□吴铁英
就像上世纪70年代个人电脑问世并迅猛发展一样,今后10年我们将见证民用无人机的“井喷”。可以说,我们已进入民用无人机时代。 什么是“无人机” 无人机一般特指有能力自主飞行、能够逐点完成任务的飞机(目前,它还需要GPS导航,但是不久就可以靠视觉传感器飞行了)。这个定义把无线电控制飞行器和弹道式火箭排除在外,前者需要手工控制,而后者不受控制。 这个定义既适用于价值1亿4千万美元的美军“全球鹰”无人侦察机(用于反恐战场),又适用于儿童也可以放飞的泡沫材料无人机。两者都拥有精密的电脑自动驾驶仪、高分辨率照相机、无线数据连接、拥有实时视频的地面站和有序的任务脚本。它们的主要不同在于,“全球鹰”能够在6万英尺(约合18.2千米)高空飞32个小时,而民间高手DIY的无人机只能在100米上空飞30分钟。 如果有一天,你看到一架无人飞机,挂着一件快递出现在家门口,不要惊讶--因为它可能是顺丰推出的特殊快递员。本月初,快递业巨头顺丰欲用无人飞机运送快递的消息在网上传开,顺丰总部相关负责人向前来采访的媒体证实确有此事,其自主研发的用于派送快件的无人机已完成内部测试,目前正在局部地区试运行。但这种服务的范围限于运输条件较差的区域。加之飞机需在空旷场地航行,因此暂不会向特大城市推广。 消息一出,立刻有行业高手指出这不过是顺丰的商业炒作而已。因为根据顺丰提供的信息来看,无论是操作、成本以及监管上,用无人机送快递在目前情况下都只能是“不可能完成的任务”,但顺丰号无人机此番突如其来的“升空”,还是让人充满好奇。 突发奇想无人机送快递 9月2日,网友“又见兰花开0769”在微博上发布一组照片,其中4张照片是一架微型无人机正在飞行,起落架上放置了一个印有顺丰标志的纸箱。他解释称,顺丰速运正在用无人飞机派送快递。同样,还有网友爆料称,顺丰的微型无人机不久前从东莞东城街道一带飞往松山湖方向。 网友@余佩函微博也爆料:下班回家路上,天上飘着个不明飞行物,等飞近了才瞅见,竟然是顺丰快递的无人机。微博还发出了3张所谓“不明飞行物”的手机照片特写:只见这台凌空飞翔的机器有个小螺旋桨,底部两根类似直升机似的雪橇支架,支架之间被安置了一个纸皮箱子,箱子表面依稀可辨认为顺丰速运标志。消息一经传出,立即引起众多网友围观。有人还开玩笑说,担心无人机会被弹弓打下来。 顺丰公司相关人士介绍,其成立了一个专职研发团队,负责试验及推广无人机运送快件的项目。公司购买了数架飞行器。这种无人机采用八旋翼,下设载物区,飞行高度约100米。内置导航系统,工作人员预先设置目的地和路线,无人机将自动到达目的地,误差在2米以内。顺丰方面强调,“我们的确在测试这个项目,但不知道怎么被传到网上了,目前无人机还处于实验阶段,没有投入运营。”顺丰速运总部相关负责人表示,该项目其实早在两年前就有所规划,主要是解决偏远地送递难的问题。至于测试所用的机型、载重量、收费价格、送到家门口还是提货点等详细情况,她则不愿透露,只称无人机是作为正常物流配送的一种补充,比如送到镇乡以下一级地区,城市和城市之间肯定不会采用这种方式。 事实上,顺丰已经不是第一个抢先吃无人机“螃蟹”的公司。今年7月,上海一家蛋糕店推出了个性高端定制服务,用无人机快递蛋糕,每次收费2000-3000元。虽然这项服务刚刚开展就被叫停,但这家店还真是赚足了眼球。 自己动手人人能玩无人机 和国内民众对无人机的出现“大惊小怪”不同,在大洋彼岸的美国,无人机就如同航模在中国一样普及。《连线》杂志前主编克里斯·安德森这样形容无人机在美国的流行:“如果你在美国,抬头看看天空,你很可能正巧看见这么一架无人驾驶飞机:小巧、完全自主、又极其便宜。除了搞爆破,它们能完成所有军用无人机的工作。尽管严格说来,它们在美国还不被准许用于商业,但是FAA(联邦航空局)正计划从2015年起正式批准其商用。” 克里斯·安德森曾经是《连线》杂志的创办者之一,他出版的《长尾理论》、《免费》被认为是“互联网经济时代的《圣经》”。2011年,克里斯·安德森从《连线》辞职,宣布投身3D打印产业。许多人不知道,克里斯·安德森创办的“三维机器人公司(3DRobotics)”,其主营业务就是用3D打印的方式,制造出价廉物美的农用无人机。