无人机发展的技术趋势展望| 陈东华

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5G的到来给无人机的发展加了一剂催化剂，无人机的发展又使得无人机场必然会成为无人机系统里的主流。



陈东华

一飞智控（天津）科技有限公司联合创始人、副总经理

无人机的发展趋势与展望

在过去的五年里，中国的无人机发展非常迅速，从市场、应用、技术、供应链各方面综合来看，中国的无人机产业已经走在了世界的前列。在很多细分市场领域，我们的无人机技术都有很多新的突破，比如消费级无人机领域、农业航空植保无人机领域、无人机的测绘领域、编队飞行表演领域里面等，都是具有代表性的细分市场。

那么未来无人机到底会向什么样的方向去发展，未来会有什么样的技术在什么时间点爆发？我认为以下四个方面是未来无人机技术发展的最主要的四个方向。



物联网演进

物联网改变无人机系统架构

过去几年物联网一直在改变着无人机系统的架构，随着物联网的不断发展，还会更深刻的改变整个无人机系统的架构。

早期的无人机系统里面有三条封闭的通信通道：一条是遥控器的RC链路，一条是数传链路，第三条是图传链路。这三条通道是封闭的，物联网一定会打开这三条封闭的通道，使无人机系统与整个大千世界联系起来。不打开这三条通道，无人机系统将会永远是一个封闭的体系。

在无人机这个行业里面，物联网最早打开的是数传链路。但是无人机行业里面有很多的老前辈对物联网替代数传电台的这件事一直持怀疑的态度。

2017年我到千寻位置做客，参加云栖联盟组织的一个活动时，曾经发表过一个演讲，题目叫《众里寻她千百度》。我在演讲里面说，我们坚定地支持千寻位置，因为我们跟千寻位置有高度的战略一致性，为什么这么说呢？我觉得有三个方面：

第一，我们跟千寻一样，都是行业的颠覆者。

第二，我们有一个共同的敌人，就是数传电台。

第三，我们跟千寻位置都是用物联网去颠覆传统的数传电台，把数传电台赶出民用无人机领域。

我觉得无人机这个体系像人类，而数传链路本身只是一种通讯方式、一种通讯的工具而已。从技术特点上看，数传电台很像人类用的对讲机，物联网技术特点就像人类使用的智能手机。



我们所有人对于无人机这个行业都是一致看好，相信无人机一定会有一个美好的未来。就像我们看好中国的经济，相信中国一定有美好的未来一样。但是，你能想象每一个中国人手里面拿着一部对讲机相互通讯的场景么？如果真的是每人一部对讲机，中国又怎么会有美好的未来呢？把这个事还原到无人机上也能发现，如果每一架无人机上都有一部数传电台作为唯一的通讯手段，无人机又怎么会有未来呢？所以类比一下，你会感受到，物联网一定会打破这三条通道。

从2G网络开始，物联网就已经开始在改变着无人机系统的架构，最早是数传链路逐渐的边缘化。到了4G时代之后，遥控的RC链路和数传链路都开始边缘化，相信随着未来技术不断的发展，图传通道也一定会逐渐的被淘汰，被物联网所替代。是什么样的技术能够把图传电路替代掉呢？我认为会是移动运营商正在部署的5G的网络。

5G能给无人机带来四个变化



第一，信号覆盖高度方面的变化。我刚去中国移动成都研究院做了一个交流，得知中国移动的5G网络建成之后，信号厚覆盖的高度可以达到300米，什么是厚覆盖呢？就是信号连续覆盖的高度可以达到300米。

300米是什么概念？现在使用4G网络的无人机，做物流运输、编队飞行表演一般不超过100米，因为4G信号的覆盖一般在100米以下，产生这个问题的原因是中国铁塔的塔高一般都是在100米以下，有的是30米到50米的高度，4G信号覆盖一般不会超过铁塔公司的铁塔高度。

如果5G网络到来以后，覆盖的高度可以到300米，基站周围的局部覆盖可以到500米，甚至更高，那无人机一定会迎来更广阔的发展空间。



第二点，5G网络会深刻改变无人机系统架构。原有的图传链路一定会逐渐的边缘化，未来图传链路和数传链路与无人机的控制系统一定会高度的集成，再也分不清楚无人机哪块是数传链路，哪块是图传链路，因为都在一起了。无人机上的遥控数据、遥测数据、载荷的视频流都会直接被送到云端上，未来大量的无人机的地面控制站会从本地向云上迁移。所以，无人机跟云端AI的结合，一定会加速。

