作者齊俊桐係天津大學機器人與自主係統研究所副所長、教授
、博士生導師，一飛智控(天津)科技有限公司創始人。

 

 

▲ 科幻電影裏的無人機

 

10年前說自己是搞無人機的，無不引來疑惑和讚歎的目光
，“疑”的是大家心目中地“好萊塢大片”
、“特種部隊”這樣的事你一個二十郎當歲的小夥也能幹？“讚”的是能聽我科普兩句無人機瞬間也覺得自己高大上了許多。

 

10年後的今天說自己幹無人機事業，連老媽也皮笑肉不笑地說 “也挺好
，隔壁王大爺外孫子昨天還在樓下飛呢”。更委屈的是搞了一輩子軍用無人機的工程師們，最怕家庭聚會上被問“能給你大侄子弄一個玩玩麼
？”“下個月你表弟結婚，咱搞個航拍怎麼樣？”

 

▲展會的普及
，讓無人機開始飛入尋常百姓家

 

就這樣的十年
，“無人機”從一個著名高大上詞語變成了一個家喻戶曉的常用詞，背後是技術的快速迭代、資本的迅速湧入、專家的過渡解讀以及國人對新事物的迫切渴望。其含義及包括了國外通常所講的“UAV”也包括“Drone”。

 

老美對“無人機”的理解基本停留在“Drone”這個詞上——“在周圍嗡嗡響”、“不錯的玩具”、“不能隨便亂飛”、“航模”
，技術成熟度高、對智能性
、可靠性要求相對較低。“UAV”在國外則更多用在軍用、警用、特種行業應用的無人機上，係統更複雜，對可靠性
、智能性要求相對更高。

 

無人機多種多樣，今天主要跟大家掰扯掰扯垂直起降無人機飛控那點事，後麵所說的無人機也主要指單旋翼、多旋翼、垂直起降固定翼等這類具有垂直起降功能的無人機（畢竟這類量大、用的多嘛）。鑒於避免廣告嫌疑，本文均不提及任何公司和具體團隊。

 

 

10年以前，搞無人機的十個人有八個是航空、氣動
、機械出身，更多考慮的是如何讓飛機穩定飛起來、飛得更快、飛得更高。如今
，隨著芯片
、人工智能、大數據技術的發展
，無人機開始了智能化、終端化、集群化的趨勢
，一大批畢業於自動化、機械電子

、信息工程
、微電子的高材生們投入到了無人機研發大潮中
，幾年的時間讓無人機從遠離人們視野的軍事應用飛入了尋常百姓家、讓門外漢可以短暫的學習也能穩定可靠的飛行娛樂。不可否認，飛控技術的發展是這十年無人機變化的最大推手。

 

回顧曆史，飛控技術發展分為兩大流派、三種起源。

 

▲無人機已成戰爭中不可忽視的力量

 

先表一表以蘇俄、歐美為代表的兩種技術體係。高技術的發展最初都源於軍事，飛控的發展更不例外，一戰
、二戰再到伊拉克戰爭
，無論是蘇俄還是歐美國家
，都相繼開始了有人飛機的無人化改造以及新研製無人機的工作。

 

蘇(su)俄(e)國(guo)家(jia)延(yan)承(cheng)了(le)載(zai)人(ren)機(ji)控(kong)製(zhi)的(de)研(yan)發(fa)技(ji)術(shu)體(ti)係(xi)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)到(dao)了(le)無(wu)人(ren)機(ji)
，早(zao)期(qi)飛(fei)控(kong)硬(ying)件(jian)使(shi)用(yong)了(le)戰(zhan)鬥(dou)機(ji)的(de)飛(fei)控(kong)計(ji)算(suan)機(ji)，控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)一(yi)直(zhi)使(shi)用(yong)分(fen)型(xing)模(mo)態(tai)分(fen)段(duan)辨(bian)識(shi)
、建模、控製的方法。通俗來講就是要通過吹風洞

