亞馬遜在幾年前提出用無人飛行器來送貨，可以節(jié)省一半的運送時間，人力與運送成本更只有原來的八分之一，是非常有效率又節(jié)省成本的送貨方式。另外，包括空拍、巡邏監(jiān)控、農(nóng)漁業(yè)輔具、防災(zāi)救難、軍事國防等應(yīng)用不斷擴展，相關(guān)商機潛力十足。

國際無人機載具協(xié)會預(yù)估2025年無人機市場規(guī)模達100億美元，五年成長五倍，其中又以北美與亞洲應(yīng)用市場動能最大。事實上，無人機已有90年發(fā)展歷史，早期皆以軍事用途為主，近年來受到物聯(lián)網(wǎng)概念發(fā)酵，同時信息、通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以整合，使得無人機從消費性休閑娛樂玩具滲透到各領(lǐng)域應(yīng)用。乘著這波熱潮，近年來國內(nèi)也開發(fā)了各式性能優(yōu)良的無人飛機，并有效支持公務(wù)單位執(zhí)行空拍、測量、監(jiān)控、搜索、GIS等任務(wù)。目前無人機已經(jīng)從玩家進展到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，期待能發(fā)展成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

從空拍、巡邏監(jiān)控、農(nóng)漁業(yè)輔具，到防災(zāi)救難及物資運送等，無人機的應(yīng)用潛力無窮，因而備受注目，不過其間卻也隱含了法規(guī)未完善與商業(yè)模式未成熟而影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)，如何深入掌握其技術(shù)趨勢與市場商機，并早期洞見法規(guī)的限制與產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險，對于所有關(guān)注此領(lǐng)域商機的廠商來說，是投入前必備的功課。若將型態(tài)擴大到無人載具，則陸上、水下、空中的各式無人移動裝置都算，甚至掃地機器人也是，只是近期無人飛機與多軸飛行器較為人熟知，本活動也專注于討論這個型態(tài)的無人載具。

無人機應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛

亞馬遜（Amazon）在幾年前提出用無人飛行器來送貨，可以節(jié)省一半的運送時間，人力與運送成本更只有原來的八分之一，是非常有效率又節(jié)省成本的送貨方式。雷虎科技客服部經(jīng)理曾良弘（圖1）指出，在無人機的應(yīng)用上，除了送貨之外有更多想象空間，F(xiàn)aceBook在非洲與其他偏遠地區(qū)，采用定翼式的無人機裝載基地臺，強化行動通訊的訊號。Google也用無人機對地形地貌進行繪測與掃描，強化其Google Map或Google Earth的服務(wù)準(zhǔn)確性與圖資精確度，無人機的類型與分級如（圖2）所示。

另外，將無人機上的設(shè)備做不同的調(diào)整就有新的功能應(yīng)用產(chǎn)生，如紅外線熱感應(yīng)儀，可以在夜晚進行精確的生物感測，使用在海岸巡防或走私查緝等工作上。另外在火災(zāi)現(xiàn)場，紅外線熱感應(yīng)儀可以看穿霧、煙、灰塵，迅速掃描火場內(nèi)天花板熱蓄積及火勢蔓延狀況，以及清楚看到受困民眾或隱藏的熱源，協(xié)助指揮救火行動。而像是森林火災(zāi)消防監(jiān)控/勘察、無線基地臺線路設(shè)備檢查、高壓電塔線路設(shè)備檢查、高壓電塔礙子檢查、風(fēng)力發(fā)電機葉片設(shè)備檢查、農(nóng)耕地水分/土壤檢查、農(nóng)耕地噴藥/畜牧動態(tài)監(jiān)控、空氣污染監(jiān)測、鉆油平臺設(shè)備輸油管路檢查、交通監(jiān)控/事故調(diào)查、緊急救援搜查勘災(zāi)等都是無人機的應(yīng)用。

