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

國際無人機載具協會預估2025年無人機市場規模達100億美元，五年成長五倍，其中又以北美與亞洲應用市場動能最大。事實上，無人機已有90年發展歷史，早期皆以軍事用途為主，近年來受到物聯網概念發酵，同時信息、通訊與網絡技術得以整合，使得無人機從消費性休閑娛樂玩具滲透到各領域應用。乘著這波熱潮，近年來國內也開發了各式性能優良的無人飛機，并有效支持公務單位執行空拍、測量、監控、搜索、GIS等任務。目前無人機已經從玩家進展到產業應用，期待能發展成完整的產業鏈。

從空拍、巡邏監控、農漁業輔具，到防災救難及物資運送等，無人機的應用潛力無窮，因而備受注目，不過其間卻也隱含了法規未完善與商業模式未成熟而影響產業發展的挑戰，如何深入掌握其技術趨勢與市場商機，并早期洞見法規的限制與產業發展風險，對于所有關注此領域商機的廠商來說，是投入前必備的功課。若將型態擴大到無人載具，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的無人載具。

無人機應用領域日漸廣泛

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，是非常有效率又節省成本的送貨方式。雷虎科技客服部經理曾良弘（圖1）指出，在無人機的應用上，除了送貨之外有更多想象空間，FaceBook在非洲與其他偏遠地區，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的服務準確性與圖資精確度，無人機的類型與分級如（圖2）所示。

另外，將無人機上的設備做不同的調整就有新的功能應用產生，如紅外線熱感應儀，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。另外在火災現場，紅外線熱感應儀可以看穿霧、煙、灰塵，迅速掃描火場內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，協助指揮救火行動。而像是森林火災消防監控/勘察、無線基地臺線路設備檢查、高壓電塔線路設備檢查、高壓電塔礙子檢查、風力發電機葉片設備檢查、農耕地水分/土壤檢查、農耕地噴藥/畜牧動態監控、空氣污染監測、鉆油平臺設備輸油管路檢查、交通監控/事故調查、緊急救援搜查勘災等都是無人機的應用。

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，導致墜毀于人群附近的新聞，據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，操縱技術門坎高。二是「智能型」，擁有軍用無人機的智能技術，透過通訊技術進行操控，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」，結合人工智能自主思考，無人機接收到任務命令之后，能自行規劃飛行路徑，處理過程中所有突發狀況與風險。

無人機關鍵零組件架構與設計要領

無人機關鍵零組件發展越來越成熟，新唐科技微控制器營銷應用一處二部經理沈子嵐（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、飛行控制板、電調板、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（AHRS），是由航資系統主控板與電源/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數據輸出接口等。沈子嵐強調，其航資參考系統運算庫的優勢包括：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　和碩設計互動設計主任陳昱璋說明，在進行系統設計與組裝的時候，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驗的和碩科技旗下和碩設計互動設計主任陳昱璋（圖4）說明，在進行系統設計與組裝的時候，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，但是該團隊的經驗發現芯片的發熱甚至到了讓團隊考慮加裝風扇的程度。

飛行器發展多年，直到近年多軸飛行器與通訊、半導體、信息科技結合，不僅降低成本，也讓應用層面大為擴展，航見科技Arklab多旋翼工坊共同創辦人張東琳（圖5）表示，包括影視轉播，如實時新聞與運動賽事現場；空間信息如航測、環境3D建模；環境監測如空污、水污、海污、廢棄物大氣監測；通訊電信如臨時行動基地臺或低空衛星；保全安防如邊境/海岸巡邏、緝毒走私；災害應變如災害中與災害后協助判斷現場情勢；基礎產業如農林漁牧業的監控、投藥、喂養等皆是。而在物聯網時代，飛行器可以進一步看成可移動的物聯網終端。

在實際應用部分，環境監測是目前無人機已經可以執行得很完善的工作之一，包括中南部溪流的水質監控、采樣，溪流附近的揚塵監控、采樣。張東琳指出，使用無人機進行此一任務的優點有三個，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，執行人員不用在惡劣的自然環境中親身監測采樣，遠程作業安全性與可靠性高。三是智能自動化，無人機可以設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，而是多數人都知道的「飛鴿傳書」，讓鴿子背著照相機就是最簡易的航拍無人機了。根據市調公司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年市場規模將達39萬臺，并認為無人機商用市場即將爆發，未來五年復合成長率將達6%，2019年市場規模將挑戰300萬臺。專業級無人機應用與發展時間已有數十年，消費級無人機大約最近三年才逐漸嶄露頭角。

專業級無人機指的是針對企業、政府公共服務用的無人機，綠創新科技技術顧問朱光華（圖6）說，根據產業需求功能各有不同，交通、安防、電力、太陽能、邊防等擁有眾多待開發的領域，適合新創公司切入，每個領域預估都有人民幣10億～50億元的產業規模。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生的飛行力量不到2，直升機大約3，戰斗機約10，著名的超音速客機協和號約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。

航空攝影其實已經是非常專業的測繪工作，朱光華解釋，大規模的專業航拍通常都采用定翼機，多軸機因為續航力低，飛行范圍小，只有100～200公尺范圍內的攝影才可以負擔，另外多軸機有「懸停」的能力，對小范圍需要精細影像的應用也適合。以高雄市楠梓區甲圍為實驗區，于102年8月5日使用UVA定翼機搭載Sony DSC-RX100數字相機進行拍攝，設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助進行救援，還有大面積的國土變遷監測、農作物河川海岸線監控、國境海岸監控、河川、海洋、空氣污染監測，廢棄物監測、孳生源巡檢暨影像辨識等，越來越多無人機的應用。

3D地理信息因為無人機的發展，取得更為容易，應用也更加多元，藏識科技副總經理李錦昌（圖7）指出，3D地理信息應該具備大范圍海量空間數據的展示效能，空間查詢/分析功能，自然景觀的效果呈現，一般無人機航拍至少需要搭載一臺固定式光學動態攝影機，專業可能還需搭載輻射偵測器、10X光學動態攝影機、高畫質數字相機、高畫質數字攝影機、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害的影響，近年因為氣候變遷造成山區土石流時有所聞，借助無人機在風災前后的照片與3D建模比對，可以清楚了解風災的影響，評估地質脆弱的區域、未來復育的目標。李錦昌強調，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劃與管理，數據屬性查詢、地標/地籍/門牌的多功能定位，測量長度/面積/高度，標注坐標/距離/自定義義等訊息。無人機在高雄氣爆事件的救災、災害調查與重建上也發揮的關鍵的助力。

積極管理以促進產業發展

無人機的快速發展在于消費型的產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，但施行、執法有其難度。為了不讓法規變成具文，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子網住違法的無人機；一家名為SkyNet的公司發表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是透過地對空繩網去捕捉違法的無人機。

另外，各相關單位也希望推廣無人機操作規范與劃定禁航區，以減少無人機的意外事件（圖9），美國聯邦航空總署（Federal Aviation Administration， FAA）2016年1月提出無人機規范，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），主動在產品的韌體上設定禁航區，若飛機飛到禁航區的位置，系統會出現警告，并自動避開。