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这两年，在绿草如茵的公园里经常会出现一些“科学怪人”，他们手握遥控器，草坪上空的四旋翼忽高忽低，专心调试乐此不疲。甚至，这个年轻的队伍中也不乏一些白发苍苍的老人…
听说，2014年年美国销售最火爆的圣诞礼物之一是无人机：50美元可买到一架装有摄像机的微型四轴飞行器，能完美的拍摄自家花园的鸟瞰图；700美元可买到一架装有陀螺稳定摄像机的无人机，还配有腕带式追踪器，当你滑雪，骑自行车，或风筝冲浪时可以用它来自拍。
那么问题来了，四旋翼（四轴飞行器、无人机）究竟有什么魅力？
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为UAV（Unmanned Aerial Vehicle或Drone），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。
近两年，由于四轴飞行器的稳定性好、门槛低、操作简单以及可应用于航拍、表演、载重等应用中，成为了天空中的一大神器。最重要的是，无人机可能使所有的商业领域发生变革。
因为无人机不需要飞行员在机舱内进行驾驶，飞行全过程在电子设备的控制下自动完成。无人机上不用安装任何与飞行员有关的设备，这样可以腾出空间和重量装更重要的设备。另外，使用无人机不用担心飞行员伤亡的问题。
整片天空，都被你“承包”了
目前，全球约有4.8万架无人机。有人断言，无人机将在未来20年至50年主宰人类天空。
下面，我们先来畅想一下拥有无人机的生活会是怎样的：
在蓝天的见证下，用一台四轴飞行器，向心爱的女友求婚；
在大海的见证下，用一台无人直升机，完成婚纱照和航拍录影；
清晨，四旋翼飞行器陪你一起健身；
傍晚，把老家带回的茶叶蛋捎给隔壁老王。
庖丁解“机”：无人机里面的那些高科技
按技术实现类型来定义，无人机主要分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等，而四旋翼飞行器是无人机的其中一种。
无人机最初被应用于军事用途，能走入平民生活主要得益于商用电子元件的成本下降。智能手机里的许多装置都能用于无人机，包括陀螺仪，加速度计，无线收发器，信号处理器，及卫星导航系统。
无人机可被直接用于测绘土地，成本低效率高。无人机拍摄公路的分辨率可达到2厘米，而卫星只能达到30厘米，而且成本比卫星低三分之一。农民开始用无人机监测庄稼生长状况，然后利用现代农业机械施放适量、适合种类的化肥。在法国，这种技术已经得到了广泛应用，农民使用无人机能使每公顷的收益提高50欧元 （62美元）。无人机还能改善安全性：它们可被用于执行各种任务，比如检查输电线，目前仍需直升机通过绳索把人悬在空中检查。利用无人机送货更快：敦豪快 递公司（DHL）正在使用“parcelcopter”无人机将药品送往德国沿海的尤伊斯特岛。
四轴飞行器，又称四旋翼飞行器、四旋翼直升机，简称四轴、四旋翼。这四轴飞行器（Quadrotor）是一种多旋翼飞行器。四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构，十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。 因为它固有的复杂性，历史上从未有大型的商用四轴飞行器。
如图所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。
四轴飞行器是一个在空间具有6个活动自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），但是只有4个控制自由度（四个电 机的转速）的系统，因此被称为欠驱动系统（只有当控制自由度等于活动自由度的时候才是完整驱动系统）。不过对于姿态控制本身（分别沿3个坐标轴作旋转动作），它确实是完整驱动的。
与直升机相比，四轴飞行器可以实现的飞行姿态较少，不过基本的前进、后退、平移等状态都可以实现。但是四轴飞行器的机械结构远远比直升机简单，维修和更换的开销也非常小，这让四轴飞行器有了比直升机更大的应用优势。
近年来得益于微机电控制技术的发展，稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注，应用前景十分可观。国际上比较知名的四轴飞行器公司有中国大疆创新公司、法国Parrot公司、德国AscTec公司和美国3D Robotics公司。
商用无人机，快递哥还是间谍帝？
最近，亚马逊跟美国联邦航空局（FAA）较上劲了。原因是亚马逊的Prime Air项目，目前无法得到美国联邦航空局的许可。不过显然，亚马逊已经有些急不可耐，。据说，亚马逊相关团队还声明，如果美国仍不批准，那么他们就将研发团队和相关资源迁出美国。目前亚马逊官网说，只要2015年批准一下来，无人机项目便可投入使用。
Prime Air项目的无人送货机，使用GPS导航，只要包裹重量在5磅之内（不过已经涵盖了86%的订单），且目的地距离亚马逊的物流中心不超过10公里，则物品 将在下订单后半个小时之内，由图中这个小家伙送到用户手中。不过该服务是否会产生额外收费，目前仍未知。
此外，无人机可实现高分辨率影像的采集，在弥补卫星遥感经常因云层遮挡获取不到影像缺点的同时，解决了传统卫星遥感重访周期过长，应急不及时等问题。
