無人機技術的進步備受關注

2019年6月11日在皇(huang)帝宮舉行(xing)的(de)一次無人(ren)(ren)機會議上(shang)(shang)，無人(ren)(ren)機技(ji)術（UAV）的(de)發展再次受到關注，該會議上(shang)(shang)公司討論了(le)農業測量，相機技(ji)術和無人(ren)(ren)機交(jiao)付等方(fang)面的(de)進展。Passerine Aircraft Corporation的(de)首(shou)席執行(xing)官兼創始人(ren)(ren)Matthew Whalley考察了(le)無人(ren)(ren)機所扮演的(de)許多(duo)角(jiao)色(se)，從貨物交(jiao)付到火災監控，管道和電力線檢查，安(an)全，調查，野生動植物保護以及攝(she)影和攝(she)影。

他估計，每(mei)年需(xu)要(yao)監測(ce)31800架(jia)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)來監視(shi)1420萬(wan)平方(fang)公里的(de)受管理森林，而農業(ye)則需(xu)要(yao)29.8萬(wan)架(jia)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)。每(mei)年將(jiang)需(xu)要(yao)另外150 000 UAV來監視(shi)350萬(wan)公里的(de)地面管道，并且需(xu)要(yao)297 000 UAV來監視(shi)所(suo)有電力(li)線。沃利（Whalley）認為，每(mei)年交付160公斤以下15公斤無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)的(de)潛(qian)在需(xu)求。    Whalley表示，由于無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)具(ju)有如此巨大的(de)潛(qian)力(li)，因此制造無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)的(de)行業(ye)具(ju)有巨大的(de)潛(qian)力(li)，并且由于南非具(ju)備在此生產飛機(ji)(ji)的(de)技(ji)能(neng)，南非可以幫助滿足這一需(xu)求。

“無(wu)人機有(you)可(ke)能(neng)革(ge)新許多行(xing)業。非洲有(you)能(neng)力利用這(zhe)(zhe)一(yi)優勢趕超并超越世界其他地區。這(zhe)(zhe)樣做的窗口很(hen)小，我們(men)需要努(nu)力利用這(zhe)(zhe)一(yi)機會(hui)。”   

Passerine Aircraft Corporation正在(zai)開(kai)發(fa)一種跳入(ru)空(kong)(kong)中(zhong)的獨特無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)，從而消(xiao)除了對跑道，發(fa)射軌道或(huo)任何(he)其他起(qi)飛輔(fu)助設(she)備的需(xu)求。為了起(qi)飛，無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)乘(cheng)坐(zuo)專門設(she)計(ji)的機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)腿(tui)跳入(ru)空(kong)(kong)中(zhong)，然后降落(luo)，進入(ru)失速艙然后降落(luo)在(zai)腿(tui)上(shang)，就像鳥類一樣。沃(wo)利認(ren)為這(zhe)是(shi)世界上(shang)第(di)一個這(zhe)樣的無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)。   夸祖(zu)魯-納塔爾大學(xue)的Riaan Stopforth概述了在(zai)那里進行的許多無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)研究和開(kai)發(fa)項(xiang)目，該(gai)項(xiang)目已經看到該(gai)大學(xue)開(kai)發(fa)的幾種無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)，例如雙(shuang)臂雙(shuang)引擎NMU001固定(ding)翼(yi)飛機(ji)(ji)(ji)。   

在(zai)自動包(bao)裹遞送上(shang)已經進(jin)行了多次(ci)測試，其中(zhong)(zhong)有(you)兩架(jia)(jia)(jia)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機在(zai)飛(fei)行中(zhong)(zhong)被用(yong)來放(fang)下包(bao)裹（一架(jia)(jia)(jia)小型無(wu)人(ren)(ren)(ren)機測試了0.5千(qian)克有(you)效載荷，而翼展(zhan)4米(mi)的(de)機翼則落(luo)下了5千(qian)克有(you)效載荷）。在(zai)一項測試中(zhong)(zhong)，一架(jia)(jia)(jia)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機從(cong)75米(mi)高處(chu)將(jiang)一包(bao)包(bao)裹從(cong)目標墜(zhui)落(luo)1.8米(mi)以(yi)內。 Stopforth說UKZN一直在(zai)考(kao)慮使用(yong)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機將(jiang)包(bao)裹放(fang)到船上(shang)，并且一直在(zai)研究在(zai)隧道中(zhong)(zhong)飛(fei)行（在(zai)采(cai)礦業中(zhong)(zhong)很有(you)用(yong)）。正(zheng)在(zai)探索的(de)其他(ta)可能(neng)性包(bao)括塔架(jia)(jia)(jia)和(he)風(feng)力(li)渦輪機檢(jian)查，以(yi)及開發固定(ding)機翼垂直起飛(fei)和(he)著陸(lu)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機–已經用(yong)4米(mi)固定(ding)機翼無(wu)人(ren)(ren)(ren)機進(jin)行了一些實(shi)驗。   

