无人机的历史、现在与未来

2018-02-07 08:08:00 36氪 分享
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  原标题:新科技快速指南系列之“无人机”:历史、现在与未来

原标题:新科技快速指南系列之“无人机”:历史、现在与未来

  编者按:编者按:《连线》杂志发表了一系列文章来介绍最新的技术与网络文化。本文是无人机篇,作者为DAVID PIERCE。由36氪编译。

  你可能正用你的无人机(或者是想要一架无人机)来拍摄史诗般的度假照片和超浪漫的婚礼视频。但你对无人机的想象力千万不要仅限于此。如果,你的无人机可以帮助你监控数百英亩的农作物,而不是给你拍照,那会是一种什么样的场景呢?如果它能发现哪些植物缺水或者生病,然后进行解决这些问题(浇水、喷药、施肥)呢?如果它能帮助找到建筑物的缺陷,而且还能修复这些缺陷呢?

  毫不夸张地说,就像自动驾驶汽车能从根本上重塑城市的运作方式一样,无人机也具有颠覆性的潜力。它们会改变人和货物运输的方式(我们不需要道路就能去我们要去的地方!);它们会消除一些工作,创造一些工作,颠覆我们对距离的看法;它们可以把互联网带给那些不能上网的人,把食物和药品送到需要的人手中,向人们发出预警;甚至,无人机还能激发出一种新的体育项目!但是,这个新兴的产业也有一些负面的影响:监管者和发明家需要共同努力,让技术真正地发挥正面的作用,因为在一个无人机充斥天空的世界里,将会产生一些我们预想不到的事情。

  我们正处于无人机革命的开端。在大疆Phantom的底部挂上一个GoPro仅仅只是一个早期的玩儿法。没有人能知道这些微型飞行器将如何融入我们的生活和天空。但是,在自动驾驶汽车还没有在陆地上普及之前,无人机就已经在天空中存在了,而在那里发生的事情也同样重要。

  第一架无人机

  简单来说,“无人机”可以分为两大类。一种是能够自主飞行的飞行器,完全不需要人工干预。另一个更像是遥控飞行器:仍旧需要飞行员进行指挥,但他们会在地面上、房间里的电脑屏幕前来看着无人机,并进行操作。这两种类型的无人机分别涉及不同的技术,有不同的潜力,但它们都被算作是无人机,在本文中,我们将其视为一种。

  无人机的概念早在一个世纪以前就已经出现了,它并不是一个非常新奇的概念。往前追溯的话,可以找到好几个源头。比如在1898年,电气工程学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就进行了“远程自动化”演示,他就利用无线电频率远程控制了一艘小船。还有查尔斯·凯特林(Charles Kettering),他在第一次世界大战期间建造了自动导弹"Kettering Bug"。也许是Queen Bee,这是第一个可重复使用的无人驾驶飞行器,英国军队在20世纪30年代用它来进行军事目标训练。

  不论无人机的想法到底是从哪里开始的,这几十年来,它都是一个军事项目。无人机是一种完美的监视工具,小而灵活,可以在飞越敌方领空时避免被发现——如果它们被发现并被摧毁,唯一的代价就是再建造一个。后来,士兵们开始在无人机上安装炸弹,这样他们就可以在行动中发现并摧毁他们的目标。“捕食者”(Predator)无人机设计于20世纪90年代,自那以后飞行了数百万小时。无论是好是坏,它都改变了美国打仗的方式, 无论是好是坏。尽管“捕食者”的袭击可以非常精确,但它们已经杀害了数百名平民。无人机战争从一开始就备受争议——这既是一场技术辩论,也是一场道德辩论。

  在消费级方面,无人机从一个由遥控飞机的飞行员组成的社区中崛起。在2000年代后期, 一些业余爱好者发现他们的手机包含了自动驾驶系统所需要的所有部件, 所以他们开始把手机装到了飞机上,然后用一个手机操控另一个。也有一些人购买了单独的部件——一个用于测量运动的加速度计,一个用于定向的陀螺仪,一个小处理器——并将它们直接安装到他们的设备中。由于手机的发展速度非常快,这些零部件变得越来越便宜,越来越好,而且电池也越来越耐用。很快,只要一个人有基本的编程知识和一个空闲的下午,就可以买一个工具包,来制造他们自己的无人机。

  你的无人机里的智能手机部件

  陀螺仪

  

  一个用来检测你的设备朝向哪个方向的小传感器。确保你的无人机可以按照你的意愿移动。

 

  加速度计

  

