無(wú)人機智能加倍　安全更完備

　　　在國外，無(wú)人機在軍事域已使用一段時(shí)間，以維護國土安全為主;在某些專(zhuān)業(yè)民用領(lǐng)域，如農業(yè)，也已應用在噴灑農藥等，進(jìn)而維護農夫的人身安全。不過(guò)，在小型、定位偏向消費性電子的無(wú)人機開(kāi)始吸引許多消費者眼球后，無(wú)人機成為許多展會(huì )或是廠(chǎng)商下一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場(chǎng)標的，智慧型手機、手表或其他裝置也開(kāi)始結合無(wú)人機，期可創(chuàng )造更好的銷(xiāo)售量。但隨著(zhù)許多人“擁有”無(wú)人機，并在一些公共場(chǎng)合讓無(wú)人機飛上天，許多公共安全問(wèn)題也隨之而來(lái)，因此無(wú)人機提升其飛航安全已成為首要的課題。

　　隨著(zhù)科技日新月異與半導體元件的不斷進(jìn)展，讓無(wú)人機變得更具智慧，是相關(guān)業(yè)者共同的目標。而更加智慧的無(wú)人機，不僅可帶給消費者或專(zhuān)業(yè)人士更好的使用經(jīng)驗，也能進(jìn)一步提升其安全性，例如主動(dòng)避障等。

　　無(wú)人機市場(chǎng)魅力狂燒

　　2012年時(shí)，美國聯(lián)邦航空管理局(Federal Aviation Authority，FAA)針對無(wú)人機的數量曾經(jīng)預估，到2020年美國無(wú)人機的數量將可達15,000架，但顯然FAA低估了無(wú)人機的魅力?，F階段美國每個(gè)月無(wú)人機的銷(xiāo)售量不僅遠遠超過(guò)這個(gè)數字，甚至無(wú)人機市場(chǎng)還吸引了許多半導體電子業(yè)者的競相爭逐。

　　其中，無(wú)人機市場(chǎng)發(fā)展最為蓬勃的當屬中國大陸，不僅“喂養”出全球最大、市占率高達50%的無(wú)人機制造商大疆創(chuàng )新(DJI);研究單位甚至預估，到2025年，中國大陸無(wú)人機市場(chǎng)總規模將達人民幣750億元，年均增速可望超過(guò)50%，而此誘人的市場(chǎng)規模統計也吸引許多相關(guān)業(yè)者積極進(jìn)軍中國大陸。

　　根據UAV Drones Market市場(chǎng)研究報告指出，2020年以前全球主要的無(wú)人機市場(chǎng)大約達到55.9億美元。無(wú)人機的熱潮也可從今年消費性電子展(CES 2016)與其他重要消費性產(chǎn)業(yè)大展中，窺知一二。

　　聯(lián)詠科技(Novatek)iVOT產(chǎn)品事業(yè)部副部經(jīng)理楊順?lè )硎?，近期無(wú)人機受到媒體與業(yè)者高度關(guān)切，不但在2013~2015年有非常好的增長(cháng)，而且在商用或專(zhuān)業(yè)民用，以及消費級市場(chǎng)皆取得很好的成績(jì)，也吸引眾多半導體或系統業(yè)者的加入，預期讓2016年無(wú)人機市場(chǎng)更加競爭與白熱化，未來(lái)無(wú)人機市場(chǎng)不排除發(fā)生購并潮。

　　另外，2015年開(kāi)始，知名處理器晶片供應商如高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)、輝達(NVIDIA)等也正式宣布進(jìn)軍無(wú)人機市場(chǎng)，并推出無(wú)人機專(zhuān)用的高整合智慧晶片產(chǎn)品。一方面因晶片商提供的解決方案夠完整，可協(xié)助業(yè)者降低進(jìn)入無(wú)人機市場(chǎng)的技術(shù)門(mén)檻;另一方面，這些新的處理器也讓無(wú)人機可進(jìn)一步小型化及智慧化，更重要的是成本的降低，讓更多消費者可以輕易入手。

　　愛(ài)盛科技(iSentek)董事長(cháng)賴(lài)孟煌則認為，無(wú)人機具備空拍的特色，加上價(jià)格從相當‘高貴’下滑到消費者普遍負擔的起的范圍內，因此促使無(wú)人機此一存在已久的市場(chǎng)變得相當火熱。

　　2014~2021年商用無(wú)人機市場(chǎng)規模 (來(lái)源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究所)

