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爬走在线:电子信息技术的发展及其在无人机方面的应用

时间: 2019-03-14阅读:

摘要 在现代社会,电子信息技术已经成为生产生活中必不可少的一部分。电子信息技术广泛地渗透于生活的各个领域医疗、交通、通信、计算机、航空航天……每一次电子信息技术的突破都会在一些领域引起革命性的进步。本文首先介绍了电子信息技术中信息技术的发展和电子技术的发展,并且分析了由这两项技术结合而成的电子信息技术的优势;接着按照时间顺序介绍了电子信息技术的发展;第三部分则通过举例的方式阐述了电子信息技术在无人机方面的运用。

【关键词】电子信息技术 信息技术 电子技术传感器 无人机

1 电子信息技术的整体发展

电子信息技术,就是利用如传感器、计算机等电子设备来对文图声像等各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术。在实际生活中先是出现了发展信息技术的需求,后才有电子技术去满足需要和推动其发展。由于电子信息技术是以电子技术为基础科学的新一代信息技术,所以说信息是目的,电子技术是手段。电子信息技术的发展可分为两个方面,一个是信息技术的发展,另一个是电子技术的发展。

1.1 信息技术的发展

信息技术历史悠久,远古时期的人们为了生存和发展,会积累下许多生活经验,并口口相传。这便是信息技术的最开始的形态。而壁画,竹简,纸等也是信息传播、存储和处理的最初形式。随着人们的生活生产范围的不断扩大,所需要获取的信息也不断变多,变杂。获取信息的难度也随之增加。人类不得不进一步改进信息收集处理的方式。但是,在无法应用新技术的条件下,信息技术的发展实际上已经进入了瓶颈期。终于,到了20世纪初,信息技术得到了一个发展的良机一一电子技术。

1.2 电子技术的发展

电子技术是19世纪末到20世纪初发展起来的新兴技术。主要以各种电子元件的发明和应用为推动力,历经了二极管、三极管、晶体管、集成电路等时代。现代的电子技术主要有两大分支,第一个是信息电子技术,即对信号进行模拟或数字化或其他处理,并竭力保持信号的稳定,清晰;第二种是电力电子技术,是利用半导体器件进行电路的整流,逆变,变频等处理,目前在向着节能环保、小型化、一体化的方向发展。

1.3 信息技术和电子技术的差异与融合

信息技术与电子技术互有交集而又各有不同。信息技术是指所有运用于管理和处理各种信息的技术的总称;而电子技术则是基于电子学的原理,运用电子元器来件设计和制造某种能实现特定功能的电路的技术。电子技术可以作为信息技术的基础技术来实现信息技术的目的。

由两大技术结合而成的电子信息技术相较于原来任何一种技术都更加先进。电子信息技术的优势就在于:

(1)它改良了人类的观测方式一一使用传感器而不是粗糙的肉眼去获取信息;

(2)更新了信息的传播方式一一将文字,声波等转换为电信号来发送;

(3)提高了信息的传播速率一一让信息以光速去到它该去的地方;

(4)加强了信息的保密性一一转换为电信号的信息要经过特定的电路才能被解读出来。

这项技术将各种电路作为大脑,传感器作为感官,电信号作为神经,更精准,更快速地帮助人们获取所需的信息。

2 电子信息技术的发展历程和现状

2.1 早期

早期的电子信息技术比较简单,是以加快信息处理的速率为目标的。以电子计算机的出现为代表,早期计算机运用的逻辑元件是真空电子管,真空电子管的缺点很明显,体积大、功耗大、寿命短,这导致早期的计算机占地大,耗能高并且时常故障。可毋庸置疑的是,电子计算机的发明把人类从繁重的脑力劳动中解放出来,在社会各个领域中提高了信息处理的速度与准确性,直接加快了人类向信息化社会迈进的步伐。当然了,由于其耗能高,占地大,那时的电子计算机只有在军事部门和科研部门等高精尖部门才能见到,并不具备向社会公众推广的条件,所以将那时定义为电子信息技术的早期阶段。

2.2 中期

发展中的电子信息技术不仅注重处理速度,还致力于提高获取信息的准确度。而传感器就是提高信息准确性的元件,它既是电子信息技术发展的产物,又促进了电子信息技术的发展。从功能出发,我们可以对传感器进行形象的定义:所谓传感器,是指那些能够取代甚至超越人的“五官”,具有视觉、听觉、嗅觉和味觉等功能的元器件或装置。以上世纪七十年代出现的固体传感器作为一个分界,电子信息技术进入了发展中期。

2.3 后期

现在的电子信息技术可以说已经到了一个比较成熟的阶段,我们不仅专注于提高运算的速度和精度(目前处理器可达每秒几十亿浮点运算,传感器的精度也达到了纳米级别),还开始注重起了信息传递过程中的安全性和保密性。以我国领先世界的量子通信为例,根据量子论,只要窃听者进行窃听,就只能得到己被破坏了的信息,具有绝对的安全性。为了适应网络技术的发展,国际标准化组织(OSI)制定了一个网络安全体系结构,其中建议了8种安全机制:加密机制;数字签名机制;访问控制机制;数据完整性机制;交换鉴别机制;业务流量填充机制;路由控制机制和公证机制。从我国量子通信的飞速发展和OSI制定的网络安全体系结构可以看出,传递安全可靠,高保密性的信息仍是未来一个研究重点。