、機理建模等方法，知道飛行器在起飛、懸停、低速、中速、高速
、降jiang落luo等deng不bu同tong飛fei行xing狀zhuang態tai下xia的de參can數shu，在zai不bu同tong狀zhuang態tai設she計ji相xiang應ying控kong製zhi器qi。飛fei行xing器qi飛fei行xing過guo程cheng中zhong不bu斷duan切qie換huan控kong製zhi方fang法fa或huo控kong製zhi參can數shu以yi保bao證zheng飛fei行xing器qi處chu於yu理li想xiang狀zhuang態tai。這zhe種zhong流liu派pai優you勢shi在zai於yu硬ying件jian經jing過guo長chang期qi飛fei行xing驗yan證zheng，控kong製zhi算suan法fa在zai設she計ji模mo態tai內nei係xi統tong穩wen定ding性xing可ke以yi有you效xiao理li論lun證zheng明ming


；缺點在於硬件傻大笨粗且無法預測實際飛行過程中可以經曆的所有飛行狀態。

 

相比起蘇俄直接使用了戰鬥機的技術體係，歐美則前瞻性地在上世紀中期開始布局了前沿技術的探索和積累（DARPA就是各類計劃的代表），支持研究機構、大學探索了很多新的無人機專用的飛控硬件和算法。

 

▲DARPA
，是美國國防部屬下的一個行政機構
，負責研發用於軍事用途的高新科技

 

這類項目一般以軍工企業牽頭、研究所負責演示驗證
、大學負責理論算法研究，組成的團隊通過多年的中小型無人機的試飛試驗

，形成了以嵌入式計算機為硬件核心
、以自適應控製為算法的飛控體係。

 

其實歐美和蘇俄的派係區別最大的就在這！歐美很大程度上放棄了傳統的模態分段控製


，無需再對不同飛行狀態進行建模、參數辨識，而是采取了在線辨識
，也就是說在飛行器飛行的過程中通過在線辨識理論方法，控製器自己判斷自身所處的狀態
、參數等，根據這些信息響應切換不同的控製策略或控製參數。這種流派的優勢在於係統體積小
、重量輕，縮短了新型無人機的研發過程，智能型進一步增強
；缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)理(li)論(lun)技(ji)術(shu)積(ji)累(lei)
，且(qie)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)上(shang)無(wu)法(fa)證(zheng)明(ming)全(quan)局(ju)係(xi)統(tong)穩(wen)定(ding)性(xing)。但(dan)無(wu)論(lun)怎(zen)樣(yang)，飛(fei)控(kong)的(de)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)了(le)重(zhong)要(yao)的(de)使(shi)能(neng)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)，讓(rang)美(mei)國(guo)的(de)軍(jun)用(yong)無(wu)人(ren)機(ji)一(yi)躍(yue)成(cheng)為(wei)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)，其(qi)他(ta)國(guo)家(jia)也(ye)紛(fen)紛(fen)效(xiao)仿(fang)。

 

再來說說飛控的三種起源——“固定翼飛控”、“開源飛控”、“自研飛控”。幹過無人機的人都知道，飛控不好搞！但麵對市麵上各種動不動就“高可靠”、“軍工級”、“全自主”，圈外人根本不知道這夥人是怎麼把飛控搞出來的？他們說的可靠麼
？了解了這三種起源
，以後你跟搞飛控的聊，一定讓他覺得你是“老司機”。

 

