[摘要]随着科学技术的迅猛发展，无人机技术也得到了迅速发展，无人机技术在在农业植保、快递物流、应急救援等各种领域得到了广泛的应用，并且无人机在实际的应用中也经受住了考验，发挥出了重要作用，同时也展现出巨大的发展前景。
本论文在对无人机进行定义和分类的基础上，阐述了无人机的发展的历史历程及无人机行业发展历程，分析了我国无人机的应用现况与未来发展趋势，本论文主要内容如下。1.探讨无人机的历史发展历程以及无人机的行业发展历程；2.探讨无人机市场发展现状、无人机政策发展现状、无人机技术发展现状以及无人机行业应用现状等；3.探索其在重点行业(比如物流行业、应急救援、农业植保等)的应用的前景调研；4.并通过互联网调研京东物流无人机产业，获取相关信息，让人能够对无人机重点行业应用有更加深入具体的了解。
[关键词]无人机市场无人机政策无人机技术无人机产业
第1章绪论
1.1课题研究背景及选题的目的意义
近年来，我国的卫星定位系统日益成熟、电子和无线电技术不断完善、无人机行业进入了迅猛发展时期。并且无人机已经逐渐成为了人们日常生产生活的重要工具，广泛应用于应急救援、快递物流、农业植保、航拍、编队飞行表演等各种领域[1]。随着时代的发展，无人机在军用和民用领域都有着非常不错的市场，其应用前景十分广泛，而目前的市场需求和技术的发展，也促进了无人机技术的发展[2]。
本文的主要目的是调研探究无人机的历史发展历程以及无人机的发展现状，无人机在市场上的发展现状，无人机目前的技术发展现状，调研国内XX对无人机的相关政策法规并探索其在重点行业(比如快递物流、应急救援、农业植保等)的应用和行业前景，并对其及进行优缺点分析，提出适当的建议或意见，为无人机产业的发展奉献自己的绵薄之力，让读者对无人机拥有更加深入的认识和理解。
1.2国外航空发达国家无人机发展现状简要分析
1.2.1X无人机发展现状
X是全世界当之无愧的无人机强国，它的无人机技术在世界上遥遥领先。1939年，X开始了无人机技术的研发，先后研制出了“火蜂”系列以及“石鸡”系列靶机。之后X涌现出了MQ－9“死神”、RQ－4“全球鹰”、RQ－7“影子”、RQ－11“乌鸦”、RQ－21“黑杰克”等众多型号无人机。X近几年一直在大力发展无人机系统，以满足未来的军事需要，并不断进行技术的改进创新以加强高空侦察和中空侦察打击一体式无人机系统的作战使用。
（1）RQ－4“全球鹰”
RQ－4“全球鹰”最大速度740km/h、最大航程26000km、巡航速度635km/h、飞行高度18000m，是X军方发展的重点型号之一，主要服役于X空军，能够帮助后方指挥官综观战场或是细部目标监视。是全世界重量最大、尺寸最大、飞行续航时间最长、航程最远、无人机系统型号，如图1-1。
图1-1 RQ－4“全球鹰”无人机
（2）MQ－9“死神”
MQ－9“死神”是X研发的一款新型无人作战机。该机可以执行情报、进行监视与侦察任务。X空军在进行了一次战斗测试之后，就决定把它运用于实战当中。最大飞行速度460km/h、可持续备战飞行15h、巡航飞行高度15000m，如图1-2。
图1-2 MQ－9“死神”无人机
1.2.2俄罗斯无人机发展现状
俄罗斯自上个世纪三十年代就开始开展无人机的研发工作，当时它的技术是世界上最先进的。苏联解体后，由于经济和科技发展缓慢，俄罗斯的无人机技术一直停滞不前。直到2011年叙利亚内战爆发，俄罗斯才开始大力发展无人机技术。目前，俄罗斯已在海陆空三军中部署了大量军用无人机，主要型号有“海雕－10”、“前哨”和“猎户座”等。无人机的大量应用，极大地改变了军队在陆地、海洋、空中的战斗方式，成为了今后战争中不可或缺的一种重要手段。
（1）“海雕－10”
“海雕－10”是目前俄军服役无人机中装备数量最多的型号，最大飞行半径为120km、最大连续工作时间为14h、最大飞行高度为5000m，携带了高分辨率的昼夜摄像机和无线电作战设备，可在线传输视频图像，如图1-3。
图1-3“海雕－10”无人机
（2）“猎户座”
“猎户座”无人机类似于X的“捕食者”无人机，是一款侦察打击一体的现代化无人机，最大连续工作时间约为24h、最大飞行高度为7500m、起飞重量可达1t、有效载荷可达200kg，该机已于2020年4月正式交付俄军[4]，如图1-4。
图1-4“猎户座”无人机
1.3国内无人机发展现状简要分析
从1917年世界上第一架无人机研制成功到现在，已经有一百年的时间了，虽然无人机问世已久，但直到20世纪50年代它才得到了真正的发展。从上个世纪以来，我国开展无人机自主研究工作已经数十年，已经积累了厚实的技术和经验，为无人机产业的后续发展奠定了一定基础[5]。
近几年，随着我国科技水平的不断提升，尤其是电子信息技术的不断进步，我国的无人机产业已经具备了自主研发、设计低、中、高端无人机的能力，并形成了完整的研发、制造、销售和服务体系，有些技术已达到世界先进水平[6]。在高速发展的民用中小型无人机市场中，国内的无人机厂商在技术研发和销售份额上都处于世界领先地位。国内的许多无人机公司，如大疆创新、亿航科技、臻迪智能等，都已经成为规模远超国外企业的业内标杆。依托国内成熟的电子元件产业供应链，我国的无人机厂商可以用较低的成本进行无人机生产。在无人机制造领域，国内厂商已经成为全球市场的领头羊[7]。
第2章无人机发展历程及发展现状概述
2.1无人机发展的历史历程及无人机行业发展历程
2.1.1无人机发展历史历程
（1）萌芽期
