《学科专题讲座》科技论文报告
题 目：
院（ 系）：
专 业：
学生姓名：
学 号：
指导老师： 民用无人机发展现状与趋势 机械与电子信息学院 机械设计制造及其自动化 20131000 李波
目录
摘要…………………………………………………………………………………1 1 无人机简介……………………………………………………………………… 2 民用无人机的发展历程…………………………………………………………
2.1国外民用无人机发展概况……………………………………………………
2.2国内民用无人机发展概况…………………………………………………… 3 民用无人机系统的构成及其特点………………………………………………
3.1 民用无人机系统的构成……………………………………………………
3.2 无人机的特点……………………………………………………………… 4 民用无人机的应用现状…………………………………………………………
4.1 无人机在遥感航拍方面的应用……………………………………………
4.2 在环境监测方面的应用……………………………………………………
4.3 无人机在抗震救灾方面的应用……………………………………………
4.4 在农林业方面的应用………………………………………………………
4.5 在通信中继方面的应用……………………………………………………
4.6 无人机在快递业中的应用……………………………………………… 参考文献……………………………………………………………………………
民用无人机发展现状与趋势
周子豪
（中国地质大学 机械与电子信息学院 机械设计制造及自动化 武汉 430074）
【摘要】：无人机诞生于军用领域，因为其技术和成本而较少出现在人们的生活中。但在2006年后，民用无人机开始陆续出现在大众的视野中。2008年金融危机以来，许多行业迎来寒冬，但民用无人机行业却不然。大量的国际和国内企业开始涉足民用无人机行业，政府也在积极推进此行业的发展，民用无人机行业迎来新的发展机遇。目前民用无人机的需求和研发日渐升温。
民用无人机应用前景非常广阔，目前世界各国都在积极拓展民用无人机的应用范围，在电力、通信、气象、农林、海洋、勘探等领域应用无人机的技术效果和经济效果都非常看好。无人机在缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等方面也有很好的应用前景。本文回顾民用无人机的发展历程，分析其发展特点，预测未来的行业发展趋势
【关键词】：无人机；现状；发展趋势
Current Situation and Development Trend of Civil UAV
Zhou Zihao
(China University of Geosciences School of Mechanical Engineering and Electronic information
Mechanical Design Manufacturing and Automation Wuhan 430074) [Abstract]: UA V was born in the military field. Because of its technology and cost, it is not a common thing in people's lives. But in 2006, the civil unmanned aerial vehicles began to appear in the public eyes. Since the financial crisis in 2008, many industries ushered in the winter, however, the civil UA V industry is not. A large number of international and domestic enterprises began to get involved in civil UA V industry. The government is also actively promote the development of this industry. Civil UAV industry is facing new development opportunities. The current demand for civil UA V is climbing up. The application prospect of civil unmanned aerial vehicle is broad. At present, all the countries in the world are actively expanding the application range of civil unmanned aerial vehicle. The technical effect and economic effect of UA V in electric power, communication, meteorology, agriculture and forestry, marine, optimistic. UAV in anti-drug anti-smuggling, border patrol, security, anti-terrorism, etc. also have good application prospects. This paper reviews the development history of civil unmanned aerial vehicles, analyzes its development characteristics, and predicts the future development trend of the industry.
