基于以上特点,四轴飞行器最大的危害性也就显现出来了,随着数量的急剧增加,和电动自行车在地面会对交通安全造成影响一样,四轴飞行器不但会在空中对飞行安全造成影响,对社会安全带来危害,而且管理难度极大。按照现行法规,在视距内飞行的微型以下无人机虽然不需要执照飞行,但所有的飞行都需要申报计划。现实中真的能做到这一点?估计很难!就像电动自行车标准一样,对于微型无人机空机质量小于等于7kg标准,就是突破了,又有谁会来管?即便有人管,面对今后几十万、上百万的拥有量,能管得过来?从《中国民航驾驶员发展年度报告》提供的数据看,截止2014年底,国内多旋翼无人机驾驶员合格证仅122个,与庞大的拥有量相比,这个数据似乎有点单薄。另外,尽管生产企业会从飞行安全的角度出发,在飞控中添加一些敏感数据,限制飞行高度和区域。但随着无人机飞控二次开发平台和开源的软件开发套件流出,无人机“刷机”业务,很可能就像路边手机贴膜一样普遍。

当前,无人机正从一种业余嗜好发展成一个拥有广泛市场的商业领域。随着技术的日趋成熟,我国民用无人机的应用领域日益广泛,飞行活动也日益频繁,但由于行业标准的缺失,各种违规飞行现象也随之而来。行业要发展,如何规范管理已是当务之急。
从美国到中国,从伦敦到中东,无人机产业的发展也日益蓬勃,中国无人机企业也成为一直令人瞩目的力量。另一方面,此类由无人机引发的事故愈多,关于无人机对航空安全威胁的担忧就越深。
2014年被一些评论者成为无人机元年。随着无人机的制造成本不断下降、性能的不断提升,无人机从军用和高端商用走向大众市场,销量猛增。
据悉,随着消费类无人机市场进一步扩大,空域安全成为无人机监管的一大问题。对于空域管理,各国都有不同划分界定的标准,美国、加拿大和澳大利亚对于无人机管控相对来说更为宽松,一般个人使用消费类无人机无需相关部门批准核飞。虽然消费无人机在国内使用相对严格,但由于难于检测控制,还是存在不少“黑飞”的情况。
日前,巴德学院公布一组检测数据,使得无人机飞行安全再度成为众人关注的话题。更多最新无人机行业前景分析信息请查阅中国报告大厅发布的《2015-2020年中国无人机发展前景预测及投资战略研究报告》。
这组数据显示,自2013年12月17日至2015年9月12日期间无人机和遥控飞机与民航共发生了327起危险接近事件,其中28次导致航班为了避免与无人机相撞而改变航线。
报告称:“我们的发现表明事故多发在人为驾驶航班密集且无人机禁飞的区域。2/3的事故在当地时间上午10点至下午6点间发生。”同时,排名前十的事故多发城市为人口超过20万的大都市,例如纽约、洛杉矶等。
中国航空器拥有者及驾驶员协会执行秘书长、无人机管理办公室主任柯玉宝告诉《第一财经日报》记者,目前国内外对于无人机安全飞行监管主要从两方面入手,一是从法律法规层面划分可飞空域并且完善落实飞行批准规定;二是研发针对无人机的飞行运载系统,并实行实名购买制,实时监测空域内无人机使用情况。
国内无人机法规即将落地
目前,消费类无人机很大一部分市场在美国,除了技术层面的原因,还因为美国对空域管制比较宽松。
根据美国空域管理规定,低于700英尺或者1200英尺(约为213.36或365.76米)的高空为G类空域,在此类空域中飞行无需申报飞行申请,飞行安全由飞行员自己负责。
而国内暂时不具备G类飞行空域,任何高度的飞行器在使用之前皆需向相关飞行部门申请并且在批准空域内飞行。
目前,无人机相关法规分别涉及对于操作者、适航领域以及航空器运行运载三个方面规定。
2013年10月18日,民航局出台了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,对于飞行器操作者有明确规定。但后两部分国内暂时还没有适用于消费级无人机的法规,随着无人机进一步普及,法规也进一步完善。
柯玉宝告诉记者,关于无人机的运行法规,正在走最后的审批流程,“最快将有可能在今年底完成”。
同时,民航局也在推进无人机的适航标准,推出时间也许紧挨运行法规,“估计明年年初会推出。”柯玉宝说道,“这两项法规说白了就是无人机的交通规定,对于消费类无人机,7公斤以下,不在重点人口稠密区管控没那么严格,如果在人口稠密区管控会比较严格,当然也要申报相应飞行计划。”
运行系统有助于规范飞行
尽管很快将有法律法规护航,但无人机飞行还面临一个比较严峻的问题,就是对于高空中运行的飞行器,目前并没有比较有效的监管方式。各国以及有能力的企业都在研发能够对飞行器进行有效监控的平台。
目前,谷歌、亚马逊、Verizon和Harris等公司正在协助美国宇航局开发首个无人机交通控制系统,防止无人机在空中发生碰撞事故。
国内无人机企业与相关机构也对交通系统有所布局。据了解,中国航空器拥有者及驾驶员协会已经开放其研发的AOPA云平台进行试用。柯玉宝告诉记者这个云平台将有助于解决低空小无人机的问题。
而现今这个系统还在开发中,未来无人机的运营系统也不会只有一家。“未来无人机相当于我们现在手里的手机,手机买了要加入运营商才能用,今后无人机也一样,要实名制,要加入运营商才能使用。”柯玉宝说道。
目前,大部分的无人机并没有实行实名制,但是对于SDK开放平台需要用户相关实名信息才能认证注册,而未来实名购买无人机将会成为一大趋势。
据了解,为了解决用户和监管单位之前的沟通不畅的痛点,大疆完成用户对接监管部门的飞行申请软件系统,并提交相关部门审核,如果审核通过,未来用户可以在系统上直接提交飞行申请,提高申请效率。“大疆希望可以成为用户和监管部门的桥梁。”大疆公关总监王帆对本报记者说道。

