上文談到了三種飛行器外形和續航時(shí)間的不同點(diǎn)，這里要再說(shuō)一些更理論的不同之處。
首先，固定翼是自穩定系統，簡(jiǎn)單說(shuō)就是固定翼飛上天、助推發(fā)動(dòng)機穩定工作之后，不需要怎么控制，固定翼就能自己抵抗氣流的干擾保持穩定（當然也有蛋疼的人設計不穩定的固定翼，這比較小眾我們可以暫時(shí)忽略……）。此外對于飛行器姿態(tài)控制來(lái)說(shuō)，固定翼是完整驅動(dòng)系統，意思是它在任何姿態(tài)下可以調整到任何姿態(tài)，并且保持住這個(gè)姿態(tài)（當然失速的時(shí)候不可以，但是失速是特殊情況，我們也可以忽略……）。
其次，直升機是不穩定系統，飛上天之后如果不施加控制，一陣風(fēng)吹來(lái)就翻了。不過(guò)還好的是，直升機也是完整驅動(dòng)系統，可以自由調整姿態(tài)。這是因為直升機的槳面不但可以產(chǎn)生相對機身向上的推力，也可以產(chǎn)生相對機身向下的推力。而且直升機沒(méi)有失速的問(wèn)題，什么時(shí)候都能調整姿態(tài)，可以在天上如散步一般自由運動(dòng)。所以直升機雖然不穩定、很難控制好，但是姿態(tài)翻了的時(shí)候完全可以控制回到正常的姿態(tài)。
最后，看官們可能猜到了，多旋翼是不穩定系統，也不是完整驅動(dòng)系統（或者叫欠驅動(dòng)系統）。它的槳只能產(chǎn)生相對機身向上的升力。所以它不穩定、很難控制好，飛行器翻過(guò)來(lái)之后基本沒(méi)辦法控制回來(lái)，就墜機了。
2.
因為上述飛行器作為系統有穩定不穩定、驅動(dòng)完整不完整的區別，所以固定翼和直升機讓人控制難度相對不高；多旋翼讓人來(lái)控制難度相對高，最好有自動(dòng)控制器來(lái)控制飛行器的姿態(tài)。對于自動(dòng)控制器，固定翼的自動(dòng)控制器比較好做，直升機和多旋翼的自動(dòng)控制器比較難做。讓事情更加難辦的是，飛行器自動(dòng)控制器通常需要慣性導航系統獲取自身的姿態(tài)，而在20世紀90年代之前，慣性導航系統一般是十幾公斤的大鐵疙瘩。為了把這么重的東西放到一個(gè)多旋翼飛行器上，飛行器的載荷必須很大，可是人們發(fā)現，不管是用油機還是電機做多旋翼飛行器的動(dòng)力系統，都很難得到足夠的載荷。同時(shí)，因為固定翼和直升機已經(jīng)很夠實(shí)際使用了，所以沒(méi)有人愿意多花功夫去研究多旋翼飛行器這個(gè)棘手的問(wèn)題。很長(cháng)一段時(shí)間里，只有美國一些研發(fā)性的項目做出了多旋翼飛行器的樣機。
20世紀90年代之后，隨著(zhù)微機電系統（MEMS）研究的成熟，幾克重的MEMS慣性導航系統被制作了出來(lái)，使得多旋翼飛行器的自動(dòng)控制器可以做了。但是MEMS傳感器數據噪音很大，不能直接讀出來(lái)用，于是人們又花了一些年的時(shí)間研究MEMS去噪聲的各種數學(xué)算法。這些算法以及自動(dòng)控制器本身通常需要速度比較快的單片機來(lái)運行，于是人們又等了一些年時(shí)間，等速度比較快的單片機誕生。接著(zhù)人們再花了若干年的時(shí)間理解多旋翼飛行器的非線(xiàn)性系統結構，給它建模、設計控制算法、實(shí)現控制算法。
因此，直到2005年左右，真正穩定的多旋翼無(wú)人機自動(dòng)控制器才被制作出來(lái)。之前一直被各種技術(shù)瓶頸限制住的多旋翼飛行器系統突然出現在人們視野中，大家驚奇地發(fā)現居然有這樣一種小巧、穩定、可垂直起降、機械結構簡(jiǎn)單的飛行器存在。一時(shí)間研究者趨之若鶩，紛紛開(kāi)始多旋翼飛行器的研發(fā)和使用。
四旋翼飛行器是多旋翼飛行器中最簡(jiǎn)單最流行的一種。如上所述，最初的一段時(shí)間主要是學(xué)術(shù)研究人員研究四旋翼。四旋翼飛行器最早出現在公眾視野可能要追溯到2009年的著(zhù)名印度電影《三傻》…… 2010年，法國Parrot公司發(fā)布了世界上首款流行的四旋翼飛行器AR.Drone。作為一個(gè)高科技玩具，它的性能非常優(yōu)秀：輕便、靈活、安全、控制簡(jiǎn)單，還能通過(guò)傳感器懸停，用WIFI傳送相機圖像到手機上。