从无人机自身的角度来说，更多光学传感器一定会应用到无人机上。除了无人机上的光学载荷以外，可能还有很多组光学的传感器，用来做视觉避障或视觉导航。如果无人机上有这么多组光学的传感器，无人机既要在本地做边缘计算，又要把多路视频流送到云端上去，无人机本地的CPU的处理能力一定会大幅度提高，这么多视频流在无人机上传输，有可能千兆的以太网会取代现在的技术，成为无人机未来最主要的通信核心。



第三点是QoS，5G网络给我们带来了大带宽、低时延、低抖动，移动运营商有足够的资源给无人机的业务做端对端的QoS保障，QoS（Quality of Service）的意思是对运营商网络里的业务做全网部署，保证业务的传输性能。

举一个例子，在现有的移动运营商的网络里面，语音业务是优先级最高的，移动运营商会对全网进行部署，保证语音业务的端到端的时延、抖动和丢包率等等这些性能指标，一旦网络出现拥塞之后，首先保证语音业务的性能，而丢弃其他低优先级的业务。

把这个事情移到无人机上，如果无人机使用5G网络，传输的数据包括遥控的信令、遥测的信令、载荷的视频流等数据都通过5G网络去传输，当网络里面出现拥塞的时候，有可能先丢弃的是谁呢？假如说遥控的信令被丢弃，无人机很可能发生重大的安全事故。这种现象为什么会产生呢？因为无人机上的业务并没有被运营商识别出来，做各种的QoS保障。产生这种情况的原因，是所有无人机数据都被当作优先级最低的数据业务在网络上传输，一旦发生拥塞之后，数据业务就会被随时丢弃，丢弃的是谁就不一定了。当然这也给运营商也提出了很高的要求。



第四点5G会让无人机集群技术的快速发展，目前无人机的集群技术发展比较缓慢，主要受制于两个原因：第一个原因是自组网不够灵活，第二个原因就是带宽不足。相信5G到来之后，无人机集群会在三个方向有所突破：第一件事，我们可能会看到更大集群规模的应用，如现在编队飞行表演在一两千架，未来会出现一两万架编队飞行表演的场景。第二件事，无人机和无人机之间的通讯会越来越密集。第三件事，无人机跟云计算的结合加速，未来会诞生更多复杂的集群应用。

5G给运营商带来新挑战

5G给无人机带来了很多新的机会，而5G给运营商带来的却是很多新的挑战。本质上5G给运营商带来的挑战是物联网给运营商带来的挑战。但是无人机却是物联网当中非常特殊的品类，是所有物联网当中对运营商要求最高的品类，它既要求覆盖的高度，还要求覆盖的连续性，还对运营商提出了QoS的要求。

以前我们衡量一个运营商最主要的是接入了多少人，未来衡量一个运营商是看一个运营商接入多少物。因为随着5G网络的发展，越来越多的物接入运营商之后，终有一天，物的接入量要超过人。现在运营商基站的部署，都是哪里人最多，从哪里开始部署，相信未来终有一天，运营商基站的部署是哪里物最多，就先在哪儿部署基站，这个本质上才是无人机给运营商最大的挑战。

物联网在以后是有非常广阔的发展前景，有好多专家都提到了万物互联，其实这并不是物联网终极的目标，因为万物互联只是物联网最基础的要求，万物互联本身自己不产生任何价值，也不是终极目标，终极目标应该是天人合一。

天人合一是中国道家的思想，天的意思是指自然，自然和人达到无缝的融合，和谐的相处，这是道家最高的境界，相信这个用到物联网上也是适用的。物联网终极的目标应该是物与人之间完美无缝的融合，和谐的相处，物与物之间应该是高度智慧的协同，而不是简单的万物互联。物联网，以后有很多物会出现在朋友圈里面，跟你去对话，这才是真正的物联网最高境界。

无人机场普及

公共基础设施代表民用无人机的未来

公共基础设施一定代表着民用无人机发展的未来，只有公共基础设施，才能有海量的应用，成本才能合适，才能促进民用无人机未来的发展。但是公共基础设施绝对不是仅仅指移动运营商的基础设施5G。还有很多，比如说千寻位置也是公共设施，比如说北斗卫星导航也是公共设施，比如说公有云也是基础设施，这些都是基础设施，既然提到了基础设施，我们就不得不提无人机里面最重要的一种基础设施，无人机场。

