无人机的主要应用领域有哪些

作业优势明显 应用领域广泛

工业无人机作为一种高效便捷的辅助手段替代了原有工具服务于各行各业的日常工作中，其具有成本低，效费比好、机动性能好、使用方便等优势，并且可降低人工 *** 作的风险，提高任务执行的安全性和可 *** 控性。

目前，工业无人机的主要应用领域包括：电力巡检、应急救援、航空摄影、水利应用、农药喷洒、航空测绘、国土资源、旅游业、管线巡查、医疗业、海事监察、农业林业、物流运输、交通管制、气象监测、反恐防暴等。随着工业无人机技术水平的不断提升，各行各业对无人机应用需求的提升，工业无人机应用领域将不断扩大，并朝着更加深化、细化的方向发展。

农林植保领域占比最高

从应用结构上看，由于起步时间、发展程度的不同，工业无人机在不同应用领域的市场需求量和应用成熟度均有所差异。目前来看，我国工业无人机在农林植保、航拍领域和电力巡检的市场需求量和应用成熟度最高，而在边防输送、建筑和搜寻与灾难预防领域的应用深度和市场需求量则有待进一步提升。

根据直属于工业和信息化部中国电子信息产业发展研究院的赛迪顾问发布的《2019工业级无人机投资白皮书》数据，农业植保领域目前领跑工业级无人机应用领域，2018年市场规模达到252亿元，占比415%，初步估计2019年为461亿元，占比为43%。

随着5G、人工智能、物联网、云计算、大数据等新型智能化技术的不断成熟与落地，工业无人机技术也将继续更新与迭代，相关产品将朝更加智能化、人性化的方向发展，从而推动无人机在行业的深化应用。

具体而言，工业无人机在电力巡检、物流运输和安防业将继续发挥更大作用，市场规模将不断提升，而农林植保仍将是占比最高的应用领域。

受政策等因素推动 农林植保无人机发展前景良好

农林植保无人机指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人机由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控实现喷酒作业，可喷酒药剂、种子、粉剂等。

国内植保无人飞机的发展起步较晚，但发展较快。2010年国内出现了首款商业化的油动单旋翼植保无人飞机，其后至2013年，我国植保无人飞机产品技术发展缓慢，生产企业寥寥无几。

2014年中央一号文件明确提出“加强农业航空建设”，国内植保无人飞机产业发展出现了转折，资本开始进入，据不完全统计，仅2014年国内就有近百家企业进入该产业。2014年后，一些地方政府和中央有关部门先后出台植保无人飞机购置补贴政策，催生了一大批植保无人飞机企业。2016年“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”重点专项项目“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”启动，推动了无人飞机植保行业装备和应用技术的全面研发。至此无人飞机植保快速进入农业生产中，作业量稳步增长。

中国航空运输协会通航分会发布的《2019中国民用无人机发展报告》显示，截至2019年底，我国共生产各类植保无人机170多个品种，保有量55万余架，作业面积超过85亿亩次。

植保无人机与飞防员、农药三者共同构成了我国农业飞防体系。目前我国农林植保无人机主要防治作物包括水稻、小麦、玉米、棉花等，总体可减少农药使用量20%以上、节省用水90%以上，提高农药利用率30%以上。

由于农林植保无人机在农作物的播种(授粉)、洒药、施肥，以及长势和病虫害的监测等方面无论与人工相比，亦或是与传统机械相比均具有明显优势，因而近年来国家出台了许多扶持农林植保无人机的政策，支持植保无人机的发展。具体如下图所示：

国家政策的引导和地方政府农机购置补贴等工作的落实，推动了农业无人机在农业生产领域的推广应用，农业生产机械化进程加快，农业无人机产业将得到进一步发展。

从无人机数量和从业人员看，中国航空运输协会通航分会发布的《2019中国民用无人机发展报告》显示，预计到2020年，我国植保无人机数量将达到10万架，无人机植保从业人员将达40万人。

从销售规模上看，全球著名的信息技术咨询公司国际数据公司(IDC)预测到2023年，中国农业植保硬件销售规模为160亿元，而农业植保服务市场规模将达到485亿元。

得益于政府扶植、无人机技术的快速发展等因素，在农林植保方面，我国工业无人机未来的需求量必将迎来巨大发展，前瞻产业研究院预测到2025年，我国农业植保服务市场规模将达到约242亿元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业无人机行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

