下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
现代战争是无人机诞生与发展的推动力。从诞生至今，无人机在军事领域扮演着越来越重要的角色，其应用也逐渐多样化，包括情报收集、军事打击、诱骗干扰等。随着科技的发展，无人机微型化成为可能。这使得无人机的制造成本逐渐降低，功能日趋稳定完善，并逐渐由军事领域走向民事领域。如今，无人机在民事领域的应用包括物流运输、农业植保、安防救援、巡逻监视、地理测绘、网络直播、编队飞行等。本节将对无人机应用场景与发展进行介绍，首先从军事和民事两个领域分别介绍当前无人机的多样化应用场景，然后简述无人机从军用走向民用的发展历程。
无人机的应用场景主要分为军事和民事两个领域。图1-1和图1-2分别展示了一种军用无人机和一种民用无人机。本节将分别从军事和民事两个领域介绍无人机的应用场景。
图1-1 军用无人机
图1-2 民用无人机
无人机在军事领域中主要用于情报收集、监测、目标获取、侦察、携带武器进行作战等场景。
（1）情报收集：侦察无人机一般在战场上用于情报收集以及目标的侦察。通过在无人机上安装雷达、摄像机、红外探测器等侦察装备，利用侦察无人机的高动态性可对区域进行侦察。侦察无人机既可对区域进行高速扫描，获得区域基本信息；也可在指定区域悬停，对目标进行长时间的监视，并分辨活动目标与静止目标。侦察无人机配备的高分辨率摄像机和红外探测器、雷达等设备，可以在战场上精确发现伪装目标，并将信息通过卫星回传至指挥中心，为指挥官进行战场决策提供重要依据。同样，侦察无人机也可以进行信号监视，这使其可以作为空中平台进行电子战、空中预警等。
（2）军事打击：无人机可以搭载多种武器，并在陆海空多种场景中进行军事打击。另外，无人机也可以在战场中进行反导弹拦截。作战无人机既可以搭载小型大威力的精确制导武器对敌方通信设备进行打击，也可以搭载导弹对区域进行空袭。战术无人机可以完成自杀性袭击的任务，对敌方重要区域进行打击。主战无人机则可以在战场中承担全球打击任务，其可以携带大量武器，在对地攻击、空中作战、导弹拦截等多方面对战场进行支援。同样，作战无人机可以与侦察无人机相结合，实现“察打结合”，在探明敌方目标后立即进行军事打击。
（3）其他用途：军用无人机既可以用于信息战，作为诱饵机引诱敌方攻击；也可以作为通信中继，在战场通信设备损坏或信号被干扰时，作为临时通信中继，利用与卫星之间的超视距链路，为战场高速实时传输图像及作战数据；还可以作为后勤补给，在战场中为友军提供稳定的燃油及战场资源供给等。
无人机在民事领域主要被用于物流运输、农业植保、安防救援、巡逻监视、地理测绘、网络直播、编队飞行等场景 [1] 。
（1）物流运输：相较于传统的物流运输方式，无人机用于物流运输无疑有着其独特的优势。对于偏远地区的物流，地面运输有着天然的劣势。相较于平原，山区复杂的地理环境会大大增加地面物流的成本。据统计，在拥堵的城市或偏远的山区，无人机物流可能会比地面物流节约80%左右的时间，这就可以在相同的成本下实现更高的物流运输效率。无人机物流可以与地面运输相结合以应对更复杂的场景。对于较为多元化的运输任务，人们往往可以使用无人机进行一些简单的、小批量的投递任务；而对于较为复杂的、大批量的投递任务，则交给地面的人力进行运输。两种物流方式相结合，可以在节省人力消耗的同时，充分发挥无人机物流运输优势，提高人工物流的灵活性。同样，使用无人机物流可以在交通限行、封闭管理等特殊情况时发挥巨大的作用。在应急救援过程中，使用无人机搭配直升机，可以达到地面交通难以达到的投送效率。在2020年，我国使用无人机将医疗物资成功运输到武汉金银潭医院，这不仅可以大大提高运输效率，还可以避免交叉感染的风险。