无人机真的无人吗 ？

无人机真的不需要人吗？答案是否定的，无人机不但需要人，有的无人机还需要很多人。

2015年我们刚刚开始做农业植保机的时候，一架农业植保机需要三个人，一个是飞手，拿着摇控器操作，另外一个人站在田的对面打旗，还有一个人要不停的给无人机换电池、加农药。无人机不但需要人，有的还需要很多人，但是随着技术的发展，需要的人越来越少了，有的可以做到用一架飞机1个人或者半个人，但是现在不能减到0个人，因为缺一种基础设施，就是缺我提到的无人机场。

无人机场



上面两张图片，第一个是物流运输的无人机场，除了给无人机充电以外，还能做物流货物的装卸。第二个是做巡检的机场，主要用于无人机充电。

所以，无人机场可能是未来无人机系统里面最重要的基础设施。你可以想象未来，全世界每个角落都能看到无人机场的身影。你们家住的楼里面，可能就会有十几个，或者是几十个无人机的机场，可能铁塔上就有无人机的机场。总之，你能想象到的地方，都可能见到无人机场。而且无人机场可能还分行业，农业会有农业的机场，物流会有物流的机场，也许有人还会运营通用的无人机场，这都有可能。无论是哪一种无人机场，无人机场最大的使命就是给无人机补充能源，让无人机能够持续的作业，飞得更远，把人工替代掉。

能源革命

无人机现在看到的有前景的能源有三种：一种是锂电池，一种是流动的无人机，一种是氢燃料电池。这三种电池哪一种是最能代表未来的呢？可能业界还是有很多争论，大家看不清楚这个方向。如果我们换一个角度去看这个问题，你会发现非常有意思。

如果站在无人机场的角度去看无人机未来的能源选择，谁将是最终最优的选择。毫无疑问，油动无人机一定不是无人机未来的主流，因为你无法想象，住的楼顶上的所有机场里面都存放着汽油，那相当于在你的头上放很多的炸药包。同样的道理，也可以看到氢燃料电池能源的无人机，注定未来也不是主流，因为氢气同样存在着易燃易爆的问题。如果我们不考虑安全的问题，再去从别的角度考虑，油动无人机和氢燃料电池的无人机仍然不是主流，你无法想象满世界的机场，还需要有人给这些机场补充能源，补充汽油，补充氢气。

从能源补充的方式上来看，锂电池一定是无人机未来的主流，因为锂电池可以做到非接触式的充电，油动无人机和氢燃料电池的无人机不能做到非接触式，非接触式带来的问题就是设计的技术难度大、成本高，而且未来的标准不好制定。

既然锂电池是无人机发展的未来，锂电池会向什么样的方向去发展？现在主流无人机上的电池跟新能源汽车的电池是不一样的，无人机的电池是功率性的电池，新能源车上的电池是能量性的电池，未来无人机的电池，一定会从这种低电压大电流向高电压低电流发展。

高精位置服务覆盖

无人机场作为未来最主要的基础设施，给无人机带来了什么样的挑战？

从发展的角度上来看，无人机场给无人机带来的挑战是两点，一点是精准的起降，一点是机场数量。随着技术的发展，无人机场会越做越小，对于无人机来说，起降就是一个大挑战，而且还会考虑很多异常的情况，因为自动化的起降，所以局部的天气就很重要，必须知道天气的情况，才能够去自动起飞和降落，这是最大的挑战。精准起降用到的最主要的技术，未来主要是高精度位置服务和视觉辅助这两点。



高精位置服务。现在已经有一家公司叫千寻位置，在市面上给所有的自动驾驶提供位置服务，千寻位置作为一种基础设施，未来无论是空中的自动驾驶，还是地面的自动驾驶，都会对高精的位置服务产生依赖。

百度的战略中同时布局了阿波罗和千寻位置，百度的自动驾驶的布局将是最完美的战略布局。千寻位置的对手已经来了，可能未来用不了多久，三大运营商就会通过部署5G物联网，顺便去给用户提供位置服务，成为千寻位置最主要的竞争对手。

相信对于高精度位置服务，终极的发展方向，还是低轨小卫星+天基覆盖方式。因为地基高精的位置服务，永远不会覆盖得那么广，比如说沙漠、森林、海洋，你永远无法用地基的方式全部覆盖掉，而位置服务本身带宽的要求其实不高，用小卫星的方式去做全国、全世界的高精位置服务的覆盖，也许是最优的方式。特斯拉、亚马逊已经送了很多小卫星到天上去了，为什么不能送一些小卫星到天上去做位置服务呢？如果有一天通过小卫星+天基的方式在全国范围内提供高精的位置服务，无人机一定会有更广阔的发展空间。

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