摘要：无人机技术近几年来不断进步，得到了广泛的应用。本文首先总结了近几年无人机技术的一些新的应用方向，并探索了可能的拓展方案。然后分析了无人机技术进一步发展过程中会面临的挑战。最后针对这些挑战提出了相应的解决方案。

    关键词：无人机；技术应用；解决方案

    1 无人机及其应用

    无人驾驶飞机，简称无人机，是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行机器人，主要由飞机平台系统、信息采集系统和地面控制系统组成，无人机技术综合集成航天技术、信息技术、控制技术、测控技术、传感技术以及新材料、新能源等多学科技术，产业应用前景十分广阔。

    随着无人机技术的不断进步，无人机的应用范围已经从军事领域扩展到了民用领域，在农业、电力、石油、检灾、林业、气象、国土资源、警用、海洋水利、测绘、城市规划、影视拍摄等多个行业中得到了广泛的应用。本文总结并探索近几年来无人机技术新的应用方向，并分析无人机技术进一步推广时面临的向往和可行的解决方案。

    2 新的应用领域

    根据不同行业的划分，本文总结了近几年来无人机比较热门的新的应用方向，主要包括以下这些行业：物流业、交通管理、林业、化工业以及某些特殊的应用场景。针对这些应用方向，本文也探索了可能的拓展方案。

    2.1 物流业

    交通不发达的边远地区最需要现代物流运送生产生活物资，改变物资匮乏的现状。然而从广州到新疆，却因为山体滑坡道路中断，物流迟迟不能到达。即使是在大城市，相比于航运、火车、卡车或飞机运输，由于基础设施的不完善，货物在从物流中心到收货人手里（一般是家里或者是办公室）的最后一公里路程中产生的成本和运送复杂性也很高。在这些情况下，利用微型无人机送货具有传统人工派件不可比拟的优势：它灵活机动、成本低，同时能够避免因道路交通不畅、车辆限制等造成的最后一公里派送难题。

    其实已经有一些商家开始了无人机物流的尝试。早在2013年底，美国亚马逊公司便宣布了它的PrimeAir无人机原型。在这之后，美国谷歌公司、英国Bizzby公司、德国DHLParcel公司及法国邮政集团等公司也对送货无人机进行了尝试。

    相对于利用无人机在城市内部运送货物，在自然环境恶劣、传统交通方式不便的山区，无人机能够更有效地发挥其优势作用（见图1)。

图1 无人机快递

    2.2 交通管理

    如何提高交通拥堵状态下交通执法的效率一直是困扰交警人员的难题。在五一、十一等假期，由于居民大量出行，高速路经常会处于拥堵状态。在这种情况下，一旦出现占用应急车道、压实线以及交通事故等状况，交警人员很难第一时间赶到现场进行取证和处理。

    无人机能够避免这种因道路交通不畅导致的执法不及时的问题，提高查违的效率，并利用无人机携带的摄像机准确呈现事故现场图像。例如深圳交警利用无人机执法，平均每90分钟就可抓拍20〜30宗违法，对比以前工作查违的效率有明显提高。

    除了利用无人机进行查违，无人机也能够被应用于监测道路拥堵状况，找出交通拥堵的原因，并帮助交管人员及时地做出反应（见图2)。

图2 警用无人机

    2.3 林业

    森林防火一直是林业部门关心的基础问题。在传统的方案中，利用卫星的遥感技术，监测森林的火情。然而，这种方案存在时效性差、分辨率不高等缺陷。而如果利用地面工作人员进行火灾情况的排查，不仅效率低下，还会对地面工作人员的生命安全造成威胁。而运用无人机体系能够准确地监测到森林中发生的火灾情况，利用无人机自动化的功能，可以将现场的情况通过图像显示在计算机上，通过计算机来分辨是否出现了火灾，然后再找到精确的火灾地点。除了监测森林中已经发生的火灾情况，日常的排查工作也可以通过无人机来完成，从而大大减少人力的投人（见图3)。