（2）农业植保：植保无人机可用于农林植物保护，如喷洒药剂和种子等。相对于传统的人工植保，无人机植保作业具有精准、高效、安全、环保、智能化、操作简单等特点。无人机植保作业可以用一架无人机替代多个劳动力，而且无人机的喷洒方式可以节约50%的农药、节约90%的水。相对于传统的植保机械，植保无人机的折旧率低、易于保养，这些都在很大程度上降低了资源成本，提高了作业效率。无人机植保能够起到较好的防护效果、降低污染并提高产量。由于无人机植保具有作业高度低、漂移少、可在空中悬停等优点，且喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加气流对农作物的穿透性，所以采用无人机进行植保作业不仅可以减少农药损失，也能够达到优于人工操作的覆盖率、更好的防治效果，能够对农作物产生更好的助产增收效果，以及减少对土壤的污染。由于无人机作业对人工的需求低，只要在规范操作下，就可以避免农耕人员暴露在农药下，可以极大地提高农业植保人员的安全性，解决传统人工植保作业中经常出现的中暑、中毒、踩踏农作物等问题。
（3）安防救援：无人机在安全领域有着极其广泛的应用。在公共安全作业中，无人机可以在短时间内赶到现场，对目标区域进行不间断的全方位监视，并将画面回传至指挥中心，为之后的人力出动提供决策性的帮助。无人机所拍摄的资料也可以作为对责任人的举证。当无人机搭载人脸识别等相关系统时，还可以对拍摄到的人脸进行分析比对并快速找出嫌疑分子，协助完成安全作业。在紧急救援任务中，无人机可以实现快速响应，在第一时间赶到现场并迅速开展救援工作。不论哪种环境下的救援任务，无人机都有着独特的优势。例如，在高楼火灾场景中，无人机可以携带灭火弹并通过遥控到达火源附近发射，可到达人力无法快速到达的区域；对于地形环境较为复杂的森林区域救援，无人机可以完成大范围热成像，迅速锁定被救援目标的位置并空投干粮和水；对于灾后的救援，无人机可以迅速采集现场数据，提供临时通信中继功能，恢复灾后现场的局部通信，并将音/视频资料传至指挥中心，协助指挥中心人员进行不间断的指挥处理。
（4）巡逻监视：无人机可用于巡逻任务及基础设施巡检。我国的边境线较长且自然环境相对较为恶劣，无人机可以较好地替代人力，对边境线进行巡逻，保证边境的安全。除了边境巡逻，无人机还可以用于城市巡逻及景区巡逻。由于城市中的车流量较大，在高峰时段人力巡逻往往无法保证高效与及时，通过无人机快速收集交通数据并进行处理，可以协助交警指挥交通，大大提高高峰时间段的车辆通行效率并规避不必要的交通事故。同样，对于人流量较大的景区，无人机也可以起到实时监测的作用，保证景区内游客的畅通。基础设施巡检是指对输电线路、输油管道、基站塔台、桥梁、风力发电机等基础设施的巡视检查或状态监测。传统的人工巡检方案容易受到环境或天气等条件的制约，工作量大、效率低、成本高，还无法保障巡检人员的安全。无人机巡检具有低成本、高灵活性等优点，可以不受环境及地形的影响而进行基础设施巡检。在电力设备巡检中，无人机巡检已经开始逐渐替代人工巡检。由于输电线路多半位于山区或树林，人工巡检不仅有高空爬塔的风险，同样存在被山林中蛇、鼠等小动物咬伤的风险，采用无人机巡检可以在规避上述风险的前提下，多角度地对设备进行检查，安全高效地完成巡检任务。
