智能无人机发展史,一文了解智能无人机的前世今生

2020-11-16 15:12:43 阅读量 60

摘要:说起智能无人机,我们都只知道大疆无人机、零度无人机等。其实,多旋翼的发展历史已经超过了100年,接下来我们就来讲述这段不为大众所熟知的历史。

现如今,智能无人机早已深入千家万户,我们最熟悉的大疆无人机、零度无人机,其普及程度之高,就连大多数路人都不再好奇地在你飞飞机的时候问这问那。其实,多旋翼的发展历史已经超过了100年,接下来我们就来讲述这段不为大众所熟知的历史。

早在1907年,法国Breguet兄弟在C.Richet教授的指导下制造出了世界上第一台多旋翼飞行器,并进行了试飞,这是有文字和图片记录的最早的多旋翼飞行器。但是,这台飞行器最终只飞了1.5m就落在了地上。

1921年,俄裔美国人Georgede Bothezat受美国空军委托,在美国俄亥俄州西南部的空军基地设计建造了一架大型四旋翼飞行器,这架飞机除了飞行员外还能再搭载3名乘客。但是由于发动机性能不行,原本设计飞行高度为100m的飞行器只飞到了5m,最终美国空军放弃了多旋翼飞行器的想法。

到了20世纪50年代,美国陆军开始测试各种垂直起降方案,和Curtiss-Wright等几家公司一起设计了一种“飞行吉普”,这种飞行器使用了杠杆燃气涡轮机作为动力,其中Curtiss-WrightVZ-7在1959-1960年期间实现了较为稳定的飞行。但是这辆飞行吉普始终未能达到军方的高度和速度要求,最终也被放弃。

多旋翼飞行器最终与军事试验渐行渐远,它在20世纪90年代初以玩具的形式再次进入了公众视野。在那个时候,基于MEMS(微机电系统)的惯性导航系统开始应用,它的重量很轻仅有几克,于是多旋翼飞行器开始采用这类系统实现较为稳定的飞行。

90年代初,Keyence Gryo Saucer II E-570登陆日本市场。同年代,美国工程M.Dammar开发了由电池供电的四旋翼RoswellFlyer,随后将其卖给了加拿大Dragonflyer公司,后者是世界上最早一批消费级多旋翼无人机厂商之一。

在2002年德国年轻研究者比赛中,SilverlitX-UFO被设计发明,至今仍有很多玩具多旋翼仍然采用了这种经典的设计。

这一时期,MEMS惯导系统已经广泛应用,但是其传感器噪声很大,于是人们又花了很长时间来研究设计降噪和姿态控制算法,直到2005年,真正稳定的多旋翼飞行控制器才被制造出来。

多旋翼飞行器的商用飞行一直到2004年才开始,美国Spectrolutions公司在这一年推出了Dragonflyer系列多旋翼无人机,并在2006年推出了搭载航拍影像稳定器的版本。同年,德国公司MicrodronesGmbH推出了MD4-200四旋翼,开创了多旋翼行业应用先河,并推出了多旋翼飞控Mikrokopter,配备该飞控的多旋翼能够像“空中钉子”一般悬停在空中。

2004年,法国Parrot公司开始研发智能无人机,并在2010年将AR.Drone四旋翼无人机推向市场,开启了智能无人机时代。

到了2012年,大疆推出了世界上第一款到手即飞的多旋翼航拍无人机——Phantom,从此曾经高冷的航拍开始走进大众生活,这款飞行器出厂前已完成了组装和调试,用户只需简单安装即可使用,随即大疆无人机名声大噪。此时国内较为活跃的几大消费级无人机厂商还有零度、极飞等。在很长一段时间内,零度和大疆曾各占半壁江山,有着“南大疆、北零度”的说法。多旋翼无人机的研发制造中心也随即转移到了国内。

2014年11月,大疆发布重量级产品Inspire 1,首次将远距离OFDM高清数字图传、一体式4K云台相机、独立云台控制应用在一体式消费级无人机上,这款产品在影视航拍市场上获得了巨大的成功。随后大疆将Inspire 1身上的技术应用在了Phantom系列上,奠定了其消费级无人机霸主的地位。

2015年,机器视觉也开始了发展,Intel在这一年展示了可用于无人机的机器视觉方案,零度推出了基于联芯1860C的视觉避障平台,大疆也推出了Guidance视觉避障系统,应用在自家的M100无人机上。

2016年,大疆推出Phantom 4,首次将机器视觉应用在自家的消费级无人机上,实现了无人机的自主避障和视觉跟拍,随后推出的Phantom 4 Pro和Inspire 2更是引入了视觉里程计技术,实现自主规划返航路径。Inspire 2的面世,将一体式影视航拍无人机提到了一个新水平。这一年,无人机集群控制技术得到了很大的发展,零度、亿航和Intel都推出了无人机集群控制方案,用于无人机编队飞行表演。

2017年,消费级无人机市场基本处于饱和状态,随着监管趋严,各家无人机厂商也开始在行业应用上寻求发展。背水一战的零度凭借其深厚的军工实力开发了VTOL复合固定翼无人机和高倍率视觉跟踪光电吊舱,开始在行业市场上发力,在消费级领域只保留了技术授权;而极飞已经成为了农业植保市场的强者;大疆则推出了M200系列,主攻电力巡检、安防巡逻和警用救援等行业,同时推出了如风系列大载重智能无人机,用于物流和特勤应用。至此智能无人机已经形成了消费级和工业级无人机两大市场。

近年,DJI Mavic Air和Skydio R1问世,标志着机器视觉在智能无人机上的应用达到了一个新的高度,视觉处理单元开始主动参与飞控姿态计算,令智能无人机更加智能、更加安全、更加易于操作。

 


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