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无人机机场综述与展望

近年来,作为全球科技革命和产业革命的焦点,无人机凭借着小巧灵活、性价比高、适用范围广、高空作业且不受地形限制等优势,已经广泛应用于各行业。为了进一步提升无人机的无人化、自主化与智能化,无人机机场应运而生。随着无人机机场的推出与进步,提升了无人机系统的智能化与高效化,解决了无人机在行业应用中的局限性,促进无人机技术与产业链的日益成熟。


无人机机场国内外发展现状

2.1 国外发展现状

目前,世界各国正积极推动无人机发展,美国、德国、以色列、加拿大、日本等欧美洲国家已开发研制了自动化的无人机机场,广泛应用于通讯设施巡查、物流配送、消防监测、应急搜救以及国防军事等用途。American Robotics作为首批美国联邦航空管理局(FAA)首次批准的无人机机场企业之一,推出了SCOUTBASE无人机机场。日本电信服务提供商KDDI与韩国电信服务提供商LGUplus,于2020年下半年宣布开始合作研制无人机机场及自动化无人机控制系统。加拿大SkyX研发了用于勘察的无人机SkyOne及无人机机场,作为SkyOne在进行输油或天然气输气管道检查时的远距离飞行接力点。德国运输公司DHL研制无人机机场Parcelcopter Skyport,并且在雷特温克尔的巴伐利亚社区进行了3个月无人机快递试验,将无人机机场功能与物流装卸集成一体。联邦包裹速递服务公司(UPS)推出了一种无人机移动式自动机场,提高运输效率,且运送完包裹后,无人机可根据自动控制系统返航至自动机场中。以色列Airobotics获得了澳大利亚民航安全局(CASA)批准,允许其无人机机场在现场无人时进行远程操控,以用于应对各类场景的自动化作业。此外,还有美国Matternet、Sunflower Labs,以色列Sky Sapience、Airobotics、Arbe Robotics等企业致力于无人机机场以及自动化控制系统的研究,包括航空巨头波音(Boeing)也涉足了该领域,并提出了一种倾向于消防、搜救以及军事用途的无人机机场专利。

2.2 国内产品现状

我国无人机机场研发应用毫不逊色于欧美国家。我国无人机机场产品大致可以分为以下三类:

  • 第一类是适配于自产无人机的无人机机场。为构建完善的无人机应用系统,我国部分无人机公司为自产的无人机研制适配的无人机机场,比如:北京云圣智能科技公司推出了虎穴固定式/移动式全自动机场与虎鲸工业无人机配套;蜂巢航宇科技公司的自动无人机机场系列产品兼容其旗下多旋翼、复合翼无人机;一飞智控公司提供“梧桐”自动化机场+“鸾凤”物流无人机的智慧物流配送体系;顺丰下属的丰鸟航空为顺丰货运无人机研发了顺丰无人机快递接驳机场,并创建“数字塔台”+“无人机”运行模式;京东联合深圳伟创公司为京东JDY-800“京鸿”货运型固定翼无人机/“京蜓”自转旋翼支线物流无人机推出了全流程智慧无人机机场自动着陆台与无人机运营调度中心;杭州迅蚁公司为自产的迅蚁TR7S/RA3多旋翼无人机构建了“医疗无人机+RH1无人机枢纽站”的协同运行模式,以形成无人机医疗配送网络等。 
  • 第二类是适配于大疆系列无人机的无人机机场。国内若干创业公司围绕大疆系列行业级无人机,结合业务场景定制化研制了不同的无人机机场。例如:上海复亚智能的MindCube智方S10/智方A30/智方V10无人机机场、多翼创新科技的固定式自动机场与移动式胶囊机场、中科云图的智臻-G900固定式\智臻-G600固定式\智睿-S100便携式\智拓T50无人机智能基站、中飞赛维的固定式多旋翼自动机场系统、优飞信息科技的优飞无人值守机场及昊舜视讯的HVP-P4RTK无人机智能机/HVP-M300型无人机机场等都是适配于不同类型的大疆无人机,主要应用于巡检、巡查、安防、测绘、环保督查、资源普查及应急指挥与救援等。 
  • 第三类是兼容主流无人机的无人机机场。少数科技企业如极臻智能、华录云涛研制的无人机机场能够适配于不同厂商的无人机。极臻智能的全自动化巡视的垂起固定翼智能无人值守机场适配主流垂起固定翼无人机,华录云涛的“云巢”无人机智能机场适配多机型无人机,兼容大疆DJI Mavic 2Enterprise/ Phantom 4 RTK无人机。 