十多年前搞垂直起降無人機的主要技術來源是“固定翼飛控”，其實固定翼無人機才算是無人機真正的祖宗
，100多duo年nian前qian就jiu已yi經jing有you人ren將jiang戰zhan鬥dou機ji加jia裝zhuang簡jian單dan的de控kong製zhi器qi嚐chang試shi完wan成cheng無wu人ren偵zhen查zha和he投tou彈dan的de工gong作zuo。那na麼me為wei什shen麼me無wu論lun是shi載zai人ren飛fei機ji還hai是shi無wu人ren機ji都dou是shi先xian固gu定ding翼yi成cheng熟shu
、垂直起降的晚熟呢？從結構上看，固定翼飛行器沒有垂直起降飛行器過多的旋轉、振動部件，氣動也比較簡單
；從cong控kong製zhi方fang麵mian看kan，固gu定ding翼yi飛fei行xing器qi屬shu於yu靜jing穩wen定ding係xi統tong，就jiu像xiang我wo們men開kai車che
，手shou離li開kai方fang向xiang盤pan幾ji秒miao鍾zhong汽qi車che仍reng能neng正zheng常chang直zhi行xing，相xiang比bi之zhi下xia屬shu於yu靜jing不bu穩wen定ding的de垂chui直zhi起qi降jiang飛fei行xing器qi則ze需xu要yao駕jia駛shi員yuan無wu時shi無wu刻ke不bu在zai調tiao整zheng著zhe操cao縱zong杆gan，稍shao有you疏shu忽hu就jiu會hui墜zhui毀hui。這zhe兩liang方fang麵mian且qie主zhu要yao是shi控kong製zhi上shang的de困kun難nan，讓rang垂chui直zhi起qi降jiang飛fei行xing器qi的de控kong製zhi非fei常chang困kun難nan。這zhe個ge特te性xing也ye讓rang來lai源yuan於yu固gu定ding翼yi飛fei控kong的de團tuan隊dui在zai應ying對dui垂chui直zhi起qi降jiang飛fei行xing時shi顯xian得de束shu手shou無wu策ce，以yi往wang積ji累lei的de固gu定ding翼yi飛fei行xing控kong製zhi策ce略lve可ke借jie鑒jian意yi義yi不bu大da，甚shen至zhi直zhi接jie使shi用yong原yuan有you的de空kong速su進jin行xing控kong製zhi還hai經jing常chang導dao致zhi致zhi命ming的de摔shuai機ji。

 

▲風靡一時的開源飛控代表——APM

 

再來說說“開源飛控”。這可能是市麵上能見到最多數量的飛控了，其來源於“DIY DRONE”時期，最開始是為了滿足歐美“極客”、“創客”對於自由飛行的夢想。本來挺好的事情，這裏又要轉折了！然而
，“極客”這個詞被中國又玩壞了！缺乏了分享和奉獻精神的中國“極客”們，迅速將各類開源飛控直接商品化賣錢。更讓人毛骨悚然的是，這樣的“商品”不僅賣給了中國的玩家，更有甚者還賣給了農業、電力、甚至警用這類行業用戶！

 

殊不知這種未商品化的天然“半成品”有著天然的基因缺乏：1）硬件器件未經可靠性、規模化驗證。開源飛控的設計初衷是供極客們二次開發或者愛好者DIY的“半成品”，其硬件選型往往是用於移動終端或其他機器人的消費級器件
，意在體現整體係統架構並控製較低成本，並未充分考慮溫度、環境、振動、批量供貨等產品化過程；2）軟件技術體係冗餘嚴重、資源不足。出於通用性的考慮
，目前開源飛控適配幾乎所有類型的飛行器、通信協議中預留了大量負載字段
、占用了幾乎大部分係統資源等等，這些特性會造成過度冗餘的底層程序、控製策略、通信協議段、不足的內存及計算資源

，後續的開發會持續處於“對付”的狀態
，造成產品不穩定。

 

▲類似這種前瞻性的研發功課，隻有自研飛控廠商才有實力和底氣來做

 

最後嘮一嘮“自研飛控”的事。目前幾家知名的無人機公司都是從自研飛控起家的，基本上都經曆了10年以上的技術沉澱，為什麼呢？因為……10年前還木有開源飛控！這些團隊都是電容電阻逐個畫到板子上、代碼一行一行碼到屏幕上。開發過程往往是模塊化搭建的
，比如先開發傳感器采集、舵機／電機控製，再調試獨立通道從航向、轉速
、定高
、俯仰、henggundengrangfeixingqiwending，suihoushiwendingxuanting
，daozheliyijingshichenggongyidabule

，zuihoushihangxianfeixing，keyianzhaoshedinghangjidianzidongfeixing。zhicijibenwanchengle“自研飛控”的基本過程

，這裏看起來短短幾行字，我們的飛控攻城獅們至少要經曆幾年的時間，還是一切順利的情況下！自zi研yan飛fei控kong確que實shi耗hao時shi耗hao力li
，但dan帶dai來lai的de好hao處chu是shi由you於yu對dui硬ying件jian和he軟ruan件jian的de充chong分fen理li解jie，後hou續xu的de開kai發fa和he改gai進jin會hui大da大da加jia速su，遇yu到dao任ren何he問wen題ti的de改gai進jin速su度du也ye會hui大da大da加jia快kuai。也ye正zheng是shi因yin為wei這zhe些xie原yuan因yin，前qian期qi的de有you效xiao積ji累lei奠dian定ding了le目mu前qian幾ji個ge知zhi名ming無wu人ren機ji公gong司si的de快kuai速su發fa展zhan。

