浅谈无人机机场的概念、主要功能及应用场景

金钢狼

随着无人机在行业应用中越来越广泛，正在不断推动着无人机机场技术的迅速发展，无人机自动化机场的发展也正在改变着无人机传统操控和使用模式。

为什么会出现无人机机场？

无人机因为具有高空灵活且不受地形限制的优点，在巡逻、巡检、安防等领域有着广泛的应用，也让该领域的智能化与高效化广泛地提升。但传统行业应用无人机也存在人员编制、技术水平、成本与管理等方面的局限性，因此自动化无人机场应运而生，通过实现无人机的自动起降、自动巡航、自动充电，解决无人机在行业应用中的局限性。
尤其是，以自动机场为基础的全自动飞行系统可以有效地实现无人机作业的自动化和远程化，进一步降低巡逻巡检工作对人工的依赖，提高作业任务的即时响应能力。通过无人机在多个自动机场之间的跳飞还可以有效扩展无人机的作业范围。全自动飞行系统可以帮助各个行业的客户更好地应用工业无人机，助力无人机行业应用的快速发展。

无人机机场的概念

无人机指的是由控制站管理（包括远程操纵或自主飞行）的无人驾驶飞行器（或航空器）的统称，而通常我们说的无人机主要是指旋翼飞行器。无人机种类繁多，包含但不限于四旋翼无人机、六旋翼无人机、固定翼无人机、混合翼无人机等等。
“无人机机场”（也称为无人机机库，或无人机蜂巢），这个词是由drone（无人机）和airport（机场）组合而成的，是指为专为无人机设计、专用的停放场所，功能不同无人机机场包含的内容相差较大，可以是半自动的、也可以是无人值守的全自动系统。
无人机机场通常包括机场仓体、上盖门体、升降平台、固定无人机的机械结构、自动充电等，并包括无人机起飞降落，环境检测，无人机存放，远程控制等功能。

机场控制器	指的是通过后端发送命令实现机场机械设备控制的机场控制中心。
无人机远端控制器	指的是连接无人机遥控器、安装在无人机机场的无人机控制设备。通过接受后端中心系统发送指令，用于对无人机起降、飞行和动作进行控制。
无人机机载控制器	指的是安装在无人机上，通过与无人机飞控系统控制器连接，实现对无人机进行控制的单元设备。无机机载控制器通过数传电台（或专用无线网络或4G和5G网络）按收后端中心系统发送指令，用于对无人机起降、飞行和动作进行控制。
机场环境检测设备	用于无人机机场内外环境监测的仪器设备，主要包括风力、风速、降雨量、温度、湿度等的检测。
气象仪	指的是用于风速，温度，湿度，露点，大气压力，BF薄幅，风寒指数等的测试仪器设备。
RTK	RTK（Real - time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
PPK	PPK（post processed kinematic)技术，即动态后处理技术，是利用载波相位进行事后差分的GPS定位技术，其系统也是由基准站和流动站组成。
固定式RTK地面站	即RTK地面端，指的是以固定安装方式部署的RTK GNSS设备。
RTK机载端	即RTK空中端，指的是安装在无人机上的RTK GNSS设备。
移动RTK地面站	指的是非固定安装方式部署的RTK GNSS设备。大疆的移动D-RTK地面站通过千寻服务，提供实时的RTK地面站的功能应用。