　　提供不同“視角” 吸引消費者關(guān)注

　　過(guò)去無(wú)人機在軍用領(lǐng)域除了投遞炸彈外，最重要的就是偵查環(huán)境的工作，因此無(wú)人機幾乎都裝上了‘眼睛’，也就是攝影鏡頭。無(wú)論在軍用或是專(zhuān)業(yè)民用領(lǐng)域上，無(wú)人機具備‘視力’是不可或缺的條件，而消費型無(wú)人機若是配備攝影功能，帶給消費者不同的‘視角’感受，會(huì )是相當吸引消費者目光的新商品。

　　賴(lài)孟煌指出，雖然民用無(wú)人機的發(fā)展腳步快于商用或消費性應用，代替人力進(jìn)行一些較危險的工作，如噴灑農藥或肥料，甚至無(wú)人機在商用領(lǐng)域還搖身變?yōu)榭爝f機等。不過(guò)，相較于專(zhuān)用型無(wú)人機，消費型無(wú)人機對一般普羅大眾來(lái)說(shuō)，不僅可與生活結合，還能夠提供不同的自拍角度，與在天空上的視野，可以說(shuō)為消費者提供的新的、吸引人的價(jià)值，因此未來(lái)消費型無(wú)人機在市場(chǎng)上應該也能占有一席之地。

　　另一方面，無(wú)論從會(huì )飛的手機或是會(huì )飛的機器人角度來(lái)看，無(wú)人機本身就是深具話(huà)題與新穎性的產(chǎn)品。楊順?lè )J為，這幾年來(lái)，無(wú)人機持續改善令人詬病的問(wèn)題，一些技術(shù)如手動(dòng)拋飛、雙目視覺(jué)、自動(dòng)懸停等功能的實(shí)現也使得無(wú)人機操作朝向更加“傻瓜化”?，F在無(wú)人機已不再是只有專(zhuān)家或玩家才能駕馭的設備，已逐漸變成是人人皆有可能輕松掌控的娛樂(lè )裝置，不但有想像空間又有無(wú)窮的樂(lè )趣，在消費市場(chǎng)必然會(huì )持續受到矚目。更重要的是，消費型也就是小型無(wú)人機每個(gè)人都可以使用，現代人對自拍或是在社群媒體直播消息相當熱衷，消費型無(wú)人機將是相當好的新媒介。

　　不僅如此，無(wú)人機在物聯(lián)網(wǎng)世界中，也可以是一個(gè)連網(wǎng)的裝置，進(jìn)一步與其他物聯(lián)網(wǎng)設備溝通。舉例來(lái)說(shuō)，恩智浦(NXP)擘畫(huà)未來(lái)自動(dòng)駕駛汽車(chē)時(shí)，即將無(wú)人機整合在內，負責即時(shí)傳遞路況，或是擔任快遞驚喜的工具。

　　楊順?lè )J為，無(wú)人機是一種需要機電整合的技術(shù)，這與物聯(lián)網(wǎng)應用中的機器人/手臂機電整合技術(shù)相近，而這也是晶片商有志一同進(jìn)入無(wú)人機領(lǐng)域的主因，藉由先投資、練兵，進(jìn)而累積物聯(lián)網(wǎng)連網(wǎng)機電裝置的發(fā)展能力。

　　專(zhuān)業(yè)或娛樂(lè )都得顧及安全性

　　無(wú)論是專(zhuān)業(yè)或是消費性無(wú)人機，安全性都是未來(lái)無(wú)人機相當重要的課題。有鑒于無(wú)人機飛安事故頻傳，在臺灣就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)無(wú)人機在知名景點(diǎn)日月潭墜毀砸傷游客;因為使用者操作不當使無(wú)人機直接撞上101大樓…等意外;無(wú)人機發(fā)展較快的國外，更是有‘花樣百出’的事故，因此除了法規的約束之外，無(wú)人機的智慧化是另一個(gè)提升安全性的重要途徑。

　　楊順?lè )硎?，法規規范應區分為商用或是消費型無(wú)人機，畢竟兩者使用情境有所不同，但相關(guān)標準與法規對于安全性的提升來(lái)說(shuō)相當必要，而法規對于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展也有所助益。