 

 

問題來了
，什麼是好飛控呢？怎麼選飛控呢
？衡量飛控“好壞”主要考慮四個方麵：適配、穩定
、功能
、服務。

 

適配——目前眾多無人機廠商中擁有自己飛控技術的較少，多數廠家走了一條設計、研發、生產機體，采購成熟飛控
，最後開拓市場渠道的道路，這有利於公司的快速起步並且占領市場製高點。然而，不同廠商的設計思路不同、針對用戶不同
、適應場景不同，造成飛行器機體的千差萬別。從單旋翼到多旋翼
、從四軸到八軸、從開放式到函道式、從(cong)油(you)動(dong)到(dao)電(dian)動(dong)，如(ru)果(guo)選(xuan)擇(ze)一(yi)款(kuan)飛(fei)控(kong)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)適(shi)配(pei)自(zi)己(ji)公(gong)司(si)設(she)計(ji)的(de)飛(fei)機(ji)
，還(hai)能(neng)保(bao)證(zheng)飛(fei)的(de)又(you)穩(wen)又(you)好(hao)

，您(nin)一(yi)定(ding)覺(jiao)得(de)成(cheng)功(gong)不(bu)遠(yuan)了(le)，想(xiang)偷(tou)著(zhe)笑(xiao)。如(ru)果(guo)同(tong)一(yi)款(kuan)飛(fei)機(ji)能(neng)把(ba)您(nin)公(gong)司(si)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)、不同款的飛機一起搞定，那真是要笑出聲來了，這樣不僅可以提高研發效率，更能減少維護成本。

 

▲穩定飛行的是一款好飛控的標配

 

穩定——相比起兩年前
，現在飛控已經基本穩定、市場也趨於成熟，沒有試用過的客戶基本是不會出手了。可試用如何看出穩定、可靠呢？這裏可以用“三看”訣竅：“一看”公司產能
，年產至少達到1000套以上各類工藝流程、質量管理、測試體係才能基本走通
、健全；“二看”器件篩選，工業級以上的產品尤其是需要“歸零”管理的產品器件篩選非常重要，需要考察公司在器件篩選的流程、篩選率等，確定基礎器件的穩定；“三看”測試環境，飛控產品屬於“零容忍”故障產品，至少需要經曆模塊級測試、產品級測試、係(xi)統(tong)級(ji)測(ce)試(shi)。雖(sui)然(ran)產(chan)品(pin)形(xing)態(tai)是(shi)飛(fei)控(kong)，但(dan)必(bi)須(xu)要(yao)經(jing)過(guo)整(zheng)機(ji)安(an)裝(zhuang)後(hou)的(de)飛(fei)行(xing)測(ce)試(shi)再(zai)拆(chai)裝(zhuang)複(fu)原(yuan)才(cai)能(neng)出(chu)廠(chang)。不(bu)得(de)不(bu)說(shuo)一(yi)句(ju)，上(shang)述(shu)的(de)測(ce)試(shi)如(ru)果(guo)你(ni)以(yi)為(wei)正(zheng)常(chang)抽(chou)檢(jian)即(ji)
，可(ke)那(na)就(jiu)錯(cuo)了(le)！要全檢！全檢！全檢！

 

功能——不得不承認，現在的飛控還不能稱為完全成熟，炸機率普遍還處於3%-20%的較高水平
，但並不能阻止我們對功能的不懈追求。一般來講
，“開源飛控”由於豐富的生態，對於外在功能性需求響應較快；而“自研飛控”對於功能性定製更深入，對於係統性功能需求的開發周期更短。目前飛控除了基本飛行功能外，主要功能包括：1）高精度定位及控製，也就是我們俗稱的差分GPS
；2）地勢變化的自動跟蹤，主要用在農田噴灑；3）自動避障功能，可以保證飛行過程中不對飛行器造成傷害；4）飛行規劃定製，客戶可以在使用過程中定義A-B點飛行、指定區域覆蓋飛行、飛行任務中斷續飛等；5）手持終端任務規劃與監控，通過手機、PAD、筆記本等設備下達飛行任務並實時任務監控；6）遠程監控及分析，通過移動運營商網絡在遠程異地對飛行過程進行監控並分析運行狀態及故障。

