岸兩側，監測“四亂”等問題，掛載熱成像相機和多光譜相機的無人機可用于核查污水偷排、漏排等違法活動以及監測飲用水源水質與大氣環境質量，其搭載氣體傳感器還可實時獲得更立體全面的數據，定位數據異常區域，快速找到污染源。

章漢武 江西師范大學副教授

來源: 科普中國說

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