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9种无人飞行器及其前沿应用

时间:2022-08-27 21:11:32 | 浏览:5492

编辑/导读:王硕【导读】无人飞行器一直以来是高尖端军事科技的代表,现在越来越多的民用无人机正在为普通民众的生活带来新的体验。不久的将来,或许在某个社区的天空中,自控无人机群载着网购商品逐家送货;警用无人机在街道上空盘旋巡查;而在距地面20公

编辑/导读:王硕

【导读】无人飞行器一直以来是高尖端军事科技的代表,现在越来越多的民用无人机正在为普通民众的生活带来新的体验。不久的将来,或许在某个社区的天空中,自控无人机群载着网购商品逐家送货;警用无人机在街道上空盘旋巡查;而在距地面20公里处的高空,一只热气球正向地面提供着网络覆盖,为更多智能应用提供平台。当然,在享受快意生活的同时,我们还要防范那些可以侵入自家Wi-Fi,盗取信息的黑客飞行器。这些场景并不科幻也不遥远,无人飞行器、智能操控和移动互联网将它们带到现实。

1.球形悬浮飞行器

日本防卫省近日宣布开发出了一款可垂直起降的可悬浮飞行器。这款飞行器外形像个半封闭的藤球,飞行时螺旋桨和导向翼板的运动清晰可见。在操控下,球形飞行器可以完成悬停、急转、爬升、下降,甚至是就地滚动等动作,看上去非常灵活。据报道,这款飞行器重量很轻,不足0.5千克,制造成本为1400美元。根据外形和悬停性能判断,球形飞行器可以在一些狭小空间,完成搜救和空中观察等任务。

2.水母飞行器

一种更小的形似水母的微型可悬停飞行器完成了首次试飞。水母形状的设计,是为了解决可悬停飞行器体积过大的问题。飞行器悬停时,需要像蜜蜂一样不停的扇动翅膀,或转动足够大的旋翼。那么飞行器的体积就要被额外放大,而大型或固定翼飞行器,显然无法实现在一些狭小空间内悬停的特殊用途。

纽约大学的Leif Ristroph提出了一种极简单的水母飞行器设计,抛弃复杂的控制系统,利用仅有的一个微型马达,上下涌动两对果蝇式的膜瓣翅膀完成悬停动作。在试飞中,水母飞行器的表现稳定,体积却只有碗口大小,并且还有缩小尺寸的空间,最终宽度可能会缩减到1厘米。

3.Solara 60无线网络通讯无人机

Titan Aerospace公司于2013年展示了由其研发的Solara 60无人机,飞行高度海拔20千米。靠太阳能提供动力,可持续航行5年之久。Solara 60无人机可搭载Internet.org无线通讯设备,向覆盖区域投射网络信号。2014年3月Facebook斥资6000万美元,准备完成对这家无人机制造商的收购。谷歌计划首批生产11000台Solara 60无人机,用来向还没有网络覆盖的地区提供基本网络服务。

当然,这个计划若投入商用,还需要通过美国联邦航空管理局(FAA)等监管机构的许可。FAA预计,到2018年,美国境内会有达到7500架无人机投入运行。

4.谷歌Project Loon热气球

同Facebook一样,谷歌也正在尝试一个向地球上所有人提供无线网络的测试- Project Loon热气球网络计划。这个项目由Google X实验室推动,是将装有网络信号装置的热气球送入平流层,与地面配套的信号接收装置配合,投送网络信号。

“热气球网络计划”的小规模测试,使用了30只热气球原型机。每只气球充足气体高12米,宽15米,搭载了太阳能供电系统和信号发射装置,可以为所覆盖的地区提供3G网络水平的连接。使用者只要装有相应的网络天线,就可以接入互联网服务。这项计划的下一步,谷歌将在新西兰、澳大利亚,以及南美的智利、乌拉圭、巴拉圭、阿根廷等位于南纬40度的国家,放飞300只热气球形成一个圈,测试为更多的无法接入互联网的人们提供网络服务。

5.黑客无人机

互联网中潜伏的黑客们,正通过无人机从无形变为有形,就像黑夜里的蝙蝠一样侵入私人网络,盗取私密信息。一种名为“Snoopy“的无人机技术,可以搜寻并开启Wi-Fi设置,伪装成一个已经被移动设备保存了的网络信号。当手机自动连接到这个黑客陷阱后,Snoopy会吞噬信息,窃取用户位置、账户密码等数据。另外,Snoopy还会利用接收到的MAC地址,识别具体设备,从而完成对特定目标更为精准的入侵,盗取更有价值的信息。