而隨著無人機逐漸普及，近年無人機失事事件屢見不鮮，輕則造成財產(chǎn)損失，重則造成人命傷亡。曾良弘說，近來不時有消費者因為操作不熟悉，導(dǎo)致墜毀于人群附近的新聞，據(jù)了解這些墜毀的無人機80％～90％都是因為人為的操作問題，像是無人機撞擊101大樓、在日月潭游客中心墜毀傷人、闖入清泉崗空域等事件。

在無人機的飛行動作部分，目前有三種來源，一是「線控」，由地面人員以有線或無線的方式進行飛行控制，飛機必須要在視線內(nèi)，操縱技術(shù)門坎高。二是「智能型」，擁有軍用無人機的智能技術(shù)，透過通訊技術(shù)進行操控，飛機可以離開操控人員的視線范圍，成為目前消費性無人機市場的主流。三為「自主飛行」，結(jié)合人工智能自主思考，無人機接收到任務(wù)命令之后，能自行規(guī)劃飛行路徑，處理過程中所有突發(fā)狀況與風(fēng)險。

無人機關(guān)鍵零組件架構(gòu)與設(shè)計要領(lǐng)

無人機關(guān)鍵零組件發(fā)展越來越成熟，新唐科技微控制器營銷應(yīng)用一處二部經(jīng)理沈子嵐（圖3）表示，無人機電子零組件包括：2.4G遙控器、鋰電池充電器、云臺、避障系統(tǒng)、飛行控制板、電調(diào)板、航拍模塊與超音波定高模塊。另外，該公司也推出了一個航資參考系統(tǒng)（AHRS），是由航資系統(tǒng)主控板與電源/藍牙擴展板所組成，主控板搭載主控芯片、雙六軸傳感器、雙磁羅盤、氣壓計、四路PWM控制、USB輸出、接口輸出、仿真/除錯接口等。

另外，與主控板對接提供模塊電源與無線傳輸能力的擴展板，搭載藍牙接口、PC/手機連接輸出、鋰電池接口、USB鋰電池充電、USB數(shù)據(jù)輸出接口等。沈子嵐強調(diào)，其航資參考系統(tǒng)運算庫的優(yōu)勢包括：更新率達1KHz以上、零點飄移每小時小于15度、水平角度誤差小于1度、方位角度誤差小于1.5度、支持兩組傳感器同時運算、支持使用者自選傳感器等。

圖4　和碩設(shè)計互動設(shè)計主任陳昱璋說明，在進行系統(tǒng)設(shè)計與組裝的時候，一般都會進行飛行仿真，但是軟件操作與實作還是會有誤差。

而在整機組裝有豐富經(jīng)驗的和碩科技旗下和碩設(shè)計互動設(shè)計主任陳昱璋（圖4）說明，在進行系統(tǒng)設(shè)計與組裝的時候，一般都會進行飛行仿真，但是軟件操作與實作還是會有誤差，所以組裝后的無人機實際飛行狀況要透過試飛才能得到最具體的回饋。另外，機體在模擬時并不會有震動的情況，所以震動會如何影響實際的飛行甚至拍攝的清晰度，還有鏡頭模塊的選擇都是實作階段需要注意并解決的問題。一般認(rèn)為無人機在飛行的過程不會有散熱的問題，但是該團隊的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)芯片的發(fā)熱甚至到了讓團隊考慮加裝風(fēng)扇的程度。

飛行器發(fā)展多年，直到近年多軸飛行器與通訊、半導(dǎo)體、信息科技結(jié)合，不僅降低成本，也讓應(yīng)用層面大為擴展，航見科技Arklab多旋翼工坊共同創(chuàng)辦人張東琳（圖5）表示，包括影視轉(zhuǎn)播，如實時新聞與運動賽事現(xiàn)場；空間信息如航測、環(huán)境3D建模；環(huán)境監(jiān)測如空污、水污、海污、廢棄物大氣監(jiān)測；通訊電信如臨時行動基地臺或低空衛(wèi)星；保全安防如邊境/海岸巡邏、緝毒走私；災(zāi)害應(yīng)變?nèi)鐬?zāi)害中與災(zāi)害后協(xié)助判斷現(xiàn)場情勢；基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)如農(nóng)林漁牧業(yè)的監(jiān)控、投藥、喂養(yǎng)等皆是。而在物聯(lián)網(wǎng)時代，飛行器可以進一步看成可移動的物聯(lián)網(wǎng)終端。

