你一定能想象到那种恐惧。水位正在快速上涨。你被困住了。这就是最近发生在中国西南地区的一个故事的现实。一名男子被困在一处小屋顶上,洪水在他周围奔涌。他无处可去。这时,一架农业无人机出现了。
操作员赖忠信并没有执行救援任务,他只是在给其他人运送物资。但他看到了那名男子。他驾驶着无人机——一种专门用于喷洒农作物的机器——飞到屋顶上。他小心翼翼地用无人机把那名男子抬到安全地带。
《纽约时报》刊登了这篇帖子,并在网上引发了一场激烈的争论。主要问题很简单:你会把自己的生命托付给无人机吗?
答案五花八门。这次即兴救援引发了人们的思考。我们信任直升机,尽管它们非常复杂。几十年来,我们一直在电影和新闻报道中看到它们。它们内部还有飞行员,让人感觉很安全。无人机的感觉则不同。它通常是自行飞行,或者在远处的地面上配备一名飞行员。
有些人很喜欢无人机的概念。他们指出,许多无人机有六个或八个旋翼。如果一个发动机停止运转,其他发动机可以继续飞行。这提供了很大的备用动力。但也有人非常担心。他们提出了一个很大的区别。无人机没有“自转”功能。如果发动机失灵,直升机飞行员可以安全地滑翔降落。没有动力的无人机?一位用户说,它会“像砖头一样掉下来”。
这是信任问题的核心。整个讨论都提出了一个更大的问题:无人机在重要情况下的可靠性。机械备用系统(例如备用旋翼)固然重要,但毫米波(mmWave)雷达等新型传感器也正在提升无人机的安全性。这项技术正在悄然改变游戏规则。它帮助无人机在恶劣条件下工作,例如本文中提到的洪水灾害。我们必须探究毫米波雷达是什么,以及它为何对救援如此重要。
什么是毫米波雷达?
这场辩论表明,我们需要的不仅仅是机械备份。我们需要更智能的无人机。这正是毫米波 (mmWave) 雷达的用武之地。
这种雷达工作在30至300千兆赫的特殊频率范围内。这些无线电波非常短(1至10毫米)。这种短波长是关键所在。它使雷达能够获得非常清晰、高分辨率的地球图像。它与老式的低分辨率雷达不同。
它与摄像头或激光雷达系统截然不同。想象一下在浓雾或大雨中驾驶。你的眼睛(就像一台摄像头)无法看清前方。车灯发出的光线会被水滴反射。激光雷达(使用激光脉冲)也存在同样的问题。它的光线会散射,因此无法看得很远。
毫米波信号则不同。它们是无线电波,而不是光波。它们能够穿透雾、雨、尘埃和烟雾。这使得雷达成为救援任务的理想工具。在救援过程中,天气几乎总是恶劣的,能见度很低。
无人机使用毫米波雷达来完成几项关键任务。它可以帮助无人机避开障碍物,测量无人机距地面的精确高度,并帮助无人机发现和探测物体。它甚至可以从远处探测到诸如人或电线之类的细小物体。毫米波雷达将这些数据实时发送到无人机的飞行计算机。这使得无人机的导航和整体安全性大大提高。
毫米波雷达如何助力无人机救援
我们必须再次思考中国那场洪灾救援。无人机是为农业作业而设计的,用于喷洒肥料和运输物料。这些工作本身就需要良好的传感器来安全地在田间飞行并避开电线。
现在,我们必须把无人机投入洪水之中。水位正在上涨,到处都是漂浮的碎片,雨下得很大。一架配备毫米波雷达的无人机可以“看透”这一切。它能比普通的相机更可靠地找到被困人员,因为普通相机只能看到镜头上的雨水。
这项技术对于救援工作有很大的帮助。
其一大优势在于能够在任何天气条件下工作。信号能够穿透恶劣条件并持续工作。救援任务不能等待天气转晴。无人机需要在暴风雨中、野火浓烟中或浓雾中飞行。毫米波雷达让它们能够一次又一次地可靠地完成这些任务。这也解决了“人为错误”问题。暴风雨中的直升机飞行员可能会在雾中迷失方向,但这种雷达即使在人类飞行员无法看到的情况下也能为无人机的计算机提供完美的视觉。
它还增加了一层至关重要的感知冗余。网上争论的人们说得对。无人机可能会发生故障。毫米波增加了一层新的安全保障,这种保障并非机械的,而是一副新的“眼睛”。像 60-79GHz 毫米波雷达这样的产品可以为无人机提供稳定的外部环境信息。我们可以想象一下一架八旋翼无人机。如果一个发动机发生故障,它仍然可以飞行,但可能会失去平衡,变得无力。它需要快速着陆。毫米波雷达可以扫描该区域,找到一个安全平坦的着陆点,即使飞行员(或无人机的摄像头)无法找到。它可以帮助无人机安全地应对故障。
