21世纪 且看无人机如何玩转新时代show场

无人机摇身一变成“明星”

现今社会，几乎各个角落皆有无人机的踪影，无论是在军事，民用，抢险救灾等方面，除此之外，银屏上我们也不时可以见到无人家潇洒的身姿。在内地综艺之王湖南卫视的多档综艺节目中出现无人机助阵，《爸爸去哪儿》剧组用大疆筋斗云系列无人机搭配禅思 Z15-5D 云台;《花儿与少年》中也应用了无人机，提高节目档次的同时给节目带来无限的乐趣;电影《狼图腾》用DJI S1000多旋翼机和蝉思Z-15系列云台拍摄画面。无人机在多角度的体育赛事直播、农业信息手机监测等等方面也发挥着重要的作用，亚马逊“无人机送货计划”也在如火如荼的酝酿之中。

图1《爸爸去哪儿》中剧组用大疆筋斗云系列无人机搭配禅思 Z15-5D 云台

图2 滑雪比赛中无人机拍摄

近年来，无人机的脚步已经踏入寻常百姓家。近日，在闽江上上演了一幕感人的无人机助力小伙求婚成功，闽江之上，一架无人机载着婚戒缓缓飞到眼前，游艇上的女生，顿时感动不已，又浪漫，又显示“智商”，真是一举多得，这样的求婚，能不成功么?

图3 福州小伙闽江包游艇求婚无人机送婚戒

有句古话叫做“时势造就英雄”，从现在的时代背景来看，大学里的“屌丝”们为了不用移开盯着电脑屏幕打“lol”的双眼，接着当代时代“英雄”也就应运而生，就在前不久，“懒人神器”---送餐“无人机”就这么诞生了，据悉，这位来自西南科技大学的胡同学介绍这款外卖无人机时，他称，其采用GPS定位，通过数控提前设计好航线以便无人机达到精确直达，他这一代无人机最多携带5kg食物，可满足6人宿舍需要。无人机现在是真能干，可以送快递，可以给桥梁探伤，还可以拍电影……现在，一位大四学生又成功实现了无人机送餐。

图4 大学生研制无人机送餐

自从进入5月，无人机行业再引关注，无人机成“创客”选择的香饽饽。大疆无人机宣布获得风投公司7500万美元的融资，成为全球收入最高的民用无人机制造商。“鼠键大王”深圳雷柏科技今年初也曾携手北京零度智控高调进入无人机领域。

如今，还有更多的创业者开始投身无人机行业，在龙岗的创客集中地，无人机创业团队并不是一个罕见的名词。无人机正呈现出一种创业、投资“两头热”的局面。

比如为汪峰传送婚戒的无人机的生产公司，就是深圳大疆创新科技公司，2010年销售额仅300多万元，而2014年营收却近30亿元，5年翻了100倍。就在5月6日，据路透社报道，深圳的无人机制造商大疆创新科技已经获得了硅谷知名风投公司Accel Partners的7500万美元投资。Accel是Facebook、Dropbox等知名互联网公司的早期投资方。

另一方面，在当前大众创业、万众创新的背景下，许多航模爱好者、无人机“发烧友”、配套产业人才纷纷加入，使深圳的无人机行业成为“高精尖”人才聚集地。

“不安分”的无人机使人愁

无人机在给人们生活带来便利的同时，当然不可避免的也带来了不少弊端。

人们对于无人机的军事用途异议很大，“无人机袭击”或无人机趁虚而入、摧毁目标，尤其是以人为目标的做法常引来道德批判。虽然，无人机已经做了不少好事，比如灾后重建，植树造林，运送货物。但是消费级无人机的使用还是让人担心，比如隐私问题(很多机型都连接摄像机)、监管问题和业余飞手的技术水平问题。军事上，屡屡爆出与无人机有关的恐怖袭击之类的案件，危及人们的日常生活，政要的生命安全也受到挑战。

据报道，2015年1月26日，周一，一架无人机坠毁在白宫草坪。白宫确实有自己特定的飞行管控，但无人机不易察觉。经调查，操控无人机的是美国国防部下辖国家地理空间情报局的一名员工。美国连锁餐厅TGI Fridays的一次“移动槲寄生”产品促销上，无人机撞上布鲁克林日报摄影记者Georgine Benvenuto的脸，割掉了她的鼻子末端和下巴。虽然这可能只是个案，但的确引发思考，无人机是否对野生动物造成威胁。

图5 白宫附近无人机坠毁

无人机你这么火，你妈妈乐坏了吧?

无人机这么火，高兴的是谁?那还用说?肯定是无人机“他妈”--制造厂商了，下面我们来看看这些偷着乐的芯片制造厂商的在无人机市场的锋芒吧。

无人机飞控的大脑：微控制器，据介绍，在四轴飞行器的飞控主板上，需要用到的芯片并不多。

意法半导体高级市场工程师介绍，无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。

(1)高通和英特尔推的飞控主芯片

CES上我们看到了高通和英特尔展示了功能更为丰富的多轴飞行器，他们采用了比微控制器(MCU)更为强大的CPU或是ARM Cortex-A系列处理器作为飞控主芯片。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。Intel CEO Brian Krzanich也亲自在CES上演示了他们的无人机。这款无人机采用了“RealSense”技术，能够建起3D地图和感知周围环境，它可以像一只蝙蝠一样飞行，能主动避免障碍物。

