【正文】 呈現(xiàn)出局部技術(shù)有進(jìn)步、整體發(fā)展很有限的特點(diǎn)。近幾年來，我國(guó)已展示了幾十種無人機(jī)類型，無人機(jī)發(fā)展呈現(xiàn)出種類繁多、用途多樣、 軍民兼顧，軍民各占半壁江山的特點(diǎn)。搭載數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行低空航空攝影測(cè)量，主要用于小區(qū)域 1:2 000或更大比例尺測(cè)圖。但無人駕駛直升機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較復(fù)雜，操控難度也較大， 因此 種類不多，實(shí)際應(yīng)用也比較少。在未來的民用領(lǐng)域中，無人機(jī)為了實(shí)現(xiàn) 多種 目的， 將向如下 方面 發(fā)展： a) 輕質(zhì)小型 ? 調(diào)整輕質(zhì)材料的構(gòu)成， 減輕重量 ； ? 新 制造工藝，實(shí)現(xiàn)大型、復(fù)雜形狀的復(fù)合材料整體成形， 減少 即緊固件的使用； ? 研發(fā)新 輕質(zhì)材料，抵御疲勞破壞，質(zhì)輕高強(qiáng)兼具耐髙溫、耐輻射一體化材料。 11 飛控板以單片機(jī)為核心，完成飛行參數(shù)采集、控制律解算以及飛行管理等內(nèi)容；傳感器通常包括慣性測(cè)量單元（ IMU、動(dòng)靜壓傳感器、 GPS接收機(jī) ） ，用來實(shí)時(shí)測(cè)量無人機(jī)位置、姿態(tài)、髙度和速度等 飛行參數(shù)；舵機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，接受飛控指令，完成相關(guān)操作面的驅(qū)動(dòng)；數(shù)傳電臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)地面站與無人機(jī)之間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無線傳輸；遙控器用于人工飛行控制；地面站完成任務(wù)規(guī)劃、指令輸人和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。在國(guó)內(nèi)，多家單位在無人機(jī)低空攝影測(cè)量方面進(jìn)行了大量有益的技術(shù)探索，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 e) 可定制 ? 可配置、可擴(kuò)展：模塊化設(shè)計(jì)、分布式結(jié)構(gòu)、總線通信技術(shù) ； ? 市場(chǎng)細(xì)分：固定翼 、旋翼、油動(dòng)、電動(dòng)分別開發(fā)相應(yīng)飛控系統(tǒng)； ? 系列化發(fā)展，持續(xù)優(yōu)化升級(jí)。 2) 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外 各國(guó)在遙感傳感器開發(fā)、運(yùn)用上也各有所長(zhǎng)： 開發(fā)或 使用者 相機(jī)型號(hào) 特點(diǎn) 美國(guó)微軟公司 UltraCamXp WA 廣角大幅面數(shù)碼航攝儀 國(guó)際上最先進(jìn)的數(shù)碼航攝儀，具有超大影像幅面，達(dá)到了 19 600 萬像素，最小曝光間隔（ s）允許使用高性能飛機(jī)并確保重疊度 德國(guó)祿來公司 2200 萬像素專業(yè)相機(jī) 配備自動(dòng)保持水平和改正旋偏的相機(jī)云臺(tái) , 美國(guó)仙童 增穩(wěn)方式主要如下： 增穩(wěn)方式 原理 適用 主動(dòng)式增穩(wěn) 被動(dòng)式增穩(wěn) 采用減振器和阻尼器隔離載體的振動(dòng) 消除簡(jiǎn)單的高頻低幅振動(dòng) 18 常用的主動(dòng)增穩(wěn)方式有以下三種： 主動(dòng)增穩(wěn)方式 原理 分類 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 光學(xué)增穩(wěn) 控制、穩(wěn)定幾個(gè)光學(xué)元件 體棱鏡法；互補(bǔ)透鏡法；反向旋轉(zhuǎn)光楔。陀螺儀在空間中能夠精確保持位置狀態(tài)信息，能夠測(cè)量出物體在空間中的偏移。進(jìn)一步的建摸、分析及量測(cè)使用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站 JX4C、 VirtuoZo或其它的遙感圖像處理軟件。