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一、无人机的发展历程

无人机，英文简写为 UAV，全称 Unmanned AerialVehicle，即无人驾驶飞行器。其发展历程大致可分为三个阶段。

1910 年到 1950 年是无人机发展的早期阶段。无人机的概念(niàn)在(zài)第(dì)一(yī)次(cì)世(shì)界(jiè)大(dà)战(zhàn)期(qī)间(jiān)开(kāi)始(shǐ)萌(méng)芽(yá)，最(zuì)初(chū)被(bèi)称(chēng)为(wèi)飞(fēi)行(xíng)器(qì)自(zì)动(dòng)化(huà)，形(xíng)态(tài)与(yǔ)现(xiàn)在(zài)的(de)无(wú)人(rén)机(jī)差(chà)别(bié)较(jiào)大(dà)，主要(yào)用(yòng)于(yú)训(xun)练(liàn)。在(zài)第(dì)二(èr)次(cì)世(shì)界(jiè)大(dà)战(zhàn)期(qī)间(jiān)，无(wú)人(rén)机(jī)技(jì)术(shù)快(kuài)速(sù)发(fā)展(zhǎn)，主要(yào)交(jiāo)战(zhàn)国(guó)纷(fēn)纷(fēn)投(tóu)入(rù)研(yán)发(fā)，此(cǐ)时(shí)的(de)无(wú)人(rén)机(jī)主要(yào)用(yòng)于(yú)军事训练和作为炮击靶标。

1950 年到 2000 年是无人机的快速发展阶段。冷战期间，无人机开始用于军事侦查任务，冷战结束后，随着计算机技术和传感器技术的发展，无人机的设计和功能不断改进，军事无人机日益强大，且在许多任务中代替了有人驾驶飞机。上个世纪 80 年代后期，无人机进入民用领域，出现了众多小型无人机和遥控飞行器。

2000 年到目前，是无人机的全面普及及应用阶段。新材料、传感器、通讯、大容量电池、软件等技术的飞速发展，催生了大量不同功能特点样式的无人机，其应用范围大幅扩展，涵盖农业植物保护、灾害监测等诸多领域。随着无人机的不断普及，各国开始制定无人机管理法律法规，我国也颁布了无人机飞行管理条例，对无人机的飞行许可、飞行安全要求、操作人员资格管理和飞行活动的监控进行了明确的规定。

二、无人机的分类及系统构成

无人机有多种分类方法，最常见的按用途分为军用无人机和民用无人机。按飞行方式分，可分为固定翼无人机、旋翼无人机、倾转旋翼无人机和扑翼无人机。固定翼无人机依靠机翼产生的升力飞行，需要一定的起飞和着陆距离；旋翼无人机利用旋转的螺旋桨产生升力，可垂直起飞和降落，又分为无人直升机和多旋翼无人机；倾转旋翼无人机结合了固定翼和旋翼设(shè)计(jì)特(tè)点(diǎn)，能(néng)在(zài)飞(fēi)行(xíng)中(zhōng)改(gǎi)变(biàn)旋(xuán)翼(yì)位(wèi)置(zhì)实(shí)现(xiàn)不(bù)同(tóng)飞(fēi)行(xíng)模(mó)式(shì)；扑(pū)翼(yì)无(wú)人(rén)机(jī)则(zé)是(shì)模(mó)拟(nǐ)鸟(niǎo)类(lèi)和(hé)昆(kūn)虫(chóng)飞(fēi)行(xíng)机(jī)制(zhì)，用(yòng)扑(pū)动(dòng)的(de)翅(chì)膀(bǎng)产(chǎn)生(shēng)升(shēng)力(lì)和推进力。按驱动方式分，可分为电动无人机和燃油无人机。按无人驾驶航空器飞行管理暂行条例的标准，还可分为微型、轻型、小型、中型、大型，空机质量和最大起飞重量是主要(yào)的(de)区(qū)分指标。

无人机的起飞方式有水平起飞、弹射起飞、手抛起飞等。水平起飞是固定翼飞机一般采取的方式，弹射起飞是通过弹射设备使固定翼飞机从静止快速加速至起飞速度，手抛起飞则用于较小和轻型的固定翼无人机和扑翼无人机。降落方式包括垂直降落、水平降落、降落伞降落、网阻拦降落以及拦阻绳降落等。

