无人机的玄机:厉害和不厉害的其实差很多

2015-07-26 22:27:28 来源:technews

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无人机夯到不行。汪峰用无人机载钻戒向章子怡求婚、中国河南洛阳公安在全国高考(大学联招)期间利用它来预防电子作弊、台湾电视台记者在高雄大寮监狱人质挟持事件时利用它来拍摄围墙里面的情形、美国中央情报局利用它来猎杀塔利班和“伊斯兰国”恐怖分子、网络零售业者亚马逊用无人机来快递。现在夯得不得了的无人机,好像无所不能,其实无人机技术高低差别有天壤之别,价位更不必说了。

无人飞机是这近一年来全球科技界最夯的话题。

今年一月初在赌城拉斯维加斯举行的 2015 国际消费电子展 CES,就有大约 100 架各式各样的无人飞机亮相。美国消费电子协会预估今年全球无人飞机的销售量将达到 42 万 5 千架,商机高达 40 亿元台币。

其实无人驾驶的飞机是个老骨董。早在 1903 年莱特兄弟写下人类首次动力飞行的历史纪录之后不久,就有科学家开始研究如何利用无线电遥控来操纵飞机。

二次大战期间,德日和英美双方都曾经将战斗机改装成遥控无人飞机,试图搭载大量炸药对敌方目标进行自杀式攻击。可是受限于当时的无线电技术,这些武器都仅停留于实验阶段。

然而,随着无线电导引、卫星导航和电脑等科技不断的进步,如今的无人飞机早已不是当年的吴下阿蒙。

不过“无人飞机”实在是个非常笼统的称呼,从外型来看,就可以分成多轴旋翼机(直升机)和定翼机;如果从科技层次来区分,至少可以分类成三种不同的飞行器。

 

无人机等级 高低分 3 种

第 1 种:就是我们常见的“遥控飞机”(Remotely Piloted Aircraft),驾驶不坐在机舱内,而是在一定距离以外(地面上或另外一架飞机里)透过无线电遥控操纵飞机。大部分的遥控飞机是以真实飞机或直升机机身尺寸按比例缩小,主要供作娱乐或训练用途,但也有些是以退役的战斗机或客机改装而成。

虽然无线电波的传送距离在理想条件下可以达到好几十公里,不过一般遥控飞机的操作范围都是在视线距离之内,以策安全。

第 2 种:如果无人飞机的飞行半径能够达到视线以外,则可归类为“无人飞行载具 UAV”(Unmanned Aerial Vehicle),也就是近年来全球科技界竞相投入的领域。

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一架功能完整的 UAV,包括了机身载具、推进动力、航电飞控、任务酬载以及地面控制等次系统,以及相关的系统整合能力,因此更贴切的称呼应该是“无人飞行系统 UAS”(Unmanned Aerial System)。

毫无疑问地,美国是目前全世界 UAS 运用技术最成熟的国家。

就以前述猎杀恐怖分子的任务为例,典型的作业方式是一架 MQ-9 Reaper 死神式无人飞机,从阿富汗坎达哈的空军基地以地面遥控方式起飞,达到预定高度之后,飞机的操纵权由位于美国本土内华达州奈里斯空军基地的人员接手,他们透过专属的人造卫星线路继续驾驶这架无人飞机,前往早已预定好的空域待命。

当目标出现的时候(根据地面特战部队的回报,或是其他无人飞机或人造卫星所拍摄到的影像),任务机就会前往拦截,并尽可能利用机上的摄影机拍摄恐怖分子的脸部影像,传回指挥中心进行人脸辨识,一旦确认无误,飞行员扣下摇杆上的板机,地狱火飞弹从死神的机翼下射出,摧毁目标。

当然,不是每个国家都像老美这样财大气粗,可以这么玩无人飞机。

不过任何一架 UAV 的标准作业方式至少应该包括预设航线、自动驾驶和卫星导航,也就是飞机以遥控方式起飞之后,能够按照预先输入飞行电脑内的航线自动飞行,并且透过机上的 GPS 核对座标,修正飞行路线,同时将飞行资讯回传到地面控制中心。抵达目标上空之后,地面控制人员再透过无线电遥控 UAV 机上所酬载的设备,执行预定任务。

除了目前较为人所熟知的空拍摄影之外,UAS 其实还能够执行环境(空污)监测、海上巡逻、国土保育、急难搜救、气象观测和通讯中继等任务,功能完全取决于它所搭载的酬载系统。

和传统的飞机比起来,除了载运乘客以外,几乎什么活都能干,费用却大为低廉。

例如齐柏林导演在拍摄《看见台湾》时所租用的 Bell-206 轻型直升机,每小时的作业费用大约在台币 10-12 万左右,而 UAV 的费用则不到 1 万元。所以难怪 Amazon.com 会积极推动用无人飞机来快递货物。

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第 3 种:科技层次比 UAS 再更进一步的就属于“飞行机器人系统”(Aerial Mobile Robotic System)了,除了具备上述 UAV 的十八般武艺之外,还具备了人工智能,可以自主学习、适应作业环境、修正行为模式,甚至和其他飞行机器人分工合作。虽然这听起来好像是好莱坞科幻电影的情节,但是科学家和工程师早已经在进行这方面的研究,而且颇有进展。至于这些机器人会不会像电影《魔鬼终结者》所描述的情节一样,回过头来消灭人类,这……又是另外一个主题了。

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