《知識》無人機的各種應用案例

社會需求與科技進步的驅動,無人飛機(以下簡稱無人機)成為全球發展重點。無人機可以應用於各領域,發揮關鍵價值,也進一步帶動商機。本篇文章整理網路上各種無人機的應用案例,希望可以帶來更多創新啟發。


1. 空中巴士無人機Zephyr S - 可為偏遠地區提供網路服務


空中巴士開發的太陽能無人機Zephyr S,翼寬25公尺,整體重量卻僅75公斤,非常輕盈。它可在海拔21公里的高空,以時速21公里緩緩飛行,由於飛行高度極高,該無人機幾乎不會受到氣流、雲霧影響,能夠非常穩定地持續飛行。Zephyr S 於2018年7月11日於美國亞利桑那州起飛,達成持續在空中飛行近26天的壯舉,成為在空中持續飛行最久的無人機。

空中巴士提到,Zephyr系列無人機將作為「高空擬似衛星」(High Altitude Pseudo-Satellite)使用,能夠拍攝類似衛星影像的圖片,但是不受環繞地球軌道運行的限制,這意味著飛機能夠保持在一個位置不斷更新地面的圖片。白天飛行時能利用太陽能充電,擁有一般無人機沒有的持久性,並結合無人機的靈活性,也可為偏遠地區的民眾提供網路服務。

Zephyr起飛相當容易,幾個成人抬著起跑就能夠起飛。Zephyr只需定期返回地面,更換電池或加裝新零件,即可繼續執行任務。Zephyr也可協助進行災害監控,比如森林大火、石油外洩等,甚至作為偵察機,持續監控國土邊界等軍事用途,實際上,這次打破紀錄的Zephyr S,就是為英國國防部所造。

Zephyr目前有兩個機型Zephyr S及Zephyr T。空中巴士表示,Zephyr的問世,將顛覆軍事、人道主義行動、環境監控等多個領域,帶來前所未有的技術變革。

過去Facebook研發出無人機Aquila,計劃飛至偏遠地區發射廣播網絡訊號,為當地居民提供上網服務;Google 亦正進行 Project Skybender,派出無人機飛上高空收發5G網路訊號,未來透過無人機提供偏遠地區網路服務,已成為一個解決方案。



2. 空中巴士應用無人機進行「飛機檢查」
歐洲飛機製造商空中巴士(Airbus)運用無人機、資料分析、以及機器學習等技術,讓飛機檢查作業更為簡單迅速。

無人機成為空中巴士組裝生產線巡視檢查利器。過去透過人力來巡視空中巴士組裝生產線須耗費約兩小時才能達成,透過搭載攝影機的無人機進行巡視,並結合資料分析和機器學習等技術分析處理,不僅能更快速完成檢查,而且收集到的資料具有更好的可追蹤性。

操作員一旦將無人機升空,無人機自動會依照預先設定好的軌跡飛行,並拍攝機身表面高解析度的照片。無人機本身有防撞系統,會和飛機保持安全距離,一旦有物體或飛機表面太靠近,就會辨識出來並閃避飛離。

無人機滯空時拍到的高畫質照片,用以讓系統製作出飛機的3D模型。數位影像經過空中巴士的系統分析後,協助檢查員發現機身損壞,精準找到位置,並紀錄下修復後的痕跡供查驗所用。電腦系統進行圖像分析,經過每次檢查,空中巴士累積的資料庫在機器學習演算法的協助下會變得越來越聰明。



3. 空中巴士與新加坡郵政合作  驗證無人機送貨系統
空中巴士集團旗下的直升機公司(Airbus Helicopters),與新加坡郵政(SingPost)達成合作協議,將在新加坡國立大學測試空廊(Skyways)計畫:8 軸無人機通過空中走廊快遞小型包裹,以驗證此無人機送貨方案的可行性。在這次合作中,空巴直升機公司的角色是無人機技術方案商,負責讓送貨無人機安全起降、移動、上貨和卸貨;新加坡郵政則是其物流夥伴,分享快遞物流的運作經驗和意見,例如:物流網路的控制和管理、用戶端介面及後台軟體操作,以至郵遞及電貿趨勢等等。



4. 空中巴士A-180醫療無人機
伊朗設計師Reza Salianeh設計了一款醫療用途的概念無人機Airbus A-180,可把藥物、血包、甚或器官等急救物品,第一時間運送到意外現場或醫院,以免傷者錯過黃金治療時間。最高飛行時速可達 194 公里,具備垂直起降能力,無需藉著跑道輔助起飛,有利於進出狹小的意外現場。要安全運送藥物、血包、器官等醫療物資,必需讓它們保存於低溫環境,否則溫度稍有變化,即無法使用。針對此問題,空中巴士A-180內建膠囊形儲存箱,不但具有保暖、冷藏的功能,更採用了真空式密封設計,確保醫療物資保持最佳狀態。