  一个微小的运动探测器,它可以测量你移动的速度和方向。帮助你的无人机保持在空中并且就位。

 

  全球定位系统(GPS)

  

  如果没有这些卫星,你的无人机将不知道它在哪里,它将去往何方。

 

  处理器

  

  让一切工作起来的计算机,每年都变得更快、更省电,而制造这些产品的公司现在也在制造特定于无人机的计算器。

 

  摄像头

  

  分辨率和计算能力的每一个改进都会让你的无人机更智能、更安全、更自主。

 

  然而,直到几年前,还没有人会想到无人机会成为普通人的玩具。为数不多的能够购买的产品需要花费几千美元,基本上还需要有极强的专业知识才能控制飞行。当时只是用于拍摄电影。然后,2010年,Parrot带着AR Drone出现在了CES上,并在其中大放异彩。

  Parrot的四轴飞行器是由iPhone或iPod Touch控制的,前后都有摄像头来捕捉令人叹为观止的航拍画面,并将一架无人机转变为一种增强现实的游戏。

  最重要的是,AR Drone很容易被操控。Parrot将所有智能手机传感器都包括在内,并使用它们来编程AR Drone,以保持自身的稳定。虽然你仍旧需要操控无人机,但它已经能够保持稳定和飞行了。这是一个巨大的进步。

  2013年,消费级无人机开始真正起飞了。当时,大疆推出了Phantom。在过去几年里,大疆一直在开发软件,希望能给大量无人机提供动力。在这个过程中,大疆发现硬件上面也存在问题。因此,CEO汪滔和他的团队打造了他们自己的无人机:一架2.2磅重的白色四轴飞行器,随时准备从盒子里飞出来。按下按钮后,Phantom就可以进行巧妙的预先编程的特技和摄像技巧,即使你搞砸了,它也会自动飞回你身边。大疆制造了一个不单单只是玩具或者工具的无人机,而是两者兼而有之。这立即使得大疆成为了无人机产业中不可忽视的名字。

  自从第一代Phantom出现以来,无人机领域发生了巨大的变化。无人机公司开发出了新的、更好的无人机,它们拥有更好的功能、更好的摄像头以及更好的安全元素。有些公司制造了更大的无人机,可以携带更好的相机或小型包裹;还有一些公司则制造了微型无人机当作玩具,这些无人机的成本比一根Lightning线缆还低。现在,你可以够买一架在水下工作的无人机,或者从沙丘车的后面起飞的无人机。智能手机的繁荣继续推动着无人机的创新,英特尔和高通甚至开始研究特定于无人机的芯片和软件。无人机获得了能够自动躲避障碍物的能力,能够在强风中保持稳定,飞得更远更高, 持续更长时间。现在,你可以买到一架带有4K 摄像头的无人机,它有30分钟的电池续航时间,能飞超过4英里的距离,在没有你的帮助的情况下可以自动悬停,避开障碍物。售价约为1,000美元。

  猜猜是谁制造了这款无人机:大疆。不管市场变化有多快,大疆仍在不断取得胜利。从强大到离谱的Matrice到更初级的Spark,没有人能制造出比这更好的无人机。而且没有人卖出更多的产品:大疆在无人机市场上的份额高达70%。失败的竞争对手的名单还在继续变长。3D Robotics(由前《连线》杂志主编克里斯·安德森(Chris Anderson)创立)和GoPro都曾在无人机业务上大赚一笔,但这两家公司都未能取得最佳的业绩。像Lily Robotics和Zano这样的创业公司在倒闭之前就已经分崩离析。就连Parrot也基本上放弃了无人机。就目前而言,在无人机领域,只有一家公司算的上是大疆的竞争对手,那就是Yuneec。它拥有大疆所具备的大部分优势:它的总部位于香港,临近中国的工厂和研究机构,因此可以更快、更有效地工作。

  个人无人机并不像智能手机那样有一个巨大的市场,但它的增长速度很快。美国联邦航空局预计,到2020年无人机的销量将达到430万。到时候,你和你的孩子们用无人机在公园里拍摄视频,只是无人机应用场景中的很小一部分。也许有一天,天上到处都是无人机,但它们大部分都应该是出于商业原因而飞行的。现在还很难说。在忙于创造未来之前,还有一个重要的问题亟待解决。

  无人机的未来

  如果你想让一个无人机爱好者感到紧张,只需跟他们说美国航空管理局(FAA)的人要来了就行了。FAA的职责是负责民用航空安全、联邦航空机构的行为。在过去的几年里,该机构对无人机产生了浓厚的兴趣。它已经在慢慢地制定了新的规则,规定了用户该如何操控无人机,以及无人机能做什么。到最后,是FAA的规定来决定无人机能完成什么,而不是技术。