（5）地理测绘：当无人机应用于测绘领域时，可通过无人机抓取的数据制作实时实景地图；通过设计对应的技术方案，可以在不同的应用场景中挖掘地图数据，在抢险、科研、教育、智慧农业、智慧城市、勘察、场景巡检等行业中提供巨大的扩展空间，让行业人员根据需求定制理想的飞行平台。例如，无人机地理测绘可以在农业植保中先行提供土地信息，为后续的无人机植保进行气候采集，如风速、温度、湿度等数据。通过对这些数据进行分析，可以更加高效地进行农业植保，实现即测即洒的高效率作业。相比于传统的人工测绘，无人机测绘采用倾斜摄影技术，通过低空多位镜头获取高清立体影像，自动生成三维地理模型，从而极大地减少测绘人员的劳动时间、降低测绘人员的劳动强度，以较低的成本高效率地获取高精确度的数据。相比于卫星成像，由于无人机的飞行高度较低，无人机测绘可以获得清晰度更高的图像；相比于大飞机测绘，无人机测绘具有不受天气影响的优势。
（6）网络直播：无人机具有高空视野，结合VR技术就可以让人们体验到360°的全景直播。无人机可以通过挂载360°全景镜头进行拍摄，结合全景相机的视频处理技术，通过5G网络将处理后的全景视频传输到核心网侧的视频服务器，用户可以体验到无时延的现场全景。近年来，随着无人机航拍的逐渐兴起，无人机通信网络直播未来将会被广泛应用于体育赛事和演艺活动。
（7）编队飞行：除了上述的单架无人机应用，无人机还可以协同编队进行飞行表演。随着无人机通信抗干扰能力的逐渐增强以及通信时延的减小，编队飞行的无人机数量也呈逐渐上升的趋势。随着未来AI技术的逐渐发展，编队飞行将会发展为云端AI自主飞行，为无人机应用提供更多的可能性。
（8）其他用途：无人机还可以用于动物保护，在自然公园或海洋监视偷猎者的活动；疾病防护，对幼虫源进行监视以防止疟疾等疾病的传播；房屋建造，对墙壁进行喷涂，或者对模块化建筑的搭建进行安全监护等。
无人机的诞生与发展是由现代战争推动的。随着科技的进步，无人机逐渐走向民事领域，在军事领域和民事领域得到了广泛的应用。本节将从无人机概念的萌芽、军用无人机的发展、民用无人机的发展和中国无人机的发展四个方面，简要介绍无人机的发展历程。
1796年，英国空气动力学之父乔治·凯利（George Cayley）根据“竹蜻蜓”的原理设计了一款相对旋转的模型直升机，这是一款无人机飞行器，达到了27m的飞行高度。1903年，美国莱特兄弟（Wilbur Wright和Orville Wright）研发并成功试飞了世界上第一架载人固定翼飞机“天空一号”。载人飞机的发展，进一步激发了无人机的设想。
1914年，在第一次世界大战期间，英国的卡德尔和皮切尔将军首次提出无人机投弹的概念：通过无线电操纵预装炸弹的小型飞机，并空投到指定区域。1917年，第一台自动陀螺稳定仪问世，用于保证飞机的飞行平衡，无人机由此得以诞生。1918年，凯特灵设计出可拆卸机翼的“凯特灵小飞虫”（Kettering Bug）无人机，飞行距离达到120km，当飞机的螺旋桨达到预定转数后，将停止运行落向地面，炸弹爆炸，从而实现远程投弹。虽然这种飞行炸弹没有在战场上得到使用，但此后的无人机在军事领域的应用变得越来越广泛。
在第二次世界大战期间，将无人机作为靶机的应用逐渐占据主流。1934年，英国成功研制作为靶机的“女王蜂”无人机，可以通过无线电来进行遥控，使得无人机能够被回收。“女王蜂”无人机的最大飞行高度约5182m、最高航速约160km/h，在英国军队服役多年。在第二次世界大战期间，德国研制了一种侦察无人机，用于打击非军事目标。“复仇武器1”是一种由无人机携带的炸弹，俗称“V-1”，无人机的速度可达804km/h，能够携带逾900kg的炸药，飞行距离超过240km。20世纪60年代和70年代，美国使用AQM-34无人机进行监视飞行，这种无人机通过载人飞机发射，由载人飞机内的飞行员控制。