[Key words]: UAV; current situation; development trend
1 无人机简介
无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV ）简称“无人机”，是一种用电子设备控制的无人驾驶航空器。与载人飞机相比，无人机具有体积小、方便灵活、成本低等特点。无人机最早以“靶机”的身份出现在军事领域；随着技术的成熟，生产成本的降低，逐步进入民用领域。按应用领域可以将无人机划分为军用无人机和民用无人机，民用无人机又可以分为专业级无人机和消费级无人机。专业级无人机主要用于气象遥感、通信中继、农林与环境监测等专业领域；而消费级无人机主要是大众消费，例如生活摄影、导航、婚庆、娱乐等方面。
因为无人机具有有动力、可控制、可执行多种任务等特点，自诞生以来，主要应用于军事方面，作为智能化和信息化的武器，无人机在侦察、监视、通信、远距离攻击等方面发挥了重要的作用。近年来，无人机在民用方面的应用也越来越多，各国在无人机的民用方面逐渐开放。无人机已经广泛应用于公共安全、应急搜救、农林、环保、交通、通信、气象、影视航拍等多个领域。在过去几年，英国已经向130多家企业和政府机构颁发许可，美国签发了1400多份许可。毫无疑问，随着技术的更新和发展，民用无人机将迎来井喷式的发展，应用前景十分广阔。
2 民用无人机的发展历程
世界各国无人机都起源于军用，无人机最开始是作为练习用靶机出现。随着电子技术的成熟，诞生了一系列用途的无人机。同时民用无人机也开始发展起来，近几年消费机无人机成为市场一大热点。
2.1国外民用无人机发展概况
无人机的历史可以追溯到1914 年，英国皇家空军采用无线电和小飞机携带炸药结合的方式对付德国空军。然而，真正意义上的第一架无人机应该是 20 世纪 30 年代英国研制的蜂后无人机。二战期间美英等国家将无人机和传感装置相结合，利用无人机执行侦察，情报收集等任务。20 世纪 90 年代，美国在海湾战争使用“先锋号”无人机取得举世瞩目的战果。此后，无人机逐渐得到各国军队的青睐，各国开始加大无人机的研发投入。根据美国蒂尔集团的估计，2014 年全球军用无人机的费用支出约为 64亿美元。
图2-1 蜂后无人机
21 世纪以来，各国在继续加大在军用无人机投入的同时，也采取各种手段促进无人机向民用领域发展。美国国家航空航天局在 2002 年成立了一个无人机应用中心，致力于无人机的民用研究。以色列组建民用无人机及其工作模式的实验委员会，加强对民用无人机的管理和支持。欧洲在 2006年制定了民用无人机发展线路图，加快无人机的民用化步伐。此外，韩国、日本、印度、澳大利亚和新加坡等国家也加快无人机民用化步伐。
2.2国内民用无人机发展概况
1958 年 8 月 3 日，西北工业大学研制出了中国第一套无人机系统，并在西安窑村机场试飞成功，开创了我国无人机事业的先河。20 世纪 60 年代，西北工业大学受命研制“D-4 民用无人机系统”用于航空摄影、物理探矿、灾情监视等。截至 2006 年，我国无人机行业仍主要是军用，民用无人机发展非常缓慢，几乎可以忽略。
2006 年，汪涛在深圳创办大疆科技有限责任公司专注于消费级无人机。此后，零度智控、极飞科技、亿航科技等公司纷纷成立，中国民用无人机市场开始迅速发展。2013 年以后，中国无人机市场日渐火爆，山东矿机、伊立浦、金通灵、宗申动力等大型企业纷纷采用各种方式涉足民用无人机行业；大疆科技、零度智控等公司也纷纷地加快融资步伐，以更好地适应市场的发展。
图2-2 大疆Inspire 2无人机
3 民用无人机系统的构成及其特点
3.1 民用无人机系统的构成
民用无人机系统主要包括无人机机身、飞行管理与控制系统、数据链系统、发射/回收系统和电源等，其中，飞行管理与控制系统是无人机系统的核心，其对无人机的飞行性能起决定性作用。飞行管理与控制系统一般分为机上和地面两个部分，机上部分包括姿态稳定与控制、飞行轨迹和导航控制、自主飞行控制、飞行安全控制及起飞与着落飞行控制等；地面部分包括飞行监控与显示、飞行定位及飞行操作和指令系统等。数据链系统主要保证无人机与地面飞控之间的的遥控指令传输和信息反馈，发射/回收系统则主要保证无人机起飞与着落的顺利。
3.2 无人机的特点
与载人飞机相比，无人机因为具有体积小、造价低、使用方便、适应性强等优点而备受世界各国军队的青睐。如今，无人机不仅仅被应用于军事方面，其在民用方面的应用也越来越广泛。无人机体积小，造价和使用成本低、使用灵活、作业效率高，在执行枯燥、长时间的任务时，具有有人机所不可比拟的优势，因此除了应用于军事以外，还常常用于遥感航拍、抗震救灾、农林业、环境监测、通信中继和快递服务等方面。以农业喷药灭虫为例，南京农机化研究所的无人机，在上海崇明岛进行水稻病虫害航空药物喷洒作业时，单台飞机作业效率可以达到 1500hm 2/h，每天作业面积 7500～12000hm 2 ，是地面机械的数倍，人工喷洒的 30～60 倍，并且可以有效避免漏施误施。无人机的使用，能大大提高作业效率。
