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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具
彭仲仁/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
彭仲仁教授帶領(lǐng)的課題組得到了政府和環(huán)保部門大力支持，參與了上海和杭州等城市多項重大觀測項目，已進(jìn)行三年的實驗。無人機(jī)突破了以往大氣立體觀測工具（如載人飛機(jī)、探空氣球、氣象塔、激光雷達(dá)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)等）成本高、可控性弱、靈活性差的局限，能夠在近地面0-1200米高度3維空間內(nèi)進(jìn)行實時、靈活、高密度的監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，研究包括PM2.5、臭氧、氮氧化物、黑炭等多種污染物的時空分布及傳播規(guī)律。
我們看到，一邊是關(guān)于無人機(jī)商用的政策監(jiān)管和軍用無人機(jī)道德性的輿論焦灼，另一邊，無人機(jī)早已悄然進(jìn)入科研與公共治理領(lǐng)域，為那些困擾人類已久的根本性問題帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。而人們?nèi)匀缓闷娴氖?，無人機(jī)的殺手級應(yīng)用到底會來自哪里？
上海交大巴黎高科評論：您是什么時候開始在工作中引入無人機(jī)作為工具的？
彭仲仁：2004年我在美國工作時，與幾位同事很偶然地想到是不是可以嘗試用無人機(jī)研究交通。當(dāng)時就算在美國，無人機(jī)也很少見，沒有什么人關(guān)注，研究也主要側(cè)重軍事領(lǐng)域，民用方面只有零星萌芽。
您當(dāng)時具體的研究課題是什么？
就是利用無人機(jī)來進(jìn)行實時的交通狀態(tài)監(jiān)測，用的機(jī)器是租來的，費用非常昂貴，而且是由別人來操控，我們只是拿到最后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。和那時相比，現(xiàn)在無人機(jī)應(yīng)用的范圍要廣多了。
我們目前在上海交通大學(xué)做的一個重要課題是用無人機(jī)進(jìn)行空氣污染監(jiān)測，這在10年前是沒有的。在這方面無人機(jī)具有天然的巨大優(yōu)勢，能夠做到三維、動態(tài)、高空采樣作業(yè)，進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)空氣質(zhì)量檢測手段很難發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，比如污染物在不同時間、不同垂直高度上的分布變化情況，以及跨區(qū)域輸送特點和規(guī)律等。傳統(tǒng)大氣污染研究主要依靠地面觀測和高空擴(kuò)散的理論模型，而高空擴(kuò)散模型很難得到足夠的觀測數(shù)據(jù)支持，無人機(jī)因此可以說讓大氣環(huán)境科研面貌發(fā)生了根本性改變，實際上是一種顛覆性的技術(shù)。
普通人又是從什么時候開始廣泛討論無人機(jī)話題？
是在2010年以后了，可以說，直到現(xiàn)在這還是一種比較前沿的科技，但最近一兩年我們看到無人機(jī)的發(fā)展開始越來越猛，尤其隨著成本的不斷降低，玩具無人機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)很普遍。
另外從技術(shù)角度來看，無人機(jī)在這10年中也有很大發(fā)展，主要是兩個方面，一個機(jī)器本身——重量越來越輕、穩(wěn)定性越來越好、操控系統(tǒng)越來越穩(wěn)定靈活；另一個方面是圖像識別和處理技術(shù)越來越先進(jìn)。這實際上大大擴(kuò)展了無人機(jī)的潛在應(yīng)用空間。我們最初用無人機(jī)在高空做交通狀況觀測，機(jī)器穩(wěn)定性差，圖像質(zhì)量很差，數(shù)據(jù)處理起來很麻煩。
在智能交通系統(tǒng)中，無人機(jī)的角色是什么，與其他技術(shù)相比，是很關(guān)鍵的組成部分么？
