近几年来，随着无人机行业的迅猛发展与大量资本的涌入，市面上的消费级无人机厂家日益显现。从早期DIY飞行平台挂载云台配上相机的“航模”到如今高度集成加入计算机视觉的“空中机器人”，都呈现在无人机的词条里。然而“无人机”的概念一直来说比较模糊，和玩具，航模总有着说不清的联系。今天我们不谈宽泛的概念，仅谈谈消费级无人机如何演进，细数迭代技术要点。
军迷们熟悉的战斗机根据其武器装备、极限高度、最高时速、发动机性能、作战能力来划分，美国的标准从二战后喷气式战斗机开始划分迭代，如今是第四代战机了，如歼-20、T-50、F-22。消费级无人机市场仅发展数年，如何来界定这个“代”呢？经过严谨的考虑拟出下文，与飞友们共同探讨。
一代消费级无人机
那么接下来我们先引入第一代无人机的概念：“从航模DIY向一体化迈出的重要步伐”。
技术特征：GPS悬停/导航，外挂相机/第三方相机，模拟图传。
代表产品：大疆创新Phantom1及Phantom2Hx-xD版，亿航Ghost1，华科尔350，基石Glint2。
亿航Ghost1
大疆创新Phantom2搭配云台及GOPRO相机
2012年大疆创新发布了Phantom系列首款产品，作为消费级无人机的开端，掀起了无人机风靡全球化的浪潮，2013年大疆创新推出的Phantom2挂载H3-2D云台搭配GOPRO相机的解决方案开启了小型无人机航拍的新时代。不仅产生了大量的航拍兴趣爱好者，也促进了整个航拍业的生态发展。
准确来说一代机的发展过程是最缓慢的，但是其产品的生命周期确是最长的，至现在依然有飞友在使用，不能不说一代机是非常有代表意义的，然而随着技术的发展，大多都沦为静态模型了，还在用一代机的模友，更多的是在玩一种情怀吧。
GPS悬停/导航：作为无人机最早脱控悬停的唯一方式，就是依赖GPS定点+气压计定高，早期主要运用的U-BLOX的6M芯片，然而一代机由于集成度低，抗干扰性差，GPS获取的是绝对坐标，需要指南针获取方向信息来计算得到相对坐标，在早期没有传感器冗余的技术背景下，一旦出现指南针干扰，飞机也就成为无头苍蝇。
外挂相机/第三方相机：一代机都不含云台，需要另购外挂相机，加上图传和相机也就能航拍了。部分厂家的一代机采用的云台是俄罗斯BGC开源方案，没有直接与飞控通讯，非稳定系数较多，云台抖、果冻现象是常有的事。另外就是DIY的比重高，对整体的电子系统安全性影响也比较大，整个飞行过程对于飞手来说要求精神高度集中，“降落之前请勿提问”也就随之成为业界笑谈。
GOPROHERO系列早期产品
模拟图传：模拟图传主要分布在1.2GHz或5.8GHz两种频段，品牌较多，市场上以罗美、创新科、Aomway为主，这类图传系统唯一优点就是没有延迟，
但是抗干扰性差，天空和地面端需要手动对频，机载端体积大，功耗高，容易出现重影，雪花，飞远了信号不稳定，这也就是很多早期模友飞丢的主要原因。
此外模拟图传面临淘汰的最重要的原因就是，在国内只有5.8GHz100mw以下的模拟图传才是合法，但是5.8G在100mw以内传输距离非常有限，也谈不上图像缓存，仅能依赖于监视器记录，根本不能满足行业需求。
模拟图传接收端及图传雪花
另外，由于技术层面受到限制，一代机早期特点是整套配置价格高，能购买到的套装只有飞行器和遥控器，除此之外再配备图传和GOPRO相机就要额外的两三千，加上备用电池和设备箱，一套下来接近万元。早期的消费级市场，所有厂家都是摸着石头过河，所以一代机较多的是作为技术的过渡，但是对于整个行业的生态发展来讲却是重要的一步。
二代消费级无人机
二代无人机要点：“一体化无人机新进程”！
技术特征：自带2k/4k云台相机，高集成化Wi-Fi图传，基于移动设备（手机或平板电脑）定位的GPS位置跟随。