在實際應(yīng)用部分，環(huán)境監(jiān)測是目前無人機已經(jīng)可以執(zhí)行得很完善的工作之一，包括中南部溪流的水質(zhì)監(jiān)控、采樣，溪流附近的揚塵監(jiān)控、采樣。張東琳指出，使用無人機進行此一任務(wù)的優(yōu)點有三個，一是高機動性，可自動化的多點偵測，且不受地形阻隔。二是安全性，執(zhí)行人員不用在惡劣的自然環(huán)境中親身監(jiān)測采樣，遠程作業(yè)安全性與可靠性高。三是智能自動化，無人機可以設(shè)定多種航線并自動駕駛。

從人類的歷史來看，最早的無人機并不是近代飛行器問世之后才出現(xiàn)，而是多數(shù)人都知道的「飛鴿傳書」，讓鴿子背著照相機就是最簡易的航拍無人機了。根據(jù)市調(diào)公司IDC的報告指出，2015年第三季中國航拍無人機市場出貨量為4萬臺，2016年市場規(guī)模將達39萬臺，并認(rèn)為無人機商用市場即將爆發(fā)，未來五年復(fù)合成長率將達6%，2019年市場規(guī)模將挑戰(zhàn)300萬臺。專業(yè)級無人機應(yīng)用與發(fā)展時間已有數(shù)十年，消費級無人機大約最近三年才逐漸嶄露頭角。

專業(yè)級無人機指的是針對企業(yè)、政府公共服務(wù)用的無人機，綠創(chuàng)新科技技術(shù)顧問朱光華（圖6）說，根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求功能各有不同，交通、安防、電力、太陽能、邊防等擁有眾多待開發(fā)的領(lǐng)域，適合新創(chuàng)公司切入，每個領(lǐng)域預(yù)估都有人民幣10億～50億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。而消費級無人機指的是針對個人或家庭使用的無人機，一般具有拍攝功能，消費級無人機主要是航拍玩家在使用，進入門坎低，目前市場上最便宜的無人機大概臺幣3，000～5，000元就可購得。

不過，從飛行器的效率來觀察，多軸式的無人機其實相對是沒效率的，朱光華指出，以一公斤推力可以產(chǎn)生飛行動力的升阻比來說，定翼飛行器比單軸或多軸飛行器效率好，一般多軸飛行器升阻比不到2，也就是一公斤的推力產(chǎn)生的飛行力量不到2，直升機大約3，戰(zhàn)斗機約10，著名的超音速客機協(xié)和號約7，最為人們熟悉的波音747客機約18，效率更好的定翼機，像滑翔機那種飛行器，升阻比甚至可以超過20。

航空攝影其實已經(jīng)是非常專業(yè)的測繪工作，朱光華解釋，大規(guī)模的專業(yè)航拍通常都采用定翼機，多軸機因為續(xù)航力低，飛行范圍小，只有100～200公尺范圍內(nèi)的攝影才可以負(fù)擔(dān)，另外多軸機有「懸?！沟哪芰?，對小范圍需要精細(xì)影像的應(yīng)用也適合。以高雄市楠梓區(qū)甲圍為實驗區(qū)，于102年8月5日使用UVA定翼機搭載Sony DSC-RX100數(shù)字相機進行拍攝，設(shè)計拍攝重迭率為航線70％及航片80％，飛行高度320公尺，換算地面分辨率7.97公分，拍攝所得220張影像，范圍約1.8平方公里，共計拍攝九條航線。