　　賴(lài)孟煌指出，無(wú)人機飛安事件頻傳的其中一項原因是，機械設計不夠好。這肇因于無(wú)人機市場(chǎng)起飛，廠(chǎng)商一窩蜂進(jìn)入，為了快速讓產(chǎn)品上市而忽略了機械設計上的最佳化，因此美國FAA已著(zhù)手制定法規要求無(wú)人機須采記名制度，并透過(guò)GPS衛星定位防止無(wú)人機飛入禁航區。此外還可以無(wú)人機規格如電池續航力、飛行距離來(lái)進(jìn)一步管理與限制飛航地區。

　　另外，臺灣近期也針對無(wú)人機禁飛區域制訂相關(guān)法令。亦即日月潭國家風(fēng)景區管理處擬訂《日月潭國家風(fēng)景區轄區遙控無(wú)人機使用注意事項》，已確認潭區4大碼頭、向山及水社壩共6個(gè)區塊，將公告訂為限制飛航區域，違反者最高開(kāi)罰新臺幣100萬(wàn)元。雖然這僅是針對某個(gè)風(fēng)景區所提出的無(wú)人機禁飛規則，但已邁出第一步。

　　關(guān)鍵元件賦予無(wú)人機更多智慧與安全性

　　除了法規、無(wú)人機機械設計之外，半導體元件也能為無(wú)人機的安全性把關(guān)。楊順?lè )f(shuō)明，相較于商用或專(zhuān)業(yè)民用無(wú)人機，消費型無(wú)人機對于元件的規格不需達成車(chē)規或軍規等級，若是在自動(dòng)避障與室內懸停功能能夠做到相當精準，即可確保一定的安全性。

　　先不論機械設計好與壞的問(wèn)題，若單就無(wú)人機飛行安全這部份來(lái)說(shuō)，擔任大腦的微控制器(MCU)或微處理器，搭配精密的感測器即能進(jìn)一步提升無(wú)人機的飛行智慧。賴(lài)孟煌進(jìn)一步說(shuō)明，9軸或10軸的動(dòng)作感測器、距離/光感測器、磁性感測器、角度感測器，甚至電流感測器，都與無(wú)人機飛行安全有密切的關(guān)系?，F階段無(wú)人機業(yè)者相當看重的自動(dòng)避障與懸停功能，則需要距離/光感測器、磁性感測器。

　　磁性感測器可協(xié)助外型設計為四角或八角的無(wú)人機在飛行時(shí)，判斷航向該朝向哪個(gè)方位。還可在飛行時(shí)計算出最接近于直線(xiàn)的距離，避免折線(xiàn)前進(jìn)浪費油料;最后在定點(diǎn)時(shí)，磁性感測器還能幫助無(wú)人機做出懸停與維持水平狀態(tài)，讓使用者在拍照或是錄影時(shí)能以最佳角度進(jìn)行。

　　要做好自動(dòng)避障功能，距離/光感測器就相當重要。楊順?lè )赋?，目前使用雙目電腦視覺(jué)(CV)或是用紅外線(xiàn)(IR)三角定位技術(shù)做出深度與位置訊息是最熱門(mén)的兩種避障技術(shù)基礎，關(guān)鍵的元件是具備高性能CV運算能力的系統單晶片(SoC)或是紅外線(xiàn)感測器。

　　除了紅外線(xiàn)感測器之外，也有業(yè)者認為利用雷射的飛時(shí)測距感測器(ToF)，將較一般傳統紅外線(xiàn)感測器精準度更高，能為無(wú)人機的飛行提供更佳的避障效果。意法半導體(STMicroelectronics)影像事業(yè)部技術(shù)行銷(xiāo)經(jīng)理林國志表示，以雷射進(jìn)行測距的好處是可提供精確到毫米(mm)距離的測量，且目標物體的顏色和反射率不會(huì )影響到測距結果。

　　事實(shí)上，太陽(yáng)光對/ToF光感測器的精確度影響相當的大，這也考驗著(zhù)晶片供應商的研發(fā)能力，若能盡其所能地發(fā)展出精準度高;且能同時(shí)偵測多點(diǎn)、多物體，并即時(shí)回報的產(chǎn)品，對于無(wú)人機的發(fā)展將有正面綜效。

　　嵌入式視覺(jué)、演算法不可或缺

　　不僅高精確度感測器與高效能的主控制器可為無(wú)人機安全性再提升一層，嵌入式視覺(jué)與飛航時(shí)如何透過(guò)感測器收集的資訊進(jìn)一步達到避障功能的演算法，也扮演重要角色。

