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廣皓天
2013年，在巴哈馬工作時(shí)，我觀察到了現(xiàn)在所謂的無人機(jī)。作為一名安全從業(yè)者，我躍躍欲試。那年晚些時(shí)候，我讓我的妻子購買了一臺DJI Phantom FC40無人機(jī)，配備了支持Wi-Fi的攝像頭，可與iPhone 5配合使用。和大多數(shù)男人一樣，當(dāng)我收到我的新禮物時(shí)，非常興奮。
誰需要指示，我想？但是，我需要這些說明，并很快找到了一個(gè)快速入門指南，其中指示我來回?fù)軇娱_關(guān)并聆聽音調(diào)和燈光。當(dāng)我這樣做時(shí)，我需要在垂直和水平軸上旋轉(zhuǎn)無人機(jī)。完成后，無人機(jī)上的燈變綠，螺旋槳將機(jī)器拉向空中。我做的第一件事就是把這東西推得盡可能高，幾秒鐘內(nèi)我就再也無法區(qū)分無人機(jī)和云了。隨后，我將無人機(jī)帶到大約20英尺高，然后水平向前推動。
很快，我意識到控制無人機(jī)是多么困難，因?yàn)樗_實(shí)沒有定向航行的特異性，而且左轉(zhuǎn)可能是直的，反之亦然。幾分鐘后，我再也看不到或聽不到無人機(jī)了，被我的妻子嚇了一跳，她說：“你沒有丟掉那架800美元的無人機(jī)吧？”
手指離開控制器，我走向最后一次看到無人機(jī)的地方，希望能聽到螺旋槳的回響。然而，什么都沒有，很明顯我弄丟了這個(gè)設(shè)備。搜索了10分鐘后，我已經(jīng)放棄了所有希望，突然，我隱約聽到了螺旋槳的“嗡嗡聲”，然后聲音越來越大。我很興奮，但隨后又很沮喪，因?yàn)闊o人機(jī)飛過我，然后飛回我家。于是我瘋狂地追著設(shè)備跑，我想知道有人破解了它嗎？為什么要這樣做？在心臟病發(fā)作的邊緣，我看著無人機(jī)停下來，懸停并慢慢下降到我之前放飛的地方。那時(shí)我才知道這不是宜家的產(chǎn)品，我需要完全閱讀說明書。
無人機(jī)技術(shù)
雖然我們通常將無人機(jī)與四軸飛行器聯(lián)系在一起，但事實(shí)上，無人機(jī)還包括固定翼(飛機(jī))、單旋翼(直升機(jī))和飛艇，它們都有不同的用途、飛行時(shí)間和有效載荷潛力。目前，無人機(jī)不包括地面/水上設(shè)備，但我認(rèn)為隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，這種情況將會改變。
飛行無人機(jī)技術(shù)的絕對關(guān)鍵基礎(chǔ)是使用全球定位系統(tǒng)(GPS)，它使用來自31顆衛(wèi)星的信號來精確定位空間區(qū)域中的任何位置。如果沒有GPS，這些無人機(jī)將無法鎖定它們的位置，而且，我們也看不到這些小型發(fā)動機(jī)可以產(chǎn)生的動力和特技飛行。無人機(jī)商業(yè)上可用的部件非常簡單，這些部分包括：
• 控制器：這是你用來控制無人機(jī)的。通常，會有飛行操縱桿、切換開關(guān)，可以禁用GPS鎖定和返回主頁功能。
•接收器：這會從您手中的控制器接收命令。控制器捕獲飛行桿的上下左右運(yùn)動，并將其發(fā)送到無人機(jī)上的接收器。
• 飛行控制器：連接到接收器，機(jī)載無人機(jī)飛行控制器與機(jī)載GPS接收器和攝像頭集成，這就是為什么無人機(jī)在刮風(fēng)的日子保持穩(wěn)定，當(dāng)電池電量低時(shí)，自動會返回家中。相機(jī)的集成還允許它避開障礙物。
• 機(jī)載GPS接收器：它接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)并將其中繼到控制電子速度控制器并保持飛行器穩(wěn)定的飛行控制器。
• Wi-Fi/藍(lán)牙或近場通信天線：這允許無人機(jī)連接到基于手機(jī)/平板電腦的應(yīng)用程序。可以下載飛行遙測，上傳航點(diǎn)和程序功能。因此，一旦程序上傳，無人機(jī)就可以在沒有用戶干預(yù)的情況下自主運(yùn)行，這些也可以稱為模式。
• 相機(jī)：相機(jī)提供了更直觀的控制和第一人稱視角(FPV)的機(jī)會。自2017年以來，無人機(jī)已經(jīng)集成了具有運(yùn)動跟蹤、避障功能的機(jī)載攝像頭，可以與飛行控制器通信并在自主操作時(shí)調(diào)整飛行路徑以避開樹木/房屋。相機(jī)通常使用與板載接收器不同的無線信號。