 

 

▲優質的技術支持服務對於整機廠商越發重要

 

服務——前三個判斷飛控好壞的關鍵詞大家都能理解，說到服務很多人會摸不著頭腦。其實這一條還真是一個特別重要的因素，尤其是對B端的客戶。以農業植保應用為例
，農田施藥的作業季在3月到10月，而旺季主要集中在5-8月，需要高強度、大負荷、不間斷作業
，在溫差大
、濕度大
、環境複雜的農田出現各類故障在所難免。優質的服務需要7x24小時提供不間斷技術支持、配件更新
、調試指導
，才能讓使用者最大限度減小損失、獲取效益，而且這些專業的服務目前隻有飛控生產廠商才能做的最好。

 

 

如果說“飛控是無人機核心技術之一”
，我想沒有人會否認，而現實是大多數無人機廠商並不完全掌握這項技術，大家看不到重要性麼？非也！其實很多廠商都曾嚐試過自主研發，但絕大多數都由於技術積累薄弱、可靠性不高、技術迭代速度慢等因素而中途放棄，發自肺腑地說“搞飛控還真的挺難”！

 

先來看看無人機飛控的技術現狀，由易到難基本分成三個層次：“飛行”、“感知”、“交互”。第一級“飛行”，指無人機了解自身狀態進行穩定控製的基礎上，可以通過地麵人員遙控、yidongduanshezhiluxianhuoyuanchengzhilingwanchengyudinghangxiandezidongfeixing
，zheshifeixingkongzhiderumenjieduan，lianhaozheyijikeyiwanchengyixiejibenderenwule，birukongkuangquyudeyuanchengzhencha。keyingyongzainongye、物流、巡檢等複雜環境怎麼辦？樓房能躲開麼？能找到合適降落地點麼？

 

不行
，必須升至第二級“感知”。感知層次是指無人機不僅了解自身狀態，對外界環境也要通過傳感器了如指掌。感知通過傳感器選型、數字濾波、多傳感器數據融合
、基於感知的路徑規劃等技術，讓無人機在複雜環境中完成任務且飛行自如。

 

飛控等級修煉到這應該差不多吧
？還有
？沒錯！你有沒有想過，今天無人機的技術狀態類似地麵機器人50年前的情形——穩定的行走

、越過障礙物、把拍攝的場景錄下來。而今的地麵機器人不僅會“感知”，複雜“交互”的能力讓他們完成諸如拆彈
、換電瓶這樣的工作遊刃有餘。無人機為什麼不能“交互”呢？為什麼不能空中進行危險品的采樣、輸電線路損壞器件的維修更換、貨物的自動抓取與運輸？“Nothing is Impossible”！交互是在感知的基礎上，在了解了外界環境後對環境中的目標進行交互作業的過程。

 

按照這種方式分類，目前的無人機基本處於1.5級水平，那麼飛控的開發在不同技術層級到底難在哪
？如何克服這些難點呢
？

 

首先來看看“飛行”。垂直起降無人機最大的控製特性就是其靜不穩定特性
，類似用指尖平穩地托起一支筷子，必須不停的調整姿態、位置得以平衡。人最快的反應速度大約每秒5次
，而無人機要想達到優秀的控製性能，需要每秒300次的感知和計算
，任何一次的計算錯誤或計算中斷的結果都是機器墜毀任務停止。一套完整的飛控全部器件接近1000個，是一部複雜手機的幾倍，下至OEM安(an)卓(zhuo)機(ji)上(shang)至(zhi)蘋(ping)果(guo)，死(si)機(ji)對(dui)於(yu)使(shi)用(yong)者(zhe)僅(jin)僅(jin)是(shi)重(zhong)啟(qi)加(jia)一(yi)聲(sheng)歎(tan)息(xi)的(de)事(shi)，而(er)對(dui)於(yu)無(wu)人(ren)機(ji)則(ze)無(wu)法(fa)接(jie)受(shou)。這(zhe)些(xie)部(bu)件(jian)首(shou)先(xian)要(yao)保(bao)證(zheng)自(zi)身(shen)運(yun)轉(zhuan)正(zheng)常(chang)