1917年，自动陀螺稳定器被成功发明，它使得飞机能够保持平衡向前进行飞行，无人机自此诞生。X海军采用这种技术成功将寇蒂斯N-9型教练机改造为第一架由无线电控制的不载人飞行器。在1935年以前，无人机飞出之后是不能回到起落点的，没办法进行二次利用。蜂王号的发明使无人机可以重新返回起飞点，从而使这种技术变得更加实用。蜂王最高飞行高度17000英尺，最高航速每小时100英里，在英国皇家空军服役到1947年。蜂王号无人机的发明，使得才算得上是真正揭开了无人机的发展时代，是近现代无人机历史上的“开山鼻祖”。随后各国渐渐开始运用无人机，将它们用于一系列军事行动中，执行侦察任务。
（2）发展期
1986年，X先锋系列无人机完成首飞，先锋号无人机向战术指挥官提供了具体的作战目标和战场实时情况，并完成了X海军侦察、监视和获取目标的多种任务。这套无人机系统花费很少，它能满足80年代X对黎巴嫩、格林纳达和利比亚地区的无人侦测目标的需求，并且第一次投入了战斗。目前，X海军仍然在使用先锋号无人机，它通过火箭助力起飞，起飞重量为416磅，时速109英里。该机型可以在水面上飘浮，然后在海面上进行着陆[8]。
（3）蓬勃期
21世纪初，由于原来的无人机个头较大，目标明显且不易于携带，所以开始研制迷你无人机。迷你无人机机型十分小巧、其稳定性比普通无人机更加优越，方便随身携带。2006年，大疆无人机公司在中国创立了，它的创立对全球民用无人机市场格局产生了重要影响。其旗下的“phantom”系列无人机在全球产生深远影响，大疆研制的phantom2vision+无人机成功入选2014年X《时代》杂志。2009年，X加州3DRobotics无人机公司成立，这是一家进行主要制造和销售DIY类遥控无人机的相关零部件的公司，在2014年推出X8+四轴无人机后而名声大噪，目前已经成长为可与大疆比肩的无人机企业。2015年，是无人机技术发展迎来黄金时期，各大运营产商纷纷融资成功，为无人机的发展创造了十分有利的条件，还上线了第一个无人机在线社区飞兽社区。同年XQualcomm公司相继推出自己的无人机开发平台[9]。
2.1.2我国无人机行业发展历程
我国民用无人机的发展历程大致分为以下四个阶段。
第一个阶段是80年代，当时的需求主要集中在军用方面，那时的无人机控制系统还不够成熟，研制和生产的费用很高。西北工业大学研制的D-4多功能无人机，将其应用于测绘、物理探矿等领域，为中国无人机从军用向民用转变创造了先例。这是第一架真正意义上的民用无人机。
第二个阶段是90年代至2006年，研究经费以XX投资为主，科研单位以高校、军工集团、科研单位居多，而民间也渐渐参与到了民用无人机的研究中，目前主要应用在科研领域，也不能大规模生产。西安爱生科技有限公司成功研发出ASN206中短程多功能无人机，使其成为民用和民用无人机。
第三个阶段是从2007年到2012年，民营企业的研发单位逐渐增加，军工集团开始涉足民用领域。
第四个阶段是从2012年到现在，随着军工企业的技术优势逐步向民用市场发展，民营企业也纷纷进入到了民用。随着多旋翼无人机技术的成熟，民用无人机市场迅速发展。在此阶段，以大江为代表的消费型无人机逐渐进入人们的视线，并将其推向了红海。
2.2无人机市场发展现状
近年来，我国经济迅速发展，科技水平不断提高，我国对无人机的研究也越来越重视，无人机产业呈现出空前的发展态势。首先，最显著的体现便是大量的无人机产品涌现出来，在2010年的珠海航空展览会上中国展示出了25种以上我国自主研发的无人机。其次，无人机制造企业的数量越来越多，无人机技术研发公司、无人机零部件企业也纷纷进入了市场。幻杉资本、红点资本等世界顶尖的风投公司都开始涉足无人机领域，英特尔、谷歌、腾讯、小米等行业巨头纷纷加入，而一些名气不大的小公司也开始研发无人机，市场上的竞争也越来越激烈。无人机产业的广泛和深入，都是技术和经验的累积，在各个行业中都有着巨大的商业价值，随着无人机技术的发展和商业化的逐步成熟，各个行业都会产生巨大的市场潜力。
近几年，随着消费级的无人机市场的迅速发展，软件和硬件技术的不断完善，无人机行业也迎来了高速发展的时期。IDC预计，到2025年，全球民用无人机销量预计可达750万架。其中，消费级无人机约为400万架，年均复合增长率为60%，工业级无人机约为350万架，年均复合增长率为45%。国际民航组织预测，2022年全球民用无人机市场总值将达150亿美元，为2016年的12倍[10]。深圳市大疆创新科技有限公司占据着全球消费级无人机市场70%以上的份额，在全球民用无人机企业中排名第一[11]。
2.3无人机政策发展现状
随着我国低空开放政策的逐步实施，适航政策和驾驶员政策也逐步得到了改善。近年来，我国陆续出台了适航政策、空域管理政策、无人机驾驶员政策等相关法规，以进一步健全我国无人机管制体系。
2.3.1国内无人机主要法律法规
近几年，我国XX出台了一系列的关于无人机的政策规划，对无人机的发展起到了很大的促进作用。完善的政策将会使这一快速发展的市场得到规范，从而加快无人机行业的发展。如表2-1，近年来无人机政策法规。
2.3.2无人机空域管理政策
中国民航局于2015年12月29日出台了《轻小无人机运行规定(试行)》，该项规定明确了民用无人机的定义和分类。《运行规定》还对无人机运行的各空域进行了定义，并强调无论在视距内运行，还是在视距外运行，各类民用无人机必须将航路优先权让与其它民用航空器，不能危害到空域的其他使用者、地面上人身财产安全[12]，如表2-2。