AR.Drone的流行讓四旋翼飛行器開(kāi)始廣泛進(jìn)入人類(lèi)社會(huì )。在玩具這個(gè)尺寸上，多旋翼飛行器的優(yōu)勢就顯示出來(lái)了，同尺寸的固定翼基本飛不起來(lái)，而同尺寸的直升機因為機械結構復雜，根本沒(méi)法低成本地制作出穩定的產(chǎn)品。
2012年2月，賓夕法尼亞大學(xué)的Vijay Kumar教授在TED上做出了四旋翼飛行器發(fā)展歷史上里程碑式的演講。這一場(chǎng)充滿(mǎn)數學(xué)公式的演講居然大受歡迎，迄今已經(jīng)有三百多萬(wàn)次觀(guān)看，是TED成百上千個(gè)演講中瀏覽量最高的演講之一。
自此之后，四旋翼飛行器受到的關(guān)注度迅速提升，成為了新的商業(yè)焦點(diǎn)。
3.
談?wù)撍男盹w行器的市場(chǎng)，我們應該先談?wù)揇JI。
DJI創(chuàng )始人汪滔早年是一個(gè)直升機模型的愛(ài)好者，但是也是一個(gè)怎么練習都控不好直升機的愛(ài)好者= =! （還記得我們說(shuō)過(guò)直升機是不穩定系統吧）。摔一次直升機模型就要花幾千塊錢(qián)去修，即使像汪滔這樣的高富帥也忍不了。于是2004年，汪滔在大四的時(shí)候開(kāi)始做直升機的自動(dòng)控制器，當時(shí)商用的MEMS慣性導航系統已經(jīng)比較成熟了。經(jīng)過(guò)幾年的篳路藍縷的潛心研發(fā)，在2008年汪滔做出了一套相當穩定的直升機自動(dòng)控制器，還在當年的汶川地震中參與了救災勘測活動(dòng)。2009年，汪滔帶著(zhù)自己的直升機在珠峰地區進(jìn)行測試飛行，這是人類(lèi)歷史上第一次讓無(wú)人飛行器在高海拔地區飛行。
汪滔早年讓DJI專(zhuān)注在直升機自動(dòng)控制器上。不過(guò)在2010年，AR.Drone的成功讓汪滔也開(kāi)始考慮四旋翼飛行器產(chǎn)品。2012年DJI相繼推出了風(fēng)火輪系列四旋翼機架、悟空四旋翼飛控和S800六旋翼飛行器。當時(shí)，在A(yíng)R.Drone的引領(lǐng)下，全球范圍內都有一股將四旋翼商業(yè)化的熱潮，DJI只是眾多小四旋翼公司中稍微出眾的一個(gè)。
當新技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)候，人們總是充滿(mǎn)希望用這些技術(shù)趕快賺錢(qián)，但是很多技術(shù)如果找不到合適的應用，就會(huì )流于衰敗的命運。2012年的時(shí)候，研發(fā)四旋翼產(chǎn)品的人們在熱情之余也存有一絲迷茫：四旋翼飛行器是很好玩，但是它除了作為玩具之外，還有什么價(jià)值呢？就像AR.Drone被定義成玩具一樣，DJI最早的多旋翼產(chǎn)品也被人定義成玩具、航模。2012年底的時(shí)候，我碰到一個(gè)天使投資人，他直言自己不看好DJI這樣的玩具公司。
這個(gè)問(wèn)題在2013年得到了解答。隨著(zhù)DJI Phantom在2013年1月的推出，四旋翼飛行器市場(chǎng)的形勢發(fā)生了巨大的變化?！癙hantom”在英語(yǔ)里有幻影、精靈的意思，它優(yōu)雅的白色流線(xiàn)型外形也確實(shí)配得上精靈這個(gè)稱(chēng)呼。Phantom與AR.Drone一樣控制簡(jiǎn)便，新手學(xué)習多半個(gè)小時(shí)就可以自由飛行。Phantom尺寸比AR.Drone大的多，抗風(fēng)性更好，還具有內置GPS導航功能，可以在戶(hù)外很大的范圍內飛行。更重要的是，當時(shí)利用GoPro運動(dòng)相機拍攝極限運動(dòng)已經(jīng)成為歐美國家的時(shí)尚，而Phantom提供了掛載GoPro的連接架，讓用GoPro相機的人們有了從天空向下的拍攝視角。特別地，與傳統的飛機和直升機航拍不同，多旋翼系統小巧靈活，能讓拍攝者自由地控制角度和距離。就像iPhone重新定義了手機一樣，我們也可以毫不夸張地說(shuō)Phantom+GoPro重新定義了航拍，也重新定義了相機。