代表产品：大疆创新Phantom 2 Vision+及Phantom 3 Standard或4K，零度XIROXPlorer V，昊翔Yuneec Typhoon Q500系列,3DR Solo。
零度XIROXplorer V
Yuneec Typhoon Q500
2014年是消费级无人机史上里程碑的一年，厂商们整合飞行器、遥控器、图传系统、云台相机于一身，这一代产品凭着完整的设计理念和更稳定的飞行性能，真正从DIY时代翻开了“一体化、到手即飞”的篇章。
高集成化Wi-Fi图传：一体机已经摒弃DIY时代的复杂接线，完全不需要加装附带的图传设备，随之机身自带的Wi-Fi图传也就应运而生。该类产品作为早期方案，取缔了模拟图传的不足，在后期逐步演化为部分厂家的廉价图传方案。使用2.4GHz频段，拥有绕射能力强，图传质量清晰没有雪花、歪斜、重影的特点，相比较于一代无人机的模拟图传更为稳定。但是早期二代机的Wi-Fi图传依然无法传输影像缓存，同时随着社交媒体的发展，人们对航拍成果分享提出需求，但这一时期仍未实现。
自带2K/4K云台相机：随着技术的发展与航拍要求的提升，单纯的云台与第三方相机结合已经完全不能满足多功能航拍的需求，用户无法在飞行中切换相机的各种参数，亟待云台相机与飞控通讯，通过遥控系统一起操纵。从图片中我们也能看到，各家的产品都将相机和云台一体化设计整合在飞行器上，高精度三轴云台、一体化的相机带来了前所未有的稳定画面。使航拍效果真正成为消费级无人机拿得出手的亮点，与之匹配的厂商开发的操控软件也降低了爱好者们入门的难度。
DJI Phantom 3 Standard云台相机
基于移动设备（手机或平板电脑）定位的GPS位置跟随：鉴于早期6MGPS芯片搜星缓慢、“马桶效应”（指南针偏移）等不足，7系芯片逐渐成为这个阶段的市场主流。随着GPS定位精度的提高以及移动设备GPS的普及，上世纪八九十年代科幻电影中的“跟踪飞行器”在某种程度上得以实现，跟踪使用者的终端设备GPS信标，这是无人机跟随技术的雏形，除了便于航拍操控，同时带来的高科技感让人愉悦。用户也可以在界面地图上通过预先设定好的航线来操控飞机，让飞行更有娱乐性。
不得不提的是，无论归结于人们生活水平的提高还是媒体的宣传，从这一代无人机开始，消费级无人机市场出现井喷，市场格局也逐步确定。无人机不再是专业用户的特属，国内也爆发出了消费级无人机热潮，2014年后众多品牌如雨后春笋，诞生在消费者面前。现今，行业领跑者大疆创新凭着深厚的技术积淀、超前的研发实力及绝佳的产品体验获得了极大的市场份额。
2014年3月，DJI发布Phantom 2 Vision+，是Phantom 2的升级版，是一款优秀的四旋翼一体机，可以视之为二代机的开山之作，这款机型率先推出上文描述的“地面站”功能，此后多家厂商在新推出的产品中一直延用。
DJI Phantom 2 Vision+
大疆创新2015年后续发布的Phantom 3 Standard及4K版，两款飞行器以Phantom 3系列飞行平台，在飞控、动力、体验等方面提升明显，是二代机后期产品的最佳代表。
2015年2月，固定翼市场强者零度结合深圳雷柏，推出了自己的消费级航拍器，零度探索者。探索者用模块化设计的思路寻求打开一片自己的市场。但由于多方面原因造成的跳票，最终在上市之时落败给了性能有明显提升的DJI Phantom 3代产品。