克里斯·安德森本人是一名狂热的DIY无人机爱好者,2007年他创建了“DIY无人机”(diydrones)论坛,这一论坛目前已发展了2万6千名会员,这些人都是无人机发烧友,其中一些人热衷于自己动手制造无人飞机。 根据克里斯·安德森的估算,在美国,每月大约有1千架新的民用无人机开始飞行,这些民用无人机并非全部是由飞行器企业生产,很多是无人机爱好者自己DIY制作,并在无人机社区共享的。而在英国,一家研究机构已经用3D打印技术打印出了一架无人机的大部分组件,并在安装了其他传感器和动力设备之后,成功地完成了首次飞行……照克里斯·安德森的说法,在无人机领域,玩具制造商和爱好者“打败”了军事产业。 硅谷一直被视为全世界的“创新大脑”,这里的“技术大牛”和科技达人们热衷于将程序设计应用于无人机操控,由“玩”引起的这股风潮,将对无人机技术的未来走向产生重大影响。 《华尔街日报》报道称,旧金山设计公司SmartDesign的一名产品设计师40岁的杰森·肖特,目前已制造了十几架费用在150美元至1000美元的遥控无人机。他说自己每周至少要花20个小时的时间来调试和操控这些无人机。肖特说,遥控无人机帮他拍到了一些难以拍到的旧金山湾区景貌,其中包括一张从远处拍摄他站在科罗娜高地之巅的照片。肖特曾参与Flip摄影机的设计,目前他正在研究通过iPhone和搭载安卓系统的手机控制无人机的技术。 49岁的马克·哈里森是皮克斯动画的软件工程师,他几乎每个周末都要带上自己的无人机和四轴遥控直升机,来到伯克利码头进行试飞。他最先进的一架无人机配备了一个特殊的摄像头,戴上护目镜之后,他便可以看到摄像头显示的所有内容。 安德列阿斯·奥斯特莱是美国加利福尼亚州伯克利的一名软件工程师,他把业余时间都花在了制作无人机上。只要天气允许,他就带着自造的飞机和工具,到公园里放飞他的“作品”。奥斯特莱制作的无人机翼展4.5英尺,所用材料只是轻型塑料,非常便宜。机上配备有全球定位系统装置和一个小型摄像机,奥斯特莱说:“法律规定这种飞机不能够飞高,它的嗡嗡声很容易引人注意,要想在别人家的后院观察什么,很快就能被发现,所以不必怀疑我们都是情报机关的密探,我们就是为了自己开心而已。” 摩尔定律DIY无人机很方便 克里斯·安德森透露,其一手创办的“三维机器人公司”目前负责为“DIY无人机”社区设计开源硬件,这些硬件已经用于超过1万个自动驾驶仪和难以计数的无人机部件中。在他的“三维机器人”网店花1000美元左右就能买到制造一架无人机所需要的所有部件。根据他的推算,仅仅“三维机器人”一家公司,为用户DIY的无人机数量不少于1万架,这个数字已经超过美国现役军用无人机的总数。 结合了多种传感器和飞行能力,无人机能做到许多之前无法想象的事情。随时待命的移动通信基站、航拍、气候预测、水文地质勘探之类的活动自不必说,而像灾难搜救等等活动,也可以让无人机大展身手。在美国,已经有政府及私人机构开始使用无人机进行边境巡逻、核辐射探测,甚至是交通巡逻;而航空探矿、农田灌溉、喷洒杀虫剂,甚至追踪罪犯等应用也已经出现,至于娱乐、新闻、广告等行业的应用,则完全取决于使用者的想象力边界。 “一些影视剧组已经开始把无人机用于高空取景,与传统有人驾驶直升机相比,它们取景范围更远,也更安全与便宜。同时,农民让它飞在田地上空,以确定哪些庄稼需要浇水施肥;电力公司用它来检测传输线是否正常工作;而护林员用它清点牛群、羊群……当然,更多的无人机被用于科学观测。从海面赤潮到亚马逊雨林的太阳能反射率,这些数据都被无人机获取。它们还能跟踪濒临灭绝的野生动物,悄悄绘制下需要额外保护的区域。”克里斯·安德森说。 无人机何以发展得如此迅速?原因是“摩尔定律”。在克里斯·安德森看来,无人机领域的“摩尔定律”已经启动。得益于迅速发展的计算机技术、微电子技术和3D打印技术,现在在自家制造一架无人机,也已经不是遥不可及的事——几年之后,基本款无人机的价格可能会降到100美元左右。“很大程度上,这要归功于智能手机产业。这两个领域依赖于相同的零部件传感器、电池、光学仪器,以及内嵌式中央处理器。而所有这些零部件近几年变得更小更快。