無人機(jī)能夠幫助監(jiān)測交通流量、速度、擁堵狀況、事故、車輛運行軌跡、駕駛行為等，并提供交通安全相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，這些對交通來說都是非常重要的。
它的優(yōu)勢主要是能夠觀測到交通“流”，這是個時間性概念。在以往，人們只能設(shè)置很多分散的觀測點，獲得的數(shù)據(jù)也是分散不連續(xù)的。但無人機(jī)能夠在高空很清楚地觀測到整體的、趨勢性的交通流變化，從而為交通管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，這是別的方法很難實現(xiàn)的?，F(xiàn)在有的城市和地區(qū)開始嘗試用無人機(jī)進(jìn)行交通事故調(diào)查，這對山區(qū)和自然環(huán)境險惡的道路非常有價值。當(dāng)然，智能交通所涵蓋的技術(shù)很廣，無人機(jī)不能完全替代其他的地面技術(shù)，比如車內(nèi)駕駛相關(guān)的科技、車與車之間的信息交流、車與路間的信息交流等。
那么相關(guān)的地面設(shè)施和技術(shù)包括哪些？
無人機(jī)基本不需要什么地面設(shè)施，它本身就是一個完整的系統(tǒng)。地面上只涉及操控系統(tǒng)，控制飛行方向和速度等，很多無人機(jī)現(xiàn)在都可以用智能手機(jī)來操控。在做交通檢測時，需要用計算機(jī)設(shè)備接收實時發(fā)回的數(shù)據(jù)和圖像，但現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以做到直接在無人機(jī)上嵌入數(shù)據(jù)處理模塊，圖像在飛行過程中就被處理成某種模式的交通流數(shù)據(jù)，而不用發(fā)回圖片到地面進(jìn)行處理，這樣也更有利于數(shù)據(jù)傳輸和實時交通控制和管理。
操控?zé)o人機(jī)需要具備特殊技能嗎？
在美國，很多無人機(jī)操控手都需要經(jīng)過特殊的培訓(xùn)，因為無人機(jī)并不是玩具那么簡單，涉及突發(fā)情況的應(yīng)對，這是一個操控手必須掌握的。不同型號的無人機(jī)，操控難度也不同，一般來說，“旋翼”型無人機(jī)操控起來要比“固定翼”型更簡單，后者需要更多技巧，需要了解空氣動力學(xué)和具備良好的心理素質(zhì)，要真正安全地駕馭飛行需要一到兩個月甚至更長時間的培訓(xùn)。
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑上，歐美的無人機(jī)經(jīng)歷了一個從軍用到民用的轉(zhuǎn)移，中國是否也遵循著同樣的路徑？
無人機(jī)最初主要軍用，不管中國和美國都是這樣。但是發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅是一個單純的軍轉(zhuǎn)民的問題。現(xiàn)在很多做得比較好的小公司，用的反而不是軍用技術(shù)，而是直接從民用需求出發(fā)進(jìn)行設(shè)計研發(fā)和制造，成本也要低很多。
所以，準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是，無人機(jī)當(dāng)前正在兩個領(lǐng)域并行發(fā)展：一個是民用的，跟軍隊完全沒關(guān)系；另一個則是純粹服務(wù)于軍隊，后者主要是大型無人機(jī)。當(dāng)然，以前的做軍用無人機(jī)的廠商現(xiàn)在也希望向民用轉(zhuǎn)型，但其實不具備多大優(yōu)勢，因為大型無人機(jī)技術(shù)在民用領(lǐng)域應(yīng)用范圍非常有限，至少現(xiàn)在是這樣。
所以，載重是無人機(jī)技術(shù)的一個關(guān)鍵指標(biāo)。
是的，除了載重以外，穩(wěn)定性、續(xù)航時間以及安全性，都非常關(guān)鍵。就安全性而言，它需要能夠自動識別和規(guī)避障礙物，這是目前的一個研究重點，即智能無人機(jī)。據(jù)我了解，這些技術(shù)在實驗室內(nèi)都已經(jīng)不成問題，也已經(jīng)有一些原型產(chǎn)品出現(xiàn)，但要大規(guī)模應(yīng)用可能還需要一兩年。
作為一種智能設(shè)備，無人機(jī)有沒有自己的“摩爾定律”?