无人机机场的分类

从机场的自动化程度，可以分为全自动无人机机场和半自动无人机机场。
1、全自动无人机机场指无需人工操作的、无人值守的无人机机场，无人机机场是由机场厢体、无人机、无人机负载、各类控制器、网络设备、气象检测、电源管理等等组成的一个机场智能系统。
2、半自动无人机机场指的是部分需要人工操作的无人机机场，如无人机开关、更换电池、更换负载等。相对于全自动机场，在机场工作时半自动机场需要工人值守，按照设备说明或配套的辅助设备由人工进行操作。半自动无人机机场的无人机控制不需要人工干预，均有中心系统实现起降和飞行。
从机场产品形态上分，机场可以分为固定式和移动式（车载式）。
1、 固定式无人机机场，可根据实际需求部署在巡逻区域。提升响应效率，优化作业方式，将工作高频化、精细化、数据化。
2、 移动式无人机机场，装置在车辆上，机动灵活性更强。
（1）全自动车载无人机机场指的是以汽车为基础载具的无需人工操作的无人机机场，机场是由车辆、机场厢体、无人机、无人机负载、各类控制器、网络设备、气象检测、电源管理、RTK设备等组成的一个车载机场智能系统。
（2）半自动车载无人机机场指的是以汽车为基础载具的部分需要人工操作的无人机机场，包含但不限于无人机、控制器、电源管理等全套设备。半自动车载机场工作时需要工人值守，按照设备说明或配套的辅助设备由人工进行操作。半自动车载无人机机场的无人机控制不需要人工干预，均有中心系统实现起降和飞行。
便携式无人机控制套件（移动式无人机自动系统），指的是由控制器（或加上遥控器）设备组成的套件。通过无人机控制套件由中心系统实现对无人机的控制。
从机场行业应用上分，可以分为物流机场（库）、巡检机场等。
根据无人机的形式，可以分为固定翼机场和多旋翼机场等。
根据无人机的大小，可以分为大型无人机机场、中型无人机机场和小型无人机机场。
根据无人机电池的充电形式，可以分为充电机场和换电机场。而星逻智能已推出无人机自动充换电一体机库。
（1）换电机场和充电机场一般是：换电3分钟 VS 充电1~2小时。据悉，星逻智能的无人机自动充换电一体机库可完成3分钟无人机换电，充电至85%仅需15~20分钟。
（2）不同行业的无人机作业频次、飞行环境都略有差别，但总体来讲，可以分成两类，一类是用于巡逻，一类是用于巡检。
换电机场：巡逻场景往往高频，每天都需要多次巡视，遇到突发事件还需要快速到达现场，比如，交通的巡逻、水利的巡逻、安防巡逻高频的应用场景，以及应急需求，能随时起飞场景，对飞行频次、再次起飞时间都有较高的要求。这类场景往往需要换电的自动机场来满足。
充电机场：巡检场景频次没那么高，多数设备只需定期巡检即可，对于作业间隔时间没有较高的要求，比如光伏巡检、风电巡检、电力杆塔的巡检，因此充电机场可以满足。

星逻智能无人机自动充换电一体机库

无人机机场的主要功能

目前，市面上的主流无人机机场的主要功能有：
1、停放无人机：无人机户外存放、防护的场所。
2、自主充电：无人机场内置电池，可自动完成无人机电池更换（或充电），并将换下的电池自动充电，确保无人机能进行高频次、密集型巡飞任务。
3、自主巡检：运用GPS、图像识别、AI飞行等核心技术，无人机自主决策航迹、姿态、拍摄参数，获取高质量巡检数据。
4、一键起飞：无人机无任务时，会停放在自动机场内，有任务时可随时从机场起飞，自动执行任务并自主降落。
5、精准定位：自动机场采用了先进RTK（或视觉融合）引导降落，无论白天黑夜或者刮风下雨，无人机每次都能准确降落到机场内。
6、实时气象探测：无人机均有其各自的无人条件，所以机场要装有常规气象传感器，对气象参数直接测量，主要是指温度、风向、风速、降雨量等。
7、实时传输：通过控制平台把前端无人机实时图片（或视频、采集的其它数据等）实时传输到后端进行显示或处理。
8：飞行航线规划：依托于配套的软件系统可以为机场内的无人机规划飞行路线（或飞行任务）。
9：机场（含无人机）状态检测和控制：依托于配套的软件系统，可以对无人机场的各类状态进行检测，包括无人机的各项状态指标，确保无人机机场在良好的待命状态。
10：远程监控：机场内部和外部分别安装的监控摄像头，可通过远程进行监控和报警。