Snoopy在不到一个小时的演示飞行中,获取了约150部移动设备的网络名称和GPS坐标,关于这种技术是否违法的讨论也随之展开。而无人机的开发者威尔金森则表示:此项研究的目的,是为了提高人们对智能设备存在信息安全缺陷的认识。

6.无人机治理雾霾

雾霾在中国大部分城市已成顽疾。对此,治理雾霾的决心和手段正在升级。中国航空工业集团公司(AVIC)在不久前测试了一种新型无人机Parafoil,利用它向城市上空喷洒化学药剂祛除雾霾。Parafoil无人机是一种柔翼无人机(UAV),配备有一只滑翔伞,能够在浓雾中装载700公斤化学试剂,完成方圆5公里范围的喷洒工作。播撒的药剂会与雾霾中的粒子发生反应,使污染物凝结后降伏于地面。据测试方介绍,使用Parafoil无人机进行消除雾霾作业,成本将低于固定翼无人机90%之多,而风险则更低于有人驾驶的飞行器。

这款无人飞行器操控简单,对起降环境要求低,还可以执行农作物播种、施肥撒药、紧急救援等多种任务。

7.自控无人机群

目前,一支匈牙利研究小组开发了一种可成群编队飞行,且能变换阵型的无人驾驶直升机。这种飞机利用GPS导航,使用无线电确定机群间的位置,计算自己的飞行线路,而无需中央控制系统分配指令。就像大雁列阵飞行时,所有成员追随头雁,又能保持行伍间距一样。在布达佩斯城外进行的试飞中,10个飞行器可以协调自身,排成旋转的环形或直线队列。在接收到“前方有障碍,需从唯一缺口中通过“的信息后,它们有组织的排着队,从缺口中挤了过去。

这种自控飞行器由匈牙利物理学家达马斯·维塞克领导开发,是继瑞士机器人专家达里奥·弗洛里诺,在2011年研发的固定翼自主无人机群之后,真正实现可变阵型、可变速度的自主机群。据报道,设计这款飞行器的灵感,来自于加利福利亚大学计算机图形专家克雷格·雷诺德,于1986年开发的一款名为“Boids”的计算机程序。这套程序应用了对齐方式、吸引和排斥这3个规则,来设计虚拟飞行物在飞行中,配合编队平均飞行方向、保持间距的动作。

8.警用无人机

近日,高科技工作室Chaotic Moon在SXSW(South by Southwest,西南偏南大会)上,推出了一款名为CUPID(Chaotic Unmanned Personal Intercept Drone)的无人机。机上装有一支电击枪,可以释放8万伏电压,以此协助警察抓捕罪犯。

如果这项创意用于实施,警察可以通过APP控制无人机,抵达目标地点追索嫌疑人。当目标确认后,根据警员发出的拦截指令,机载电击枪发射电击子弹将嫌疑人制服。当然这项计划的另一个用意还在于对不法分子形成威慑力,同时为警用无人机更多的应用做出有效探索。例如搜救、侦察、定位和追踪等。

9.美国“人鱼海神”无人机完成初试

美国海军3月宣布,MQ-4C“人鱼海神”海上无人侦察机,完成初步飞行试验,测试了在不同速度和高度状况下的飞行性能。至此,此型无人机总飞行时间已经达到81个小时,最高飞行高度59950英尺(约1.8万米)。

在此之前,MQ-4C“人鱼海神”无人机的软件和传感器系统,已分别在“湾流”II型测试机上完成测试。与在2013年完成的MFAS有源相控阵雷达配合,能够提供360度的范围覆盖,识别和定位目标舰船,并由专门的装置拍摄舰船图像。当飞近目标舰船时,无人机可借助AN/ZLQ-1电子测量设备和雷神公司的MTS-B光电/红外传感器,进一步完成舰船的身份识别。MQ-4C“人鱼海神”无人机,可与波音公司生产的P-8A“海神”海上巡逻机配合使用,完成侦察与目标锁定任务。美国海军将计划采购68架量产型MQ-4C“人鱼海神”无人机。

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