UKZN一(yi)直在開(kai)發飛機(ji)穩定性(xing)和(he)自主著陸軟(ruan)件(jian)，該軟(ruan)件(jian)已在模擬(ni)器和(he)小型(xing)無人機(ji)上進行了測試。該軟(ruan)件(jian)旨在使飛機(ji)從(cong)極端的(de)操縱(zong)，晃(huang)動或其他(ta)不(bu)安全的(de)飛行條件(jian)下(xia)恢復。根據Stopforth的(de)說(shuo)法，自動擴口非(fei)常(chang)(chang)難(nan)于管理，但是該軟(ruan)件(jian)能夠(gou)做(zuo)到。    Stopforth說(shuo)，獲得無人機(ji)研發資金(jin)非(fei)常(chang)(chang)困難(nan)，特別是因為創造收(shou)入的(de)商業工(gong)作(zuo)比學術工(gong)作(zuo)優先。他(ta)呼吁在南非(fei)建立一(yi)個機(ji)器人技術中心，以吸引學術界(jie)和(he)工(gong)業界(jie)的(de)人們(men)一(yi)起工(gong)作(zuo)，并共享人員(yuan)和(he)資源(yuan)。他(ta)還呼吁業界(jie)加入學術界(jie)，并提供獎學金(jin)和(he)培訓。  

Exxaro Resources的(de)(de)高級(ji)地雷測量師(shi)Zwelethu Hlathswayo作了(le)關于(yu)無人(ren)機(ji)在(zai)礦(kuang)場(chang)恢(hui)復中的(de)(de)使(shi)用的(de)(de)演(yan)講。他(ta)說，在(zai)發現手(shou)工調(diao)查(cha)(cha)緩慢(man)，困難和危險之后，無人(ren)機(ji)承擔了(le)這項(xiang)任務，并被認為是最快，最安全的(de)(de)庫存(cun)調(diao)查(cha)(cha)方法。它們被用于(yu)埃克(ke)薩羅位于(yu)姆(mu)普馬蘭加(jia)市貝爾法斯特的(de)(de)煤礦(kuang)帶狀煤礦(kuang)中，該煤礦(kuang)每(mei)年可生產數百(bai)萬噸(dun)煤炭，并使(shi)其成為“互聯礦(kuang)”。   

GoUAV的(de)(de)董(dong)事總經(jing)理(li)Philip Smerkovitz談到(dao)了無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)導航和(he)(he)攝像頭技術的(de)(de)發展(zhan)。他說，實時(shi)運動(dong)（RTK）定位越來(lai)越多地(di)(di)(di)運用于(yu)無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)導航和(he)(he)測(ce)(ce)量中，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)對(dui)位置(zhi)數(shu)據(ju)進(jin)行實時(shi)校正，從而(er)達到(dao)厘米(mi)級的(de)(de)精(jing)度(du)。例(li)如(ru)，帶有(you)RTK軟(ruan)件的(de)(de)DJI Phantom 4無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)在(zai)100米(mi)的(de)(de)飛行高度(du)下可(ke)以(yi)達到(dao)2.74厘米(mi)的(de)(de)地(di)(di)(di)面采(cai)樣距離(li)。 Smerkovitz解(jie)釋說，無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)的(de)(de)有(you)效載荷正在(zai)變得越來(lai)越復雜–例(li)如(ru)，商用DJI Matrice 210可(ke)以(yi)同時(shi)運載兩個有(you)效載荷，并且還(huan)配備了ADS-B應(ying)答器和(he)(he)防撞(zhuang)信標，以(yi)便在(zai)受控空域中更安全(quan)地(di)(di)(di)運行。它(ta)的(de)(de)有(you)效載荷之(zhi)一可(ke)以(yi)包括輻射(she)熱(re)像儀，它(ta)比(bi)常規熱(re)像儀靈敏得多，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)拾(shi)取(qu)小于(yu)0.5度(du)的(de)(de)溫(wen)度(du)差，從而(er)提供兩倍的(de)(de)溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量精(jing)度(du)。攝像機(ji)(ji)可(ke)以(yi)測(ce)(ce)量最高，最低和(he)(he)平均溫(wen)度(du)，并突出顯(xian)示(shi)設定溫(wen)度(du)范圍內的(de)(de)物(wu)體，這(zhe)對(dui)于(yu)尋找(zhao)人(ren)(ren)員時(shi)的(de)(de)搜(sou)索和(he)(he)救(jiu)援非常有(you)用。 Smerkovitz說，無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)已(yi)經(jing)極大(da)地(di)(di)(di)顛覆了調(diao)查行業，這(zhe)是無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)技術發展(zhan)最快的(de)(de)應(ying)用之(zhi)一。例(li)如(ru)，使(shi)用無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)測(ce)(ce)量35米(mi)高的(de)(de)手(shou)機(ji)(ji)發射(she)塔(ta)僅需(xu)4.5分(fen)(fen)鐘，其(qi)速(su)度(du)大(da)大(da)加快，并且比(bi)手(shou)動(dong)測(ce)(ce)量發射(she)塔(ta)便宜80％。使(shi)用專(zhuan)業軟(ruan)件，可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)生成模型，地(di)(di)(di)圖和(he)(he)比(bi)較(jiao)分(fen)(fen)析點。   