2015年3月，通过市场宣传，上海昊翔YUNEEC品牌主打一款Typhoon Q500产品，希望瓜分低端产品市场。系列产品同样拥有GPS悬停模式，自带1080P云台相机，使用集成的Wi-Fi图传，各项参数与大疆创新的P2V+持平，凭借着新颖的外形，也得到了市场的部分肯定。作为大疆P2V+的竞品，在一些方面保有竞争力：更大的轴距，支持手持云台相机设备，以及大小舵量切换。后续推出升级版Q5004K，相机支持4K画质，遥控器调整为5.5英寸显示屏。
2016年3月，YUNEEC发布Typhoon H六轴无人机。
YUNEEC Typhoon H
TyphoonH使用5.8GHzWi-Fi图传是YUNEEC系列产品中最强的，720P图传画质，标称1.6Km图传距离，接近于业内Wi-Fi图传的上限。随着2015年及2016年技术应用的逐步成熟，下文将提到的机器视觉定位及避障在该款二代机产品上已有应用（迫于场地原因的无可奈何，TyphoonH在2016CES亮相仅能依靠“VICON”系统进行伪视觉避障跟踪自行车），因此我们可以将其归为准三代产品。
三代消费级无人机
三代无人机要点：“无人机空中智能的雏形”。
技术特征：初级视觉辅助悬停，专用高清远距离图传，飞行数据记录。
代表产品：大疆创新Inspire1及Phantom 3 Professional或Advanced。
大疆创新Inspire 1 Pro黑色版
作为无人机发展的第三代产品，这时已不再是单纯航拍，高清远距离图传和初级单目视觉辅助悬停，2K/4K无畸变超清画质让航拍影像真正大量应用到影视、摄影及宣传片中。新的智能体验也奠定了空中智能无人机的发展基础。
专用高清远距离图传：随着用户对图传及遥控距离、图传质量和抗干扰能力的需求提升，二代机的Wi-Fi图传已经不能满足市场的需求，高清远距离图传的技术方案及实现成本是阻碍绝大部份厂商的壁垒。该技术率先由大疆创新应用于Inspire1产品，后普及至Phantom 3 Professional和Advanced版本，工作频率为2.4GHzISM，有效全向辐射功率（EIRP）100mW。超视距全高清无线数字图传配合良好的操控体验，真正意义上实现“爽飞”FPV效果，该技术使良好环境下飞行器的可控距离甚至能够超越5Km。其稳定、高质量及远距离的体验效果也成为二代机与三代机之间的典型技术区别。在这一代图传系统上，实时影像缓存已经完全实现，同时顶尖厂商开发出能够将航拍素材立即按照用户所需的效果编辑的软件，并且建立了完善的航拍社交分享平台。
初级视觉悬停辅助：三代机的主流采用了U-BLOXM8系列芯片双模GNSS技术（GPS和Glonass），搜星实际数量从先前的9至12颗提升到16颗左右，保障了悬停跟返航的精准度。
双模GNSS技术
与此同时，初级单目下视和超声波辅助悬停改变了传统单纯依靠气压计定高和GPS定点的方案，让无人机在室内精准悬停变成可能。
DJI Phantom 3 Advanced超声波及单目视觉定位系统
飞行数据记录：随着无人机入门门槛的降低，不正确及有危险性的操作同样给爱好者们带来了风险。在这一代产品中，飞行器自带的飞行数据储存及可寻迹再现功能在消费级无人机上的应用同样从Inspire1正式开始，相当于人们熟知的“黑匣子”。成为了责任判定和故障分析的数据来源，现今延用至各大无人机厂商。
四代消费级无人机
四代无人机要点：“稳定与智能的结合”。
技术特征：智能、视觉精准悬停、机器视觉跟随、4K分辨率，飞控冗余。
代表产品：DJI Phantom 4。
DJI Phantom 4
根据消费级无人机的发展历程，和行业应用的成熟度，我们将其分为四代。第四代消费级无人机最大的特点就是智能技术的全面运用，这里主要指机器学习能力以及视觉识别技术的应用。我们知道，2016年无人机技术突飞猛进，国际厂商纷纷进入无人机领域，代表为Intel、Qualcomm、NVIDIA、Google。下面我们就先进技术举例说明。
