多旋翼的新应用

多旋翼无人机的各种优点被各个领域捕捉到后，通过对无人机的改装或更换任务载荷，来满足各自领域的需求，这类无人机主要用于解决行业痛点，间接或直接参与行业的主要工作，因此这类无人机称为工业级无人机。

（1）农林畜牧多旋翼无人机

植保多旋翼无人机是用于农林植物保护作业的无人机，主要是通过地面遥控或程序控制，来实现喷洒药剂作业。无人机植保作业与传统植保作业相比，具有精准作业、高效环保、智能化、操作简单等特点，为农户节省大型机械投入和人力成本。大疆T20植保无人机通过优化算法与配置可在大田、山地、果园等多种作业场景下实现全自主作业（图16）[11]。

图 16 大疆T20植保无人机可适应多种地形

传统的林业病虫害监测与防治主要依靠人工作业，难以实现监测与防治的及时性和有效覆盖。在此背景下，无人机技术应用于林业病虫害监测与防治，有效提升了有害生物的监测和防治水平。

传统投喂龙虾的主要方式是人工行走在虾田中或者划船进入虾田中喂料，这样的投喂方式劳动强度大、播撒不均匀。使用无人机进行播撒投喂，可快速提高投喂效率，大大减少了成本消耗和对秧苗的踩踏。

冬季来临时，牧民需要将在山岭高坡上的羊群赶到海拔较低的草场过冬。由于牧场的面积较大，野外牧场大多为陡峭山脉，牧民们需要携带牧羊犬乘坐直升机在山顶空降，再从山上徒步将羊群赶下山来。无人机可以快速找到羊群的位置，为牧民节约了大量时间。无人机除了驱赶羊群，其携带的摄像头和传感器，可以统计羊群数量以及羊群的健康状况，方便牧民获知羊群的情况。

（2）电力巡线多旋翼无人机

无人机技术的快速发展使无人机具备航线自主规划、精准定位、自主飞行控制、长续航等能力，这些优势使无人机在电力巡检中具备巨大的应用潜力。无人机巡线可以大幅减少人力巡线成本，缩短巡线时间，提高巡线效率（图17）。

图17无人机进行电力巡检

（3）物流多旋翼无人机

多旋翼无人机运输主要优势有：一是空中运输距离短；二是效率高；三是节省人力和时间成本。同时仍有不足，首先是初期投资成本高；其次是技术还不够成熟；最后是安全问题。美团走在无人机物流行业的前列，美团无人机配货设备（图18）优化设计，合理配置，达到了提高无人配送安全性，延长无人机的整体寿命，降低货物配送的成本的目的[13]。

图18 美团配货无人机

（4）载人多旋翼无人机

据2020年统计，国际上超过250家eVTOL公司，垂直飞行协会[14]（Vertical Flight Society，VFS）在线发布的"世界电动垂直起降（eVTOL）飞行器目录[15]"也显示当前全球范围内处于开发中的eVTOL项目已超过200项（表1）。

（5）消防救援多旋翼无人机

基于载人级自动驾驶飞行器，亿航智能发布了专门应用于高层建筑消防灭火的亿航216（消防版）[16]（图19）。

图19 亿航216（消防版）

（6）测绘勘探多旋翼无人机

传统的人工巡检不能及时准确发现桥梁边坡的病害，操作量大，且危险系数高。利用无人机进行高速巡检，可实时监控高速上的各种情况，减少人工投入，降低巡检风险。

无人机搭载Sniffer4D灵嗅V2多气体监测系统（图20）形成更灵活、更便捷的无人机气体监测方案，满足多场景下的应用需求[17]。

图20 无人机在油气管道上方扫描检测

2.2 军用多旋翼无人机

无人机具有成本低、零损耗、零伤亡、高机动、起降方式多样、可重复使用等诸多优势。正是这些优势使得无人机在近些年的局部战争中频频现身，与此同时世界上许多国家已经将无人机应用于侦察、监视、通信中继、电子对抗、制导、战果评估、对地（海）攻击等方面。

2.2.1 侦察型多旋翼

UAVTEK无人机公司与BAE系统公司合作，向英国陆军交付了30架"Bug"微型无人机原型机（图21），用于实地评估。这种无人机重196克，设计可在高达80公里/小时的风速下飞行。"Bug"微型无人机续航能力为2公里，续航时间为40分钟。它可以达到80公里/小时（22米/秒）的速度，能够将图像传回传多个设备[18]。

图21 "Bug"微型无人机的组成

2.2.2 打击型多旋翼无人机

"Songar"武装多旋翼无人机（图22）由土耳其电子公司Asisguard制造，可携带200发子弹，能够进行单发或连发射击。"Songar"能在200米之外击中15厘米范围内的区域。无人机操作员可以在10公里的范围内控制无人机，一台地面站可以同时控制三架"Songar"无人机[19]。

图22 "Songar"武装多旋翼无人机

2.3 反无人机技术

近年来，无人机技术方兴未艾，无人机市场也随之兴起，其应用场景也在逐渐丰富，而无人机给人类社会造成的潜在风险和威胁也在扩展。无论是在军事领域还是民用领域，受无人机威胁的困扰都将成为一种严峻挑战。因此，反无人机技术伴随着无人机技术也在快速发展。

