無人機商業(yè)化前需克服的五個障礙

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】傳感器事業(yè)部，張工。

為了實現(xiàn)預(yù)測的影響水平，商業(yè)無人機產(chǎn)業(yè)不僅需要應(yīng)對不斷變化的全球監(jiān)管環(huán)境，還需要滿足企業(yè)對參數(shù)近乎苛刻的需求（企業(yè)同時也是該技術(shù)的最大受益方）。

各種類型的傳感器在幫助無人機制造商和各行各業(yè)對無人機進行優(yōu)化，進而推動商業(yè)影響力方面扮演著重要角色。從高度計，到溫度和濕度傳感器，一般的商業(yè)無人機平均需要搭載五種類型的傳感器。我們將探究傳感器在幫助商業(yè)無人機在真實環(huán)境下的各個領(lǐng)域中實現(xiàn)潛能時所扮演的角色。

· 安全性

· 回避

· 一致的飛行速度

· 局部天氣報告

· 保持航向的能力

障礙1：安全性

雖然目前尚不知FAA和類似歐洲宇航安全局等國際機構(gòu)將會對商業(yè)無人機提出哪些新的監(jiān)管條例或指導(dǎo)意見，但是有一點很明顯，監(jiān)管當(dāng)局對其總體安全性大體是擔(dān)憂的。

以美國為例，目前的監(jiān)管框架要求駕駛員一次只能操控一臺無人機，且無人機需要保持在其視線范圍內(nèi)；且操作只能在白天進行。條例還對無人機重量、飛行速度和高度進行了限制。

為滿足這些安全標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合使用一些高級傳感器，包括：

· 氣壓計

· 高度計

· 溫度計

· 巨磁電阻（GMR）

· 傾斜和角度傳感器

· 加速度傳感器

雖然許多這些傳感器在所有無人機上都能看到，但它們的構(gòu)造級別和工程水平才是比較高下的關(guān)鍵區(qū)分因素：商業(yè)無人機的運行環(huán)境比愛好者和個人使用的無人機更嚴(yán)苛。無人機在執(zhí)行高風(fēng)險任務(wù)時，如森林滅火，農(nóng)業(yè)噴灑和災(zāi)區(qū)調(diào)查等，經(jīng)常需要面對極端溫度，高濕和輻射等條件。

此外，較大型的商用無人機將受益于振動傳感器，它可以為早期的預(yù)測故障系統(tǒng)和巨磁電阻傳感器（GMR）提供動力，這些傳感器可以幫助無人駕駛和超范圍無人駕駛飛機返回基地。這兩種傳感器不僅提供了保護企業(yè)投資利益的功能，還可以緩解監(jiān)管當(dāng)局對未來安全的擔(dān)憂。

障礙2：回避
盡管當(dāng)前監(jiān)管條例要求商業(yè)無人機需在白天駕駛員的視線范圍內(nèi)飛行，但各企業(yè)也在推動幫助無人機最終實現(xiàn)自動化飛行。

支持的觀點關(guān)注的是可擴展性。反對的觀點關(guān)注的則是安全問題。（又出現(xiàn)了安全這個詞。）

若自動化無人機獲準(zhǔn)飛行，它們很可能需要額外的安全措施，例如接觸回避系統(tǒng)。即使自動化不被FAA或其他監(jiān)管當(dāng)局完全接受，當(dāng)駕駛員獲準(zhǔn)在視線范圍外操控?zé)o人機或一次性操控多臺無人機時，仍需要開發(fā)類似的系統(tǒng)。

無人機空中與其他無人機或其他物體（鳥類，建筑物和樹木等）相撞不僅對企業(yè)來說代價高昂，對地面人員來說也是個危險因素。

為了開發(fā)回避系統(tǒng)，無人機制造商一定會使用超聲波傳感器來偵測正在接近的物體，或者無人機是否正在與這些物體相撞的飛行路徑上。

傳感器接收的信號可以用來為駕駛員提供警告或取代駕駛員操控?zé)o人機。

障礙3：一致的飛行速度

根據(jù)國際無人交通工具系統(tǒng)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，僅農(nóng)業(yè)一項將在2025年前就能創(chuàng)造約85%的商業(yè)無人機需求。

其中的一個原因就是莊稼噴灑時無人機能夠節(jié)約成本。

但是，為實現(xiàn)上述節(jié)約，無人機的飛行速度需要一致，且對飛行精度要求很高。對精度和一致速度的更高要求意味著噴灑時需要施加更多的控制，這樣才能夠進行均勻分布和精確噴灑，二者是噴灑成功的兩個關(guān)鍵要素。