4 民用无人机的应用现状
无人机以其优越的性能，以及一些有人机所不可比拟的优势，在遥感航拍、抗震救灾、农林业、环境监测、通信中继和快递服务等方面得到了广泛的应用。
4.1 无人机在遥感航拍方面的应用
无人机遥感系统的应用，主要是利用先进的无人机智能控制技术、定位技术、通讯技术和遥感遥测技术，自动化、智能化地获取地理、环境等空间遥感信息。它具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，已经在气象监测、资源开发、自然灾害监测与评估、摄影测量等方面取得了一定的成果。利用无人机遥感系统航拍检测区域来实时获取影像数据，通过与前时相数据（卫星影像数据）对比分析，可以从中发现疑似违法用地区域，从而实现对土地动态监测和违法用地行为的实施监督检查，及时掌握土地变化信息，可为集约、节约用地提供科学依据。利用无人机搭载非量测数码像机获取低空影像，正以其低廉的价格和极大的便利性吸引了越来越多的关注，成为摄影测量领域的研究热点。例如：在利用无人机防雷方面，通过挂载高分辨率摄像、照相机可以对楼顶的各种接闪器的锈蚀、虚接、倒伏等状况进行检查，从最直观的角度排查防雷装置存在的问题。
图4-1 遥感无人机执行任务的画面
无人机在环境监测方面的应用十分广泛，几乎涵盖整个地球生态系统，其中包括：土壤侵蚀情况的监控、植被变化的监测、生物栖息地评价、海洋及海岸带生态环境变迁分析、城市的规划与环评分析、大气污染的定量评价等。例如：基于 TMS320F2812 设计了精度较高的小型无人机大气数据采集系统；根据无人机航拍的图片，统计了盐池县城绿地面积。
图4-2 一款环境监测无人机
4.3 无人机在抗震救灾方面的应用
无人机不怕疲劳不怕危险，使用便捷，即使在极限气象条件下，也能进入灾区进行灾情图像信息的获取，为灾害范围和受灾面积的计算，以及灾害损失的评估提供科学依据，是抗震救灾的有力武器。2008 年 5 月，四川汶川里氏 8.0 级大地震发生后，民政部国家减灾中心等单位立即携带两架“千里眼”无人机航空遥感系统赶赴灾区，投入到抗震救灾的第一线。该“千里眼”无人机航空遥感系统采用低空侦察拍摄的方式，对北川县震后的景象进行拍摄，并通过卫星通信系统将图像传回，为灾情的评估和救灾的决策提供强有力的科学依据。
图4-3 震后派出的无人机
世界上第一台农用无人机出现在 1987 年，Yamaha 公司受日本农业部委托，生产出 20 kg 级喷药无人机“R-50”，经过将近20多年的发展，目前日本拥有 2346 架已注册农用无人直升机，操作人员 14163 人，成为世界上农用无人机喷药第一大国。我国系统研究微小型无人机航空施药喷雾技术开始于 2008 年，由国家 863 计划项目资助，针对单旋翼无人机低空低量施药技术进行研究。截至 2012年末，生产航空施药无人机整机与配套设备的企业达 80 余家。在林业应用方面，2013年6月3日，我国自主研发的 Z5 型无人直升机在内蒙古大兴安岭林区根河航空护林站首航成功，这也是中型无人机首次应用于林业系统。该机搭载防火智能遥感监控系统，可实现探测数据的实时回传，为森林火灾的快速探测定位与综合指挥调度提供依据。
图4-4 一款可喷洒农药的农用无人机
4.5 在通信中继方面的应用
无人机的一个重要应用是实现空中的通信中继。当地震、台风、泥石流或海啸等自然灾害发生的时候，其破坏力往往会造成一定范围内原有通信系统（包括有线和无线）的损坏，此时灾情需要及时了解，救灾信息需要快速传递，如何快速构建一个便捷、低成本的应急无线局域通信网，及时在灾区和救灾指挥中心之间形成有效的通信联系，就成为一个迫切需要解决的问题。无人机成本较低，使用便捷，可作为空中的通信中继机，能迅速构建一个应急无线局域通信网，从而为救灾的顺利开展赢得宝贵的时间。
图4-5 无人机中继网络示意图
08年5月12日发生在四川汶川的里氏8.0级大地震，其巨大的破坏力摧毁了震中区域所有的通信设施，同时，由于地震后的气象条件十分恶劣，载人的飞机和直升机无法在其空域作长时间的停留，致使外界与灾区的联系在相当长的一段时间内被迫中断。此时此地，由于无人机使用成本低，不存在人员疲劳和安全问题，因此，以无人机作为通信中继机，可彻底改变这种局面。通信中继无人机可长期盘旋在灾区上方相对宁静的平流层进行不间断的高空巡航，避开中低空天气多变的对流层空域，从而可在外界与灾区之间搭建起一条无形的沟通“桥梁”。最近，清华大学的徐赞新等提出了一种支持移动自组网通信的多无人机中继网络，该多无人机中继网络，可解决移动自组网中移动和活动范围扩大等因素所导致的网络连通性的变化问题，以多无人机中继网络支持移动自组网通信的研究正受到越来越多的关注。