其中特征匹配是目前在無人機(jī)遙感影像處理中應(yīng)用較為成熟和廣泛一類方法。 20世紀(jì) 80年代后 ,為了簡(jiǎn)化設(shè)備或節(jié)省頻譜，開始采用多功能合一的綜合信道體制， 目前常用的信道 綜合體制是“三合一”和“四合一”綜合信道體制。 ? 加強(qiáng)無控制點(diǎn)、姿態(tài)參數(shù)少情況下的圖像匹配與糾正技術(shù) 25 五、 數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 低空遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)向多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展，下面對(duì)各領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析： 1. 環(huán)境監(jiān)測(cè) 領(lǐng)域 領(lǐng)域 分類 應(yīng)用要點(diǎn) 實(shí)例 傳感設(shè)備 水環(huán)境 內(nèi)陸 宏觀觀測(cè)水質(zhì)狀況；實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)測(cè)突發(fā)環(huán)境污染事件； 馬輪基等以 1200 m 的飛行高度對(duì)武漢市東湖南半部的 “雁中咀 ” 、 “磨山 ”附近水域進(jìn)行無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè) 照相機(jī)、多光譜成像儀、 CCD 攝影機(jī)、輕型紅外航掃儀、激光測(cè)深儀、成像光譜儀、化學(xué)傳感器等 海洋 水溫、赤潮、海上溢油、水深、藻華監(jiān)測(cè) 、權(quán)益保障 澳大利亞利用全球鷹搭載成像 SAＲ進(jìn)行海洋監(jiān)測(cè) 大氣環(huán)境 大氣環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè) 臭氧、粒子濃度、溫度、濕度、 NO2和壓力等監(jiān)測(cè) 美國(guó)在 20 世紀(jì) 60 年代Compass Cope 的遙控飛行器 (RPV) 代替氣象衛(wèi)星 臭氧傳感器、粒子 (數(shù)濃度或質(zhì)量濃度 )探測(cè)儀、溫度濕度傳感器、大氣污染差分吸收光譜探測(cè)儀、 Titan 氣體分析儀 、Ｐｅｒｓｅｕｓ和Ｔｈｅｓｅｕｓ、Ａｅｒｏｓｏｎｄｅ、ＦＯＸ 和Ｃｈａｃａｌ、ＴＦ－１等 生態(tài)環(huán)境 災(zāi)害監(jiān)測(cè) 宏觀環(huán)境監(jiān)測(cè)或大范圍監(jiān)測(cè)指標(biāo) 臺(tái)灣大學(xué)理學(xué)院空間信息研究中心利用無人機(jī)拍攝低空大比例尺圖像 , 解譯桃園縣非法廢棄堆積物 (固體垃圾等 ), 數(shù)碼相機(jī)或光譜類設(shè)備（如紅外攝影機(jī)、紅外掃描儀、微波輻射計(jì)等） 資源調(diào)查 植被覆 蓋 、野 生動(dòng)物監(jiān)測(cè)等 謝彩香等結(jié)合合航天遙感利用小型無人機(jī)計(jì)算中藥資源的總量 生態(tài)環(huán)境等 日本環(huán)境省利用YAMAHA 無人機(jī)加載核生化傳感器進(jìn)行核污染監(jiān)測(cè) , 26 2. 土地 資源與城市管理 領(lǐng)域 領(lǐng)域 應(yīng)用要點(diǎn) 實(shí)例 土地 遙感監(jiān)測(cè)、應(yīng)急測(cè)繪保障、等 2022 年中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研制完成的 UAVRS — Ⅱ型低空無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用高分辨率面陣 CCD 數(shù)碼相機(jī)作為主要遙感設(shè)備 , 實(shí)現(xiàn)了大比例尺航攝的面積覆蓋 違 法 監(jiān)察 違法用地監(jiān)察、重點(diǎn)區(qū)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等 國(guó)土事業(yè)部門和相關(guān)公司開展土地資源調(diào)查，制作區(qū)域 土地利用類型遙感圖 城 市 交通管理 城市規(guī)劃、交通疏導(dǎo)等 我國(guó)無人機(jī)承擔(dān)了大量公路鐵路石油管線的測(cè)繪任務(wù) 地 質(zhì) 礦產(chǎn) 地質(zhì)勘查、礦產(chǎn)勘查等 其 他 影像利用 三維數(shù)字建模、數(shù)字城市 無人機(jī)完成了國(guó)家西部測(cè)圖工程 1:5 萬無圖區(qū) 34 個(gè)高原縣城的 5 5 km 測(cè)圖與三維信息系統(tǒng)建設(shè)任務(wù) 3. 