雷诺概念无人机
基于双目的前视避障技术：具有深度感知功能，通过双目视觉差计算环境深度，以此计算障碍物和飞机的相对位置、距离。该技术相对于TOF和VICON类技术，具有更加简单的机械结构，和更加精简的系统配置，相对成本也是最低的，可以说机器视觉是未来无人机导航的大方向。
基于双目的下视稳定技术：该技术基于计算机视觉的光流技术，如前文提及，其商业化应用，最早出现在DJI的Inspire1。作为室内辅助定位的主要方案，到目前为止，已经发展为双目下视，效果和性能得到了大幅提升。相比于上一代技术，能够为无人机带来更加精准，稳定的室内定位效果。目前业界最高定位精度可达垂直：±0.1米，水平：±0.5米。
4K级分辨率：消费级无人机有着特殊的产品定位，人们往往不会追求全画幅，大焦段。追求的是更加稳定的拍摄和更加完美的画质，4K作为尚未普及的分辨率，在这里将作为四代无人机的硬性指标。
冗余系统：此概念本是军用无人机的标准，目的是在复杂的环境下保证飞行安全。随着人们对消费级无人机飞行安全的日益关注，冗余设计（如双传感器及指南针模块）的必要性也逐渐突显。
基于机器视觉的跟随拍摄：我们知道上一代消费类无人机的跟随技术，几乎都采用了GPS到GPS的位置数据跟踪，该技术对GPS信号和移动设备有着较高的要求，如DJI推出的FOLLOWME功能，基于移动设备的GPS定位来获取被跟随对象位置信息，实现早期跟随。YUNEEC推出了魔法棒手持遥控以及Lily的概念机依靠智能手表实现，在小米的专利中也提到智能手环，这些技术的原理相似。对于消费级无人机应用日益精细化的今天，该技术趋于被动。同时，随着机器视觉&人工智能的长足发展，基于视觉导航和定位的应用逐渐普及，在未来的一段时间内机器视觉的跟随拍摄将得到更为广泛的应用。
双目系统工作原理示意图
此外，无人机&机器人是一个复杂的系统。特别地，对于智能型机器人应用，需要感知周遭环境的变化，传感器及其配套也成为硬件成本中的主要部分。这里以Google X无驾驶和特斯拉无人驾驶做简单说明。我们知道Google X计划中，汽车主要是依靠一台价格昂贵但目前还无法大规模量产的激光雷达实现无人驾驶；而特斯拉则与NVIDIA合作，运用相对低廉的计算机视觉和毫米波雷达实现无人驾驶。目前，特斯拉Model S已经具备无人驾驶功能（据悉Model S将搭载NVIDIA最新的视觉影像系统）。从这一点上我们能够充分理解，不能量产或者成本过于高昂的消费级应用只适合待在实验室里。
对于无人机，我们不需要科幻的动画，也不需要精美的PPT，要的是实打实能拿出来应用的技术。目前DJI phantom 4作为唯一一款符合上述各项要求的产品，凭借目前市场上其它竞品无法匹敌的技术应用与操控体验，暂为王者无疑。Phantom 4的到来为第四代消费级无人机设立了标杆，集成视觉跟随，主动壁障技术让我们切身的感受到，无人机也在进化。双目视觉系统的深度感知功能，能够实时感知飞行器前方的环境变化，为飞行带来前所未有的安全保障。飞行器能够根据相机采集的图像进行机器学习，实现智能跟随。虽然对于大多数用户，这只是一个吸引眼球的新奇功能，但是对于消费级无人机而言，它代表着无人机智能化发展的一个方向。
结语
消费级无人机迭代技术特征
从这里，我们可以预见，未来的消费级无人机，必将朝着智能化，集成化的方向发展。而这样一个领域也需要一个引领技术革新的中流砥柱。我们期望，未来无人机能够更加深入地参与我们的生活，为我们带来更多的便捷和快乐。
无论如何，小编在此感谢广大飞友与爱好者们对于无人机行业的关注，人类探索天空的脚步不会停歇。