反无人机技术通常分为无人机探测技术和无人机反制技术两部分。探测类技术是综合利用各种传感器来"发现"目标，利用目标无人机的物理属性（如光学特性、热学特性、声学特性）的不同，通过上述某些特性的测量来找到目标无人机并进行识别。主要使用包括雷达、光电/红外、无线电侦察和干扰等装备。

2.3.1 无人机探测技术

雷达、光电/红外、无线电侦察和干扰等无人机反制装备能够执行无人机探测、跟踪、监视、测向、干扰反制等类型的任务。但由于其各自的技术特点，使得这些目前主要的无人机反制技术在反制中还存在着优缺点，如表2所示：

2.3.2 无人机反制技术

无人机反制技术主要有软杀伤和硬杀伤两大类。软杀伤主要通过数据通信干扰、卫星导航系统干扰、接管控制系统等手段，使目标无人机的电子元件失去作用，致使其无法执行任务，达到削弱战斗能力的目的。硬杀伤主要运用导弹、高炮（高射机枪）、高能激光、高功率微波等手段，直接摧毁目标无人机。

1.软杀伤

导航诱骗一般是指采用一定的技术手段向非法无人机注入人为设定的错误导航信息，使得无人机自身的卫星导航系统错误地判断自身位置，并由此错误进行航路规划和飞行控制，从而起到驱离或定点迫降无人机的目的。

导航干扰一般是以大功率干扰机发射不同类型的压制信号，使得目标接收机无法接收到正常的导航信号，用户无法获取导航、定位和授时结果，从而导致导航系统的失效，迫使无人机自行降落或返航。

拒绝服务。无人机地空信息通信经常会用到以Wi-Fi等无线局域网技术为底层的通信，在网络层也会使用到TCP/UDP协议等常见协议。攻击者可针对网络层固有的缺陷发起泛洪式拒绝服务攻击，阻断无人机正常通信，或导致飞行控制系统瘫痪。

2.硬杀伤

传统防空武器是利用导弹、高射炮、高射机枪直接将无人机摧毁，这种方式反应迅速，杀伤直接。防空导弹的造价一般是小型无人机的数十倍甚至数百倍，在反制大型无人机时，导弹防空才会有较高的效费比。无人机相对有人机飞行高度低、速度慢、体积小，不易被雷达探测，由于无人机RCS（雷达反射截面积）较小，预留给防空武器的预警时间短，需要其他反制方式协同防空才能达到防空效果。同时，在反制无人机蜂群时，传统防空武器会显得捉襟见肘。

高功率微波武器是指采用大功率的无线电波摧毁目标的相关电子设备，从而迫使目标失能的一种手段。

高能激光武器采用高功率的激光束长期照射灼烧无人机目标，烧毁无人机上重要的结构部件，进而迫使无人机迫降和坠毁。

传感器攻击威胁是指通过攻击或干扰无人机传感器，致使无人机丧失执行任务能力或坠毁[20]。

2.3.3 反无人机装备

（1）干扰阻断类型

美国海军陆战队轻型防空综合系统(LMADIS)，由两辆"北极星"全地形车，一个指挥中心和一辆传感器车辆组成（图23），利用射频技术干扰无人机飞行[21]。

图23海军陆战队轻型防空综合系统(LMADIS)

俄罗斯国家技术集团(Rostec)下属的Avtomatika公司推出了一种名为"Sapsan-Bekas"的机动式反无人机系统（图24）。该系统可以探测10公里范围内的无人机，跟踪其运动轨迹，并能通过抑制无人机的通信和控制信号，在6公里外使其失效[22]。

图24"Sapsan-Bekas"的机动式反无人机系统

（2）直接摧毁类型

洛克希德马丁公司的先进测试高能激光设备（ATHENA，俗称"雅典娜系统"），（图25）是一种地面机动式光纤激光武器，目前主要作为未来技术的试验平台来使用，该设备在获得无人机航迹后通过指挥控制系统引导操作人员控制激光武器完成转向、获取、跟踪并击落无人机[23]。

图25 "雅典娜"激光武器和摧毁无人机瞬间

加拿大AerialX公司正在研制一种名为"无人机子弹"(DroneBullet)的反无人机解决方案（图26）。该方案是一种微型导弹和四旋翼飞行器的结合体，重量约为910克，射程4公里，在俯冲攻击时速度可以达350公里/小时。这种武器配备了摄像头和基于神经网络的组件，能够计算出打击敌方无人机所需的最佳飞行路径，依赖动能杀伤无人机[24]。

图26 DroneBullet反无人机系统

随着无人机小型化和智能化程度不断的提升，无人机所带来的安全威胁已经成为不可忽视的安全问题，也为反无人机技术提出了巨大的挑战。反无人机技术目前主要呈现出如下的发展特点：1）从概念向工程转变，从上述反无人机装备可以看出，许多国家都在进行反无人机装备的测试、试验，为实用做准备；2）从面杀伤到点杀伤，在考虑效费比和附带损伤的情况下，更多国家没有使用传统防空武器而选择使用激光、微波等高能武器，主要是后者更加适应现代复杂多变的战场环境；3）加大对反无人机蜂群的研制力度，无人机蜂群作战已成为未来战争的趋势，反无人机蜂群也必然是探究热点。