地理信息與無人機完美搭配

再透過拍攝多視角圖像、特征點檢測與匹配、稀疏點重建、稠密點重建、三維模型建置、紋理貼圖等技術(shù)處理，不管需要2D平面還是3D立體建模都不是問題。過去新聞常看到有民眾被瘋狗浪卷走，登山客迷路遭遇山難，未來都可以利用無人機的協(xié)助進行救援，還有大面積的國土變遷監(jiān)測、農(nóng)作物河川海岸線監(jiān)控、國境海岸監(jiān)控、河川、海洋、空氣污染監(jiān)測，廢棄物監(jiān)測、孳生源巡檢暨影像辨識等，越來越多無人機的應(yīng)用。

3D地理信息因為無人機的發(fā)展，取得更為容易，應(yīng)用也更加多元，藏識科技副總經(jīng)理李錦昌（圖7）指出，3D地理信息應(yīng)該具備大范圍海量空間數(shù)據(jù)的展示效能，空間查詢/分析功能，自然景觀的效果呈現(xiàn)，一般無人機航拍至少需要搭載一臺固定式光學(xué)動態(tài)攝影機，專業(yè)可能還需搭載輻射偵測器、10X光學(xué)動態(tài)攝影機、高畫質(zhì)數(shù)字相機、高畫質(zhì)數(shù)字?jǐn)z影機、熱顯像夜視攝影機等。

不同時間點的影像分析也有助于評估災(zāi)害的影響，近年因為氣候變遷造成山區(qū)土石流時有所聞，借助無人機在風(fēng)災(zāi)前后的照片與3D建模比對，可以清楚了解風(fēng)災(zāi)的影響，評估地質(zhì)脆弱的區(qū)域、未來復(fù)育的目標(biāo)。李錦昌強調(diào)，地理信息有多層面的意涵，圖層管理透過不同主題圖層套迭可以進行規(guī)劃與管理，數(shù)據(jù)屬性查詢、地標(biāo)/地籍/門牌的多功能定位，測量長度/面積/高度，標(biāo)注坐標(biāo)/距離/自定義義等訊息。無人機在高雄氣爆事件的救災(zāi)、災(zāi)害調(diào)查與重建上也發(fā)揮的關(guān)鍵的助力。

積極管理以促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展

無人機的快速發(fā)展在于消費型的產(chǎn)品得以親民的價格提供給消費者，但也因為操作疏失而意外頻傳，2016年8月日月潭的無人機意外，促使該地被列為禁飛區(qū)，但施行、執(zhí)法有其難度。為了不讓法規(guī)變成具文，各國警政單位希望提出有效的取締辦法與工具，南臺科技大學(xué)電子系助理教授李志清（圖8）表示，東京警視廳提出以一臺無人機帶著一張網(wǎng)子網(wǎng)住違法的無人機；一家名為SkyNet的公司發(fā)表Anti-Drone System，概念是以強力的電磁訊號將無人機與遙控器之間的訊號蓋臺，接管遙控以達到捕捉的目的。另外，DroneDefender是透過地對空繩網(wǎng)去捕捉違法的無人機。

另外，各相關(guān)單位也希望推廣無人機操作規(guī)范與劃定禁航區(qū)，以減少無人機的意外事件（圖9），美國聯(lián)邦航空總署（Federal Aviation Administration， FAA）2016年1月提出無人機規(guī)范，包括只能在白天飛行，須隨時保持視線接觸，但是搭載防撞警示燈允許增加日出前日落后30分鐘飛行時間，在500英尺以下的空域飛行，避開機場與機場，不可飛越無關(guān)人們的上空，操控者16歲以上，須通過筆試每兩年重新審查。美國太空總署（NASA）也建議不同空域的飛行器劃分原則。目前全球無人機出貨量最大的廠商大疆（DJI），主動在產(chǎn)品的韌體上設(shè)定禁航區(qū)，若飛機飛到禁航區(qū)的位置，系統(tǒng)會出現(xiàn)警告，并自動避開。