总体来看,我国众多厂商不同类型的无人机机场结合行业场景,以人工智能为核心构建一体化解决方案,采取“无人值守+全自动运营”作业模式,实现无人值守、自主充电、远程监控、无人数据处理、全自主飞行作业,安全性、可靠性、专业性的性能要求均达到行业应用场景要求,推动了我国加快构建智慧化的民用无人机产业体系。


无人机机场应用场景分析

现有无人机机场具有多种机型适配、便于安装布局、自动起降充电、自主规划航线、密集高频作业、实时灵活监管、数据深度挖掘等多重优势,已应用在不同环境中精准化应用服务、完成定制化作业任务。

4.1无人巡检

在以往传统的电网、风机、光伏、石化、通信基站等巡检工作中,需巡检设施分布分散,多处偏远地区,需要消耗大量的人力与时间,并且还有野外巡检危险系数大、检查不全面、人工采集数据不易数字化等问题。而利用无人机机场与智能网联无人机高效配合,进行相应的巡检工作,自主规划飞行航线任务,通过多站式分布与远程控制系统,使得单次巡检范围极大提升,减轻巡检人员劳动强度,提高巡检效率。

4.2 无人巡逻

人机巡逻不同于定期巡检工作,通常是为了维护相应区域安全稳定而执行的常态化高频任务,包括有交通巡逻、安防巡逻、水利巡逻、林业巡逻等。无人机机场在执行巡逻任务时,响应快,效率高,工作人员可以远程监控,留存画面记录还可调取审查。

4.3遥感测绘

在国土资源调查、地质勘探、城市数字化、环保督察、房地产等行业项目的三维地理或建筑物的遥感测绘需求中,无人机低空监测大有作为。通过无人机在空中三角测量得到高精度点云数据制作数字高程模型(DEM)数据,,得到所需3D产品[5]或数字立体仿真模型。同时跟无人机机场高效配合,自动化程度高,拍摄质量佳,管理效能更便捷。

4.4 应急作业

应急作业即为紧急事故发生后利用无人机针对突发事件迅速处理,应急场景中环境复杂,交通不稳定,时间紧迫。无人机机场相较于传统无人机应急处理方式,可以在多个关键地点进行布置机场,全天候待命,一旦发生紧急情况,负责人员即可第一时间调用最近的无人机,及时应急处理。

4.5 物流配送

无人机机场在物流配送中,通过提前规划好转运枢纽到各末端站点的轨迹路线,在需要进行配送时,加载货物一键启动,完成规划航线飞行任务到达后,精确降落至目的地无人机机场,卸载货物、补充电能。相比于传统的末端配送,在劳动力消耗、运输耗时上都具有明显优势。
然而,如何提高无人机巡检的效率成为了一个非常重要的问题,因为无人机受到电池容量限制,难以长时间作业,以及操纵飞手水平参差不齐,会对无人机造成不同程度的损害。因此,无人机巡检的成本和效率,是所有行业都非常关注的问题,而无人机机场正是一种可以有效提高无人机巡检效率的解决方案。



无人机机场的高效、高精度、高灵活性和安全性强,是其有效性的关键所在。它可以大大提高无人机巡检的效率和可靠性,同时降低任务带来的安全风险。


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