2.4无人机技术发展现状
目前，我国的无人机产业发展速度越来越快，消费级民用无人机数量也在不断的增加，市场需求量大。就无人机的续航能力而言，目前市场上的无人机主要以锂聚合物电池为主，续航时间大概在30分钟。由于目前的技术方案相差很大，因此续航时间也会有很大的不同。在设备的研制上，由于电池技术的局限性，要想扩大整个无人机产业的发展，就必须要解决好续航问题。在进行通信系统建设时，必须建立一个通用的无线电使用标准，并对其使用进行规范。目前，由于多种因素的影响，在进行公用无线通讯链路时，必须引入更先进的抗干扰技术。在构建GPS时，由于码的定位是相对快速的，而载波的定位则相对缓慢，因此在构建无人机导航系统时，可以通过对已有的算法进行优化，从而提高其精度。但是由于受自然环境的影响，很可能会对信号造成干扰，因此必须对现有技术进行优化。
第3章我国无人机行业发展概述
3.1无人机行业概述
随着无人机术的发展，以及其制造成本的降低，无人机被广泛地应用于各行各业。无人机其功能作用与其上的机载设备有关。无人机其具有垂直升降、成本低、结构简单、性能稳定等优点，目前已有许多公司将其应用于航空摄影、农业植保、快递物流等领域。
3.1.1无人机应用领域
无人机的应用领域包括消费级、工业级和军事级三大类。消费级无人机的主要用途是用于航空摄影，而工业级的无人机则在农业植保、快递物流、电力监控等方面有着广阔的应用前景。
（1）消费级无人机应用
目前，消费级无人机市场已经成为红海，飞行控制技术的成熟，大大降低了无人机行业的门槛，加剧了市场的竞争。随着市场竞争的日益激烈，无人机的市场也逐渐出现了差异化的趋势，各个厂家纷纷推出了不同的产品，以满足不同的客户需求。例如：针对无人机航拍市场推出图传效果好，续航时间更长的无人机产品。
（2）工业级无人机应用
工业级无人机被广泛应用于农业植保、快递物流、安保巡防等诸多领域，工业级无人机市场市场潜力巨大，国内各大无人机厂商相继进入这个领域。据预测，到2025年，工业级无人机的市场将达到400亿左右。
（3）军事级无人机应用
军事级无人机应用，已经成为另一个独立产业。按照军事用途划分可以分为靶机，侦察无人机、无人攻击机、通信中继无人机以及察打一体无人机。无论国内、国外都有很多非常成功的产品应用于实战，在军事应用中，每个国家都有专注于该类领域的相关企业，开发满足不同需求的专用军事无人机。
3.1.2无人机的分类
无人机的种类繁多，运用领域十分广泛，作用在不同场景时特点鲜明，致使其在整体尺寸、整机质量、飞行航程、续航时间、飞行高度、飞行速度等多方面都有较大差异。由于无人机的多样性，出于不同的考量会有不同的分类方法。图3-1，无人机的分类。
图3-1无人机分类
3.1.3无人机行业应用分类
自2015年起，我国民用无人驾驶飞机的技术水平逐步提高，其在我国的市场份额也在逐年增加。目前，无人机在编队飞行、农业植保、应急救援、电力巡检、快递物流、交通管制、野生动物观察、新闻报道等40多个行业领域的应用，随着无人机的广泛使用，其应用范围也日益扩大，目前民用无人机行业应用主要分类如下。
（1）农业方面：农作物数据监测、农业植保
无人机搭载拍摄设备对广阔的农田土地进行航拍，作业人员根据所航拍的图片、视频资料进行分析处理，从而了解农作物的生长发育情况，对农田里的农作物进行全面的有效监测。
采用无人机对农作物进行农药喷洒能有效地减少作物的病虫灾害，具有高效、安全、覆盖密度高、防治效果好、节水节药、费用低等优点。
（2）电力方面：电力巡线
配备高清数字摄像机和GPS定位系统的多旋翼无人机，可沿线路进行自主巡航普查，对塔架、绝缘子等进行悬停检查，并将视频传输到计算机上，并通过计算机进行实时监控，对电力供应的快速恢复起到了至关重要的作用。
（3）检灾方面：灾情监测、应急指挥、地震调查
中国地域广阔，经常发生地质灾害，震前预警、灾时监测、灾后恢复等都需要不断地对现场动态监测，配备了高清摄像机的多旋翼无人机对受灾区域进行空中拍摄，可以得到第一手的图像。通过使用无人机的视觉系统，可以对自然灾害和意外事件中的生还者进行快速、有效、全方位的搜索。
（4）气象方面：空气监测
无人机搭载生态大气检测仪可实现环境空气质量自动监测，可以对空气中的臭氧、一氧化碳、PM2.5、有机挥发物质等进行全天候、连续动态监测。同时，对监测得到的数据进行处理分析，准确地获取实时大气情况，为环境决策、环境管理、污染防治提供了可靠的数据和科学基础。
（5）警用方面：交通巡逻、边境巡视
无人机可以搭载高清摄像头和喊话器等设备，并将画面通过4G网络实时传送到指挥车的大屏幕上，以便于指挥人员及时掌握现场状况并进行指挥调度。
（6）测绘方面：测绘、航空摄影测量
无人机搭载红外扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等航空遥感仪器采集得到数据，并通过计算机对这些数据进行加工，根据精度要求将其加工为图像。利用无人机测绘技术可以对桥梁、道路、车站、机场、土地等信息进行全面的掌握。
第4章我国民用无人机在重点行业应用的前景分析
4.1我国民用无人机的应用情况