就像上世纪70年代个人电脑问世并迅猛发展一样,今后10年我们将见证民用无人机的‘井喷’。可以说,我们已进入民用无人机时代。” 技术一直在演进。根据《连线》杂志的报道,今后还会出现昆虫大小的无人机,很容易被误认为是家里的苍蝇或者蜘蛛。这种微型无人机可以溜进门,记录下对话内容,拍下照片,甚至向毫无防备的受害者注射毒素。美国军方的“微型自动系统与技术”项目正在与一系列公司和大学实验室展开合作,开发类似的系统。更进一步,未来还会出现纳米机器人,这种机器人只有微粒大小,可以进入人体血管和肺部…… 正是考虑到未来战争对军用无人机技术的需要和巨大的民用市场潜力,美国总统奥巴马于去年2月正式签署了《2012联邦航空管理局现代化与改革法》,要求美国联邦航空管理局将公共和私人无人机的使用整合到国家航空管理系统中,其核心是向民用无人机开放空域。最终于2015年12月14日落实相关规定,为私用无人机的飞行彻底打开空域。 争议很大“失控玩具”让人担心 尽管无人机越来越流行,它却引来一些人的担忧。小说家丹尼尔·苏亚雷斯(Daniel Suarez)在其畅销新作《谋杀决定》(KillDecision)中,着力刻画了民用无人机泛滥后,它们携带武器,成群结队攻击人的场景。这些无人机能自主思维,知道要飞到哪儿要攻击哪儿,最主要的是由于价格低廉所有数量激增……这一场画面让人不寒而栗。 尽管在现实世界中,这样的恐怖的场景至少十年内不会出现,但这并不妨碍人们对它的担心。你可以说这些人的担忧属于杞人忧天,但老实说他们的恐惧也并非毫无理由。最主流的一种疑问是:既然无人机可以用于偷拍原始森林中的狮子,自然可以偷窥邻居。的确,无处不在的飞行器看起来很危险,个人的隐私,乃至生命安全都有可能受到威胁。这也是直到现在民用无人机的批准依然没有放开的缘故,虽然奥巴马总统已批准“在商业活动中使用无人机”,但是直到现在,也只有寥寥数种无人机通过审批,并且被限定在非常严格的用途之中。 如此缓慢的进展让无人机爱好者倍感挫折,发烧友们甚至认为这是一种对技术发展的巨大伤害。然而,联邦航空署的代表却在国会的听证会上表示,虽然将来会继续扩大无人机在美国境内的使用范围,但是其关注的重点依然是安全性。以支持信息开放闻名的“电子前线”基金会也在担心无人机的发展,认为无人机很可能会遭到滥用,限制人们的自由。 不过也有论者表示这样的担忧可能有点过度,“在电视和电影的灌输下,我们认为无人机几乎可以无限制地飞来飞去,且往往携带致命武器。但是,那只是昂贵的军用无人机才会拥有的能力。大多数无人机只能飞行数十分钟,能携带的重量不过几百克;如果用它来窥探邻居或者实施些什么犯罪方案,还远远不够格。显然,民用技术和军用技术是两个世界的产物;而真实生活并不是动作大片。” 克里斯·安德森承认,自己的担忧不是来自军用无人机,而是来自那些每个人都可以从亚马逊网站购得、并用智能手机控制的“飞天小机器人”。“一般,你用不到30美元,就能买到电路板,并把它连接成飞行器。一旦将来的无人机像廉价玩具一样大批量生产,却又有足够的智慧思考,或许会导致一些难以预估的后果,这样的担忧不足为奇。” 克里斯·安德森表示,不是所有人都在担忧无人机对隐私的侵犯,更多的人已经开始设想它更广泛的用途。用它送快餐、像联邦快递那样使用由无人机改装的高效飞行器……其实,民用无人机的用途有好有坏,这也是所有工具的共有问题,从铁撬棍到超声仪莫不如此。社会应该做的,就是明白这项能量巨大的新技术可能带来的震动,并关注它“飞”向何处。 链接农用无人机大显神通 一提到无人机,人们往往会想到美国军方袭击恐怖分子的专用飞行设备,或者是军用侦察机。但是,美国农业专家认为,以泡沫塑料为材质的小型无人机,将在农业地区有更多的用途,并给农业生产带来革命性的变革。比如,会有效减少杀虫剂的使用,提高农作物的产量等。 在“三维机器人公司”创始人克里斯·安德森看来,以前农场规模比较小,农民还有可能走遍自己的每块土地去发现问题。而现在的农场规模非常大,农民们已经不可能对每一块耕地的土壤状况都了如指掌,只能对大规模的农田采取统一的种植和作业方式。比如每年6月,农民们会对作物进行地毯式喷洒农药,以度过7月霉菌滋长的高峰期。