浅谈消费级无人机的操纵方式

非凡大象

随着无人机市场愈发火热，其应用前景也越来越广阔。无论在个人消费还是在工业或商业的应用，如地图测绘、农业植保、影视航拍、应急救灾、侦查监控、物流快递等领域，无人机都受到关注。目前，无人机不仅是众多行业提高工作生产效率的“增倍器”，更将成为未来科技城市不可或缺的重要组成部分。

在军民融合发展的大环境下，一些高端的军用技术逐渐普及到了老百姓日常生活中。同时，因智能手机普及而带来的磁罗盘、陀螺仪等微型传感器价格下降，使人们可以用相对较低的价格从市场上购得各种功能齐全的小型消费级无人机。当功能和价格不再是影响无人机在民用市场普及应用的主要因素后，操纵它所需的专业技术和学习成本就成为限制其推广的主要门槛。针对这个问题，一些厂商推出了基于智能手机操纵的无人机，还有一些厂商则更大胆地提出了基于腕表或手势操纵的产品。于是随着技术更迭，市场上逐渐形成两大无人机操纵派系：使用专业遥控器操纵和使用智能手机操纵。

专业遥控器起初多用于模型操纵，并具有编程、查看数据等高级功能。多通道遥控器更可根据使用要求设置混合动作开关，便于模型完成各种遥控特技动作。飞行时，因航模完全依赖于飞手和通信链路，缺乏自主化飞行能力，所以必须要在视距范围内飞行。而一些航模虽然可以通过安装摄像头等装备实现超视距飞行，但对飞手的操纵水平要求较高，需要经过长期训练、积累经验才能上手操作并完成预想的动作。初次接触无人机的普通消费者则很难达到这一标准。

除少数用于执行任务的航模外，个人爱好者购买航模主要用于飞行，因此更适合使用专业的遥控器。消费级无人机则与之完全不同。在市面上主流的消费级无人机中，即使是高端产品的飞行参数也无法与同价位的航模相比。显然，购买消费级无人机的用户并不是为了体验飞行乐趣。通过对比应用不难发现，个人选择消费级无人机主要是用于航拍照片或视频，且使用的飞行模式也相对固定。价格昂贵的专业遥控器对于普通消费者来说不仅会加重购买负担，也很难快速上手。为此，大疆在专业航模遥控器基础上进行了精简，去除了不必要的功能，推出了简化版的无人机遥控器，并应用于消费级无人机“精灵”上。这种遥控器仅保留了摇杆、飞行模式开关、航向锁定开关及返航点锁定开关，一经推出便因操纵简单、容易上手而获得市场的认可。同时，该遥控器还能与手机连接，通过手机端下载APP观察记录无人机飞行轨迹和参数。

在智能移动设备性能不高时，这样折中的做法既符合消费者的使用习惯，又能降低研发成本。但随着消费级无人机市场快速增长、购买无人机的成本逐渐降低、消费者对无人机的要求不断提高，只能外接显示器的大疆遥控器就显得有些笨重了，且分体式设计也增加了购买成本。很快，一些新进入消费级无人机领域的科技公司就研发出采用更简单、更智能操纵方式的无人机。亿航就推出了一款完全使用手机操纵的无人机GHOST，将遥控器操纵虚拟化地呈现在手机屏幕上，并通过APP方式连接无人机，进一步简化了操纵方式。从成本上看，省去遥控器后，无人机价格有所下降。同时，通过APP操纵，可实现一些更傻瓜化的功能，如点按屏幕地图划定无人机飞行轨迹等，并增加了专为个人用户设计的一键跟拍、一键分享等功能。

发展至此，消费级无人机的操纵方式产生了分水岭。使用遥控器操纵的用户认为智能移动设备存在飞行安全隐患，而另一部分用户则认为遥控器操纵不够灵活、简单且扩展性差。从安全性角度看，遥控器操纵更直接，且潜在影响因素少，而手机操纵则可能发生来电话、手机死机等突发状况。然而，影响无人机飞行安全的核心部件是飞控而非操纵设备，无人机和航模最大的区别就在于有无智能化的飞控系统。操纵无人机时，消费者只需通过数据链将地面控制参数与无人机飞控进行交互，就可以使其实现自主飞行和指令飞行，甚至超视距飞行。飞行时，无人机的安全由飞控系统保障，而移动端只是指令数据上传的端口。当无人机上的飞控系统接收到指令数据后，会结合传感器的测量信息，控制舵机和油门执行相应的飞行动作。当通信受阻即接收不到手机端信号时，飞控系统则会根据传感器的测量信息，并结合预设安全程序，保证无人机处于安全状态，直到通信恢复、接收到新指令为止。

由于手机操纵无人机时，其飞行安全保障主要依靠无人机自带的飞控系统，因此虽然可能遇到忽然有来电拨入、程序退出、手机死机等一些比较极端的情况，即出现无人机与地面控制失效的故障，但应对这种状况本身就是智能无人机系统设计的基本要求，在设计时都可做好安全保障措施。

此外，无论使用哪种操纵方式，在恶劣天气、电磁干扰、起伏地形遮挡等情况下，都可能出现信号中断；无人机飞行距离超过最大通信距离后，其控制链路会有很高的时延。这些情况下基本上不能手动操纵无人机，专业遥控器的优势同样也无法发挥。由于通信链本身具有一定的不可控性，因此整个无人机系统的安全性和可靠性，主要依靠飞控来保障。需要说明的是，目前使用智能移动设备操纵无人机时，并非是通过蓝牙或Wi-Fi直接连接无人机，而是通过蓝牙或Wi-Fi连接至遥控电台，再利用遥控电台与无人机建立稳定、可靠的射频连接。因为智能移动设备的指令是通过遥控电台发射给无人机的，所以即使遥控电台和移动端之间的链接中断（发生手机没电、死机、信号失联等情况），无人机也依然会保持原位或自动返航，并等待重连接或低电压后缓慢降落。

综上所述，虽然专业遥控器在通信链路、控制精度方面优于智能移动端，但是携带不方便、操作较复杂、学习门槛高。而智能手机操纵则是基于智能移动端地面站，具有使用灵活、上手容易、能单手操作、反馈信息丰富全面等优点。缺点是因不同品牌和操作系统的智能移动端对APP的优化效果差异很大，且受限于智能手机触控屏延迟问题，所以现阶段使用智能移动设备操纵的精度远不如遥控器。

未来无人机一定是向芯片智能化、操纵傻瓜化方向发展。从微软可穿戴智能设备大赛上的Nixie手表式无人机到曾经火爆互联网的Lily Drone，无不说明：能让使用者轻松上手的无人机才会有更多和更广泛的市场需求，特别是在以追求极致用户体验为主的大众消费市场。无人机操纵方式的分化，恰是对目标用户人群的区分。专业的工业级无人机可以使用专业的遥控器或地面站操纵，以保证更高的操纵精度和飞行参数。而消费级无人机市场则更需要容易上手的、有趣且性价比较高的操纵体验。虽然现阶段遥控器技术更成熟，而受硬件技术和软件优化等因素限制，手机操纵的优势并不明显，但智能移动领域的技术更新频率很快，随着时间推移很快便会赶上遥控器。至于在消费级无人机领域，遥控器操纵方式是否会被完全取代，现在看还是一个未知数。