Phantom迅速成為了世界上銷(xiāo)量最大的四旋翼飛行器，每月銷(xiāo)量成千上萬(wàn)。隨著(zhù)Phantom的成功，“多旋翼航拍影像系統”成為了DJI的主要發(fā)展方向。按照多方進(jìn)行的數據統計，目前全球稱(chēng)為航拍影像系統的產(chǎn)品中，DJI產(chǎn)品的銷(xiāo)量超過(guò)5成，是名符其實(shí)的行業(yè)領(lǐng)導者。前面有朋友說(shuō)在國內大疆怎么怎么樣，國際怎么怎么樣。事實(shí)是，你覺(jué)得DJI在國內的銷(xiāo)量很大，但其實(shí)國內銷(xiāo)量差不多是國外銷(xiāo)量的零頭，而世界上大部分可以被DJI視為競爭對手的公司各自銷(xiāo)量也是DJI銷(xiāo)量的零頭?；綝JI是在哪里都完爆其他公司的節奏。
其他四旋翼公司看到了DJI的成功，也開(kāi)始紛紛跟進(jìn)，但是持續創(chuàng )新的DJI始終走在他們前面。DJI很快做出了精準的相機消抖云臺，讓S800的航拍影像質(zhì)量達到了電影級別，在好萊塢的電影拍攝者中建立了良好的口碑，也帶動(dòng)了“航拍公司”這個(gè)產(chǎn)業(yè)的形成。DJI發(fā)明了四旋翼系統的黑匣子IOSD，讓飛行數據可以被記錄、分析，增加飛行的安全性。DJI開(kāi)發(fā)了優(yōu)秀的圖傳系統，提高了遠程實(shí)時(shí)圖像傳輸的質(zhì)量……2013年下半年，以“會(huì )飛的相機”為宣傳語(yǔ)的Phantom Vision帶著(zhù)一體化的相機和改進(jìn)的電池系統面世，進(jìn)一步提升了航拍的體驗。
DJI優(yōu)秀的marketing team借助在好萊塢的人脈迅速拓展了大量名人作為Phantom的用戶(hù)，在北美廣為人知。
（另一個(gè)由董事長(cháng)流傳出來(lái)的段子是：比爾蓋茨買(mǎi)了他的第一個(gè)iphone就是為了下載DJI的app看Phantom的相機……當然這個(gè)段子聽(tīng)起來(lái)不太靠譜，難道就不能買(mǎi)Android么我們也是做了Android的app的?。?/p>
DJI Phantom受到的贊譽(yù)不能再多，我就不繼續打廣告了。各位看官所知道的許多雜志、媒體、一些世界上知名的人物，都發(fā)表過(guò)對Phantom正面的贊揚。反而因為Phantom主打國際市場(chǎng)，國內報道相對比較少。
今天你拿到一架DJI Phantom的時(shí)候，要記得僅僅10年前，還沒(méi)有這樣的飛行器飛在地球上；僅僅5年前，這架飛行器上大部分的技術(shù)難關(guān)還沒(méi)有被克服；僅僅1年前，這架飛行器還不像飛機等商業(yè)飛行器一樣具有完整的安全保護和數據記錄設備。你所拿到的，是人類(lèi)二十年來(lái)在系統控制論、空氣動(dòng)力學(xué)和微電子制造方面最頂尖的智慧結晶之一。不知道這么說(shuō)，會(huì )不會(huì )讓擁有Phantom的看官下次炸機的時(shí)候稍微對DJI多一點(diǎn)容忍……畢竟是個(gè)復雜系統，出錯不可避免。汽車(chē)發(fā)展了一百多年，偶爾熄火爆胎都是避免不了的，四旋翼只發(fā)展了幾年而已。
所以現在四旋翼飛行器的市場(chǎng)一部分是以AR.Drone和比他尺寸更小的玩具市場(chǎng)，另一部分是DJI Phantom和DJI S1000這個(gè)尺寸段的航拍飛行器市場(chǎng)。玩具市場(chǎng)暫且不說(shuō)，航拍飛行器市場(chǎng)據分析未來(lái)幾年會(huì )發(fā)展到100億美元的規模。
4.