，其(qi)次(ci)要(yao)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)氣(qi)
、通信正常，組裝後要經曆各種測試、機體振動的衝擊，最後要求忍受住風吹日曬及老化過程！艾瑪，好難！想把“飛行”搞好

，先要一套完善可擴展的硬件係統架構，具備強大的計算能力以及高帶寬的總線通信能力
；其次器件要根據飛行需求按照商業

、工業
、軍工不同等級標準選擇；在實時嵌入式操作係統上構建具有自身及環境適應性強的控製算法；最後，在使用前進行溫度、壓力、振動、電磁兼容、飛行性能等全科目全產品檢驗。

 

▲科幻電影裏的人機感知或許很快就會成為現實

 

再來看看“感知”。人(ren)類(lei)總(zong)喜(xi)歡(huan)用(yong)自(zi)己(ji)的(de)標(biao)準(zhun)衡(heng)量(liang)其(qi)他(ta)事(shi)物(wu)，在(zai)我(wo)們(men)的(de)思(si)維(wei)裏(li)好(hao)萊(lai)塢(wu)大(da)片(pian)裏(li)變(bian)形(xing)金(jin)剛(gang)的(de)能(neng)力(li)應(ying)該(gai)是(shi)習(xi)以(yi)為(wei)常(chang)容(rong)易(yi)做(zuo)到(dao)的(de)。殊(shu)不(bu)知(zhi)

，人(ren)類(lei)經(jing)曆(li)了(le)多(duo)少(shao)年(nian)的(de)進(jin)化(hua)才(cai)有(you)了(le)今(jin)天(tian)豐(feng)富(fu)的(de)感(gan)知(zhi)和(he)思(si)維(wei)能(neng)力(li)，機(ji)器(qi)人(ren)的(de)曆(li)史(shi)呢(ne)
？如(ru)果(guo)這(zhe)麼(me)看(kan)，機(ji)器(qi)人(ren)的(de)演(yan)化(hua)速(su)度(du)還(hai)更(geng)快(kuai)些(xie)呢(ne)。人(ren)感(gan)知(zhi)世(shi)界(jie)主(zhu)要(yao)靠(kao)看(kan)，眼(yan)睛(jing)具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)、自動變焦、自動調焦、自動白平衡
、自動光圈……各種自動，而目前無人機感知用到的攝像機和計算能力比人的能力還差十萬八千裏呢！智能引入其他傳感器
，比如激光
、聲納、雷達等，每種傳感器的特性不同，需要將這些流媒體、離散矩陣等結構化和非結構化數據歸攏好形成合力

，物理、數學
、電子、電路等知識缺一不可啊！要做好“感知”也並非不可能，先要針對應用場景的環境變量、複雜程度、精度要求、響應時間進行感知傳感器的硬件選型和組合
；其次進行數據的初步整理
、深度數據融合
；最後基於感知結果以及飛行器的運動學和動力學特性進行任務
、路徑的重規劃。

 

“交互”層級，想想都難！不妨讓我們腦洞大開一下
，某天發生大麵積停電
，無人機通過巡查發現了一處輸電線路破損，這時飛機伸出機械手抓
，熟練地廢件摘除、取出備件

、更換、纏繞絕緣膠帶

、放fang回hui工gong具ju，飛fei回hui基ji地di完wan成cheng任ren務wu。看kan似si不bu起qi眼yan的de過guo程cheng
，卻que因yin為wei所suo有you操cao作zuo都dou在zai空kong中zhong而er異yi常chang艱jian難nan。我wo們men都dou看kan到dao過guo在zai空kong間jian站zhan上shang進jin行xing維wei修xiu任ren務wu的de航hang天tian員yuan