農(nóng)林領(lǐng)域 分類 應(yīng)用要點(diǎn) 實(shí)例 農(nóng)業(yè) 精確農(nóng)業(yè) Yamaha 公司制造 20 kg 級(jí)噴藥無人機(jī)“ R50”用于噴藥 農(nóng)作物異常 2022 年，美國(guó)宇航局的 PathfinderPlus 太陽(yáng)能無人機(jī)駕駛飛行器用于監(jiān)督雜草爆發(fā)、暴露灌溉及施肥異常等情況 農(nóng)作物成分 在西班牙，已有開始使用無人飛行器搭載光譜設(shè)備測(cè)試葉片的胡蘿卜素含量 土壤分析 21 世紀(jì)初期，法國(guó)學(xué) 者 Am233。無人機(jī)自動(dòng)起飛和降落功能，省去了客戶雇用飛行操作手的麻煩；穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，保障了客戶穩(wěn)定的圖像觀測(cè)質(zhì)量；與客戶原有的系統(tǒng)組合匹配的能力，讓用戶 不用費(fèi)心就能完成系統(tǒng)組合。 ? 騰訊和九星科技合作推出一款四旋翼無人機(jī)， 5 月份將登陸京 東預(yù)計(jì)售價(jià)不過幾千元。在數(shù)據(jù)獲取方面，公司擁有多顆國(guó)際最先進(jìn)光學(xué)及雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在 中國(guó) 的獨(dú)家代理權(quán)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┤旌?、全覆蓋的影像服務(wù)；公司獨(dú)有的 智能 化、大規(guī)模 信息處理系統(tǒng) ，能夠?yàn)楦黝愑脩籼峁└哔|(zhì)量的定制數(shù)據(jù) 處理服務(wù)；在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，公司憑借數(shù)據(jù)資源優(yōu) 32 勢(shì)，在多源數(shù)據(jù)處理、海量空間數(shù)據(jù)管理與發(fā)布、地理數(shù)據(jù)三維可視化與分析方面積累了雄厚的技術(shù)實(shí)力和豐富的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn) 。 最近，清華大學(xué)的徐贊新等提出了一種支持移動(dòng)自組網(wǎng)通信的多無人機(jī)中繼網(wǎng)絡(luò)，該多無人機(jī)中繼網(wǎng)絡(luò)，可解決移動(dòng)自組網(wǎng)中移動(dòng)和活動(dòng)范圍擴(kuò)大等因素所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)連通性的變化問題，以多無人機(jī)中繼網(wǎng)絡(luò)支持移動(dòng)自組網(wǎng)通信的研究正受到越來越多的關(guān)注 。在無人機(jī)傳感器視頻信息傳輸方面，從 20世紀(jì) 90年代起已開始應(yīng)用圖像數(shù)字傳輸技術(shù)，目前已在大部分無人機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中使用。 2. 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí) 壓縮 傳輸存儲(chǔ)技術(shù) 無人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸是無人機(jī)遙感系統(tǒng)的重要組成部分，決定著系統(tǒng)的規(guī)模與水平。受飛行姿態(tài)穩(wěn)定性、飛行 21 區(qū)域特殊地形、數(shù)碼相機(jī)等因素影響，無人機(jī)遙感圖像往往具有旋 轉(zhuǎn)變形大、幅寬小、數(shù)量多、重疊圖不規(guī)則、地面控制點(diǎn)難獲取等特點(diǎn)，運(yùn)用傳統(tǒng)的航空攝影流程進(jìn)行圖像拼接相對(duì)難度較大，而且速度較慢，雖然有少數(shù)學(xué)者進(jìn)行初步探索，但是在精度與效率方面仍有待于進(jìn)一步探索。 2) 發(fā)展方向 ? 具備視覺功能 ? 