南非(fei)Aerobotics公(gong)司無人(ren)機操作(zuo)助理(li)Matthew Davis就農業調(diao)查中的(de)無人(ren)機作(zuo)了介紹。他(ta)說，病(bing)蟲害(hai)每(mei)年造成20-30％的(de)產量損(sun)失，但是可以通過(guo)適(shi)當的(de)調(diao)查減少損(sun)失。 Aerobotics的(de)解(jie)決(jue)方案是使用無人(ren)機為果園(yuan)中的(de)每(mei)一棵樹創(chuang)建(jian)3D模型(xing)，從而(er)使其性能可以隨時間(jian)進行(xing)監控。    

他說，Aerobotics是唯一一家按樹木進行農作物調查(cha)的(de)公(gong)司(si)(si)，最近在其數(shu)據庫中記(ji)錄了3000萬棵樹木，其中40％的(de)南非夏威夷堅果(guo)農民(min)(min)和50％的(de)柑桔農民(min)(min)使用Aerobotics。盡管(guan)該公(gong)司(si)(si)開始于南非，但它正在擴(kuo)展到美洲和世界(jie)其他地方。   

Aerobotics正在研究一種(zhong)新工具(ju)，通過(guo)識(shi)別樹上的(de)(de)(de)每種(zhong)水果(guo)來預(yu)測(ce)農作(zuo)物產量(liang)。目(mu)前(qian)，它仍在開(kai)發軟(ruan)件，這(zhe)是(shi)(shi)一個繁(fan)瑣的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)，因(yin)為(wei)必須手動計算樹木以(yi)使(shi)數據(ju)與UAV看(kan)到(dao)的(de)(de)(de)內容相關聯。該(gai)公司正在開(kai)展的(de)(de)(de)另一個未來項目(mu)是(shi)(shi)病蟲(chong)害檢測(ce)。這(zhe)也是(shi)(shi)一個繁(fan)瑣的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)，因(yin)為(wei)需(xu)要分析數百(bai)張(zhang)處(chu)于不同(tong)生命階段的(de)(de)(de)患病植物的(de)(de)(de)照(zhao)片，才能使(shi)機(ji)器學(xue)習正常(chang)工作(zuo)。   戴維斯(si)說，在農業上使(shi)用無人(ren)機(ji)有很多(duo)好處(chu)，因(yin)為(wei)它們(men)可以(yi)節(jie)省時間和(he)資源，減少(shao)損失并(bing)提高產量(liang)，最終使(shi)農民獲(huo)得更好的(de)(de)(de)投資回報。無人(ren)機(ji)也有望成為(wei)有效的(de)(de)(de)農作(zuo)物噴霧器，因(yin)為(wei)它們(men)可以(yi)編(bian)程(cheng)為(wei)僅噴灑單(dan)個樹木，從而節(jie)省了農藥。     Aerobotics從三年的(de)(de)(de)衛星數據(ju)包（可跟蹤農作(zuo)物的(de)(de)(de)變化）到(dao)季節(jie)性(xing)農作(zuo)物監(jian)測(ce)服務（從每公頃R50起）開(kai)始，為(wei)農民提供多(duo)種(zhong)服務。如果(guo)農民使(shi)用Aerobotics提供的(de)(de)(de)新穎軟(ruan)件駕駛自己的(de)(de)(de)無人(ren)機(ji)，則成本將降低到(dao)每公頃R30。   

在(zai)監管(guan)(guan)方面，LNP律(lv)師總(zong)監Ricardo Pillay考察了使用無(wu)(wu)人機和(he)監管(guan)(guan)框架的風險(xian)和(he)影(ying)響。他指出，自南非(fei)民航局（SACAA）于2015年7月實施無(wu)(wu)人飛(fei)行器(qi)法規以來，所有(you)用于商(shang)(shang)業目的的無(wu)(wu)人飛(fei)行器(qi)都受(shou)到嚴(yan)格的規定：商(shang)(shang)業需要(yao)(yao)遠程駕駛(shi)空(kong)中系統（RPAS）運(yun)營(ying)商(shang)(shang)證書(shu)（ROC），公司和(he)非(fei)營(ying)利性運(yun)營(ying)機構，并且還需要(yao)(yao)航空(kong)服務(wu)許可證（ASL）。但(dan)是，SACAA出現了嚴(yan)重(zhong)的延(yan)誤，在(zai)340份(fen)(fen)申請積壓(ya)中，只有(you)20多(duo)家公司收到了ROC。還備份(fen)(fen)了飛(fei)行批準書(shu)，有(you)500份(fen)(fen)未決申請。  

皮萊建議，為緩解(jie)繁(fan)瑣的無人(ren)機法規，應(ying)在低(di)風險和高風險運營商之間進(jin)行(xing)區分。他說，監管(guan)機構還需(xu)要分配(pei)更多資源來許(xu)可(ke)(ke)申請，并可(ke)(ke)能將流程數字化。他說：“隨著天(tian)空變得(de)擁擠，需(xu)要更全面的監管(guan)制度。”