、水下作業的潛航員，他們的任何動作都非常困難
，就是因為他們都處在懸浮狀態，任何的力都會產生反作用力導致定位
、操cao作zuo的de不bu確que定ding性xing。無wu人ren機ji空kong中zhong交jiao互hu也ye類lei似si
，在zai於yu目mu標biao接jie觸chu過guo程cheng中zhong會hui產chan生sheng反fan作zuo用yong力li影ying響xiang飛fei行xing平ping穩wen
，而er飛fei行xing姿zi態tai的de影ying響xiang又you會hui導dao致zhi操cao作zuo力li的de變bian化hua，進jin入ru一yi個ge惡e性xing循xun環huan。要yao實shi現xian空kong中zhong的de有you效xiao交jiao互hu首shou先xian要yao在zai時shi變bian的de環huan境jing下xia進jin行xing精jing確que的de預yu測ce性xing感gan知zhi，判pan斷duan在zai反fan作zuo用yong力li後hou係xi統tong的de狀zhuang態tai；其次要考慮通過整體建模或解耦控製消除操作臂本身運動過程對飛行器的影響；最後保證在操作臂與目標接觸及移動過程中，外力／力矩對飛行器的影響最小，實現安全交互任務。

 

 

洋洋灑灑幾千字，用10年的積澱回顧了飛控的發展史
、如何選擇、技術難點以及解決思路，如果再往後看10年
，未來的飛控還會是核心麼
？技術發展趨勢是什麼呢？

 

硬件SoC化。片上係統（System on Chip, SoC）入侵無人機飛控就是這兩年的事情，高通、Intel、英飛淩
、華為海思等紛紛通過投資、收購消費無人機團隊或企業進入這個市場。飛控SoC之所以選擇消費級無人機作為突破口，主要原因是此類無人機數量大
，對於SoC帶來的投入產出比更好；另一方麵消費級無人機比商用無人機應用環境更理想，對可靠性、平ping均jun無wu故gu障zhang時shi間jian要yao求qiu更geng低di。而er通tong過guo股gu權quan形xing式shi與yu無wu人ren機ji企qi業ye深shen度du結jie合he是shi因yin為wei傳chuan統tong的de芯xin片pian廠chang商shang隻zhi有you硬ying件jian的de能neng力li



，需xu要yao與yu無wu人ren機ji企qi業ye在zai軟ruan件jian方fang麵mian深shen度du結jie合he和he定ding製zhi開kai發fa，這zhe裏li也ye足zu見jian飛fei控kong軟ruan件jian的de難nan度du之zhi大da，國guo際ji化hua的de大da企qi業ye也ye很hen難nan搞gao定ding。而er未wei來lai飛fei控kong的de硬ying件jianSoC化不可阻擋，隻是在消費之外的領域需要更長時間的市場培養和技術迭代的過程
，在解決了上述問題後，SoC將帶來極大的成本降低

，更多的飛控企業會更專注於應用層、數據端的技術開發。

 

軟件模塊化。硬件SoC化(hua)後(hou)會(hui)帶(dai)來(lai)硬(ying)件(jian)結(jie)構(gou)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)，為(wei)軟(ruan)件(jian)的(de)升(sheng)級(ji)迭(die)代(dai)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)好(hao)的(de)生(sheng)態(tai)，不(bu)同(tong)開(kai)發(fa)者(zhe)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)標(biao)準(zhun)的(de)底(di)層(ceng)驅(qu)動(dong)支(zhi)持(chi)及(ji)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)分(fen)享(xiang)軟(ruan)件(jian)的(de)代(dai)碼(ma)。（聽起來有點像現在的開源飛控，YES！）不同傳感器處理程序、不同飛行控製算法、不同任務規劃模塊、butongzhenduanruanjianjiangbeidingyiweimokuaihuachengxu，zhexiemokuaijiangtongguofufeihuoqitaxingshixingchengfeikongruanjiandeshangyemoshi
，dadajiangdilexingongnengkaifadenandu，jianggengduodezhuyilijizhongzairenwucenghuoyewuceng。

 

▲係統終端化或將未來影響每一個人

 