4.6 无人机在快递业中的应用
无人机在快递领域中的应用，无疑是民用无人机发展和研究的另一个热门领域，已经取得了不少成果。在国内，胡家祺和孙泽波组成名为linkall 的团队，设计出一种4旋翼环绕中央机身布局，蛋壳外形的名为“智能蜂”的快递无人机系统。该系统气动性能优良，能接收由“北斗”或 GPS 卫星导航信息计算出来的最佳路径进行飞行。通过机上传感器
进行感知避障，可顺利完成快递任务。目前，该团队已应北京一家第三方餐饮快递公司之邀，进行无人机送快餐的规划尝试。此外，国内快递业巨头顺丰速运公司也声称，该公司正在深圳和东莞等城市进行无人机配送服务的测试。在国外，美国总统奥巴马于 2012 年签署新法案，要求美国联邦航空管理局（FAA ）修改规定，允许地方政府、私营公司和普通人使用小型无人机。受此影响，美国速运公司 UPS 和电商巨头亚马逊等纷纷宣布，已正在进行无人机送货项目的试验。无人机的这项服务，可以为人类提供非常大的便利，极大的提高了运送效率。
图4-6 美国亚马逊快递无人机
参考文献
[1] 黄泽满，刘勇，周星，陈天伟，梁毅东. 民用无人机应用发展概述[A]. 赤峰学院学报（自然科学版），2014，30（12）：30-32.
[2] 佚名. 顺丰每天飞500架次无人机快递推向乡村[N].IT时报
[3] 吴刚，周斌，杨连康. 国内外民用无人机行业发展回顾与展望[A]. 经济研究导刊，2016,12:160-162.
[4] 黄爱凤，邓克绪. 民用无人机发展现状及关键技术[C]. 航空航天科技创新与长三角经济转型发展论坛论文集,2014:24-30.
《学科专题讲座》科技论文报告
题 目：
院（ 系）：
专 业：
学生姓名：
学 号：
指导老师： 民用无人机发展现状与趋势 机械与电子信息学院 机械设计制造及其自动化 20131000 李波
目录
摘要…………………………………………………………………………………1 1 无人机简介……………………………………………………………………… 2 民用无人机的发展历程…………………………………………………………
2.1国外民用无人机发展概况……………………………………………………
2.2国内民用无人机发展概况…………………………………………………… 3 民用无人机系统的构成及其特点………………………………………………
3.1 民用无人机系统的构成……………………………………………………
3.2 无人机的特点……………………………………………………………… 4 民用无人机的应用现状…………………………………………………………
4.1 无人机在遥感航拍方面的应用……………………………………………
4.2 在环境监测方面的应用……………………………………………………
4.3 无人机在抗震救灾方面的应用……………………………………………
4.4 在农林业方面的应用………………………………………………………
4.5 在通信中继方面的应用……………………………………………………
4.6 无人机在快递业中的应用……………………………………………… 参考文献……………………………………………………………………………
民用无人机发展现状与趋势
周子豪
（中国地质大学 机械与电子信息学院 机械设计制造及自动化 武汉 430074）
【摘要】：无人机诞生于军用领域，因为其技术和成本而较少出现在人们的生活中。但在2006年后，民用无人机开始陆续出现在大众的视野中。2008年金融危机以来，许多行业迎来寒冬，但民用无人机行业却不然。大量的国际和国内企业开始涉足民用无人机行业，政府也在积极推进此行业的发展，民用无人机行业迎来新的发展机遇。目前民用无人机的需求和研发日渐升温。
民用无人机应用前景非常广阔，目前世界各国都在积极拓展民用无人机的应用范围，在电力、通信、气象、农林、海洋、勘探等领域应用无人机的技术效果和经济效果都非常看好。无人机在缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等方面也有很好的应用前景。本文回顾民用无人机的发展历程，分析其发展特点，预测未来的行业发展趋势
【关键词】：无人机；现状；发展趋势
Current Situation and Development Trend of Civil UAV
Zhou Zihao