我国民用无人机市场的飞速发展得益于军用无人机技术的普及，与军用无人机相比，前者的技术要求更低，更加注重经济效益。军用无人机技术普及的同时，也极大地降低了无人机行业的准入门槛，同时也降低了无人机产品研发费用，从而促进了无人机行业的迅速发展。X和俄罗斯等军用无人机生产大国，都在加快无人机产业化的步伐。民用无人机的下游应用领域很广，包括农业、气象、安防、海洋水利、测绘等。近年来，随着无人机在民用领域的应用日益广泛，其它方面的潜在需求也将逐步显现。近几年，随着我国科技水平的不断提升，特别是电子信息技术的飞速发展，国内无人机公司已基本具备自主研发、设计低、中、高端无人机的能力，并形成了完整的研发、生产、销售和服务体系，部分技术已达到国际先进水平。在全球无人机行业中，中国无人机无疑是当中的佼佼者，以大疆为代表的国内无人机企业飞速发展，规模远超国外企业[13]。
4.2无人机在农业植保行业应用分析
作为精准农业的重要组成部分，植保无人机拥有高效率、高精度和高环保等优势，推动了中国智能农机与智慧农业协同发展[14]。
4.2.1农业植保无人机概述
目前无人机技术在农业生产中的使用频率越来越高，发展迅猛。农业植保无人机主要用于对农作物进行喷洒药物或施肥、判断土地的生物量情况、农林间的病虫除害监控与防治等用途，如图4-1。
图4-1正在喷洒农药的农业植保无人机
4.2.2农业植保无人机在现代农业生产中的具体应用
植保无人机在我国农业发展中的作用日益突出，已成为我国农业现代化的一个重要组成部分。预测在未来五年内，植保无人机需求量将会增加10万架，相应提供40万人次无人机植保人员的就业岗位[15]。
（1）农药喷洒
传统的农药喷洒方式有诸多缺点，容易过量使用，对环境造成严重的污染，也会对使用者造成伤害。采用农用植保无人机后，可以实现对农药的充分利用，从而达到控制害虫的目的，实现农作物的健康生长和高产丰收，同时也降低了农业对环境的污染，减少对人体造成的危害，又节约了劳动力，大大提高了农业生产的效益。
（2）作物辅助育种
在自然条件下，植物的授粉要靠昆虫来完成，但是这种传粉方式对产量的影响却很大。然后采用人工授粉，其工作效率较低，效果较差，而且对植株自身也有一定的危害。农业植保无人机的应用，可以有效地解决上述问题。无人机的可控性很好，可以在天空中对指定的作物进行授粉，从而提高了育种的效率和成功率，增加农作物产量。
（3）农田信息监测
农田信息监测在农业生产过程中也尤为关键，通过农业植保无人机，可以清楚的看到农作物生长状况以及病虫害，农田杂草等问题，并及时进行病虫害防治，杂草防治等。因此，对农业生产进行农业信息的监控是非常有必要的。
4.2.3无人机在农业植保行业应用技术发展现况
（1）超低空飞行的自调整技术
植保无人机在进行喷撒农药或者施肥时，需要飞行到3~4m的范围内进行作业，以达到预期的喷药或施肥效果。由于距离地面很近，农业植保无人机在高速飞行的时候，旋翼所产生的气流会对农作物产生直接的冲击，而旋翼所带来的空气压力太大，会导致农作物的倒伏，从而影响作物的正常生长，同时也会降低喷洒的效率。由于农田的实际地形是不平坦的，为了降低扰动的影响，必须进行超低空的自适应调节。
（2）定位边际航迹自适应控制技术
由于人工和自然环境的原因，植保无人机需要根据需要喷洒的地块和环境自动确定边界，并按照边界的设置来规划路线，实现不重复喷洒和漏喷。
（3）图像采集分析与施药变量精准控制技术
安装了成像传送设备的植保无人机，进行植保作业时可以对农作物的病虫情况、生长发育情况等进行实时监测，并通过遥感、图像处理等手段，对作物长势、病虫草害等况情进行分析，判断是否发生病虫害以及发生病虫害的轻重程度，及时调整药量的喷洒。对受到病虫和杂草危害的农作物地块进行精准喷药，由全田均匀喷药改为因地制宜、精准施药，以增加农药的有效利用率。
4.2.4无人机在农业植保行业应用优缺点分析
（1）植保无人机使用优势
①作业效率高
植保无人机具有较快的飞行速度，相比一般机械设备其作业速度更快。在农业生产活动中，使用地面遥控技术、飞行控制等方式进行控制，植保无人机的作业范围可达到9平方公顷左右，高于一般喷洒作业数百倍[16]。
②作业效果显著
植保无人机作业高度低，飘移少，能在空中悬停。喷洒杀虫剂时，旋翼向下的气流会将植株叶片掀起，从而提高雾流穿透作物的能力，将药液喷入植株根部，达到更好的防治效果。当采用植保无人机喷洒杀虫剂时，可以提高药剂的穿透能力，保证药物的作用效果。
③作用范围广
植保无人机相对于常规的植保设备来说，不会受到地形的限制，无论是山地、丘陵、大型水田，还是大型植保设备都无法到达的地方，植保无人机都可以进入这些指定地方展开作业。由于无人机是在天空中对农作物进行喷洒，与传统的人工喷洒相比，没有了农作物的阻碍，它的喷洒速度更快，覆盖的面积也更大，药剂的喷洒也更均匀。
④使用成本低
在农业生产中，采用植保无人机时，能够高精准的将所喷药物散落在农作物上，减少药剂浪费，有效的降低了药物的成本。相对于传统的人工喷洒方式，采用无人机喷洒时可以有效的减少药剂使用量，节约水资源，降低农业生产的费用。
（1）国内植保无人机发展主要面临的问题
①有效载荷小
目前，国内的植保无人机载重不高，一般为5~15公斤，10公斤的载荷重量占绝大多数。然后10公斤的药水，只能喷洒几分钟，需要频繁的进行加药换药，这样就会在一定程度上造成工作时间和精力的浪费，降低了工作的效率。
②电池使用时间较短
大部分的电动植保无人机，电池的续航能力都在八到二十分钟之间，如果超过十二分钟，就必须不断地更换电池，就算是技术精湛的飞手，一个小时也只能换两次。并且，电池的充电周期更长，一般要1小时以上。如果一天工作6小时，就需要准备10~20块电池才能正常工作。因此电池容量问题是当前植保无人机发展的一个主要瓶颈。
③设备价格偏高