最初的一代主要以侦察机为大宗，一些无人机已经装备了武器（例如RQ-1捕食者装备AGM-114地狱火空对地导弹）。由无人机担任更多角色的军事预想，最初是轰炸和对地攻击，空对空战斗，飞行员最后一块领域。装备有武器的无人机被称为无人战斗机飞机（UCAV）。
新一代的无人机能从多种平台上发射和回收，例如从地面车辆、舰船、航空器、亚轨道飞行器和卫星进行发射和回收。地面操纵员可以通过计算机检验它的程序并根据需要改变无人机的航向。而其他一些更先进的技术装备、如高级窃听装置、穿透树叶的雷达、提供化学能力的微型分光计设备等，也将被安装到无人机上。
看来，如果不和政府搞好关系，亚马逊被扣上个“无人机间谍”的帽子还是分分钟的事……
巨大的商业潜力下， 被权力“铐牢”的无人机
但是，无人机的潜力有赖于管理。这是因为无人机可能带来危险，航空公司飞行员紧张的报告无人机正在飞近他们，这样的事件越来越多。政府需要为无人机的使用制定法规，各国对待商用无人机的方式也会有所差别。目前，美国联邦航空总署（FAA）禁止一切商用无人机的使用。
不过，这种局面将很快改变，美国国会命令该机构在2015年9月30日出台针对商用无人机飞行的管理条例。但未来几周即将出台的草案建议可能显示，美国联邦航空总署会继续坚持限制态度，要求无人机操作者拥有有人飞机的驾驶经验，并一直让无人机保持在视线之内。无人机产业人士怀疑这是管制俘获，即美国联邦航空总署在为飞行员游说。
美国联邦航空总署的态度正在损害美国的无人机产业。企业正在把无人机业务转移到其他国家。亚马逊在加拿大测试了无人机送货服务，谷歌在澳大利亚试验了机器人飞机。过分的保护性管制也降低了空中安全性，人们对现有禁令普遍视而不见，新法规可能也将面临同等命运。未来将出现未经许可的飞行，来路不明的飞行器，以及没有参加保险的操作者。
与所有颠覆性技术一样，商用无人机将会损害已有行业。随着越来越多的农民和物流公司使用无人机，而不再租用直升机或飞机，这会导致部分飞行员失业。现在反对无人机产业的声音是可以理解的，但相关机构应当站在更加客观的角度，解放商用无人机。
无人机的历史
20世纪20年代最早出现，当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲，这个术语可以描述从风筝，无线电遥控飞机，到V-1飞弹从发展来的巡航导弹，但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。
20世纪40年代，二战中无人靶机用于训练防空炮手。
1945年，第二次世界大战之後将多於或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机，成为近代无人机使用趋势的先河。随著电子技术的进步，无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性。
20世纪55年到74年的越南战争，海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中，无人机都被频繁地用于执行军事任务。
1982年以色列航空工业公司(IAI)首创以无人机担任其他角色的军事任务。在加利利和平行动（黎巴嫩战争）时期，侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。以色列国防军主要用无人机进行侦察兵，情报收集，跟踪和通讯。
1991年的沙漠风暴作战当中，美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵，这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。
1996年3月，美国国家航空航天局研制出两架试验机：X－36试验型无尾无人战斗机。该机长5.7米，重88公 斤，其大小相当于普通战斗机的28%。该机使用的分列式副翼和转向推力系统比常规战斗机更具有灵活性。水平垂直的机尾既减轻了重量和拉力，也缩小了雷达反 射截面。无人驾驶战斗机将执行的理想任务是压制敌防空、遮断、战斗损失评估、战区导弹防御以及超高空攻击，特别适合在政治敏感区执行任务。
20世纪晚期之前，他们不过是比全尺寸的遥控飞机小一些而已。美国军方在这类飞行器上的兴趣不断增长，因为他们提供了成本低廉，极富任务弹性的战斗机器，这些战斗机器可以被使用而不存在机组人员死亡的风险。
20世纪90年代，海湾战争后，无人机开始飞速发展和广泛运用。美国军队曾经购买和自制先锋无人机在对伊拉克的第二次和第三次海湾战争中作为可靠的系统。
20世纪90年代后，西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上：新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间；采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度；先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航，而是按程序飞往盘旋点，改变高度和飞往下一个目标。
聊了这么多，土拨鼠君已砰然心动，准备今年任性一次，入手一台“小无人机”玩玩。各位工程师朋友，你嘞？被无人机“骚扰”的未来生活，你准备好了吗？
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