(China University of Geosciences School of Mechanical Engineering and Electronic information
Mechanical Design Manufacturing and Automation Wuhan 430074) [Abstract]: UA V was born in the military field. Because of its technology and cost, it is not a common thing in people's lives. But in 2006, the civil unmanned aerial vehicles began to appear in the public eyes. Since the financial crisis in 2008, many industries ushered in the winter, however, the civil UA V industry is not. A large number of international and domestic enterprises began to get involved in civil UA V industry. The government is also actively promote the development of this industry. Civil UAV industry is facing new development opportunities. The current demand for civil UA V is climbing up. The application prospect of civil unmanned aerial vehicle is broad. At present, all the countries in the world are actively expanding the application range of civil unmanned aerial vehicle. The technical effect and economic effect of UA V in electric power, communication, meteorology, agriculture and forestry, marine, optimistic. UAV in anti-drug anti-smuggling, border patrol, security, anti-terrorism, etc. also have good application prospects. This paper reviews the development history of civil unmanned aerial vehicles, analyzes its development characteristics, and predicts the future development trend of the industry.
[Key words]: UAV; current situation; development trend
1 无人机简介
无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV ）简称“无人机”，是一种用电子设备控制的无人驾驶航空器。与载人飞机相比，无人机具有体积小、方便灵活、成本低等特点。无人机最早以“靶机”的身份出现在军事领域；随着技术的成熟，生产成本的降低，逐步进入民用领域。按应用领域可以将无人机划分为军用无人机和民用无人机，民用无人机又可以分为专业级无人机和消费级无人机。专业级无人机主要用于气象遥感、通信中继、农林与环境监测等专业领域；而消费级无人机主要是大众消费，例如生活摄影、导航、婚庆、娱乐等方面。
因为无人机具有有动力、可控制、可执行多种任务等特点，自诞生以来，主要应用于军事方面，作为智能化和信息化的武器，无人机在侦察、监视、通信、远距离攻击等方面发挥了重要的作用。近年来，无人机在民用方面的应用也越来越多，各国在无人机的民用方面逐渐开放。无人机已经广泛应用于公共安全、应急搜救、农林、环保、交通、通信、气象、影视航拍等多个领域。在过去几年，英国已经向130多家企业和政府机构颁发许可，美国签发了1400多份许可。毫无疑问，随着技术的更新和发展，民用无人机将迎来井喷式的发展，应用前景十分广阔。
2 民用无人机的发展历程