這種程度的精確度需要一個熟練駕駛員才能實現(xiàn)，但是也需要對空速持續(xù)和精確的反饋。

通過測量飛行途中無人機的速度和飛行條件變化，壓差傳感器可以實現(xiàn)這種反饋。

另外，用于作物噴灑的無人機還可以在機體上安裝液位傳感器，這樣農(nóng)民或操作員能夠知曉噴劑余量并據(jù)此調(diào)整飛行規(guī)劃。

障礙4：局部天氣報告

安裝濕度傳感器后，無人機就能夠精確報告小氣候。無人機在這種環(huán)境下提供數(shù)據(jù)的能力將為商業(yè)運營商帶來新的應(yīng)用前景。

例如，加裝濕度傳感器能夠讓無人機在嚴(yán)峻氣候條件下發(fā)揮巨大用處，例如森林滅火。濕度水平?jīng)Q定了森林火災(zāi)的蔓延程度，且濕度水平在小范圍內(nèi)就可能發(fā)生巨大變化。因此，這些小氣候?qū)τ趹?yīng)對戰(zhàn)略的選擇來說至關(guān)重要。消防部門派遣無人機測量上述數(shù)據(jù)后，可以做出正確且安全的決策。

第二，配備濕度傳感器的無人機能夠幫助農(nóng)民做出更為有效和高效的農(nóng)業(yè)規(guī)劃，這是一種獨特優(yōu)勢。事實上，在與其他技術(shù)搭配使用的情況下，無人機正在推動整個行業(yè)范圍內(nèi)的變革，催生了新興的農(nóng)業(yè)實踐，即智能農(nóng)業(yè)。

智能農(nóng)業(yè)是一種將信息技術(shù)和農(nóng)業(yè)結(jié)合的做法，其背后的驅(qū)動因素是聯(lián)合國糧農(nóng)組織2009年的一份報告，報告表示到2050年，世界農(nóng)業(yè)產(chǎn)量必須增加70%才能滿足預(yù)期人口增長的需求。

為實現(xiàn)這種增產(chǎn)目標(biāo)，農(nóng)民需要大幅增加產(chǎn)出。因此，他們將目光轉(zhuǎn)向技術(shù)突破。

奮斗在智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線的農(nóng)民正在使用一系列傳感器和農(nóng)場管理系統(tǒng)收集新的、更加顆粒狀的數(shù)據(jù)，例如濕度變化情況和植物對氮的需求，以提高農(nóng)業(yè)實踐的精確化水平。

無人機在智能農(nóng)業(yè)中也扮演著重要角色，因為無人機幫助農(nóng)民采取精確措施提高產(chǎn)量，同時措施本身也更有效率。無人機已經(jīng)可以幫助將規(guī)劃成本降低85%，并且在一天之內(nèi)測量1000英畝的土地。

障礙5：穩(wěn)定航向的能力

主要通過相機收集數(shù)據(jù)的無人機還面臨另一個挑戰(zhàn)：保持航向穩(wěn)定。

由于風(fēng)，雨和其他天氣因素的存在，這聽起來似乎是句廢話。即使在無風(fēng)條件下，這點也是適用的。無人機本身產(chǎn)生的震動就足以讓照片發(fā)虛或不清晰——除非相機本身能保持穩(wěn)定。

在建筑物測量，災(zāi)區(qū)勘測和電影制作時，這點需求顯得尤其迫切。

借助位置傳感器（能夠偵測到哪怕是最輕微的顛簸，推送和振動），穩(wěn)定后的平臺就能滿足這個需要。

結(jié)論

雖然監(jiān)管當(dāng)局為商業(yè)無人機打開了一扇門，但我們很大程度上仍處于行業(yè)發(fā)展的初期。

FAA和其他監(jiān)管當(dāng)局不斷變化得監(jiān)管要求和指導(dǎo)意見無疑將影響商業(yè)無人機行業(yè)的發(fā)展速度，但是商業(yè)無人機本身的能力也是決定行業(yè)增長的關(guān)鍵因素。

為了促進行業(yè)發(fā)展并幫助不斷上漲的預(yù)測成為現(xiàn)實，無人機制造商需要深入思考傳感器可以幫助無人機滿足核心競爭力和創(chuàng)新用例的多種方式。