但实际上,他们并不了解霉菌是否真的会对作物形成危害,也无法预测危害的程度。 农用无人机的出现和应用就能很好地解决这个问题。无人机造价低廉,低空飞过私人土地无需事先申请,而且能提供高质量的图片。克里斯·安德森的公司正在生产一种以泡沫塑料为材质的微型无人机器,其技术的核心是一个价值170美元的自动领航飞行装置,如同是控制飞行的大脑。由于是超低空飞行,拍摄照片变得相当轻松,不必依靠价格昂贵的卫星拍摄设备。另外,无人机拍摄的照片都绑定了GPS定位信息,根据定位信息可以对照片进行排列组合,从而保证信息的准确度。通过这些照片,农民就可以及时了解每块农田的土壤状况和作物长势,并能具体情况及时采取应对措施。 无人机的一个重要作用就是能及时跟踪农作物生长,在灾害形成的早期及时、准确地发现问题。灾害初期的反映一般体现在农作物叶绿素的变化上,无人机通过红外线和近红外线的影像拍摄,能准确捕捉到作物叶绿素的变化。无人机拍摄的图像还能帮助农民提高喷洒杀虫剂的精准度,避免不必要的浪费,以节约成本。 对于葡萄酒庄的经营者来说,无人机应用潜力巨大。葡萄的品质很大程度上取决于土壤的湿度,以目前的技术和装备,无人机能准确定位和测量每一块土地湿度上的微小差别,帮助经营者挑选出水分充足的优质土地,并对不同土地上的葡萄进行分类,从而酿制出高品质的美酒。 背景中国无人机蓄势待飞 在今年5月举行的第二届中国(北京)国际服务贸易交易会上,首次亮相的无人机在抢过3D打印机风头的同时,也让普通观众意识到,热播美剧中经常出现的无人飞机,其实离中国人也不远,只不过和美剧中杀伤力巨大的无人机相比,中国的无人机显得更加“神秘”。 据媒体报道,今年5月6日,中国国产隐形无人机“利箭”完成了地面滑行测试,这意味着该飞机距离首飞更近了一步。而有消息称,国产“利箭”无人机于2009年开始研制,2012年12月在江西某飞机制造厂完成总装,下线后随即进行了密集的地面测试活动。按照计划,“利箭”的设计、制造和试飞工作将在不同的地方进行。 资料显示,中国“利箭”无人隐形机翼展为14米左右,外形布局采用了和美军X-47B类似的飞翼无尾布局,隐形能力及战场生存能力应该不错。“利箭”机身采用复合材料制造,弹仓经过特殊设计,整机雷达发射信号非常低,具备隐身性能、自动跟踪和侦察功能,具有自主知识产权。 有专家称,国产“利箭”无人机验证机是充分结合我国国情和无人机技术发展而研制的一种新型、高性能对地攻击型无人作战飞机。该型无人机是中国为顺应无人化、隐身化、智能化和精准化的发展趋势而研制高性能国防装备之一,其进展一直备受国内外媒体关注。而目前,世界正在研制的类似无人机包括美国X-47B、英国雷神、美国幻影射线、欧洲神经元和俄罗斯电鳐,已经完成试飞的有美海军X-47B、欧洲神经元。前者已于当地时间5月4日在帕图森河海军基地完成了首次阻拦着陆试验。 中国无人机总设计师杨宝奎认为,无人机在中国拥有旺盛的民用市场需求和广阔的发展前景。不论是国有企业还是民营企业,国家在无人机研发方面都给予了一定的政策扶持和支持,并推动国防装备、民用产品有机结合,建立健全竞争、评价和合作机制,实现军民融合、打造中高端无人机“国家队”的目标。 目前来看,以无人机为代表的通用航空产业已成为发达国家一个重要的支柱产业,而国内无人机市场才刚刚起步。不过,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《国务院关于加强测绘工作的意见》等一系列文件,以及国家海洋局、国家气象局等相关部门的政策和近期规划,为未来无人机在非军事领域的发展应用,提供了广阔的空间。 2012年9月,国家海洋局宣布将使用无人机全面加强对包括黄岩岛、钓鱼岛、苏岩礁以及西沙、中沙和南沙群岛附近海域在内的我国全部管辖海域的监测。 实际上,在这一方面,航天三院已经迈出了坚实的步伐。据介绍,在航天三院已经推出的一系列无人机中,HW-200Ⅱ型无人机在国土测绘领域无人机市场占有率全国第一,在汶川地震、舟曲泥石流等重大自然灾害发生时,发挥了重大作用。从2005年开始,HW-200Ⅱ型无人机就一直为神舟飞船的发射和回收提供气象服务。 |