无人机机场的行业应用场景

利用“无人机机场”的无人值守、全自动运营模式，可大大提升行业无人机巡检的效率、降低无人机应用的风险、解决了无人机飞手紧缺等问题。下面着重谈谈无人机机场在电力、公安、交通、环保、石油化工、光伏巡检等行业的应用。
1、电力线巡检
全球电力运维行业规模和潜力巨大，按照我国“十三五”规划，到2020年，中国110KV高压输电线路总里程将从2014年的115万千米增至159万千米以上。有统计显示，我国每年电力行业整体投资约为1000亿元，硬件占比73%，其中有300亿左右投资用于输电线路巡查。此外，依据国网系统考核要求“自2018年起，全国各省市必须有一定的无人机巡检量”。多重政策导向，共同催生了无人机电力巡检行业规模可观的市场和蓬勃商机。
电网的故障多发路段布置固定机场，由电网业务端统一发送巡线任务和巡线要求，平台软件将任务信息转化为巡飞航线，将命令再给到无人机机场。软件平台控制无人机一键起飞，按照预设航线依次巡飞任务杆塔，中途可暂停飞行进行手动接管。任务结束返航至原机场或就近机场（事先设置），更换电池（或自动充电），为下一个架次做电量储备。采集的图像（或）视频通过平台软件输出至电网业务端，亦可在AI图像处理后直接输出巡检报告。自动机场的使用让运维人员在指挥中心查看无人机实时回传的图像画面，若发现问题，将缺陷杆塔数据告知检修班组，及时处理。无人机机场对电力线定期巡检、应急巡查，不仅效率高、效果好，而且保证了巡检人员的人身安全，同时可以提高电力线巡检作业自动化程度，是未来发展的方向。
2、智慧公安
无人机具备空域监控视角广、低空成像清晰以及地空联动通信便捷等特性，使公安机关能在短时间内全面获取案发事件现场的第一手资料，提高了公安机关快速响应能力、指挥决策能力，也在一定程度上实现了侦查工作由被动发现到主动追踪、由广度信息群到轨迹信息链的变革。配合无人机自动机场（固定、车载）可省去飞手，解决续航问题，真正成为公安机关的有力帮手。对于公安机关，无人机机场可应用在刑侦、治安、消防、禁毒、交管、边防等职能部门，主要配合公安抓捕、交通勘察、火灾侦查、特警巡逻、应急救援、监狱巡逻、毒品排查、活动安保、海事巡逻、边防侦察等。

3、智慧交通
随着城市发展越来越快，庞大的交通网络和大量的城市车辆耗费着越来越多的交通人力资源。“智能化”、“无人化”的执勤方式必将是未来交通执勤的新思路。星逻智能的无人机充换电一体自动机库+无人机AI算法识别，满足了新型智慧交通管理的需求。无人机充换电一体机库即可满足交通管理者的应急巡逻需求，也可适应无人机常态化巡逻管理。搭配星逻自主研发的“祺云”无人机远程调度系统与AI人车流识别与车牌车型识别算法，可以全自动完成对节假日与早高峰对人车流的管控与车辆信息取证，形成无人机自动化任务处置闭环，极大程度提高了交通管理的处置效率。目前，该系统已在云南、江苏、上海等多地落地并投入使用。


4、智慧环保
无人机机场可以帮助环境部门更好的防范和治理水源大气污染，构建和谐的社会。无人机搭载气体检测仪可实现区域空气质量的在线自动监测，能全天候、连续、自动地监测环境空气中的二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、和有机挥发物的实时变化情况，迅速、准确的收集、处理监测数据，能及时、准确地反映区域环境空气质量状况及变化规律。无人机搭载水样采集器可以迅速采集回要检测的水源，通过后端分析掌握水域污染情况。同样，无人机搭载可视化云台，能对排污口定期巡查，实时回传视频图像，省时省力。无人机机场的使用提高工作人员的工作效率与安全性，为环保部门的环境决策、环境管理、污染防治提供详实的数据资料和科学依据。

5、油气管道巡检
我国油气管道具有运行里程长、建设年代跨度大、安全事故多发等特点，加强管道的安全管理，特别是加强管道的现场安全巡护，对减少管道安全事故具有重要作用。
无人机机场系统具有图像实时存储传输、成本低、机动灵活等优点，特别适合于应急侦察与高危地区勘测。可通过PC端直接在二维、三维、卫星地图上进行无人机巡检线路规划，让无人机定时上岗作业，通过实时图像，采集打孔盗油的犯罪证据，识别周边机械损伤和自然与地址灾害风险。当无人机作业一架次后，无需更换电池，智慧机场自动充电，保证7*24小时待机，极大地降低管道故障率、失窃率、运营成本，提高管道维护工作效率，变故障处理为隐患控制。
6、光伏巡检
在光伏巡检领域，复亚智能10套无人机自动机场交付，光伏行业首次大规模采用无人机全自动巡检系统，光伏发电行业的运维巡检步入自动化、标准化时代。行业专家认为，智能无人机在光伏电站巡检中可运用性的验证，必然会在业内掀起一波针对智能无人机的投资狂澜。可以预见的是，随着技术的完善，无人机将在光伏电站运维中实现更多的功能，成为光伏电站合格的侦察兵。

此外，无人机机场凭借全自动运营赋能无人机，还可以在森林防火、农业植保、国土测绘、建筑工程监理、检察院取证等场景进行深度应用。

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