英特尔的无人机是与一家德国工业无人机厂商Ascending Technologies合作开发，内置了高达6个英特尔的“RealSense”3D摄像头，以及采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI- express定制卡，来处理距离远近与传感器的实时信息，以及如何避免近距离的障碍物。这两家公司在CES展示如此强大功能的无人机，一是看好无人机的市场，二是美国即将推出相关法规，对无人机的飞行将有严格的管控。

(2)多轴无人机的MEMS传感

目前业内的玩具级飞行器，虽然大部分从三轴升级到了六轴MEMS，但通常采用的都是消费类产品如平板或手机上较常用的价格敏感型型号。在专业航拍以及专为航模发烧友开发的中高端无人机上，则会用到质量更为价格更高的传感器，以保障无人机更为稳定、安全的飞行。这些 MEMS传感器主要用来实现飞行器的平稳控制和辅助导航。飞行器之所以能悬停，可以做航拍，是因为MEMS传感器可以检测飞行器在飞行过程中的俯仰角和滚转角变化，在检测到角度变化后，就可以控制电机向相反的方向转动，进而达到稳定的效果。这是一个典型的闭环控制系统。

(3)基于ARM的无人机陀螺仪接口结构

由于机载燃油和电能储备的制约，无人机载设备要求小巧轻便，能效比高，因此对芯片的选型及电路结构提出了较高的要求。综合稳定性、数据精度、工作温度、封装体积以及能耗等各方面因素，无人机陀螺仪的主控芯片选用ARM 32 bit CortexTM M3内核的STM32F103T8处理器。其内建64 KB的闪存存储器和20 KB的运行内存，以及7通道的DMA、7个定时器、2个UART端口等。通过板载的8 MHz晶体和STM32内部的PLL，控制器可以运行在72 MHz的主频上，为姿态解算提供强大的硬件支持。

三轴加速度与三轴角速度传感器采用Invensense公司的MPU-6050单芯片方案，此芯片为全球首例整合性6轴运动处理组件，相比其他多芯片实现方案，免除了整合陀螺仪与加速度器轴间差的问题，大大减少了封装空间。三轴磁力计采用Honeywell公司的HMC5883L芯片，此芯片内部采用先进的高分辨率HMC188X系列磁阻传感器与行业领先的各向异性磁阻技术(AMR)，具有轴向高灵敏度和线性高精度的特点，测量范围从毫高斯到8高斯，稳定可靠。气压传感器采用博世公司的BMP180芯片，该芯片性能卓越，绝对精度可以达到0.03 hpa，并且功耗极低。传感器采用强大的7 pin陶瓷无引线芯片承载(LCC)超薄封装，安装使用方便。各传感器与ARM处理器采用I2C总线连接，示意图如图6所示。

图6、传感器与ARM处理器I2C总线连接图

(4)陀螺仪与FIFO及FPGA的连接

处理器采集各传感器信号，在ARM内部进行姿态解算，进而得到俯仰角、横滚角、航向角、气压、高度和温度信息。为了及时将解算得到的数据发送回地面 站，处理器控制写请求信号wrreq和写时钟wrclk将这些数据高速写入FIFO，然后回到飞行控制程序，进行下一周期的姿态解算。FIFO在数据写满 后，写满标志位 wrfull会置高电平，ARM处理器通过检测写满标志位的状态来判断是否继续写入数据。与此同时，在FPGA中通过检测所读取FIFO是否为空标志位 rdempty来判断是否继续读取数据。读空标志位为低电平代表FIFO中有数据，可以读取，则配合读请求信号rdreq和读时钟rdclk及时读取数 据，直到将数据全部读出，标志位变为高电平，此时FIFO中已经没有数据。

未来世界的无人机是怎么样的呢?

在未来的无人机领域，技术上，毫无疑问会飞速发展并深入改进，在各方面皆有提高，甚至超出人们的想象。未来的无人机啥样子?据悉，5月23日，原空军指挥学院作战指挥系情报外军教研室教授、空军大校陈洪作客重庆科技馆“科技·人文大讲坛”时透露，未来的无人机可以小得像蜂鸟一样，时速可以达到上万公里。“未来无人机的发展方向是：微型无人机;长航时、隐形化、精准分辨率无人机;高超音速、空天化无人机和无人战斗机。”

我们在来看看世界上知名的那些电脑软件大佬们，众所周知，微软公司是世界PC机软件开发的先导，是目前全球最大的电脑软件提供商。微软中国区 MVP 彭斌于2007年创立极飞，还有零度控制等等无人机品牌，在将来的发展中它会不会结合之前公司的优势设计出更加先进的无人机呢?让我们拭目以待。

今年三月份有消息称腾讯将和九星科技合作推出一款四旋翼无人机F350，据介绍，此款无人机是一款小型四旋翼无人机，采用高度集成的设计方案，集成了飞控、GPS、遥控器和电调，还采用了高性能、低噪音的无刷电机和调速器，配有碳纤维螺旋桨，到手后无需安装，稍加调试即可飞行。内置摄像头，无需外挂云台即可航拍，F350也支持外挂双轴云台，可安装更专业的拍照设备。

再来看看世界上最大的半导体公司，也是第一家推出x86架构处理器的公司---因特尔。现在，英特尔把RealSense技术也应用到了无人机身上。它们结合后的成果是--再也不会发生无人机撞到人或其他物体的情况了。当人靠近无人机的时候，这个小家伙就会自行避开，而不再需要获得操作员发出的指令之后才做出避让的反应。无论是左边、右边还是上边、下边，这架无人机总能避开障碍物。

众多无人机品牌充斥着市场，目前除大疆外，其他品牌还待进一步发展，相比较独占鳌头的局面，相信有一天各大无人机品牌在无人机领域百花争艳的局面更是人们多期待的。