雷达的精度也令人难以置信。洪水泛滥时,水中充满了危险的残骸。漂浮的原木、房屋残骸以及各种垃圾。普通的摄像头可能只会把这些都看作“杂物”。毫米波雷达的精度极高,经过训练就能分辨出其中的差异。它可以对物体进行分类,即使残骸部分被残骸遮挡,它也能找到并追踪人员的独特特征。这一点至关重要。无人机不仅仅是在寻找某物,而是在寻找人。
卡特里娜飓风过后,配备毫米波雷达的无人机可以扫描整个街区。它们可以检查屋顶和树木,寻找幸存者,提供援助或引导救援队,速度比传统方法快得多。
回答信任之争
这又把我们带回到信任之争。网上讨论的焦点是物理学:直升机滑翔,无人机坠落。某种程度上,这的确没错。
但毫米波雷达彻底改变了这一切。它的目标从故障中幸存下来变成了彻底防止故障发生。直升机的自转是对发动机完全故障的反应,是安全着陆的最后一搏。而配备毫米波雷达的无人机从一开始就被设计成永远不会陷入这种情况。
它会在烟雾中看到电线并停止飞行。它会感知到距离地面太近并进行调整。它提供超精确的高度数据,并帮助无人机在吊起人员时保持完美悬停,即使在风中也是如此。这可以降低飞行员失误或传感器故障的风险,避免酿成灾难。
当你将这种智能传感器添加到配备安全降落伞或八个旋翼的无人机上时,你将获得一个在多方面都安全的系统。网上评论者说,对于旋翼来说,“4>1”。但先进的雷达加上多个旋翼,其安全性更高。这项技术建立了一种新的信任。
毫米波雷达助力无人机救援的未来
中国的救援行动令人惊叹,但它展现了更大的潜力。那架无人机是由一位熟练的人类操作员驾驶的。下一步是让无人机更加自主。
随着技术的进步,它将与人工智能(AI)相结合。这是下一个重大进步。雷达是“眼睛”,而人工智能是“大脑”。
人工智能每秒将处理来自雷达的数百万个数据点,并自主做出明智的决策。例如,救援队可以命令无人机:“找到这个3平方英里洪水区域内的所有人。” 人工智能将使用雷达扫描整个区域。它会识别人员形状并绘制他们的精确位置。然后,它可以规划出最安全、最快的飞行路线,避开所有新的障碍物,例如倒下的树木和残骸。
这可能会使无人机像直升机一样值得信赖。在某些恶劣天气情况下,直升机无法飞行时,无人机甚至可能更值得信赖。
如果您从事无人机工作或紧急救援工作,这项技术值得关注。关于信任的争论仍将持续。但有一点是明确的:这项技术正在拯救生命,建立信任,每一次安全飞行都至关重要。
你觉得怎么样?你会相信一架配备毫米波雷达的无人机能拯救你吗?欢迎在评论区分享!
常见问题 (FAQ)
以下是有关这项技术的一些常见问题。
问1:什么是毫米波雷达?它在无人机上有什么作用?答1:它是一种使用高频信号(30-300 GHz)的传感器。在无人机中,它的主要作用是帮助无人机了解周围环境。它有助于避开障碍物、检查精确高度以及发现目标。在雨雾等恶劣天气下,毫米波雷达也能出色地工作,而摄像头和激光雷达则无法做到这一点。
问2:无人机无法自动旋转。雷达如何保障安全?答2:雷达并不能使无人机自动旋转。这是机械特性。相反,它有助于防止碰撞。它赋予无人机非常好的自主避障能力,并帮助其安全悬停和着陆。它增加了一层传感安全保障,弥补了机械风险。
问3:为什么洪水期间要使用毫米波雷达而不是摄像头?答3:洪水和其他灾害通常意味着恶劣天气。例如暴雨、浓雾或烟雾。在这些情况下,摄像头和激光雷达(使用光)会停止工作。光线会被遮挡或散射。毫米波雷达信号是无线电波,可以直接穿透。这使得无人机能够安全飞行,并在摄像头无法探测到的情况下找到目标。
问4:毫米波雷达在无人机领域的未来发展如何?答4:下一个重大进展是将毫米波雷达与人工智能 (AI) 相结合。AI 将利用雷达的清晰数据,实现更多功能,而不仅仅是“看”。它将能够发现并追踪物体(例如区分人与漂浮的木头)。这将帮助无人机自主做出明智的决策,使救援任务更安全、更快捷。



