無人機的玄機:厲害和不厲害的其實差很多

作者 | 發布日期 2015 年 07 月 26 日 12:00 | 分類 航太科技 follow us in feedly

無人機夯到不行。汪峰用無人機載鑽戒向章子怡求婚、中國河南洛陽公安在全國高考(大學聯招)期間利用它來預防電子作弊、台灣電視台記者在高雄大寮監獄人質挾持事件時利用它來拍攝圍牆裡面的情形、美國中央情報局利用它來獵殺塔利班和「伊斯蘭國」恐怖分子、網路零售業者亞馬遜用無人機來快遞。現在夯得不得了的無人機,好像無所不能,其實無人機技術高低差別有天壤之別,價位更不必說了。



無人飛機是這近一年來全球科技界最夯的話題。

今年一月初在賭城拉斯維加斯舉行的 2015 國際消費電子展 CES,就有大約 100 架各式各樣的無人飛機亮相。美國消費電子協會預估今年全球無人飛機的銷售量將達到 42 萬 5 千架,商機高達 40 億元台幣。

其實無人駕駛的飛機是個老骨董。早在 1903 年萊特兄弟寫下人類首次動力飛行的歷史紀錄之後不久,就有科學家開始研究如何利用無線電遙控來操縱飛機。

二次大戰期間,德日和英美雙方都曾經將戰鬥機改裝成遙控無人飛機,試圖搭載大量炸藥對敵方目標進行自殺式攻擊。可是受限於當時的無線電技術,這些武器都僅停留於實驗階段。

然而,隨著無線電導引、衛星導航和電腦等科技不斷的進步,如今的無人飛機早已不是當年的吳下阿蒙。

不過「無人飛機」實在是個非常籠統的稱呼,從外型來看,就可以分成多軸旋翼機(直升機)和定翼機;如果從科技層次來區分,至少可以分類成三種不同的飛行器。

 

無人機等級  高低分 3 種

第 1 種:就是我們常見的「遙控飛機」(Remotely Piloted Aircraft),駕駛不坐在機艙內,而是在一定距離以外(地面上或另外一架飛機裡)透過無線電遙控操縱飛機。大部分的遙控飛機是以真實飛機或直升機機身尺寸按比例縮小,主要供作娛樂或訓練用途,但也有些是以退役的戰鬥機或客機改裝而成。

雖然無線電波的傳送距離在理想條件下可以達到好幾十公里,不過一般遙控飛機的操作範圍都是在視線距離之內,以策安全。

第 2 種:如果無人飛機的飛行半徑能夠達到視線以外,則可歸類為「無人飛行載具 UAV」(Unmanned Aerial Vehicle),也就是近年來全球科技界競相投入的領域。

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一架功能完整的 UAV,包括了機身載具、推進動力、航電飛控、任務酬載以及地面控制等次系統,以及相關的系統整合能力,因此更貼切的稱呼應該是「無人飛行系統 UAS」(Unmanned Aerial System)。

毫無疑問地,美國是目前全世界 UAS 運用技術最成熟的國家。

就以前述獵殺恐怖分子的任務為例,典型的作業方式是一架 MQ-9 Reaper 死神式無人飛機,從阿富汗坎達哈的空軍基地以地面遙控方式起飛,達到預定高度之後,飛機的操縱權由位於美國本土內華達州奈里斯空軍基地的人員接手,他們透過專屬的人造衛星線路繼續駕駛這架無人飛機,前往早已預定好的空域待命。

當目標出現的時候(根據地面特戰部隊的回報,或是其他無人飛機或人造衛星所拍攝到的影像),任務機就會前往攔截,並盡可能利用機上的攝影機拍攝恐怖分子的臉部影像,傳回指揮中心進行人臉辨識,一旦確認無誤,飛行員扣下搖桿上的板機,地獄火飛彈從死神的機翼下射出,摧毀目標。

當然,不是每個國家都像老美這樣財大氣粗,可以這麼玩無人飛機。

不過任何一架 UAV 的標準作業方式至少應該包括預設航線、自動駕駛和衛星導航,也就是飛機以遙控方式起飛之後,能夠按照預先輸入飛行電腦內的航線自動飛行,並且透過機上的 GPS 核對座標,修正飛行路線,同時將飛行資訊回傳到地面控制中心。抵達目標上空之後,地面控制人員再透過無線電遙控 UAV 機上所酬載的設備,執行預定任務。

除了目前較為人所熟知的空拍攝影之外,UAS 其實還能夠執行環境(空污)監測、海上巡邏、國土保育、急難搜救、氣象觀測和通訊中繼等任務,功能完全取決於它所搭載的酬載系統。

和傳統的飛機比起來,除了載運乘客以外,幾乎什麼活都能幹,費用卻大為低廉。

例如齊柏林導演在拍攝《看見台灣》時所租用的 Bell-206 輕型直升機,每小時的作業費用大約在台幣 10-12 萬左右,而 UAV 的費用則不到 1 萬元。所以難怪 Amazon.com 會積極推動用無人飛機來快遞貨物。

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第 3 種:科技層次比 UAS 再更進一步的就屬於「飛行機器人系統」(Aerial Mobile Robotic System)了,除了具備上述 UAV 的十八般武藝之外,還具備了人工智慧,可以自主學習、適應作業環境、修正行為模式,甚至和其他飛行機器人分工合作。雖然這聽起來好像是好萊塢科幻電影的情節,但是科學家和工程師早已經在進行這方面的研究,而且頗有進展。至於這些機器人會不會像電影《魔鬼終結者》所描述的情節一樣,回過頭來消滅人類,這……又是另外一個主題了。

(本文由 天下雜誌 授權轉載)

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