以大疆MG1为例，一台42000元的裸机，加上10个电池，外加其它各种开销，一整套设备就要八万到十万，这对一般的消费者而言，是一笔不小的成本投资。所以，目前大部分的植保无人机，都是卖给农业合作社或者是植保公司，用来销售植保服务。并且有的农业植保无人机的生产商，也会自己提供植保服务。由于植保无人机的成本太高，农民们都不愿花费大钱去购买，即便是农业合作社，也要付出一大笔钱，这就造成了无人机的推广效率不高，许多地方没有普遍使用植保无人机。
4.2.5优化植保无人机在农业生产当中的运用的策略
①荷载加强优化
目前市场上的植保无人机，其有效荷载还普遍较小，植保无人机在进行正常工作时，需要频繁添加和更换药液。因此，增强无人机的荷载能力是今后无人机发展的一个主要趋势。
②优化蓄电池
加强蓄电池的使用效果，充分考虑蓄电池的性能与容量，并充分考虑到其具体的用途和设计方案，对电池进行优化，加强电池的使用效果，保证无人机的续航时间。
③价格规范合理
国内无人机市场仍处在发展阶段，整个行业也呈现出价格不均衡的状况。目前，无人机的价格还比较高，这就导致了多地区植保无人机进行推广和应用过程中出现资金短缺等问题。未来，植保无人机价格将会在市场稳定、技术进步的基础上，向更合理、更稳定的方向发展。
中国是一个农业大国，植保无人机在国内有着巨大的市场前景。虽然目前农业植保无人机的推广应用还存在一定的障碍，但随着相关制度与技术的不断完善，中国农业植保无人机必将在农业生产中扮演越来越重要的角色，为国家的经济发展作出巨大的贡献。
4.3无人机在应急救援方面的应用分析
我国每年都会出现发生自然灾害、紧急事件、火灾等事故，对人民的生命和财产造成了极大的威胁。提高应急救援能力，是关系到我国经济、社会发展、人民生命财产安全的大事。在各种紧急救援方式中，无人机救援因其响应速度快、受地理空间限制较小而被广泛应用。与有人机相比，无人机具有安全性高、成本低、操作简单、高度灵活等优点，更适合于执行各种危险任务，现如今无人机应急救援已经成为一种不可或缺的救援力量，如图4-2。
图4-2应急救援无人机抛投皮划艇进行救援
4.3.1我国无人机用于应急救援的概况
航空应急救援是我国抗击突发事件的重要手段之一，以直升机和无人机为主要载体的通航应急救援队伍在救援工作中发挥着重要作用，如零八年汶川地震、2019年新冠肺炎疫情、2022年东航坠机事件等等。应急救援无人机具有载重大、续航时间长、应用范围广等优点，市场潜力巨大。近年来，在国家的大力推动下，通航运行环境改善，低空空域开放，军民空管体系改革等国家通航发展政策的出台，以及大力发展通航航空器投资、租赁和保险金融服务业等动作，代表着把通用航空融人应急救援体系建设是安国利民的重大战略举措。
4.3.2无人机在应急救援中的具体应用方式
（1）灾害现场数据采集
在受灾现场，常常伴随着高温、高辐射、有毒有害物质的泄露，使得救援人员无法深入到危险的核心地带。采用无人机技术，工作人员无需步入事故现场便可以对事发地的核心区域进行全面侦察，通过无人机搭载各种侦检模块，对灾害现场环境情况进行细化了解，为现场指挥部和后方指挥中心及时制定合理的救援方案提供有用依据。
（2）指挥现场调度
救援人员到达现场后，需要及时掌握灾情、被困信息、伤亡情况、救援路线等信息。各种灾害现场都是瞬息万变的，具有许多的不确定性。为了防止灾情进一步恶化，应采取科学的救援和处理措施，把握最佳时机，以保证最大限度的安全。无人机受地形、夜间等环境因素的影响较小，具有机动灵活、操作方便等优点，可以在指挥现场救援工作中起到重要作用。可以利用无人机的遥感技术，将灾难现场的影像传送给救援人员，让他们可以对灾情现场做到24小时不间断地实时监测。同时救援指挥部也可以根据无人机传输回来的现场情况，及时进行分析处理，指挥部根据这些反馈回来的各种信息，做出科学有效的救援决策，从而减少人员的伤亡、保护公共财产安全，确保救援工作的顺利进行。
（3）应急物资投送
在疫情严重地区和受灾地区，急需应急物资、器材、医疗物资。然而，由于道路交通不便，应急物资不能从公路上运送，救援队伍往往要靠人力驮着物资前往灾区，效率非常低下。在这种情况下，通过无人机进行应急物资投送就变得尤为方便快捷。无人机可以深入灾区、核生化污染区、疫区等，寻找被困受灾人员，进行精确的投放将他们需要的药物和生活用品及时送达，这样不仅能提高运输效率，也能保障救援人员的人身安全。
4.3.3无人机在应急救援方面应用技术发展现况
（1）无人机遥感技术
无人机遥感通过定位技术、通信技术、传感器等对无人机的飞行进行控制，其中地面控制和机载控制两部分，通过无线电通信向无人机发出指令，采集数据，通过遥感数据处理、建模、分析，使无人机的飞行操作自动化、智能化。另外，无人机作为遥控平台，可以携带高清摄像机、热成像仪、应急通信等各种装备，可以根据现场情况随时进行更换，图像清晰，数据传输速度快，可以很好地满足应急救援的要求，提高了救援工作的效率。通过使用无人机的遥感技术，不但可以获得该区域的相关资料，而且还可以通过地面平台对该区域的地形、地貌进行更真实的转载和记录。
（2）应急中继通信技术
在中国无人机平台应急中继通信是解决偏远地区应急救援通信问题的一种常见的方法。在灾害发生时，紧急通讯的可靠灵活对搜救工作起着至关重要的作用。其技术原理是利用无人机的飞行高度，提高通信天线的高度，降低地面对无线电信号的干扰，从而提高搜救人员的通信质量。如果受灾地区的基站因受影响停止运作，无人机可以机载中继机作为临时通讯工具。在条件允许的情况下，可采用车载移动设备，利用系留无人机建立稳定的临时通信基地。