无人机系统一般包括五大部分：无人机平台、飞控系统、通讯模块、地面控制站和载荷。无人机平台是实际的飞行机体，通常由机身、机翼、动力系统以及传感器组成。飞控系统负责无人机的飞行稳定性和导航，由硬件和软件组成，包括传感器和控制算(suàn)法(fǎ)。通(tōng)讯(xùn)模(mó)块(kuài)负(fù)责(zé)无(wú)人(rén)机(jī)之(zhī)间(jiān)以(yǐ)及(jí)无(wú)人(rén)机(jī)与(yǔ)地(de)面(miàn)控(kòng)制(zhì)站(zhàn)之(zhī)间(jiān)的(de)数(shù)据(jù)传(chuán)输(shū)，可(kě)采用(yòng)多(duō)种(zhǒng)通(tōng)讯(xùn)方(fāng)式(shì)。地(de)面(miàn)控(kòng)制(zhì)站(zhàn)是(shì)操(cāo)作(zuò)者(zhě)与(yǔ)无(wú)人(rén)机(jī)之(zhī)间(jiān)的(de)接(jiē)口(kǒu)，负(fù)责(zé)飞(fēi)行(xíng)监(jiān)控(kòng)、任(rèn)务(wu)规(guī)划(huà)和数据接收，可有多种形态。载荷是收集环境数据和执行特定任务的设备，根据应用不同，可有不同的传感器组合。

目前，还出现了无人机自组网技术和无人机专用机场技(jì)术(shù)两(liǎng)种(zhǒng)操(cāo)控(kòng)无(wú)人(rén)机(jī)的(de)新(xīn)技(jì)术(shù)、新(xīn)方(fāng)式(shì)。无(wú)人(rén)机(jī)自(zì)组(zǔ)网(wǎng)技(jì)术(shù)把(bǎ) Mac 网络技术和无人机相结合，允许无人机在飞行过程中自动连接和断开，形成动态网络，提高了无人机的通讯控制范围(wéi)、抗(kàng)干(gàn)扰(rǎo)和完成任务的能力。无人机专用机场技术为无人机提供了集中管理的环境，可进行起降、充电、维修和存储，有利于提高无人机的运营效率、降低维护成本。

三、无人机在民用领域的应用

无人机已渗透到几乎所有领域，以下仅说明一些比较常见和典型的应(yīng)用(yòng)场(chǎng)景(jǐng)和(hé)案(àn)例(lì)。

在(zài)测(cè)绘(huì)领(lǐng)域，无(wú)人(rén)机(jī)最(zuì)早(zǎo)被(bèi)引(yǐn)入(rù)，可(kě)快(kuài)速(sù)生(shēng)产(chǎn)大(dà)范(fàn)围(wéi)二(èr)三(sān)维(wéi)地(de)图(tú)和(hé)模(mó)型，降低外业成本，缩短作业周期，其数据自动化处理还能为自然资源调查提供精准数据支持，若挂载多光谱相机，可(kě)对植被、水域进行自动化高效分类。

在交通领域，无人机在工程建设的全生命周期中都有应用，在桥梁巡检中能胜任传统人工难以巡视的应用场景，在交通基础设施、自然灾害以及重大交通事故的应急响应中，可快速获取一手信息并实时反馈。

文化旅游也是无人机的常见应用(yòng)领(lǐng)域，其(qí)搭载激光扫描仪、光学照相机，可近距离拍摄文化遗产，建立实景三维模型，促进文化遗产的数字化保护，如山西省恒山悬空寺就利用无人机摄影测量建成了数字化模型。

在电力行业，无人机的应用越来越普及，可使用常规可见光或变焦相机在安全区域内拍摄电力设施，热红外相机则能实现全天时巡检并发现隐患源，例如大疆公司的 M300 无(wú)人(rén)机(jī)在(zài)川(chuān)西(xi)地(de)区(qū)进(jìn)行(xíng)电(diàn)力(lì)塔(tǎ)巡(xún)检(jiǎn)，避(bì)免(miǎn)了(le)人(rén)工(gōng)攀(pān)爬(pá)的(de)危(wēi)险(xiǎn)。

在(zài)林(lín)业(yè)领(lǐng)域，无(wú)人(rén)机(jī)可(kě)用(yòng)于(yú)林(lín)区(qū)巡(xún)逻(luó)和(hé)林(lín)业(yè)调(diào)查(chá)，解(jiě)决(jué)传统人工巡逻调查以及定点视频监控存在的问题，被广泛应用于违法用地督查、林木滥砍滥伐监测、植被长势评估等任务中，还能应用于森林防火，进行日常巡逻、喊话警告、实时监测火势以及灭火。

在环境保护方面，挂载可见光相机的无人机可用于巡查河道等水域及堤岸两侧，监测“四乱”等问题，挂载热成像相机和多光谱相机的无人机可用于核查污水偷排、漏排等违法活动以及监测饮用水源水质与大气环境质量，其搭载气体传感器还可实时获得更立体全面的数据，定位数据异常区域，快速找到污(wū)染(rǎn)源(yuán)。

章(zhāng)汉(hàn)武(wǔ) 江(jiāng)西(xi)师(shī)范(fàn)大(dà)学(xué)副(fù)教(jiào)授(shòu)