三轴指的就是飞机的左右、前后和垂直方向的上下,在飞机上分别对应横滚、俯仰和Z轴。

无人机市场的发展逐步走向成熟,随之而来的“黑飞”却有增无减。针对这种现象,我国开始加强对无人机的监管,但由于政策疏漏与监管难点并存,“黑飞”似乎并没有得到有效缓解。《中国经营报》记者6月15日从一次学术交流会上获悉,深圳市无人飞机行业标准的制定正式启动。专家表示,该标准有望逐步完善为国家标准。作为无人机行业的代表性企业,深圳市大疆创新科技有限公司(以下简称“大疆”)也在研究“反黑飞”的对策。近日,大疆的空管项目技术总监Albert
Huang在接受《中国经营报》记者采访时表示:“我们一直在跟工信部、民航局进行深入沟通,他们也会在制定标准时参考企业的意见,从不同的层面上来看怎么实行监管会更好。”不过,Albert
Huang认为,监管系统不是一家企业就可以做的垄断的事情。“我们是给北京智宇翔云科技有限公司提供技术方案,智宇翔云除了接入大疆之外,还接入零度、U-care等。我们考虑的是如何用最快的速度把监管系统搭建起来,然后覆盖到最多的产品上。目前,我们已经向政府有关部门介绍过智宇翔云的系统。”据悉,智宇翔云是一家在无人机运行管理、安全防卫领域颇有技术积累的企业,也已推出民用轻小型无人机管理、无人机安全保障等在内的方案。生产运行标准尚未统一频发的“黑飞”事件,给政府提出了新的监管命题。然而,从无人机的生产环节来看,目前仍面临着“无国标”的窘境。大疆的空管项目技术总监Albert
Huang在接受《中国经营报》记者采访时表示:“无人机生产的标准,主要分为两部分:一部分,由工信部进行产业主导,与其他智能硬件一样,产品本身要达到国标,比如3C认证、CE认证,还有就是要申报占用无线电频谱;另一部分,跟无人机相关的生产运行管理,目前还没有国家统一标准,都是按照企业自己制定的标准。”比如,大疆的消费级航拍飞行器产品的飞行高度限制为距离起飞点500米,控制飞行高度的目的是确保安全,其余指标是根据飞行器的设计性能决定;还有大规模地在一体机上设置禁飞区等。“禁飞区”是最为核心的技术“设置”。据了解,目前技术成熟的消费级无人机都需要GPS定位系统导航飞行,飞机在室外起飞时,会自动接收卫星信号。在操作飞机所需要的手机软件中,厂家都会将机场等重点区域和特殊区域设置为禁飞区,正常情况下,禁飞区中无人机无法启动。今年6月8日,大疆宣布对其中国大陆地区的机场禁飞区与限飞区范围进行调整。“每家无人机厂商的禁飞区会不一样,范围设置是灵活的,我们的设置是根据5月17日民航局更新的155个控制面,在这个基础上加上了一些领域,禁飞区会大一点。”Albert
Huang说。不过,Albert
Huang同时强调,禁飞区只在正规厂家的无人机才有,市场上的开源飞控是没有的。记者走访华强北电子市场发现,这类开源飞控可谓无处不在,由不知名的小厂家出品。飞控连着遥控器出售,安装方式简单,只要把飞控贴到航模上,再连上几根指定的电线即可。据知情人士透露,做这类飞控没什么难度,好比开源的代码,匹配在硬件上,元器件的规格也是开源的,相当于复制的工作。理论上而言,只要装上了飞控的航模就应该属于无人机,实际上,航模、开源飞控却并非纳入无人机的监管范畴。无人机由民航局和AOPA管理,适用航空类法规;而航模由国家体委下属的航空运动管理中心管理,适用体育类法规。