（3）救援物资投送技术
按照以往的救援经验，都遇到过事故救援“最后一公里”运送物资困难的问题，解决问题这个问题的关键就在于救援物资投送的时间快慢。外部救援物资投送速度越快，那么遇险者的生存机率就会越高。所以解决“最后一公里”物资投送难题也将决定整个救援计划成败。如何快速投送，这就需要运用到无人机的快速反应和快速支援能力。例如：多旋翼无人机在物资投送中，灵活地装载相应的救援物资，并在事故发生时迅速降落，进行生命探测，然后将医疗、通信等物资运送到地面。救援物资快速投送能够尽量保障守难人员的医疗救治和通信保障，防止他们的情况进一步恶化，拯救他们的生命[17]。
4.3.4无人机在应急救援方面应用优缺点分析
（1）无人机在应急救援中的应用优势
①安全性高
自然灾害和突发事件的现场环境复杂、不受控制的因素较多，且容易发生次生危险。在各种危险的工作环境中，采用无人作业时救护人员不到达事发现场，从而有效地减少了人员的伤亡。随着无人机技术的不断进步，它的避障技术也越来越强，它的抗风和防水性能也越来越强，在恶劣的天气情况下，它也能顺利地执行紧急任务。此外，随着无人机桨叶防护罩的普遍使用，即便出现了损坏，也能极大地减少事故发生。
②机动灵活
小型无人机的重量一般不超过100公斤，依托飞行控件就可以对其进行操控，一到两个人就能完成操作。在道路堵塞，车辆无法通行的情况下，步行就能将其运送到灾难现场。而且无人机的起飞条件也很简单，不受地形限制，再加上它便于携带，因此具有较高的灵活性。另外，无人机飞行速度低、转弯半径小、较便于控制拥有很好的机动性和灵活性。
③实现快速响应
无人机能够及时赶到现场，进行高效的调查。在灾难发生的时候，无人机可以无视地形和环境，进行快速、灵活的侦察，尤其是在遇到紧急、危险的地方，侦查人员不能进行侦察的时候，无人机就能快速地进行侦察。在第一时间查明灾难事件的主要原因，协助指挥人员做出正确的决定。
④信息传输便捷
在受灾现场，由于受突发事件的影响，许多数据和信息不能正常的传递，信息的传递是非常困难的。无人机的使用，可以第一时间将现场的音频和视频传输给指挥中心，让指挥中心进行分析，制定出最终的救援计划。此之外，很多无人飞行器都安装了扩音设备，可以直接援事故现场的人员进行呼叫，将救援要点和注意事项告知被困人员，从而提升搜救工作的效率。
（2）无人机在应急救援中的应用不足
①无人机遥感技术有待加强
遥感技术在灾区灾情中监测，为准确获取灾情提供了有力的数据支撑。无人机遥感图像数据处理的精度是非常关键的，在今后的发展中，必须进一步完善后处理技术，正确地解决数码相机镜头的非线性失真和飞机姿态的改变所造成的影像转动和投影变形，从而获得准确的灾情信息。
②社会化市场体系滞后
目前，我国的无人机救援业务模式还处在初级阶段，尚未将救援工作市场化、标准化。无人机应急救援市场主体、规则、政策等方面还处于初级阶段，还没有建立起一套完整的制度，有许多方面需要进一步完善，救援能力的专业化发展变得尤为重要。
③电池续航
无人机的续航能力是衡量其稳定性的一个关键指标，目前市面上大多数无人机使用的是锂电池，其续航能力有限，今后应寻求更加环保、高能的动力能源，比如氢燃料电池、太阳能电池等。
4.3.5优化无人机应急救援当中的运用策略
（1）遥感技术的广泛应用为精
无人机遥感技术为确获得灾区灾情提供了有力支持。无人机遥感图像数据处理的准确性非常关键，今后需要进一步改进遥感系统的后处理技术，以解决因数码相机机镜头的非线性失真和飞机姿态的改变而造成的影像转动和投影变形，从而准确地获取灾害信息。
（2）加强无人机驾驶员的培训管理
配备应急救援无人机的单位，应急救援无人机操作人员必需取民用无人机驾驶证，并且定期对操作人员进行业务培训。其次，在平时的非应急救援时间段时，也要对飞行人员进行大量的训练与素质培训，建立起一套完善的飞行管理、维修、技术考核体系，并多领域实现对飞行人员操控无人机的实战模拟过程，保证无人机能顺利进行紧急救援任务。
（3）无人机多功能集成
救灾过程中，无人机搭载的救援设备功能不够全面，功能比较单一。未来应着重研发小型化传感器、救援装备和遥感系统等，实现无人机多功能集成救援，例如可以进行超低空飞行，空、陆双栖模式，进行生命体检测识别和简易医疗救援等功能。
目前，无人机应急救援应用中主要有三个方面：实时监测、搜索与救灾以及灾难后灾情评估。机型主要是中小型短近程，特别适合于紧急情况下的应急救援，多旋翼无人机在国内外救援领域获得很好的发展。未来救援无人机的数目将不断增多，各地区、各救援队、各医疗单位、各部队广泛部署。由单个的无人机，到大规模的无人机群，可以进行近程的遥控，基地远程遥控，重点区域布置好后，随时待命，以实现更快的响应速度、更短的起飞时间、更长的飞行时间、更少的人力物力、更高的效率最大限度地发挥作用。
第5章京东物流无人机调研
5.1无人机物流相关含义
无人机物流是一种物流活动，物流是为满足消费需求、军事需求，以及社会需求，而进行的物品实体空间转移，包括这一过程中所涉及的搬运、存储、包装、运输，以及末端配送等一系列活动。以无人机作为运载工具使用无线电遥控设备和独立的程序控制装置来操纵无人驾驶的低空飞机运送包裹并自动向目的地的物流活动均可定义为无人机物流[18]。
5.2京东无人机物流试点情况及应用前景