• 電池：根據(jù)有效載荷(相機(jī)等)和飛行時(shí)間確定大小。電池將連接到電子速度控制電路(ESC)。ESC是電壓調(diào)節(jié)器，它接受來自飛行控制器的輸入，以將無人機(jī)保持在一個(gè)位置或根據(jù)控制器輸入移動它。本質(zhì)上，這只是一個(gè)電源調(diào)節(jié)器。更多的力量意味著更多的升力。每個(gè)電機(jī)將有一個(gè)ESC，其他ESC之間的結(jié)合允許設(shè)備轉(zhuǎn)動或翻轉(zhuǎn)(當(dāng)GPS自動駕駛儀時(shí))關(guān)閉。
我的DJI FC40的前身是DJI Mavic。Mavic的外形要小得多，它可以以20-35分鐘的飛行時(shí)間以每小時(shí)60多英里的速度行駛，并且可以控制到6英里外。有些無人機(jī)可以攜帶更大的有效載荷，或者可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制以進(jìn)行無限距離飛行。
無人機(jī)技術(shù)的未來
我們只是瞥見了無人機(jī)的潛力。未來的進(jìn)步以及它們的簡單性將推動它們的使用。這是對未來的一瞥。
3D打印的進(jìn)步使得經(jīng)濟(jì)高效地打印耐用的聚合物無人機(jī)成為可能。3D打印的可訪問性和先進(jìn)性將變得越來越先進(jìn)。
由自動駕駛汽車驅(qū)動的電池技術(shù)取得了重大進(jìn)展。排在首位的電池技術(shù)包括新一代鋰離子、鋰硫和固態(tài)電池。值得關(guān)注的組織和大學(xué)是Nikola和芝加哥大學(xué)，他們聲稱處于重大電池技術(shù)突破的邊緣。除了這些電池技術(shù)，我認(rèn)為石墨烯需要特別關(guān)注。石墨烯有可能成為線束/電纜導(dǎo)體，并且非常堅(jiān)固。這為機(jī)身成為電池本身鋪平了道路，從而集成了無人機(jī)上最重的物品之一。
無人機(jī)的最大障礙之一是在轉(zhuǎn)換為每分鐘機(jī)械轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)時(shí)浪費(fèi)了大量能量。節(jié)約這種能量意味著無人機(jī)可以使用當(dāng)前的電池技術(shù)運(yùn)行更長時(shí)間，甚至可以使用更新的技術(shù)運(yùn)行更長時(shí)間。Turntide開發(fā)了一種新的電動機(jī)方法，大大提高了它們的效率。雖然Turnstide的重點(diǎn)是用于加熱和通風(fēng)系統(tǒng)的大型電機(jī)，但我可以看到該技術(shù)在未來逐漸應(yīng)用于更小的電機(jī)。
目前，有多種通信平臺用于傳輸視頻和飛行控制。然而，5G通信同時(shí)為FPV開啟了無人機(jī)對無人機(jī)的控制、低延遲和高分辨率視頻。
法律
確實(shí)沒有針對無人機(jī)的實(shí)用、州或聯(lián)邦法律。大多數(shù)法律都受到聯(lián)邦法律的限制，這使得干擾飛行器是非法的。為了解決無人機(jī)威脅，美國聯(lián)邦航空管理局?jǐn)U大了其2016年的法律，制定了400頁的更簡單的法律，旨在通過遠(yuǎn)程識別(RID)設(shè)備監(jiān)控所有無人機(jī)，該設(shè)備必須傳輸GPS、速度、高度、經(jīng)度、幾何高度和時(shí)間/日期數(shù)據(jù)到接收位置。在我看來，這個(gè)系統(tǒng)只會讓誠實(shí)的人保持誠實(shí)，并沒有解決潛在的威脅。
威脅
這種威脅是真實(shí)存在的，而且?guī)缀跏穷A(yù)料之中的，比如當(dāng)您在路上行駛時(shí)，您會看到一個(gè)古怪的司機(jī)進(jìn)進(jìn)出出車道。當(dāng)您觀察到這種古怪的行為時(shí)，您會認(rèn)為他會被警察攔下，或者他會引發(fā)事故。稍后在路上，您會看到熟悉的紅色/藍(lán)色閃光燈，警察在預(yù)計(jì)的交通停靠點(diǎn)攔下違規(guī)車輛。這就是我們使用無人機(jī)技術(shù)的地方。無人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步鞏固了“不是如果，而是何時(shí)”無人機(jī)將用于舉辦活動的聲明的有效性。在那之前，我們只需要將注意力部分放在上面的天空上。
(原標(biāo)題：無人機(jī)技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀)
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