图3 消防无人机

    2.4 化工业

    现代化工企业的规模越来越大，对安全生产的要求越来越高，一旦发生事故就会导致重大灾难，比如去年天津港危险品仓库发生的火灾爆炸事故就是如此。尽管目前化工厂内都安装了大量的监控和监测仪表，仍然需要岗位人员定期巡回检查安全隐患，耗时长且效率低下。当事故发生时，若要派人近距离探查，则存在巨大的安全风险。

    通过在无人机上安装相应的传感器，不仅可以避免派人探查时的安全风险，还可以对高塔设备及高空管道等地点进行快速排除，提高了捡查效率。美国通用电器最近推出了一款名为Raven的无人机，能够“嗅出”甲烷泄漏，已经成功发现阿肯色州几个油井存在天然气泄漏情况。

    除了应对化工企业的安全隐患，通过提高无人机的防水、耐高温和抗腐蚀性能，还有可能将无人机进一步应用于特殊生产环境下的品质控制。

    2.5 某些特殊场景

    除了上面提到的一些传统行业中的应用方向，无人机在一些特殊场景中也具有潜在的应用价值，例如高楼大厦的玻璃幕墙清洗工作以及战争结束后残留的地雷清除工作。这些工作都带有一定的危险，利用专门开发的无人机替代人力，不仅安全，还可以大大地提高效率。

    3 面临的挑战及可能的解决方案

    尽管前文描述了无人机新的应用方向以及潜在的应用前景，但不得不指出，目前无人机在发展过程中仍然面临着诸多挑战。如果不能成功应对这些挑战，无人机的发展有可能会陷入停滞的困境。就目前而言，无人机在技术、安全和法律监管这三个方面将面临来自以下几个方面的挑战。

    3.1 技术

    尽管无人机在最近几年有了突飞猛进的技术发展，整机设计能力大大提高，但受制于电池技术的续航能力以及无人机本身的运载能力仍然限制了它的应用范围。例如在利用无人机进行送货时，如果无人机无法满足货物的重量以及配送距离的需求，那么无人机的应用场景将会受到极大的限制。

    针对这些技术上的限制，目前除了等待电池技术的进一步突破，我们可以设计更先进的路线规划算法，使得无人机能够快速地到达目的地，减少飞行途中的损耗。

    3.2 安全

    尽管无人机的体型较小，当其由于技术故障等原因从高空坠落时，仍会对地面人员的人身安全造成极大的威胁。另外，由于目前的雷达无法检测无人机，曾经发生过无人机落到美国白宫和日本首相官邸，以及无人机影响到机场飞机起降的事件，让人们意识到了无人机潜在的巨大威胁。

    针对无人机带来的威胁，除了让无人机的生产商进一步提高无人机的可靠性，我们也需要考虑在某些特殊区域设置禁飞区，通过电子围栏等技术防止无人机进入，避免其带来的威胁。

    3.3 法律监管

    目前各个国家对于无人机的监管标准不一，执行尺度也不尽相同。以我国为例，截至2015年12月31日，取得无人机驾驶员合格证的人数仅为2142人。大量无人机处于无人监管的状态。针对这种状况，我们认为除了进一步完善无人机相关的法律法规，也需要提高整个行业的规范程度，推出相应的操作培训，提高相应人员的无人机驾驶水平。

    4 结论

    本文的调研成果表明无人机技术仍然处于不断发展和变革的阶段，在未来相当长的一段时间内会得到越来越广的应用。然而在这个过程中，无人机技术仍然面临着诸多挑战。只有成功应对了这些挑战，无人机技术才能实现更广泛的应用。

    参考文献：

    [1] 宋鸿.无人机的应用与管理[J].中国公共安全：学术版，2016(7):42~46.

    [2] 郭鹏程.无人机之路还很长[J].中国储运，2016(4):61~61.

    [3] 无人机亮相交通执法3分钟抓拍一宗违章.http://tech.sina.com.cn/it/2016—07—15/doc—ifxuaiwa6920339.shtml.

    [4] 俞虹，张吉龙.关于无人机在森林防火监测方面的探究[J].黑龙江科技信息，2016(17).