越南战争结束后，无人机受到的关注逐渐减弱。直到20世纪80年代，随着科技的进步，无人机技术蓬勃发展，在军事领域得到了更加广泛的应用。以色列开发了“侦察兵”和“先锋”号无人机，用于监视、侦察、掩护等军事用途。虽然以色列的无人机技术存在许多问题，如无法在夜间飞行、无人机的数据链路传输干扰了载人战斗机的通信等，但仍然证明了无人机在战争环境中执行实时作战任务的价值。随后，美国借鉴以色列的经验，在海湾战争中使用了“先锋”无人机，这一阶段的无人机功能逐渐多样化，从飞行炸弹和靶机拓展到侦察、情报收集、跟踪、监视等。“先锋”无人机长期处于服役状态，曾应用于阿富汗战争和伊拉克战场，可为指挥官提供战场画面和目标定位等信息。
20世纪90年代后，无人机获得了里程碑式的发展。这一时期，以美国的“全球鹰”无人机和以色列的“苍鹭”无人机为代表，无人机的飞行高度、航程和续航时间不断增加。其中“全球鹰”无人机能够从美国本土抵达全球任何地点进行侦察。在伊拉克战争中，无人机开始扮演更加重要的角色，十余种类型的无人机曾在伊拉克战争中被使用，包括用于获取目标情报图像的无人机“全球鹰”、改进型侦察作战无人机“捕食者”、小型手持发射无人机“龙眼”等。与此同时，微型化技术使无人机体型缩小成为可能。美国天空环境公司研发了“渡鸦”（RQ-11）迷你无人机，可由步兵手持投出，并通过视频接收器获取无人机拍摄的实时图像。
21世纪初的科技发展，在提升军用无人机性能的同时，也促进了无人机在民事领域的发展。卫星定位、微电子机械系统和数字无线电等技术的出现和进步，共同推动了民用无人机的普及。20世纪80年代，携带摄像机的大型遥控直升机被用于媒体拍摄。90年代初，四轴飞行器脱离军事试验范畴，作为遥控玩具出现。同一时期，日本雅马哈公司推出了可携带大量液体的Rmax无人机，可用于大规模的农药喷洒，占据了无人机市场的领先地位。2004年后，携带稳定航拍系统的四轴飞行器出现，小型无人机的航拍功能得以实现。2006年，大疆无人机公司成立，先后推出了Phantom系列无人机，对民用无人机的格局产生了深远影响。同年，美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration, FAA）发布了第一批商用无人机许可证，解除了消费型无人机的部分限制。此后，无人机开始被应用于防灾减灾、农业植保、交通监管、资源探测、森林防火等诸多领域。
中国的无人机发展主要是从20世纪60年代开始的。1958年，改自载人飞机的“北京五号”无人机在国庆当天由无线电引导着陆试飞成功。1969年，仿照苏联“拉-17”靶机研制的“长空五号”首飞成功，中国由此开始脱离苏联的帮助独立研发军用无人机。同年，中国对击落的美军侦察无人机“火蜂”展开研究，仿制出了“无侦-5”型侦察无人机（“长虹1号”），并于1972年首飞成功。此后，“彩虹”系列侦察无人机/侦察作战无人机、“翼龙”长航时侦察作战无人机、“翔龙”高空长航侦察无人机等军用无人机陆续涌现，中国的军用无人机技术蓬勃发展。在民事领域，1996年无人直升机开始作为公安反恐消防救援等领域的任务载荷平台使用。2005年，搭载无人机的应急指挥车出现，能够利用无人机进行通信中继和空中指挥任务。2014年，国产固定翼飞机“大白”广泛应用于地质测绘、勘探等领域。2019年，在第三届世界智能大会上，智能控制的500架无人机在空中进行协同花式表演，展现了国内智能控制无人机的性能。