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资料图:中国产四轴无人飞行器

GPS定位:确定飞行器的位置、目的位置、原位置当前速度和加速度等,并且可和气压计、空速计一同工作,消除误差等

  本来,将四轴飞行器这个高富帅与电动自行车这个黑矬矮放在一起比较,有点风马牛不相及。但细看两者的发展道路,却有很大的相似之处。

现在,我们就来简单介绍一下飞行控制系统

宝马娱乐,  首先,市场有需求。
从上头条的情况看,如今四轴飞行器在许多领域得到了广泛应用。除了最常见的航拍、影视拍摄和新闻报道,还有搜索救援、物流、执法、防火、电力巡线、环保科研等行业。一句话,不玩无人机,都不好意思叫高科技。其次,价格接近拐点。
现在,国内几家生产消费级四轴飞行器的企业,产品定价最低可至2000-4000元左右,也就是一部中高端智能手机的价格。看看周围的人,一年换几部手机?第三,操纵简单。
由于飞控系统的加入,以及作为垂直起降飞行器的特点,使四轴飞行器上手的难度无限接近于零。也就是说,随随便便找一个人,扔给他一架调试好的四轴飞行器,至少也能看着他摇摇晃晃的飞几圈甚至能降落。第四,容易“山寨”。
国内已有300-400家企业涉足无人机行业。打开某宝搜索一下,从整机到飞控、GPS模块、图传、电机头、螺旋桨、电池、机体一应俱全。报道中的“初中生组装无人机拍摄微电影”也不足为奇。

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  可以看出,四轴飞行器也许会像电动自行车一样普遍,像手机一样改变大众生活,但在管理领域的法律法规仍然存在较多不足和漏洞。对于一项公共政策,出台之前管理部门无疑要做大量的调研工作,公开征集意见。如果政策出台得过于仓促,标准拟定得过于简单刻板,在推行中遇到巨大阻力后再回过头来调整,反而会损害政府部门的公信力。如不然,或许不久的将来,具有传奇色彩的中国城管又会增加一项任务:拦住那架没有牌照的无人机!(来源:民航资源网 
李辉/文)

这几个元件综合作用感知飞机的姿态变化数据。由于飞行器本身的不稳定和环境的多变,要实现稳定悬停和飞行,就需要获得飞行器的15个状态,比如:三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三轴角速度等等,并进行一系列“串级控制”,即把这些数据传输给飞控内部的单片机,单片机负责运算,根据飞机的当前数据,计算出相应的补偿方向、补偿角,再把这些补偿数据传输给电机,由电机去执行,完成补偿动作。

