你很好引
把你引进去
上班一族在放假的时候，经常是头不梳，脸不洗，定了外卖都懒得下楼。小区门口的快递点有时候都成了最遥远的距离。
这时候就好希望有一架无人机能把快递和外卖送到窗边，让幸福伸手可及。
其实这种快递方式在可见的未来就会惠及大众。
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图中展示了美国第一个商业化无人机快递服务那无人机送货上门离我们还有多远呢？
世界上许多大公司普遍认为无人机快递市场前景广阔，其中亚马逊涉足无人机送货时间最早，早在年就开始申请无人机送货服务，但是因为当时法律规定的限制导致未能如愿，直到年，美国方面才允许亚马逊在美国进行无人机送货实验。
之后是参与进来的无人机送货大军，不管这些公司只是为了获得名声，还是真的要实际应用，但可以肯定的一点是，自从年以来，随着新公司新资金的不断投入，整个无人机送货模式正在不断地完善。国内方面，顺丰从年9月开始，在广州东莞市松山湖测试无人机配送流程，其自主研发的MantaRay垂直起降固定翼无人机于年推出，顺丰与赣州市南康区近期联合申报的物流无人机示范运行区的空域申请获得正式批准。
京东更是成立了研发体系物流实验室，在宿迁展开了一系列无人机送货实验。
年的2月4日至6日，淘宝在特定区域试验了无人机送货。
从各大公司的行动来看，无人机送货不再是一种只是停留在理论阶段的送货方式，大家对其未来发展充满了期待，但同时对于无人机送货系统来说还有工作待完善。
1首先要解决续航问题
无人机民用首要提的就是续航问题，目前主要用的是锂电池，有锂离子电池和锂聚合物电池之分。锂离子电池（左），锂聚合物电池（右）
目前普遍的无人机在理想状态下20-30km/h的速度，只能行驶30+km，负重情况不同会有所波动。30公里是什么概念？若以北京为例，半个北京城都跑不出去，从朝阳区到石景山区，随便画一条线就差不多30公里了。无人机技术在过去的几十年里其实得到了极大的发展，尤其是在民用和商用领域，应用范围拓展到了社会的各行各业中，包括航测航拍、电力巡检、植保、环境监测、交通事故处理、犯罪监控、火灾监测、灾后救援、石油气管道巡检、边境线巡逻、毒品种植监察等方面。无人机成本低、机动性好、危险系数低以及效率高的优势，使其开始逐步替代传统的人工方式。
随着应用需求的不断扩大，各行业对无人机自身的性能要求也在不断提髙，尤其是在无人机的长续航能力等方面。无人机续航能力的不足已经成为制约其在多个领域充分发挥作用的一个重要问题。
早在一百多年前，人们就开始研究光能产生电的效应。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
光伏发电的原理图
太阳能电池的带图
看这个图，光电池的第一步就是电子吸收光子的能量，从Valenceband跃迁到conductionband；第二步就是在内建电场的作用下，向左开始移动；第三步就是一直到最左边的金属metal，从而被收集到。
而随着光伏技术的发展，为无人机解决续航问题提供了一种新的途径。
年统计的全球太阳能光伏装置量前十国
世界上第一架记录在册的太阳能飞机是美国的Sunrise1无人机。
我国从上世纪90年代也紧追欧美国家的步伐开展了太阳能无人机的研究工作。年5月，我国自主研发的“彩虹”超高空太阳能无人机圆满完成临近空间飞行试验，成为我国首款能够在2万米以上高空长时间持久飞行，留空时间可达数月甚至数年的超高空太阳能无人机。或许未来的仓储模式也会改成“云端”。
相信随着光伏技术对太阳光能量密度低、单位能量转化成本高和转化效率低的问题的有效解决，在可见的未来可以发挥更普遍的应用。
就比如年3月，科学家们首次研发了一种能够有效吸收阳光的单分子，而且该分子还可以作为一种催化剂，将太阳能转化为氢气，而氢气可作为清洁的燃料替代品，用于燃油汽车。该种新分子可以从整个可见光光谱中收集能量，与目前的太阳能电池相比，可以多利用50%的太阳能。这一发现是否让你觉得未来可期。
2实现精准的定位。
无人机在快递行业真正发挥作用，不仅仅需要考虑无人机携带货物到达目的地，还需要考虑期间的无人机驾驶环境以及传统无人机在用于远程飞行运输时的通信、载荷、能源管理问题，是一个完整的物流生态系统。
无人机相当于常规送货方式中配送环节的交通工具，在这一环节中无人机依照指令信息，依从预定航线完成货物配送，涉及到无人机控制、通信、定位、货物夹持等环节。系统由无人机以及搭载在无人机上的装备组成，用于空中飞行并对飞行进行控制，其组成如图所示：
无人机送货系统
而定位是指求出用户在特定坐标系中的坐标，为此，首先要建立坐标系。地球坐标系有两种表达形式，即地球直角空间坐标系和地球大地坐标系。地球直角空间坐标系是指原点与地球质心重合，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Z轴指向地球北极，Y轴在赤道平面里由X、Z轴通过右手守则确定，空间中点就可以用空间坐标表示，如图所示：
地球直角坐标系
另一种坐标系就是大地坐标系，CGCS是中国大地坐标系，空间任何点的位置用地球大地坐标表示时，纬度为该点的椭球法线与椭球赤道面的夹角L，L在0°L到90°之间（分为北纬与南纬），由后缀加N和S区分，经度为该点所在的椭球子午面与格林威治平大地子午面之间的夹角B，B在0°到°之间，分为东经与西经，由后缀加E和W区分，大地高是该点沿椭球法线方向至椭球面的距离H。根据上述两种坐标系的定义，地球表面任意一点的位置可表达为P（X,Y,Z）或P（B,L,H），二者是等价的，其转换关系式为：
其中
（其中a、b分别为参考椭球长、短半轴长度。）
卫星定位就是在参考坐标系下，一种由已知卫星位置，通过相对位置计算，利用方程组解未知量并转化为坐标的过程，其定位原理如图所示：
卫星定位原理
此外，咱们定位时需要知道至少三维坐标，和一个钟差4个未知数。
每一颗GPS卫星都能帮你构建一个方程，那么就至少需要建立四个方程，测到四颗卫星，而且越多观测方程解算精度就越高。要做到实时接收到4颗卫星的数据，可想而知高精度定位系统必须得很多卫星才行。
卫星分布示意图
目前全球大部分国家都是使用美国GPS系统，于年被提出，称为全球卫星定位系统。在上世纪九十年代正式运营使用，已经有将近三十年的运行历史，是使用最广的导航系统。GPS属于美国。
我国从20世纪80年代开始积极探索适合国情的卫星导航系统，并在年完成了第一代试验性质的导航系统的建设。第二代导航系统从年开始建造，并于年实现阶段性成果，将导航区域扩展至整个亚太地区，预计到今年（年）建成覆盖全球的导航服务体系。北斗卫星导航系统基于我国，覆盖亚太，服务全球。
或许想起床吃个无人机送来的外卖，并不是那么简单。但是今日山河新，吾辈当自强。
参考资料：
维基百科
知乎
物理学史
计算机历史
半导体物理学
半导体器件物理
基于北斗系统的无人机送货飞行定位研究