无人机关键技术要点

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置 *** 纵的不载人飞行器。那么，下面是由我为大家带来的无人机关键技术要点，欢迎大家阅读浏览。

一、动力技术

续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，消费级多旋翼续航时间基本在20min左右，用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用作业的极大不便。无人机必须在动力方面实现突破才能走上新的革命性高度。

1 新型电池

2015年，来自加拿大蒙特利尔的Energy Or技术有限公司报道采用燃料电池的四旋翼进行了3小时43分钟续航飞行。此外，石墨烯、铝空气电池、纳米电池这三项电池技术有望成为未来电池世界的希望。人们对这些新的电池技术有着十分迫切的需求。它们将首先会被应用到手机和电动汽车，随后可配备于多旋翼。

2 混合动力

2015年，美国初创公司Top Flight Technologies报道自己开发混合动力六旋翼无人机。该六旋翼仅需要1加仑汽油，便可以飞行两个半小时，约160公里的距离，最高负重达约9公斤。另外，一家来自德国的公司Airstier推出了一款多旋翼。该多旋翼采用油电混合动力，有效载荷5公斤，可飞行1个小时。

3 地面供电

采用地面供电的系留多旋翼，通过电缆将电能源源不断输送给多旋翼，可以极大提升多旋翼的滞空时间。比如：以色列公司Skysapience旋翼。

4 无线充电

无线充电技术已经在手机、电动牙刷等电子产品上实现市场化，并正在电动汽车领域开展深入应用。来自德国柏林的初创公司Sky Sense在无人机户外充电方面提供了一种解决方案：研发出一块可以为无人机进行无线充电的平板。Sky Sense的最大特点是可以进行远程控制，无人机的降落—充电—起飞全过程可以独立实现，不需要有人在现场进行干预和辅助。如果充电时间更快，那么无线充电技术将会极大地帮助多旋翼进行长途飞行。

二、导航技术

无人机准确地知道自己“在哪儿”、“去哪儿”，几乎是类似于人类“从哪里来、到哪里去”的哲学问题，在无人机的任何发展阶段都是绕不开的问题。

1 定位技术

(1)GPS载波相位定位

目前正在这方面开展研究的项目有：Swift Navigation公司开发的Piksi; 日本东京海洋大学开发的RTKLIB开源项目。

(2)多信息源定位

英国军方BAE 最近公布了他们研发的名为NAVSOP的定位技术。该技术将利用包括TV、收音机、Wi-Fi 等等信息定位，弥补GPS 的'不足。

(3)UWB (Ultra Wideband，超宽带)无线定位

2 测速技术

目前公认的比较精确的测速方案是通过“视觉(光流)+超声波+惯导”的融合。ARDrone是最早采用该项技术的多旋翼飞行器，极大提升了飞行器的可 *** 控性，获得了巨大的成功。

PX4自驾仪开源项目提供了开源的光流传感器PX4Flow。该传感器可以帮助多旋翼在无GPS情况下精确悬停。大疆公司推出的 “悟”和“Phantom3”、“Phantom4”同样采用了该项技术。

3 避障技术

让飞行中的无人机“长眼镜”，能够识别飞行路径上的障碍物，并准确绕飞或悬停，是实现无人机智能化的重要一步。未来无人机避障技术将在这些方面实现突破：

(1)深度相机避障技术;

(2)声呐系统避障技术;

(3)“视觉+忆阻器”避障技术;

(4)双目视觉避障技术;

(5)小型电子扫描雷达;

(6)激光扫描测距雷达;

(7)四维雷达。

4 跟踪技术

识别目标并进行跟踪飞行，减轻使用者的 *** 作负担，并能够利用无人机执行特殊环境条件下的特殊任务。智能跟踪主要有：

(1)GPS跟踪;

(2)视觉跟踪。

目前在大疆Phantom4等先进机型上这些技术都已经有所体现。

三、交互技术

无人机目前主要通过遥控器进行飞行控制，需要专业训练，具有一定的局限性。随着新技术的发展，无人机应简化对 *** 作人员的要求，提升用户体验。

(1)手势控制技术

手势交互是一种未来人机交互的趋势，目前在精确度上存在挑战。在CES2014的展场上，有利用MYO手势控制臂带来控制ARDrone20四旋翼的演示。

(2)脑机接口技术

近年来，科研人员在多个领域都运用到了BCI(Brain Computer Interface，脑机接口技术)技术，科员人员运用该技术制作新型玩具、为残疾人制作义肢。作为需要安全性较高的飞行器，这种方式目前还不成熟。它可作为一种验证性质的技术展示，离实际还有不少距离。