係統終端化。目前的無人機係統應用還是將飛行器視為核心資產

，所有的人力、財力、物力都圍繞著飛行器本身轉
，預期通過無人機的使用愉悅人們心情或者在生產中創造價值。目前這個階段有點像80年代的人們使用大哥大
，當個寶貝一樣但卻沒有發揮其很大的作用
；erxianzaideshoujiyijingzhongduanhua，jinjinshibianbuquanqiudezhongduan，renmencongzhongduanhuoququanqiuyouyixinxidetongshiyezaigongxianzhezishendejiazhi。weilaiwurenjizaigeleiyingyongzhonggengxiangshibusadeyixiliezhongduanshebei
，feikongzuoweiwurenjidehexinhuizaizhongduanhuaguochengzhongbanyanzhongyaozuoyong，wulunzaixiaofei
、農業、巡視等各領域
，飛控將成為數據終端的核心，大量的飛行狀態、任務數據、載荷狀態會被記錄、回傳
、分發，用戶或其他利益相關方會通過付費等商業模式獲取終端的有用信息。

 

通信網絡化。無人機發展了上百年
，絕大多數情況下的通信都是點對點的直接聯係
，無論是早期的遙控盒還是航模遙控器、無論是便攜式電腦地麵站還是手持終端任務管理器，無非是通過加大功率通過LF（低頻）到HF（高頻）甚至到UHF（特高頻）等波段進行點對點通信。隨著美國GPS戰略
，可以通過衛星進行各類無人機等終端的組網，但目前其由於帶寬、成(cheng)本(ben)等(deng)問(wen)題(ti)而(er)無(wu)法(fa)在(zai)商(shang)用(yong)中(zhong)廣(guang)泛(fan)推(tui)廣(guang)。隨(sui)著(zhe)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)增(zeng)長(chang)率(lv)的(de)放(fang)緩(huan)以(yi)及(ji)無(wu)人(ren)機(ji)終(zhong)端(duan)化(hua)的(de)趨(qu)勢(shi)，移(yi)動(dong)運(yun)營(ying)商(shang)們(men)也(ye)敏(min)銳(rui)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)了(le)商(shang)機(ji)
，紛(fen)紛(fen)推(tui)出(chu)了(le)麵(mian)向(xiang)無(wu)人(ren)機(ji)應(ying)用(yong)的(de)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。這(zhe)類(lei)方(fang)案(an)目(mu)前(qian)采(cai)用(yong)成(cheng)熟(shu)商(shang)用(yong)2G


、3G、4G網絡，通過定義套餐、開發貼片SIM卡組件、天線定製等方式
，使無人機作為終端接入商用網絡。雖然還存在網絡不穩定


、覆蓋區域不全等因素，但隨著無人機數據價值的增加
、移動通信技術的高速發展驅動以及無人機管控壓力的增大，在不久的將來借助運營商的飛控網絡化趨勢不可阻擋。

 

▲無人機+大數據或將帶來一場全新的產業變革

 

數據可視化。在大數據時代，沒有人否認原始數據的重要性。無人機+大數據喊了也有一段時間了
，但目前受到終端化剛起步、網絡化未完全落地
、數(shu)據(ju)來(lai)源(yuan)少(shao)等(deng)因(yin)素(su)
，無(wu)人(ren)機(ji)的(de)大(da)數(shu)據(ju)時(shi)代(dai)還(hai)沒(mei)有(you)真(zhen)正(zheng)來(lai)臨(lin)。無(wu)人(ren)機(ji)數(shu)據(ju)與(yu)其(qi)他(ta)大(da)數(shu)據(ju)最(zui)大(da)的(de)區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)行(xing)業(ye)垂(chui)直(zhi)度(du)深(shen)。在(zai)不(bu)考(kao)慮(lv)消(xiao)費(fei)娛(yu)樂(le)應(ying)用(yong)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，無(wu)人(ren)機(ji)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)又(you)幾(ji)十(shi)種(zhong)

，而(er)每(mei)一(yi)種(zhong)都(dou)有(you)其(qi)已(yi)有(you)的(de)
、jiaoshenbileidexingyemoshi，geleibutonglingyudeshujuronghedekenengxingbuda。zaiweilaiwurenjifazhanguochengzhongbuyingkongfanqiangtiaodashujudeyiyi，ergengyingtongguofeikongdeshujusoujinenglihuoqugaopinlvdeyouxiaoxinxijinxingfenxi
，dedaonenggougeixingyedailaijiazhide“可視化”數據，直接為行業服務。