抗干擾能力強(qiáng)適用范圍廣 四、 數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 目前的無人機(jī)遙感系統(tǒng)多使用小型遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多等問題， 其基本處理流程圖如下： 20 影 像 數(shù) 據(jù) 下 載 G P S / P O S 數(shù) 據(jù) 下 載數(shù) 據(jù) 整 理智 能 匹 配 處 理區(qū) 域 網(wǎng) 平 差三 維 地 形 信 息 提 取正 射 影 像 制 作控 制 數(shù) 據(jù) 影 像 精 確 參 數(shù)D E M 成 果D O M 成 果 近年以來，隨著影像匹配技術(shù)、自動(dòng)空三技術(shù)和海量 影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)的成熟，處理無人機(jī)低空影像數(shù)據(jù)的軟件日益增多。 平臺(tái)增穩(wěn) 陀螺穩(wěn)定平臺(tái)（含光學(xué)元件） 單軸、兩軸和三軸穩(wěn)定平臺(tái) 最有效最實(shí)際 1) 發(fā)展現(xiàn)狀 陀螺增穩(wěn)云臺(tái) 是以陀螺儀為 敏感元件，能隔離基座的角運(yùn)動(dòng)并能使被控對(duì)象按指令旋轉(zhuǎn)的機(jī)電控制系統(tǒng)。通道數(shù) 3~4個(gè)框幅式成像；光譜范圍有 2種模式 。隨著 CCD和 CMOS圖像傳感器的日漸成熟，數(shù)碼相機(jī)的性能也不斷提高，普通的數(shù)碼相機(jī)的分辨率也已達(dá)到了 1000萬像素以上，高分辨率的數(shù)碼相機(jī)成為無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)主流的傳感器件，主要傳感器有高分辨率 CCD數(shù)碼相機(jī)、cmos數(shù)碼相機(jī)、視頻攝像機(jī)、 LIDAR、輕型光學(xué)相機(jī)。 國(guó)內(nèi) 可定制，技術(shù)支持、售后服務(wù)及時(shí) 飛控板做工略顯粗糙、可靠性稍差，無標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制程序 14 3) 發(fā)展趨勢(shì) a) 智能化 ? 自主飛行； ? 自動(dòng)尋找、識(shí)別目標(biāo)； ? 不同型號(hào)機(jī)器信息通用。 近年來，非線性動(dòng)態(tài)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制和組合導(dǎo)航等方法已有很多研究。 e) 標(biāo)準(zhǔn)體系 ? 無人機(jī)及相關(guān)部件 特有制造 、管理 標(biāo)準(zhǔn)體系； ? 無人機(jī) 審核 、適航章程 。 9 3) 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 無人機(jī)技術(shù)多種多樣，這里主要從動(dòng)力裝置技術(shù)及發(fā)射（起飛）、回收技術(shù)分析 . a) 動(dòng)力裝置技術(shù) 類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī) 油耗低 、 故障率低 、噪聲小 、 質(zhì)量輕 高空性能比不上噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（渦噴發(fā)動(dòng)機(jī) 、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)） 有高推重比 、 低油耗率和長(zhǎng)壽命 發(fā)動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)有待更深入的研究 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 質(zhì)量輕 、 尺寸小 、 可靠性高以及振動(dòng)小 需要 解決高空補(bǔ)氧燃燒和冷卻問題 太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī) 具有發(fā)展前景 自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)技術(shù) 、 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻技術(shù) 、 消音技術(shù) 、 紅外抑制技術(shù)等 b) 發(fā)射（起飛）、回收技術(shù) 類型