四、通讯技术

(1)4G/5G通讯技术

2013年6月17日，北京4G联盟联合无人机联盟组织召开了4G联盟与无人机联盟交流研讨会，旨在加强北京4G联盟和无人机联盟之间技术交流，寻找无人机机载载荷与4G设备仪器的聚焦，促进北京市信息产业发展。2015年，中国移动开发4G“超级空战队”设备，能支持航拍影像即拍即传。5G的速度比现在的LTE网络标准连接速度快250倍，它标志着无线行业的一个新的里程碑。无论是智能手机，还是汽车、医疗设备、无人机和其他设备，都将受益于这一无线连接速度。

(2)Wifi通讯技术

2013年，德国的卡尔斯鲁厄理工学院开发出了一项新的无线广域网技术，打破了最快的WiFi网络速度纪录，它可以让1公里以外的用户每秒钟下载40GB。由于这种设备的传输距离比普通WiFi路由器的覆盖范围要广得多，因此这种设备很适合无人机航拍图传或光纤布放不方便的农村地区应用。

五、芯片技术

(1)2014年CES上，高通和英特尔展示了功能更为丰富的多轴飞行器。例如，高通CES上展示的Snapdragon Cargo无人机是基于高通Snapdragon芯片开发出来的飞行控制器，它有无线通信、传感器集成和空间定位等功能。2015年9月，据美国科技新闻网站Engadget报道，高通已经为无人机市场推出了一个芯片解决方案，名为“骁龙飞行平台”。

英特尔CEO Brian Krzanich也亲自在CES上演示了他们的无人机，采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI-express定制卡。此外，活跃在在机器人市场的欧洲处理器厂商XMOS也表示已经进入到无人机领域。

(2)3DR发表声明与Intel英特尔共同合作开发Edison芯片，这是一种新型微型处理芯片。它只有一个硬币的大小，却具有个人电脑一样的处理能力。

(3)目前，包括IBM在内的多家科技公司都在模拟大脑，开发神经元芯片。而一旦类似芯片被应用于无人机，自主反应、自动识别有望会变得轻而易举。

六、平台技术

(1)“Dronecode”的无人机开源系统

2014年10月，著名开源基金会Linux推出了名为“Dronecode”的无人机开源系统合作项目，将3D Robotics、英特尔、高通、百度等科技巨头纳入项目组，旨在为无人机开发者提供所需要的资源、工具和技术支持，加快无人机和机器人领域的发展。

(2)Ubuntu 1504 *** 作系统

Ubuntu 1504的物联网版本是Ubuntu 目前最小且最安全的版本，非常地精简，适合发行家、科技专业人士与开发者使用，能够在无人机等领域中使用。

(3)Airware发布企业级无人机系统

Airware公司旨在通过标准化的无人机软件系统，帮助企业迅速、高效地完成商用无人飞行器的部署及管理——该系统已于本周四正式发布，通过硬件和软件的结合，Airware成功实现了在一个软件平台上统一管理多个不同型号、不同品牌无人机的目标。目前，Airware产品已获得两家合作伙伴的采纳，分别为通用电气(也同时是Airware的投资者)和Infinigy。Infinigy是一家通讯公司。

七、空管技术

(1)2014年，Airware计划在NASA加州基地针对不同类型的无人机(四旋翼、直升机、固定翼飞机)展开一系列的飞行和实验室测试。

(2)初创公司SkyWard正在研发一个无人机交通控制系统，这个系统将让数千无人机在城市上空飞行而不会互相碰撞。Skyward正在跟FAA和全球三大无人机制造商——国内的大疆、美国的3D Robotics和法国的Parrot——合作以证明大量的无人机可以在拥挤的空域安全地共存。

(3)美国航天局(NASA)同空间技术公司Exelis已经联手组成团队开发无人机空中交通管制系统的原型产品。

(4)位于美国西雅图的Transtrex公司，发布了测试版本的无人机动态地理空间限制系统软件。该系统是为了确保无人机在500英尺高度下，安全规范飞行而设计的。

(5)在第三届AOPA(Aircraft Owners and Pilots Association，航空器拥有者及驾驶员协会)国际飞行训练展会上，中国AOPA联合多家企业开发的针对轻小无人机的“U Cloud”无人机监管系统宣布上线。

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