3 电子信息技术于无人机的应用

我们身边还有许多与电子信息技术相关的产品在悄悄地改变我们的生活。无人机就是一个典型的例子。无人机按用途分类可分为军用无人机和民用无人机两类。电子信息技术的发展和应用让无人机从一个高科技的产品逐渐转变成为广泛应用于生活中的常见电子设备。

3.1 军用无人机

现有的军用无人机已经发展出察打一体无人机,电子对抗无人机,通信中继无人机等多种用途无人机。可以看出,在无人机这个平台上,我们已经能够实现战场上所需的诸多功能。无人机相比于有人机,它的优点很多。首先,使用無人机,不会造成飞行员的伤亡,能够节约大量金钱和时间。国家培养一名飞行员需要耗费大量的时间,精力,与金钱,将无人机作为有人机的补充对于降低飞行员损耗率很有好处。其次,无人机相较于有人机来讲,无人机目前的造价更便宜。以美国的“全球鹰”无人机为例,其包括地面站的全套造价为7300万美元,对比美现役主力有人战斗机F-22近两亿美元的造价,可看出使用无人机能节约大量的军费。还有一点就是无人机相比有人机而言能克服飞行员的种种生理或心理缺点,无人机可以长时间不知疲劳地完成任务,在战场上不会有胆怯、害怕的心理,不会因紧张而造成操作失误,也不会在做过载动作时失去知觉。由于无人机具有以上几大优点,所以国际上现在有一些观点认为下一代的空战将会是无人机之间的战斗。未来,无人机的作战模式可能会有两种,一种是协同有人机进行作战,一种是无人机集群作战。而在第一种作战模式下,无人机还要发展的技术有协同交互控制技术、协同态势评估技术、协同目标分配技术、协同航路规划技术等,这些技术的实现都还有赖于电子信息技术的进一步发展。

3.2 民用无人机

除了军用无人机,我们接触更多的是民用的无人机。民用无人机的运用领域有农业、气象、测绘、物流、摄影、抢险救灾等。这些运用主要还是利用了无人机的空中优势,用无人机帮助人去做一些在“上帝视角”下更容易完成的工作。以国内著名的无人机公司深圳大疆创新科技有限公司旗下的民用消费级无人机“晓”Spark无人机为例,其率先使用了全新的手势控制飞行方式,让用户能仅仅通过手势来指挥无人机进行移动,升降等动作,用户能够在完全没有接触过无人机的情况下轻松开始自己的航拍。而这项功能的实现离不开电子信息技术中的人机交互技术的发展。无人机利用云平台技术对相机时刻调整从而保证了在飞行过程中仍有稳定的镜头,此外,视觉定位系统和3D传感系统的应用让无人机能够感知前方30米的立体信息,并且对5米内的障碍物进行避障,多种高端的电子信息技术的整合运用让整台无人机变得更加智能,人机交互程度更高。不但无人机在航拍领域应用广泛,一些电商巨头也想利用无人机插手快递业。网络零售巨头亚马逊已经着手研发无人机送货服务,它的送货无人机将会配备有语音识别和输入输出模块,让用户收货时能用说话的方式直接指挥无人机降落在特定区域,在不方便时甚至能取消收货让无人机返回。而在国内,京东无人机于2017年六月份已经在西安和宿迁展开常态化运营;菜鸟联盟联合农村淘宝成功利用无人机跨过五公里海域,将12斤百香果送至海岛上,完成了“最后一公里”的配送。

4 无人机的现状及展望

军用无人机可以减少人员伤亡,节约军费;但从目前的使用情况看,其与有人機的作战是相对隔离的,没能达到信息高度共享,协同作战,高低搭配的程度;换言之,就是无人机的人机交互程度不够高,智能程度较低。在未来,军用无人机发展将会与军队的作战理念一致,鉴于有人机具有无人机一些达不到的优势,无人机将会用于充当机群的先锋,起侦查和干扰的作用。在现在看来,军用无人机的发展方向有无人电子战飞机、无人战斗机、高空长航时无人机和微型无人机,具体将会具有隐身化、小型化、智能化、通用化等特点。

未来的无人机可以应用在摄影和物流领域。民用无人机应用于摄影方面能够给我们带来一个在地面上完全没有的视角,使得摄影作品更加出彩;而无人机用于快递业则有不受地面状况的限制,小巧灵活,能向偏远地区配送的优点。但可能也会有避免不了的缺点,比如目前大多数航拍无人机还是需要操作者有一定的技术,不够平民化;而物流无人机则易受天气影响,载重和航程不足,有丢失货物的风险等。所以未来民用无人机将会在结构布局,智能化程度,电池的能量密度,和电子设备的可靠性上有较大的提高。

参考文献

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