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这些技术的突破,势必引领未来无人机的革命(一)

2016-08-23 09:29 性质:转载 作者:马宗锋 来源:无人机系统标准化
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有人曾经问比尔•盖茨为什么能成为世界首富,他回答:因为预见到了20年后人们的生活。比尔盖茨(资料图)那么,未来无人机的发展将在哪些...

  有人曾经问比尔•盖茨为什么能成为世界首富,他回答:因为预见到了20年后人们的生活。

比尔盖茨(资料图)

  那么,未来无人机的发展将在哪些技术领域实现突破呢?

  一、动力技术

  续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍,消费级多旋翼续航时间基本在20min左右,用户外出飞行不得不携带多块电池备用,造成使用作业的极大不便。无人机必须在动力方面实现突破才能走上新的革命性高度。

  1. 新型电池

  2015年,来自加拿大蒙特利尔的Energy Or技术有限公司报道采用燃料电池的四旋翼进行了3小时43分钟续航飞行。此外,石墨烯、铝空气电池、纳米电池这三项电池技术有望成为未来电池世界的希望。人们对这些新的电池技术有着十分迫切的需求。它们将首先会被应用到手机和电动汽车,随后可配备于多旋翼。

采用燃料电池的Energy Or四旋翼

  2. 混合动力

  2015年,美国初创公司Top Flight Technologies报道自己开发混合动力六旋翼无人机。该六旋翼仅需要1加仑汽油,便可以飞行两个半小时,约160公里的距离,最高负重达约9公斤。另外,一家来自德国的公司Airstier推出了一款多旋翼。该多旋翼采用油电混合动力,有效载荷5公斤,可飞行1个小时。

Skysapience旋翼

  4. 无线充电

  无线充电技术已经在手机、电动牙刷等电子产品上实现市场化,并正在电动汽车领域开展深入应用。来自德国柏林的初创公司Sky Sense在无人机户外充电方面提供了一种解决方案:研发出一块可以为无人机进行无线充电的平板。Sky Sense的最大特点是可以进行远程控制,无人机的降落—充电—起飞全过程可以独立实现,不需要有人在现场进行干预和辅助。如果充电时间更快,那么无线充电技术将会极大地帮助多旋翼进行长途飞行。

Sky Sense Pad

  二、导航技术

  无人机准确地知道自己“在哪儿”、“去哪儿”,几乎是类似于人类“从哪里来、到哪里去”的哲学问题,在无人机的任何发展阶段都是绕不开的问题。

  1. 定位技术

  (1)GPS载波相位定位

  目前正在这方面开展研究的项目有:Swift Navigation公司开发的Piksi; 日本东京海洋大学开发的RTKLIB开源项目(http://www.rtklib.com/)。

  (2)多信息源定位

  英国军方BAE 最近公布了他们研发的名为NAVSOP的定位技术。该技术将利用包括TV、收音机、Wi-Fi 等等信息定位,弥补GPS 的不足。

  (3)UWB (Ultra Wideband,超宽带)无线定位

  相关研究可参考:J D Hol, et al. Tightly coupled UWB/IMU pose estimation. In:Proceedingsof the IEEE International Conference on Ultra-Wideband. New York, USA: IEEE, 2009.

  2. 测速技术

  目前公认的比较精确的测速方案是通过“视觉(光流)+超声波+惯导”的融合。AR.Drone是最早采用该项技术的多旋翼飞行器,极大提升了飞行器的可操控性,获得了巨大的成功。

PX4Flow传感器

  大疆公司推出的 “悟”和“Phantom3”、“Phantom4”同样采用了该项技术。

  3. 避障技术

  让飞行中的无人机“长眼镜”,能够识别飞行路径上的障碍物,并准确绕飞或悬停,是实现无人机智能化的重要一步。未来无人机避障技术将在这些方面实现突破:

  (1)深度相机避障技术;

  (2)声呐系统避障技术;

  (3)“视觉+忆阻器”避障技术;

  (4)双目视觉避障技术;

  (5)小型电子扫描雷达;

  (6)激光扫描测距雷达;

  (7)四维雷达。

Panoptes的eBumper4(声呐避障)

  4. 跟踪技术

  识别目标并进行跟踪飞行,减轻使用者的操作负担,并能够利用无人机执行特殊环境条件下的特殊任务。智能跟踪主要有:

  (1)GPS跟踪;

  (2)视觉跟踪。

  目前在大疆Phantom4等先进机型上这些技术都已经有所体现。

  未完待续……

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