喬布斯說(shuō)過(guò)：“people don't know what they want until you show it to them.” 兩年前，當四旋翼無(wú)人機還處在玩具階段的時(shí)候，沒(méi)有人知道它能用來(lái)干什么。而現在，當成千上萬(wàn)的四旋翼飛行器在我們四周盤(pán)旋的時(shí)候，成千上萬(wàn)的新想法也隨之起飛了。隨著(zhù)亞馬遜、DHL和順豐相繼進(jìn)行多旋翼飛行器測試送快遞，隨著(zhù)媒體不斷報道哪個(gè)國家的誰(shuí)誰(shuí)誰(shuí)又用四旋翼飛行器做了啥啥啥應用，諸如送快遞、輸電線(xiàn)路勘測、野生動(dòng)物保護、安防監控之類(lèi)的想法似乎都已經(jīng)不是新鮮名詞了。四旋翼飛行器的市場(chǎng)似乎變得很大。
人們熱切地提出各種各樣的想法。在DJI，幾乎每天都有人來(lái)找我們說(shuō)你們的飛機能不能用來(lái)作啥啥啥，其中不乏一些世界500強公司的代表。大部分這些想法通常是不切實(shí)際的，因為人們通常不理解四旋翼飛行器和直升機以及固定翼的區別，不明白什么樣的應用應該用什么樣的飛行器，這就是為什么開(kāi)頭我要花巨大的篇幅來(lái)解釋無(wú)人機的分類(lèi)。比如說(shuō)，勘測稻田這個(gè)事情，顯然是固定翼更合適，因為它飛行半徑大，續航時(shí)間長(cháng)。而勘測溫室里的植物，顯然是四旋翼更合適，因為它尺寸小、靈活、運動(dòng)更自由。
通常一個(gè)公司如果專(zhuān)注于做一類(lèi)飛行器，很難快速地切換去做另一類(lèi)飛行器。比如做四旋翼飛行器需要大量做控制的人才，而做固定翼需要大量懂空氣動(dòng)力學(xué)的人才。同一個(gè)團隊基本不可能又能做四旋翼又能做固定翼。所以一個(gè)無(wú)人機公司如果不是非常有錢(qián)，應該專(zhuān)注在三種飛行器中的一種上。
好，如果還有人耐心地看到這里的話(huà)，我終于可以回答題主的問(wèn)題了。一個(gè)字，好。
套用汪滔自己的話(huà)說(shuō)：“人類(lèi)對飛行的夢(mèng)想是與生俱來(lái)的?！蹦阋呀?jīng)看到人們的創(chuàng )意如何在一兩年之內被四旋翼點(diǎn)燃起來(lái)，想必當人們更加了解三類(lèi)飛行器的優(yōu)缺點(diǎn)之后，更多的公司進(jìn)入各種飛行器行業(yè)，更多的飛行器被制造出來(lái)，更多的想法也會(huì )被創(chuàng )造出來(lái)，這樣更大的市場(chǎng)也會(huì )形成。我相信在未來(lái)的十年之內，無(wú)人機行業(yè)會(huì )逐步壯大，我們今天產(chǎn)生的所有想法基本都會(huì )實(shí)現，更多的想法也會(huì )逐步被實(shí)現，利用無(wú)人機的應用越來(lái)越多，無(wú)人機將會(huì )變成我們生活不可或缺的部分。
當然，三種無(wú)人機的比例會(huì )在不同時(shí)期有所不同。四旋翼市場(chǎng)很可能萎縮，因為它續航時(shí)間短，載重量小，還像蚊子一樣嗡嗡叫，不合適大多數我們想實(shí)現的應用?，F在人們覺(jué)得可以用四旋翼送快遞或者干這個(gè)干那個(gè)，完全只是因為you show it to them。如果將來(lái)有人設計了一種利用固定翼送快遞的方案，顯然能送更多的東西，更省電，也更安靜，那么很可能人們主要會(huì )研究用固定翼送快遞。人們暫時(shí)只是被成熟的四旋翼解決方案沖昏了頭腦，以為四旋翼無(wú)所不能，但這種看法是不完整的。
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