5. 亞馬遜無人機計畫 - 根據用戶手機GPS定位送包裹
亞馬遜公司(Amazon)提出無人機計畫已經眾所皆知,美國專利商標局公佈的一份專利文件顯示,亞馬遜的無人機能夠根據用戶手機的GPS定位,實時確認用戶的地址,並且能夠互相通訊,以獲取天氣以及交通狀況,實時修正飛行路線。為確保精準性,無人機將配備飛行傳感器、雷達、聲吶、攝像頭、紅外線傳感器等多種設備。儘管目前還有法令及技術上的問題需克服,但未來若此無人機計畫成功,能夠將遞送成本降到每單1 美元,同時包裹的到達時間也能夠縮減為30 分鐘。對於亞馬遜來說,這樣的數據非常誘人。



6. 美國Natilus構想海空兩棲貨運無人機
美國加州新創公司Natilus構想出海空兩棲型貨運無人機的概念設計,務求在運輸速度和成本兩者之間取得平衡。海空兩棲型無人機,不僅可在空中飛行,亦可於水面上起飛和降落。大家可以想像,此機裝卸貨物的地點並不是機場,而是貨運碼頭。



7. 美國時代雜誌,用958架無人機排出立體空中封面
美國《時代雜誌》在2018年6月11日發行了一期,以「無人機時代」為題的特別報導,透過958架無人機為封面主角,在100多公尺高空,用Intel無人機,排出招牌TIME文字和雜誌邊框 ,創造出LED燈閃耀在漸變色彩背景的魔幻效果。閃耀的夜空,工程難度相當之高。無人機也可以玩出視覺藝術新花樣!



8. 美國太空無人機X-37B繞軌飛行718天返回地球
美國空軍一架神秘的太空無人機X-37B,創下繞行地球718天紀錄後,在美國佛羅里達州卡納維拉角的國家航空暨太空總署(NASA)甘迺迪太空中心太空梭降落設施(SLF)著陸,完成機密任務。太空無人機X-37B,是由美國空軍的快速反應能力辦公室所主持的相關機密計畫。X-37B的存在價值一直備受爭議,加上美國軍方甚少透露它的任務與行蹤,因而引來外界諸多臆測,指其可能是一種太空武器,具有摧毀衛星能力或成為可移動的衛星,也有人認為它是太空間諜活動的平台。不過美國空軍仍維持一貫說法,強調此載具只是用來測試繞行軌道的技術。



9. 加拿大透過老鷹造型無人機在機場驅逐雀鳥
鳥擊通常是發生在飛機起降階段,無論是鳥類撞擊機身表面,或是引擎吸入鳥類導致失去動力,皆有可能發生飛安意外,因此對於各國機場來說,都有相關措施以預防鳥擊發生。例如台灣桃園國際機場就有採用防鳥擊預警雷達,偵測機場周邊鳥類活動。

而荷蘭無人機公司Clear Flight Solutions製造的Robird老鷹造型無人機,主要功用是嚇退機場範圍內的雀鳥,2017年5月在加拿大最大的艾德蒙頓國際機場(Edmonton International Airport)正式投入服務,這也是全球首個將整套無人機系統整合到日常營運的機場。

有趣的是,荷蘭研發老鷹造型無人機預防鳥擊,荷蘭警方同時也是全球第一個使用真正老鷹獵捕無人機的國家。



10. 台灣颱風洪水研究中心無人機,可望飛進颱風眼搜集參數



11. 中國119架無人機集群飛行
中國電子科技集團公司於2017年6月10日宣布,成功進行119架固定翼無人機的集群飛行試驗。這次119架無人機成功演示了密集彈射起飛、空中集結、多目標分組、編隊合圍、集群行動等動作。當無人機集群實施對地攻擊時,就將對地面防空系統構成全新挑戰,因為個體目標小難以跟蹤,即便擊落其中幾架,也無法消除整個機群的威脅。要對付那些能夠識別大型戰機的防空系統,廉價的小型無人機群也許是個不錯的選擇。美國國防部發佈的《無人機系統路線圖 2005—2030》中,無人機自主控制等級被區分為1到10級,確立「全自主集群」是無人機自主控制的最高等級,預計2025年將可實現目標。



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無人機應用越來越多,也造就無人機安全逐漸受到重視。若無人機遭駭客任意操控,嚴重甚至可能會影響飛航安全。為了因應未來新型態的無人機服務,必須開始思考如何更安全地、有效率地管理天空。空中若同時出現有人駕駛的飛機與無人駕駛的飛機時,如何確保兩者安全?因此「無人機交通管理」(Unmanned Traffic Management, UTM)這個概念就隨之而生。延伸閱讀:《知識》何謂「無人機交通管理」(Unmanned Traffic Management, UTM)?



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