　　賴(lài)孟煌認為，無(wú)人機飛行控制的部份，不僅扮演無(wú)人機唯一感官功能的感測器得相當靈敏，演算法和通訊技術(shù)的良窳也不能忽視，否則空有感測器，無(wú)人機卻無(wú)法有效地透過(guò)資訊來(lái)避開(kāi)障礙物，這樣的無(wú)人機應該無(wú)法真正發(fā)揮其專(zhuān)業(yè)或娛樂(lè )效果。

　　因應用所需，目前專(zhuān)業(yè)級無(wú)人機對于嵌入式視覺(jué)，也就是機器視覺(jué)的需求較大，但未來(lái)消費型無(wú)人機也會(huì )因為結合虛擬實(shí)境(VR)或擴增實(shí)境(AR)等應用，或是進(jìn)行智慧化的演進(jìn)時(shí)，加入嵌入式視覺(jué)功能，已帶給消費者更不同的使用體驗。

　　結合無(wú)人機機器視覺(jué)與AR，消費者可得知更多環(huán)境訊息

　　賽靈思(Xilinx)工業(yè)、科學(xué)、醫療(ISM)技術(shù)行銷(xiāo)資深經(jīng)理羅霖表示，現階段一些專(zhuān)業(yè)或商用級無(wú)人機已開(kāi)始加入AR/VR，即須具備360度視角的能力，以讓專(zhuān)業(yè)無(wú)人機到達需偵測的現場(chǎng)時(shí)，更智慧的知道自己需要監控哪些區域，并做出即時(shí)分析與判斷。

　　此外，在避障功能方面，也必須仰賴(lài)嵌入式視覺(jué)功能。舉例來(lái)說(shuō)，大疆創(chuàng )新在其新一代無(wú)人機中內建4K攝影機來(lái)拍攝或避障，嵌入式視覺(jué)的視覺(jué)運算分析功能即不可或缺。羅霖強調，嵌入式視覺(jué)分析能力遇到需處理4K每秒30幀影像的狀況時(shí)，其所需的處理能力已遠遠超過(guò)微處理器或是微控制器的能力，因此現場(chǎng)可編程閘陣列(FPGA)會(huì )是較佳的選擇。

　　未來(lái)發(fā)展—更智慧化

　　因應各種特殊應用所需，專(zhuān)業(yè)或商用無(wú)人機市場(chǎng)已逐漸起飛;而消費型無(wú)人機隨著(zhù)易用度的改善，以及價(jià)格更為親民、帶來(lái)更多娛樂(lè )效果，預期有將有不錯的市場(chǎng)前景。楊順?lè )J為，消費級無(wú)人機最大的應用還是在航拍，其中以自拍娛樂(lè )為主的小型無(wú)人機市場(chǎng)前景可期，而要讓消費者更能接受的消費型無(wú)人機，條件之一就是更加的智慧。

　　消費者無(wú)人機最大的使用更傾向于娛樂(lè )自拍，所以如何做得更智慧，某種程度上就是想辦法讓無(wú)人機自拍功能更傻瓜，與更容易操作，就如同幾年前風(fēng)靡一時(shí)的數位傻瓜相機。楊順?lè )珡娬{，目前已可看到一些突破傳統的航拍功能的嘗試，例如自動(dòng)跟拍、目標物體追蹤、人臉辨識等，而更容易操作功能則包括自動(dòng)繞飛、語(yǔ)音手勢控制、物體偵測、室內戶(hù)外懸停、自主返航以及自動(dòng)避障。換句話(huà)說(shuō)，更智慧的無(wú)人機就是讓其具備‘視覺(jué)’能力，包括環(huán)境感知并辨識周?chē)?，以及更容易自拍的能力。而要?shí)現這些能力關(guān)鍵的元件依然是具備高性能的CV運算能力SoC，以及搭配的多樣感測器。

　　賴(lài)孟煌則強調，只要和個(gè)人生活緊密結合，跳脫無(wú)人機專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，消費型無(wú)人機的市場(chǎng)就能大鳴大放。

　　而看準無(wú)人機市場(chǎng)的發(fā)展，臺灣晶片供應商皆已開(kāi)始布局，并取得不錯的市場(chǎng)成果。除了自家元件技術(shù)的發(fā)展外，還跟處理器業(yè)者如高通進(jìn)一步合作;抑或者將自家感測器定義為感測器中樞(Sensor Hub)，整合所有感測器與影像相關(guān)元件，成為無(wú)人機在影像處理上的另一顆大腦。臺灣業(yè)者的努力，也證明臺灣廠(chǎng)商不會(huì )在無(wú)人機市場(chǎng)落人之后。