随着科技的进步，无人机不仅在军事上得到了广泛的应用，而且在人们的日常生活中也得到了越来越多的运用。随着社会经济的快速发展，人民的物质和精神生活水平的快速增长，网购早已成为成为了人们一种不可或缺的购物方式，在推动我国物流业快速发展的同时，大量的快递量也使物流业面临着不小的考验。亚马逊公司于2013年第一次将无人机用于物流配送，在国内物流领域，京东成为第一家将无人机用于快递业务的物流公司。
京东公司于2018年年初启动了无人机物流试点，并成为全国第一家全国性的无人机物流配送试点单位。目前，中国民航总局、西北航空管理局已经核准了京东公司进行“无人机物流配送作业试点工作”、在平石头村进行无人机载货配送测试、在海南省进行无人机配送站试运营。从京东无人机的试点来看，无人机配送的应用效果非常明显，不仅能提高京东的配送效率，还更能够彰显京东的干线、支线、末端三层次的智能物流系统，将无人机的配送能力发挥到极致。
目前，京东正致力于建立一个以无人机为依托的现代物流系统。随着无人机技术的发展，以及无人机的应用场景的不断拓展，京东的无人机将会持续的提高物流的精确度和最终的速度，从而在偏远的农村、道路不便地区、各种场景中，实现无人机的物流配送。京东努力打造依靠无人机的现代化创新物流体系。利用不断提升的无人机技术加上不断开拓的无人机使用场景。
5.3京东几款热门物流无人机介绍
京东目前正在大量使用的无人机型号是固定翼无人机和三轴六旋翼无人机。垂直起降式固定翼无人机是一种能更好的适应环境的无人机，它的稳定性高、速度快和飞行距离远，而三轴六旋翼无人机则是更加轻便灵活、速度更快，货物装载方便。
5.3.1京东Y系列三轴共桨六旋翼无人机
（1）京东Y-1三轴共桨六旋翼无人机
基本参数：空机质量13kg、尺寸1.77m*1.4m*0.5m、飞行半径7km、载货5kg、速15m/s。
产品特点：电动、垂直起降、良好气动布局、已经能够实现全自动化的配送流程，它可以在不需要人力的情况下，完成自动装载、自动起飞、自动巡航、自动降落、卸货、自动返航等一系列智能操作。大大提高了配送效率，降低了物流费用，并大大提升了飞行安全性，如图5-1。
图5-1京东Y-1三轴共桨六旋翼无人机
2.京东Y-2三轴共桨六旋翼无人机
基本参数：电动、尺寸1125*1215*600mm、飞行半径10km、载货10kg、速度20m/s。
产品特点：适用于物流配送。垂直起降载重大航程远，动力冗余高、安全性高。Y型改进机型，如图5-2。
图5-2京东Y-2三轴共桨六旋翼无人机
（3）京东Y-3三轴共桨六旋翼无人机
基本参数：空机重量12kg、尺寸1.8*1.8*0.6m、飞行半径10km、速度20m/s。
产品特点：采用感知和视觉导航，摆脱对GPS的依赖，可以主动避障和防撞击。可以对于人和动物进行辨识，对降落环境进行判定。拥有自主航迹规划功能，可以自主决定航线轨迹，降低航线规划工作量，强化迭代生成最优路径，如图5-3。
图5-3京东Y-3三轴共桨六旋翼无人机
5.3.2京东其他几款物流无人机
（1）京东巡检无人机X-1
基本参数：电动、空机重量3kg、尺寸840*840*260mm、飞行半径4km、载重2kg。
产品特点：自动起降、自动设定航线、全自动飞行、飞行速度15~22米/秒、巡航时间可达30分钟以上、对热源进行监控、自动跟踪高温靶位目标并显示温度、实时画面监控、可具备多种航拍功能、红外热成像功能、实时监控、可单人作业，如图5-4。
图5-4京东巡检无人机X-1
（2）油动小壮CT120
基本参数：油动、空机重量60kg、尺寸1800*1800*1400mm、飞行半径30km、载重30-50kg、速度15m/s。
产品特点：50公斤载荷、20-30公里半径、混合式布局、良好气动性能、创新设计、自主研发、解决中远距离大载重配送，如图5-5。
图5-5油动小壮CT120
（3）倾转旋翼VT1
基本参数：油电混合动力模式、翼展3.786m、机长3.423m、机高1.13m、最大起飞重量200kg、最大飞行距离200km以上。
产品特点：占地面积小、垂直升降、航程远、油电混合动力模式。VT1倾转旋翼无人主要应用于长途运输环节中。VT1倾转旋翼无人机采用了一种新颖的旋翼结构，它除了安装固定翼机翼的机翼外，还装有可在水平和垂直方向上自由旋转切换的旋翼倾转系统组件。在垂直起降和降落时，它的旋翼轴线与地面平行，可以在空中悬停、前后、横向飞行。在倾斜式旋翼机上升到某一高度时，旋翼轴可以向前倾斜90度到水平位置，旋翼就可以作为固定翼飞机的拉力螺旋桨使用，以更高的速度进行长距离飞行，如图5-6。
图5-6倾转旋翼VT1
5.4京东无人机物流优缺点分析
5.4.1京东无人机物流优势
（1）方便高效、超越时空
与传统的陆地交通运输模式相比，采用无人机进行运输时不需要公路、桥梁等基础设施为其提供飞行路线，在一定程度上节约了XX的建设费用，采用无人机运输更为方便高效。在交通拥堵瘫痪、偏远地区的情况下，由于地面交通不畅，配送人员进行货物和包裹运送时会花费大量的时间和精力，配送成本较高。在某些的环境和情况下，只有通过无人机运输才能实现配送目的，这是其他方式所不能替代的。同时，物流无人机可以有效地减少地面运输的负荷，节省资源，降低公共设施建设成本。
（2）运输成本低、调度灵活
与传统的航空空运、直升机运输相比，无人机运输具有成本低、调度灵活等优点，可以填补传统空运能力的不足。目前快递公司的快递件中绝大多数的重量约为公斤，可由无人机进行配送，它适合小批量、高频率的运输。这样一来可以最大限度地利用人力的灵活性，降低人力成本和人力的消耗。近年来，由于航空货运量的不断增长，飞行员的人数、配套资源、人力成本等都成为限制其发展的重要因素。而无人机运输的成本相对较低，其运输优势越发凸显，各大物流公司纷纷采用无人机运输方式。
