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无人机为美好生活插上“智慧之翼”

2019-08-06 21:14:47来源:中国纪检监察报作者:中国纪检监察报编辑:bianji2
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  起飞、悬停、翻转……7月26日晚,300架无人机组成的空中表演编队亮相青岛国际啤酒节开幕式。挂载数字灯光的无人机通过程序自动控制,配合音乐变换出各种图案,甚至摆出契合主题的“干杯”造型。科技与艺术完美融合的酷炫表演,将现场的气氛推向高潮。
  无人机,广义上指无人驾驶的航空器。如今的民用领域无人机,通常指多旋翼遥控飞行器,它涉及传感器、通信、智能控制、航空动力推进等多项尖端技术,被认为是5G、物联网、人工智能等下一代信息技术的重要载体和边缘计算终端之一。
  近年来,中国民用无人机研制与应用快速发展,在植保、物流、交通、环保、应急救援等领域发挥着越来越重要的作用,已成为中国“智”造新的亮点。未来感和科技感十足的无人机,正加速飞进人们的生活,为多个行业带来改变与惊喜。
  抢险救灾:无人机的全新舞台
  “有信号了,能打通电话了!”7月11日傍晚,湖南省衡东县吴集镇杨梓坪村的村民们重振精神,与救援人员沟通受灾情况。
  7月上旬,受到连日来的暴雨洪水影响,衡东县发生大面积停电和移动通信基站退服。普通通信救援保障车辆、人员无法进入灾区开展通信保障,受灾严重的杨梓坪村一时成为通信孤岛。
  11日下午,1台“应急通信高空基站”由湖南移动从长沙市紧急派出,赶赴衡东县受灾严重的杨梓坪村进行支援。技术人员在直径2.3米,高度0.65米的无人机上,安装搭载了4G基站作为指挥调度系统,通过卫星进行信号传输。当无人机上升至100米以上的高空时,便形成了临时的“基站塔”,能实现半径3至7公里的信号覆盖。不到1分钟,在场人员的手机信号立即得以恢复。
  据介绍,该“基站”能实现7×24小时不间断为当地5400个手机用户提供即时通话、上网等通信保障,参加过2017年四川九寨沟地震救援、2018年广东台风救援等多次应急任务,是应对地震、洪水、泥石流等受灾面积大、道路损毁严重等灾害场景下最有力的通信保障利器。
  “震后灾区的电力、通信、地震台站等很可能会被破坏、中断,灾区通信存在困难,道路交通也可能受损,为救灾带来阻碍。”中国地震局地球物理研究所研究员杨建思表示。
  以往,地震专家们都是以两到三人为一组,徒步进入最危险的灾区,调查灾后情况,再将消息送回,时间慢、安全度低。卫星遥感技术虽然能够从空中较快获取灾区影像,但受分辨率和拍摄角度等因素限制,也无法准确全面了解情况。
  无人机的出现,解决了很多问题。利用无人机,在震后迅速进入灾区航拍,实时传回更清晰的图像,成本低、易操纵、反应快,对大面积区域震害调查效率更高。在此基础上,专家可以作出更准确地研判。
  此外,无人机技术还可实现挂载多种载荷模块,获取更多信息,提升救援能力。比如,在火情航拍时,无人机携带的双传感器相机,可以通过热成像与可见光影像融合,生成更容易辨识目标的图像,获取肉眼难以发现的细节,便于及时调遣消防队伍。
  创新引领:国产无人机翱翔世界
  提起无人机,很多人会想到深圳市大疆创新科技有限公司旗下的航拍产品。无论是能装进口袋的“御”系列无人机,还是准专业级的“精灵”系列无人机,都为航拍爱好者所津津乐道。
  市场研究机构的数据显示,大疆生产的消费级无人机占全球市场份额的70%以上,是全球民用无人机领域的领军者,客户遍布全球100多个国家和地区。
  在此类产品出现以前,传统航拍设备复杂、成本高昂,航拍也只存在于专业影视或者特殊技术领域。
  “创新不是从天上掉下来的。”大疆创始人汪滔表示,2006年,他们以直升机飞控系统这一电子工程课题创业,成功实现了飞行器的自主悬停控制。在此基础上,团队又将力量投入到微小型飞行器一系列控制器、传感器相关的软硬件技术,并在多轴飞行器飞控系统、陀螺稳定云台等航拍技术领域取得突破。
  云台,是指安装、固定摄像机的支撑设备。由于飞行器在空中难以避免抖动,云台技术对空中影像的成像质量至关重要。2012年初,大疆在一次国际展上发布了三轴云台,惊艳全场。“这是第一次在空中成像技术中使用直接驱动技术,我们将行业标准提升了几十个层级。”汪滔回忆。
  里程碑诞生在2013年。第一代大疆“精灵”无人机的问世,开辟了电子消费品中“飞行照相机”的全新品类,掀起的无人机热潮延续至今。与以往专业航拍设备不同的是,这款四旋翼无人机无需组装,“开箱即飞”,通过遥控器和智能手机就可以灵活控制,大大降低了航拍的技术门槛和成本。
  随后的几年里,研发团队继续深耕飞行控制、视觉定位、视觉导航等技术领域,接连发布的换代产品,让世界领略到中国企业的创新能力和研发水准。2016年,美国《时代周刊》将大疆“精灵”系列无人机列入“有史以来最具影响力的50件科技产品”榜单,这也是唯一上榜的由中国企业发明的产品。
  经过几年的发展,如今的无人机也越来越智能。跟拍模式、环绕模式、螺旋模式、渐远模式,更可以匹配景深、全景功能,让使用者分分钟创作“大片”,给用户带来美妙的拍摄体验。这背后,是逐步融合的人工智能技术。
  “通过双目视觉系统进行环境感知,可以实现避障、定位、跟随、自主绕障等功能。”大疆公共关系总监谢阗地告诉记者,视觉识别、机器学习等相关人工智能技术的应用,在无人机领域产生了很大的影响。
  根据民用无人驾驶航空器实名登记系统披露的数据,截至今年5月底,我国无人机生产企业已有1353家。市面上的各类无人机产品琳琅满目,价格从几百元到上万元都有,外观也更趋小巧。大疆“御”Mavic Air展开后的最大宽度为18厘米、重430克,而某款价格只有数百元、定位更像玩具的无人机仅9厘米见方、88克重。
  多领域应用:运输植保巡检样样能干
  近几年,除了用于航拍和娱乐竞技的消费级无人机频频博人眼球外,面向行业应用的工业级无人机也逐渐走进大众视野。
  在“智慧物流”大行其道的当下,中国邮政、顺丰、京东等都开始尝试在试点区域内使用无人机配送。
  5月底在天津召开的第三届世界智能大会上,顺丰展出了两款用于物流末端中短距离配送的无人机。“这款‘魔鬼鱼’无人机已投入使用,它最大飞行里程可达100公里,最高速度26米/秒,最大承重10公斤。”天津顺丰速递有限公司公共事业部经理朱赫群表示,对于山川、河湖等交通比较“绕”的地区,物流无人机可以翻山过河、直达目的地。
  很多人都想象不到,物流配送仅仅是工业级无人机相对“小众”的应用领域,哪些才是应用的“大头”?