世界各国无人机都起源于军用，无人机最开始是作为练习用靶机出现。随着电子技术的成熟，诞生了一系列用途的无人机。同时民用无人机也开始发展起来，近几年消费机无人机成为市场一大热点。
2.1国外民用无人机发展概况
无人机的历史可以追溯到1914 年，英国皇家空军采用无线电和小飞机携带炸药结合的方式对付德国空军。然而，真正意义上的第一架无人机应该是 20 世纪 30 年代英国研制的蜂后无人机。二战期间美英等国家将无人机和传感装置相结合，利用无人机执行侦察，情报收集等任务。20 世纪 90 年代，美国在海湾战争使用“先锋号”无人机取得举世瞩目的战果。此后，无人机逐渐得到各国军队的青睐，各国开始加大无人机的研发投入。根据美国蒂尔集团的估计，2014 年全球军用无人机的费用支出约为 64亿美元。
图2-1 蜂后无人机
21 世纪以来，各国在继续加大在军用无人机投入的同时，也采取各种手段促进无人机向民用领域发展。美国国家航空航天局在 2002 年成立了一个无人机应用中心，致力于无人机的民用研究。以色列组建民用无人机及其工作模式的实验委员会，加强对民用无人机的管理和支持。欧洲在 2006年制定了民用无人机发展线路图，加快无人机的民用化步伐。此外，韩国、日本、印度、澳大利亚和新加坡等国家也加快无人机民用化步伐。
2.2国内民用无人机发展概况
1958 年 8 月 3 日，西北工业大学研制出了中国第一套无人机系统，并在西安窑村机场试飞成功，开创了我国无人机事业的先河。20 世纪 60 年代，西北工业大学受命研制“D-4 民用无人机系统”用于航空摄影、物理探矿、灾情监视等。截至 2006 年，我国无人机行业仍主要是军用，民用无人机发展非常缓慢，几乎可以忽略。
2006 年，汪涛在深圳创办大疆科技有限责任公司专注于消费级无人机。此后，零度智控、极飞科技、亿航科技等公司纷纷成立，中国民用无人机市场开始迅速发展。2013 年以后，中国无人机市场日渐火爆，山东矿机、伊立浦、金通灵、宗申动力等大型企业纷纷采用各种方式涉足民用无人机行业；大疆科技、零度智控等公司也纷纷地加快融资步伐，以更好地适应市场的发展。
图2-2 大疆Inspire 2无人机
3 民用无人机系统的构成及其特点
3.1 民用无人机系统的构成
民用无人机系统主要包括无人机机身、飞行管理与控制系统、数据链系统、发射/回收系统和电源等，其中，飞行管理与控制系统是无人机系统的核心，其对无人机的飞行性能起决定性作用。飞行管理与控制系统一般分为机上和地面两个部分，机上部分包括姿态稳定与控制、飞行轨迹和导航控制、自主飞行控制、飞行安全控制及起飞与着落飞行控制等；地面部分包括飞行监控与显示、飞行定位及飞行操作和指令系统等。数据链系统主要保证无人机与地面飞控之间的的遥控指令传输和信息反馈，发射/回收系统则主要保证无人机起飞与着落的顺利。
3.2 无人机的特点
与载人飞机相比，无人机因为具有体积小、造价低、使用方便、适应性强等优点而备受世界各国军队的青睐。如今，无人机不仅仅被应用于军事方面，其在民用方面的应用也越来越广泛。无人机体积小，造价和使用成本低、使用灵活、作业效率高，在执行枯燥、长时间的任务时，具有有人机所不可比拟的优势，因此除了应用于军事以外，还常常用于遥感航拍、抗震救灾、农林业、环境监测、通信中继和快递服务等方面。以农业喷药灭虫为例，南京农机化研究所的无人机，在上海崇明岛进行水稻病虫害航空药物喷洒作业时，单台飞机作业效率可以达到 1500hm 2/h，每天作业面积 7500～12000hm 2 ，是地面机械的数倍，人工喷洒的 30～60 倍，并且可以有效避免漏施误施。无人机的使用，能大大提高作业效率。
4 民用无人机的应用现状
无人机以其优越的性能，以及一些有人机所不可比拟的优势，在遥感航拍、抗震救灾、农林业、环境监测、通信中继和快递服务等方面得到了广泛的应用。
4.1 无人机在遥感航拍方面的应用
无人机遥感系统的应用，主要是利用先进的无人机智能控制技术、定位技术、通讯技术和遥感遥测技术，自动化、智能化地获取地理、环境等空间遥感信息。它具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，已经在气象监测、资源开发、自然灾害监测与评估、摄影测量等方面取得了一定的成果。利用无人机遥感系统航拍检测区域来实时获取影像数据，通过与前时相数据（卫星影像数据）对比分析，可以从中发现疑似违法用地区域，从而实现对土地动态监测和违法用地行为的实施监督检查，及时掌握土地变化信息，可为集约、节约用地提供科学依据。利用无人机搭载非量测数码像机获取低空影像，正以其低廉的价格和极大的便利性吸引了越来越多的关注，成为摄影测量领域的研究热点。例如：在利用无人机防雷方面，通过挂载高分辨率摄像、照相机可以对楼顶的各种接闪器的锈蚀、虚接、倒伏等状况进行检查，从最直观的角度排查防雷装置存在的问题。
