无人机技术在安全领域的应用现状

　　Author:  Sean A. Ahrens， CPP, FSyl, CSC, is a premises liability expert and a board of directors’ member with the  International Association of Professional Security Consultants  (IAPSC). Ahrens provides security consulting, assessment and security design solutions to its projects that reduce security exposures within domestic and international markets for Affiliated Engineers, Inc
　　2013 年，在巴哈马工作时，我观察到了现在所谓的无人机。作为一名安全从业者，我跃跃欲试。那年晚些时候，我让我的妻子购买了一台 DJI Phantom FC40 无人机，配备了支持 Wi-Fi 的摄像头，可与 iPhone 5 配合使用。和大多数男人一样，当我收到我的新礼物时，非常兴奋。
　　谁需要指示，我想？但是，我需要这些说明，并很快找到了一个快速入门指南，其中指示我来回拨动开关并聆听音调和灯光。当我这样做时，我需要在垂直和水平轴上旋转无人机。完成后，无人机上的灯变绿，螺旋桨将机器拉向空中。我做的第一件事就是把这东西推得尽可能高，几秒钟内我就再也无法区分无人机和云了。随后，我将无人机带到大约 20 英尺高，然后水平向前推动。
　　很快，我意识到控制无人机是多么困难，因为它确实没有定向航行的特异性，而且左转可能是直的，反之亦然。几分钟后，我再也看不到或听不到无人机了，被我的妻子吓了一跳，她说：＂你没有丢掉那架 800 美元的无人机吧？＂
　　手指离开控制器，我走向最后一次看到无人机的地方，希望能听到螺旋桨的回响。然而，什么都没有，很明显我弄丢了这个设备。搜索了10分钟后，我已经放弃了所有希望，突然，我隐约听到了螺旋桨的＂嗡嗡声＂，然后声音越来越大。我很兴奋，但随后又很沮丧，因为无人机飞过我，然后飞回我家。于是我疯狂地追着设备跑，我想知道有人破解了它吗？为什么要这样做？在心脏病发作的边缘，我看着无人机停下来，悬停并慢慢下降到我之前放飞的地方。那时我才知道这不是宜家的产品，我需要完全阅读说明书。
　　无人机技术
　　虽然我们通常将无人机与四轴飞行器联系在一起，但事实上，无人机还包括固定翼（飞机）、单旋翼（直升机）和飞艇，它们都有不同的用途、飞行时间和有效载荷潜力。目前，无人机不包括地面/水上设备，但我认为随着机器人技术的快速发展，这种情况将会改变。
　　飞行无人机技术的绝对关键基础是使用全球定位系统 (GPS)，它使用来自 31 颗卫星的信号来精确定位空间区域中的任何位置。如果没有 GPS，这些无人机将无法锁定它们的位置，而且，我们也看不到这些小型发动机可以产生的动力和特技飞行。无人机商业上可用的部件非常简单，这些部分包括： 控制器：这是你用来控制无人机的。通常，会有飞行操纵杆、切换开关，可以禁用 GPS 锁定和返回主页功能。 接收器：这会从您手中的控制器接收命令。控制器捕获飞行杆的上下左右运动，并将其发送到无人机上的接收器。 飞行控制器：连接到接收器，机载无人机飞行控制器与机载 GPS 接收器和摄像头集成，这就是为什么无人机在刮风的日子保持稳定，当电池电量低时，自动会返回家中。相机的集成还允许它避开障碍物。 机载 GPS 接收器：它接收卫星数据并将其中继到控制电子速度控制器并保持飞行器稳定的飞行控制器。 Wi-Fi/蓝牙或近场通信天线：这允许无人机连接到基于手机/平板电脑的应用程序。可以下载飞行遥测，上传航点和程序功能。因此，一旦程序上传，无人机就可以在没有用户干预的情况下自主运行，这些也可以称为模式。 相机：相机提供了更直观的控制和第一人称视角 (FPV) 的机会。自 2017 年以来，无人机已经集成了具有运动跟踪、避障功能的机载摄像头，可以与飞行控制器通信并在自主操作时调整飞行路径以避开树木/房屋。相机通常使用与板载接收器不同的无线信号。 电池：根据有效载荷（相机等）和飞行时间确定大小。电池将连接到电子速度控制电路 (ESC)。 ESC 是电压调节器，它接受来自飞行控制器的输入，以将无人机保持在一个位置或根据控制器输入移动它。本质上，这只是一个电源调节器。更多的力量意味着更多的升力。每个电机将有一个 ESC，其他 ESC 之间的结合允许设备转动或翻转（当 GPS 自动驾驶仪时）关闭。
　　我的 DJI FC40 的前身是 DJI Mavic。 Mavic 的外形要小得多，它可以以 20-35 分钟的飞行时间以每小时 60 多英里的速度行驶，并且可以控制到 6 英里外。有些无人机可以携带更大的有效载荷，或者可以通过蜂窝网络进行控制以进行无限距离飞行。
　　无人机技术的未来
　　我们只是瞥见了无人机的潜力。未来的进步以及它们的简单性将推动它们的使用。这是对未来的一瞥。
　　3D 打印的进步使得经济高效地打印耐用的聚合物无人机成为可能。 3D 打印的可访问性和先进性将变得越来越先进。
　　由自动驾驶汽车驱动的电池技术取得了重大进展。排在首位的电池技术包括新一代锂离子、锂硫和固态电池。值得关注的组织和大学是 Nikola 和芝加哥大学，他们声称处于重大电池技术突破的边缘。除了这些电池技术，我认为石墨烯需要特别关注。石墨烯有可能成为线束/电缆导体，并且非常坚固。这为机身成为电池本身铺平了道路，从而集成了无人机上最重的物品之一。
　　无人机的最大障碍之一是在转换为每分钟机械转数 (RPM) 时浪费了大量能量。节约这种能量意味着无人机可以使用当前的电池技术运行更长时间，甚至可以使用更新的技术运行更长时间。 Turntide 开发了一种新的电动机方法，大大提高了它们的效率。虽然 Turnstide 的重点是用于加热和通风系统的大型电机，但我可以看到该技术在未来逐渐应用于更小的电机。
　　目前，有多种通信平台用于传输视频和飞行控制。然而，5G 通信同时为 FPV 开启了无人机对无人机的控制、低延迟和高分辨率视频。
　　法律
　　确实没有针对无人机的实用、州或联邦法律。大多数法律都受到联邦法律的限制，这使得干扰飞行器是非法的。为了解决无人机威胁，美国联邦航空管理局扩大了其 2016 年的法律，制定了 400 页的更简单的法律，旨在通过远程识别 (RID) 设备监控所有无人机，该设备必须传输 GPS、速度、高度、经度、几何高度和时间/日期数据到接收位置。在我看来，这个系统只会让诚实的人保持诚实，并没有解决潜在的威胁。
　　威胁
　　这种威胁是真实存在的，而且几乎是预料之中的，比如当您在路上行驶时，您会看到一个古怪的司机进进出出车道。当您观察到这种古怪的行为时，您会认为他会被警察拦下，或者他会引发事故。稍后在路上，您会看到熟悉的红色/蓝色闪光灯，警察在预计的交通停靠点拦下违规车辆。这就是我们使用无人机技术的地方。无人机技术的进步巩固了＂不是如果，而是何时＂无人机将用于举办活动的声明的有效性。在那之前，我们只需要将注意力部分放在上面的天空上。
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