  例如:目前无人机的重量不能超过55磅,这意味着用无人机载客或运送过重货物是不可能的。你的无人机的飞行路线必须保持在你的视线范围内,而且操作员每次只能控制一架无人机,这意味企业不可能在办公室操控无人机队了。你的无人机只能在白天飞行,不能在拥挤或敏感的区域飞行。(不过,获得FAA的豁免权越来越容易,因此,你的无人机送货服务在某些情况下可以不用遵循规定。)这些规定导致了很多公司在美国以外的地方测试自己的产品。在那些地方,监管要么很宽松,要么就根本不存在。

  未来几年还会有更多的法规出台,来明确无人机应该在哪里以及如何飞行而不会引起麻烦。现在,让我们想象一下最开放的监管场景,无人机操控者可以做任何他们想做的事情。很快,无人机就会开始拥有新的能力,并执行新的任务了。自从亚马逊推出Prime Air(目标是在30分钟内将包裹交付给客户)以来,任何交付商品人都想用无人机来做这件事。亚马逊一直在测试Prime Air,将小型包裹送到英国的几家客户的院子里,并希望能在不久的将来推广到更加广泛的地区。与此同时,Domino正在使用无人机在新西兰各地投放披萨,Zipline正在用无人机为卢旺达的农村地区提供药品。UPS正在考虑将一辆卡车开到你的社区,然后用一组无人机给小区中的居民送快递,送完之后,无人机飞回卡车,在前往下一个社区的路上充电。无人机可以到达那些无法到达或者不安全的地方。在人类不能或者根本不想去的地方,无人机可以在空中快速移动,并环顾四周。

  FAA的无人机操控规则

  

  不能飞到400英尺以上,无人机必须得在视线范围以内。

  不能飞到别人家里,也不能拍摄别人的财产。

  任何“敏感的基础设施或财产”,比如政府大楼或发电站,都是无人机的禁区。

  不能飞到离机场或直升机机场5英里范围以内。

  不能酒后操控无人机飞行。

 

  它也不仅仅只是一架无人机。研究人员和工程师已经开始将无人机视为“蜂群”,来观察鸟类和昆虫如何飞行,或者是观察数十只或数百只雄峰是如何协作的。在超级碗的中场秀中已经出现了无人机的身影,在“哈维”飓风之后,人们用无人机来对损失进行评估,以此来制定修复计划。

  更有意义的是,房地产公司正利用无人机拍摄宣传短片,而电影制作人也用它们来重塑追逐场面。一个能够飞行的摄像头为媒体、婚礼视频等提供了一个非常有用的视角。这是一个很有价值的检查工具,能够快速地穿过一座桥梁或一个区域来寻找问题——而且,很快,同样的无人机也能去解决这些问题。

  无人机比赛也在迅速发展,甚至出现在了ESPN(专门播放体育节目)上——这是一项很棒的观赏性运动,因为你可以从第一人称的角度来观看比赛, 就好像是你自己在飞一样。

  值得一提的是,反无人机的产品发展速度和无人机一样快。你已经可以买到一架可以捕获其他无人机的无人机,或者是一种能够阻止无人机飞行的无线电频率干扰器等等。研究人员甚至招募了猎鹰和其他猛禽来攻击和禁用无人机。关于无人机侵犯个人隐私或侵犯个人空间的能力的争论引发了一场军备竞赛:无人机制造商试图让无人机飞得更高、更快,而另一些人则试图让无人机停下来。

  人们有足够的理由去担心:一架能飞的摄像头能做的不仅仅是拍照。你手机里的摄像头正在学习识别你的脸,实现增强现实,甚至可以在黑暗中看到热红外成像。这是另一个需要监管的地方:无人机已经可以在数千英尺的高空找出一个人了,这很容易就让人想到“老大哥”的暗示。与其他任何东西一样,无人机也可以用于监视和追踪,以及做出各种违反隐私的行为。尽管如此,同样的摄像头将能提供更好的飞行体验、更有趣的功能和游戏,也会给人们带来超出想象的无人机的新用途。每当你手机上的摄像头变得越来越聪明的时候, 你的无人机也会变得更加聪明。

  原文链接:https://www.wired.com/story/guide-drones/

  编译组出品。

  编辑:郝鹏程、王雅琪

责编:赵汗青