摩爾定律是有的，但畢竟無人機(jī)發(fā)展還處于初級階段，還面對著瓶頸。但企業(yè)界的研發(fā)投入很大，所以市場前景是非常樂觀的。
就生產(chǎn)而言，無人機(jī)的完整產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該包括哪些部分？
首先是地面控制系統(tǒng)，這是技術(shù)難度最大的環(huán)節(jié)，只有控制系統(tǒng)做好了，飛行才能安全穩(wěn)定，它是一個多技術(shù)和系統(tǒng)的集成，不過這方面已經(jīng)發(fā)展得相對成熟，自動導(dǎo)航、自動巡航、自動避讓障礙物等，已能精確到厘米級，從而帶來更新更優(yōu)秀的應(yīng)用；第二個是動力部分——如何保持無人機(jī)的安全性，發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定可靠性是關(guān)鍵。同時，如何讓無人機(jī)在空中停留更久，和很多其他交通工具一樣，電池技術(shù)目前是電動無人機(jī)的一個主要瓶頸。第三個是應(yīng)用和服務(wù)部分，這是最有潛力創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值的部分。隨著無人機(jī)的迅速發(fā)展，企業(yè)能把無人機(jī)創(chuàng)造性的應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域，為傳統(tǒng)領(lǐng)域帶來革命性的變革，就會是大贏家。
最后也是更重要一環(huán)是應(yīng)用。目前來看，除了技術(shù)瓶頸，要找到無人機(jī)的killer application（殺手級應(yīng)用）才能真正迎來這個行業(yè)的爆發(fā)性發(fā)展。但這個殺手級應(yīng)用到底在哪里，人們還不太清楚。比如說在測繪部門，無人機(jī)被廣泛應(yīng)用于大尺度高精度空間信息；在農(nóng)業(yè)上，無人機(jī)可以幫助我們對作物的生長進(jìn)行監(jiān)控和評估，并自動進(jìn)行施肥灑藥等；在電力部門，無人機(jī)可以幫助自動檢測高壓線路；在監(jiān)測環(huán)境污染方面，包括大氣污染和水污染，和交通信息采集和監(jiān)測方面，無人機(jī)也能發(fā)揮非常巨大作用……這些都是無人機(jī)的潛在應(yīng)用方向，但能否成功大規(guī)?；瘧?yīng)用、對傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生顛覆性的改變，還有待觀察。
這是否也意味著，無人機(jī)的生產(chǎn)很難出現(xiàn)由一兩家企業(yè)壟斷的局面？
至少從應(yīng)用層面來看比較困難，因為各種應(yīng)用對技術(shù)和產(chǎn)品的要求區(qū)別很大，比如對交通監(jiān)測和對空氣污染的監(jiān)測，與在精細(xì)農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，要求就不一樣。但也不能夠排除先行的優(yōu)秀企業(yè)做大以后，可以參與到很多應(yīng)用領(lǐng)域去。
中國深圳無人機(jī)企業(yè)大疆科技目前的估值已高達(dá)100億美元，引起業(yè)界關(guān)注，甚至有國外媒體稱“全球最創(chuàng)新的無人機(jī)廠商不是在硅谷而是中國”，您是怎么看待這個問題的？
大疆的貢獻(xiàn)在于把無人機(jī)普及化了，以往無人機(jī)價格比較貴，大疆利用很短時間就把無人機(jī)價格降低了很多，這就如當(dāng)年的福特汽車讓大多數(shù)美國人都買得起車一樣。所以，大疆對中國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了很大推動作用。當(dāng)然，與同等價位的其他產(chǎn)品相比，它的產(chǎn)品質(zhì)量也不錯。我很自豪中國在低價位、民用輕型無人機(jī)領(lǐng)域占有一定優(yōu)勢。中國企業(yè)下一步的關(guān)鍵是加強(qiáng)研發(fā)能力，針對各種應(yīng)用的特點和要求，推出真正的拳頭產(chǎn)品，促進(jìn)殺手級應(yīng)用的誕生和發(fā)展。
2025-08-26 13:48
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