5.4.2京东无人机物流存在的主要问题
（1）提高续航能力的问题
由于蓄电池本身的体积和重量，无人机想要降低机身的起飞重量，是没办法通过携带超大容量的大型电池来提高续航能力的。但是，由于物流无人机需要保证长时间、大航程的运行，所以，节能降耗、提高能源利用率是当前较为切实可行的方法。一种新的方法是研发一种油动式倾转式旋翼无人机，以及一种与汽车技术相似的电喷系统，利用电子信号来控制喷油量和喷射时间，以实现以燃料为驱动旋翼，极大地提升无人机的续航能力。
（2）安全性问题
在恶劣的气候条件下，尤其是在暴雨条件下，如何保证无人机在运输过程中的安全运行，是目前急需解决的问题。由于无人机的主要控制系统都是由电子元件组成，在下雨时，若不能确保其防水性能，又不能及时进行有效的防水处理，就可能造成无人机的短路，造成作业中断，严重危及人员的人身安全。无人机是在天空中飞行的，倘若坠落在人多的地方，很容易对路人造成伤害，而且由于无人机的体积质量较大，一旦从空中坠落，后果不堪设想。这是一个无人机从实验室走向产品应用急需解决的问题。
（3）研发成本问题
无人机在物流配送中的应用，首先要研发一款合适的无人机，以及一套相应的管理信息系统，保证无人机的运输安全，这其中就包括了无人机的高额研发成本。京东公司的无人机是自主研发的，并不没有和其他公司合作，而是京东成立X事业部，专门负责物流无人机的研发和项目管理，因为前期没有无人机方面相关的技术，所以京东在前期投入的成本非常高。无人机在物流行业中的应用，不是仅想要物流无人机，还需要专业的无人机技术人员来进行操作，因为无人机物流是一种新兴的物流方式，对操作人员的要求较高，人力成本也很高。除了人力成本外，无人机和无人机的管理信息系统也要定期进行维修和不段发展革新，并且其维护与创新的成本也很高。目前除了物流企业、电商巨头、科技企业等比较有实力的企业在投资，许多企业都在观望。
无人机在物流领域的应用潜力巨大，当前，我国农村道路交通不是十分便利、基础设施有限，在农村地区进行快递物流配送难度很大、运输成本也很高。在城市中，由于城市人口众多，大多数的人都会通过互联网平台进行网购和订购外卖等、物流配送工作量大等问题日益突出，因此，无人机物流绝不仅仅是一种噱头，在今后的几年里，物流无人机将会是一个不错的发展方向。京东正在努力建立一个“无人机+通航”的智能物流配送系统。未来，京东将在全国范围内部署数以千计的通航货机、中大型物流无人机、上万个智能机场和终端，以及数以万计的末端配送无人机，使全国大部分县市及乡村实现全覆盖，24小时内就能把货物送到家。随着我国物流业的快速发展，货运量也在快速增长，利用无人机实现货运配送是未来物流发展的必然趋势。但是，物流公司必须要意识到，虽然无人机的物流配送速度很快，但是它毕竟是一台机器，受到技术、政策、气候等诸多因素的制约，为了保证无人机的运输安全和稳定性，必须要提高无人机的技术水平，才能保证无人机高效配送，物流企业的物流配送服务赢得更大的发展空间，从而促进我国物流行业的良好发展。
第6章总结与展望
6.1总结
无人机的发展，无时无刻不在改变着我们的生活，无人机在很大程度上方便了我们的生活与生产方式。无人机编队飞行表演，给我们带了一场场精彩绝伦的视觉盛宴、快递物流无人机，让快递配送变得更加方便快捷，使快递包裹可以更快的送到我们的手中，给消费者带来了更好的购物体验、应急救援无人机整装待命，在灾害发生前后，为我们的生命财产安全提供了重要保证，无人机在其他领域中同样显示出了巨大做用和发展潜力，给社会带来了巨大的经济效益。中国的无人机市场要想健康发展，就必须要相关XX部门、无人机行业企业、消费者共同努力，形成一个多部门联动、行业内企业主动配合自我约束、消费者知法守法合规使用的市场。真正实现无人机大规模、高精度、稳定应用还有待时日。
6.2展望
政策、技术、应用需求是无人机产业发展的三大驱动因素，随着人工智能、无线通信技术的飞速发展，将会对无人机的性能进行优化，提高无人机的质量，在未来，无人机将会向三个方向发展，首先，它的结构将会变得更轻，消耗更小，更长的时间，更长的时间，更好的承载力。二是无人机系统的智能化和自动化程度越来越高，在农业、电商、物流等领域也会有很大的发展。三是，无人机系统的运行将会变得更加容易，操作难度也会大大降低，不需要任何繁复的训练，更容易上手，这将有助于无人机的推广和发展。从目前我国无人机的发展状况来看，无论是技术、政策、应用等方面都取得了长足的进展，在将来，它的应用将会更加广泛，为人类带来更多的利益。
致谢
本篇毕业论文从选题、研究、撰写到完成的整个过程中，都得到了老师的悉心指导，并且为我提出了许多宝贵的意见和建议，老师严谨的治学态度、诲人不倦的敬业精神、以及渊博的学识让我在这次论文的写作中受益匪浅。在此，我谨向我的导师致以深深地敬意和感谢！时光匆匆，大学转瞬即逝，回首过往，专业上得到了学院老师的认真指导；知识上，得到了各门任课老师的谆谆教诲；生活上得到了同学们的贴心陪伴。不积跬步，无以至千里，我会一直脚踏实地，在学习和工作中不断提高自己，为国家做出贡献。我也会铭记大学的青春时光，愿这些美好的回忆化作我前进的动力，不忘初心，方得始终！
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