  “农业植保无人机是现阶段我国乃至全球用量最多的无人机机种。”6月底举办的2019世界无人机大会暨第四届深圳国际无人机展览会上,南京航空航天大学无人机研究院教授黄大庆在接受媒体采访时透露。
  我国作为农业大国,18亿亩的基本农田需要大量的喷洒农药等农业植保作业,但每年有约10万人因农药中毒。继在日本、美国等发达国家快速发展之后,2016年起,农业植保无人机逐渐成为我国农业行业的新宠。
  以大疆去年底发布的T16植保无人机为例,该设备的喷洒系统配备了4个液泵及8个喷头,可以全天候感知农田环境,不受环境光线及尘土影响,搭载的雷达支持地形坡度检测,山地斜坡也可仿地飞行。在实际作业中,T16作业效率可达每小时150亩,是人工喷洒效率的100倍以上。
  与此相对应的是,我国航空植保作业面积从2013年的不足10万亩次增长到2018年的3亿亩次,5年增长3000多倍;2019年,预计将增至5亿亩次。
  此外,被称为“空中巡查员”的巡线无人机也占有较多市场,在高压线、油气管线的安全监测、故障巡检等方面大显身手。
  地质勘探、建筑测绘、环境监测、警用执法……近年来,工业级无人机在各行业的应用日趋普遍,为人们带来极大方便。
  规范监管:让无人机飞向“正轨”
  今年4月,无人机驾驶员与数字化管理师、人工智能工程技术人员等13个职业一起列入国家职业分类大典,引起社会关注。
  随着无人机的可控性及作用距离的增大,结合前些年偶发的影响飞机起降、在禁飞区起飞等事件,越来越多的无人机在天上飞,保障飞行安全和必要的监管成为社会共识。
  2017年5月16日,中国民航局颁布了《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》,正式对重量在0.25千克以上的民用无人机实施实名登记注册。截至今年5月底,在民用无人驾驶航空器实名登记系统中,无人机登记数量已有33万架、注册用户数量超过31万人。
  中国民航科学技术研究院航空器适航研究所副所长刘薇薇在解读数据时表示,未来无人机适航管理将推行基于运行风险的无人机适航管理模式,创新无人机适航管理体系和技术标准体系。
  此外,为了规范使用民用无人驾驶航空器从事经营性飞行活动,加强市场监管,促进无人驾驶航空器产业安全、有序、健康发展,2018年3月21日,中国民用航空局运输司又发布了《民用无人驾驶航空器经营性飞行活动管理办法(暂行)》,已于当年6月1日生效。
  与此同时,反无人机设备也在机场、石油化工生产区域、行政部门工作场所等多场景得到应用。使用新型电磁技术的无人机干扰器,能够管控和打击非法的无人机。
  行业自律也在同步推进。大疆此前宣布,2020年起发布的重量超过250克的所有无人机产品,都会自带探测器。该探测器检测到无人机接近直升机或飞机时,会自动向操作人员发出警告,提醒采取规避措施。
  无人机未来发展向何处去?中国信息通信研究院发布《5G无人机应用》白皮书指出,即将推广应用的5G技术与无人机的结合,将加速无人机网联化、实时化、智能化方面的革新,低空数字化大有可为。
  无人机典型应用场景
  农业植保:作物监测、灌溉管理、农药喷洒
  航拍让农业信息采集更高效,这些信息帮助农户精细调节投入,快速排除病害,精准掌控作业效果。
  巡检作业:设备检测
  通过无人机行业应用平台,能源公司可以实时掌控偏远地区的设备状况,及时排除故障隐患,让维护工作更加高效安全。
  公共安全:搜救、消防、救灾、执法
  在突发事件中,无人机能进行大范围监控和搜索,迅速传递现场情况,提升反应效率。
  媒体影视:媒体航拍、影视创作
  便携易用的无人机平台为记者、摄影师、视频博主等创作者提供独特的视角,将内容制作提升至全新高度。
  施工管理:矿业勘测、施工现场测绘、建筑检测
  通过灵活的影像形式对工程进展进行监控,及时发现问题隐患,保障工程进展顺利。
  物流运输:智能中转、山区配送
  配送速度快、距离长,可自动送达目的地,对于偏远地区配送能有效降低成本。
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