图4-1 遥感无人机执行任务的画面
无人机在环境监测方面的应用十分广泛，几乎涵盖整个地球生态系统，其中包括：土壤侵蚀情况的监控、植被变化的监测、生物栖息地评价、海洋及海岸带生态环境变迁分析、城市的规划与环评分析、大气污染的定量评价等。例如：基于 TMS320F2812 设计了精度较高的小型无人机大气数据采集系统；根据无人机航拍的图片，统计了盐池县城绿地面积。
图4-2 一款环境监测无人机
4.3 无人机在抗震救灾方面的应用
无人机不怕疲劳不怕危险，使用便捷，即使在极限气象条件下，也能进入灾区进行灾情图像信息的获取，为灾害范围和受灾面积的计算，以及灾害损失的评估提供科学依据，是抗震救灾的有力武器。2008 年 5 月，四川汶川里氏 8.0 级大地震发生后，民政部国家减灾中心等单位立即携带两架“千里眼”无人机航空遥感系统赶赴灾区，投入到抗震救灾的第一线。该“千里眼”无人机航空遥感系统采用低空侦察拍摄的方式，对北川县震后的景象进行拍摄，并通过卫星通信系统将图像传回，为灾情的评估和救灾的决策提供强有力的科学依据。
图4-3 震后派出的无人机
世界上第一台农用无人机出现在 1987 年，Yamaha 公司受日本农业部委托，生产出 20 kg 级喷药无人机“R-50”，经过将近20多年的发展，目前日本拥有 2346 架已注册农用无人直升机，操作人员 14163 人，成为世界上农用无人机喷药第一大国。我国系统研究微小型无人机航空施药喷雾技术开始于 2008 年，由国家 863 计划项目资助，针对单旋翼无人机低空低量施药技术进行研究。截至 2012年末，生产航空施药无人机整机与配套设备的企业达 80 余家。在林业应用方面，2013年6月3日，我国自主研发的 Z5 型无人直升机在内蒙古大兴安岭林区根河航空护林站首航成功，这也是中型无人机首次应用于林业系统。该机搭载防火智能遥感监控系统，可实现探测数据的实时回传，为森林火灾的快速探测定位与综合指挥调度提供依据。
图4-4 一款可喷洒农药的农用无人机
4.5 在通信中继方面的应用
无人机的一个重要应用是实现空中的通信中继。当地震、台风、泥石流或海啸等自然灾害发生的时候，其破坏力往往会造成一定范围内原有通信系统（包括有线和无线）的损坏，此时灾情需要及时了解，救灾信息需要快速传递，如何快速构建一个便捷、低成本的应急无线局域通信网，及时在灾区和救灾指挥中心之间形成有效的通信联系，就成为一个迫切需要解决的问题。无人机成本较低，使用便捷，可作为空中的通信中继机，能迅速构建一个应急无线局域通信网，从而为救灾的顺利开展赢得宝贵的时间。
图4-5 无人机中继网络示意图
08年5月12日发生在四川汶川的里氏8.0级大地震，其巨大的破坏力摧毁了震中区域所有的通信设施，同时，由于地震后的气象条件十分恶劣，载人的飞机和直升机无法在其空域作长时间的停留，致使外界与灾区的联系在相当长的一段时间内被迫中断。此时此地，由于无人机使用成本低，不存在人员疲劳和安全问题，因此，以无人机作为通信中继机，可彻底改变这种局面。通信中继无人机可长期盘旋在灾区上方相对宁静的平流层进行不间断的高空巡航，避开中低空天气多变的对流层空域，从而可在外界与灾区之间搭建起一条无形的沟通“桥梁”。最近，清华大学的徐赞新等提出了一种支持移动自组网通信的多无人机中继网络，该多无人机中继网络，可解决移动自组网中移动和活动范围扩大等因素所导致的网络连通性的变化问题，以多无人机中继网络支持移动自组网通信的研究正受到越来越多的关注。
4.6 无人机在快递业中的应用
无人机在快递领域中的应用，无疑是民用无人机发展和研究的另一个热门领域，已经取得了不少成果。在国内，胡家祺和孙泽波组成名为linkall 的团队，设计出一种4旋翼环绕中央机身布局，蛋壳外形的名为“智能蜂”的快递无人机系统。该系统气动性能优良，能接收由“北斗”或 GPS 卫星导航信息计算出来的最佳路径进行飞行。通过机上传感器
进行感知避障，可顺利完成快递任务。目前，该团队已应北京一家第三方餐饮快递公司之邀，进行无人机送快餐的规划尝试。此外，国内快递业巨头顺丰速运公司也声称，该公司正在深圳和东莞等城市进行无人机配送服务的测试。在国外，美国总统奥巴马于 2012 年签署新法案，要求美国联邦航空管理局（FAA ）修改规定，允许地方政府、私营公司和普通人使用小型无人机。受此影响，美国速运公司 UPS 和电商巨头亚马逊等纷纷宣布，已正在进行无人机送货项目的试验。无人机的这项服务，可以为人类提供非常大的便利，极大的提高了运送效率。
图4-6 美国亚马逊快递无人机
参考文献
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