  对于国内城市道路交通管理者来说,电动自行车的大量出现,是一件非常头痛的事情。一方面,国家早就出台了《电动自行车通用技术条件》,其中规定电动自行车重量应不大于40kg,最高车速应不大于20公里/小时。但如今,超标电动自行车随处可见,速度也是节节攀升;另一方面,尽管多个城市通过了禁止电动自行车上路的法规,但实际情况是上路的电动自行车只见多不见少。违章者多了,执法者也只能是睁一只眼闭一只眼,随它去。这是个非常有趣的现象:大家都知道电动自行车上路行驶不安全,但对那些有频繁出行需求但又无法消费汽车的人群来说,电动自行车无疑又是最佳选择。据业内估计,国内电动自行车已达到1.2亿辆。随之而来的是违章和交通事故,据统计,在一些二线城市,76%的轻微交通事故来自电动自行车和汽车刮擦。电动自行车屡禁不止的原因,无非如此:价格便宜、使用方便,有需求。

最近几年以来无人机的热度一直有增无减,而一直引领这一行业发展的就是我国的大疆公司

  说到这里,另一个当下经常上头条的“神器”
也就出场了,那就是四轴飞行器。对于这个不少人还在争论到底是玩具、航模还是无人机的小物件,却已经搅得飞行这个江湖暗流涌动。它可以让某些人求婚成功上头条,也可以让美国白宫、法国警方惊慌忙乱。按照官方的说法,姑且将其定义为:“消费级别的无人驾驶飞行器”,从崭露头角到大行其道,用了不到2年时间。就连谷歌、脸书、亚马逊、GoPro这样的科技企业,也将目光狠狠盯在其身上,展露出跨界发展的野心。值得庆幸,这一次,国内企业没有走“山寨”之路,而是像马拉松选手一样暂时在领跑。毕竟,世界上每卖出10架四轴飞行器,就有7架是中国生产的。

就不用再说那些更高难度的翻滚运动、俯仰运动、偏航运动等等了。

无人机飞控系统

三轴陀螺仪通过三个轴上的传感器计算外部框架旋转的度数等数据,现在一般用电子陀螺仪代替机械陀螺仪。

IMU惯性测量单元是由三轴陀螺仪、三轴加速计、三轴地磁传感器和气压计构成的。

地面站:飞手、遥控器、显示屏等

大疆之所以能引领行业我觉得最大的因素是其率先开发出简单实用的飞控系统。

这就是飞控的最基本的功能,如果没有飞控系统,就需要人为视觉去看飞行器的运动状态,一旦其中一个角发生倾斜,那么飞行器就会快速失去平衡,而发生坠机“炸机”。

飞行控制系统简称飞控,是飞行器的大脑,多轴飞行器的飞行、悬停,姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控,再由飞控通过运算和判断下达指令,由执行机构完成动作和飞行姿态调整。

IMU惯性测量单元

由于环境的多变,大部分的飞控需要几乎每时每刻都在对飞行器进行微调,大概一秒刷新十次,即进行十次微调,才能做到最简单的稳定悬停。

空速传感器:分为两路测量气压的传感器,一路测量静止气压,一路测量迎风气压,利用差值计算当前的空气流速等

在还没飞控系统的时候,无人机、航模等都是很难操控的,只能在视觉范围内控制。其遥控实现机动、机态的调整都需要飞手通过视觉的感知再去进行控制。这样的操作注定没法大众普及。直到研发出的飞控系统。才使无人机成为面向消费级的产品。可以说飞控技术的发展是无人机得以快速发展壮大的最大推手。

无人机飞控系统的组成:

三轴加速度计是测量飞机XYZ三个轴的加速度;地磁传感器就是感知地磁,就是一个电子指南针,可以让飞机知道自己的飞行朝向、机头朝向、目的位置和原位置。

气压计用于测量不同位置,计算压差获得当前的高度。

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