今年 2 月平昌冬季奥运开幕式上，由 1,218 架无人机表演的五环灯光秀，绚丽夺目成为全球瞩目焦点。能够操控千余台无人机，做出令人惊叹的 3D 图形变化，背后的管理系统无疑是关键核心。看好无人机的多元应用潜力，工研院整合机械、通讯、飞控、航太等跨领域技术，开发“电信操控无人机队解决方案”（Automatic Police UAV Patrol System；APUPs），透过 4G 网络远端操控无人机队，精准完成自动化飞行任务，大幅拓展潜在应用，提升维安成效，并入围 2018 全球百大科技研发奖。
优化无人机三大关键技术
“无人机之所以普受欢迎，在于它可以飞到人类难以企及的制高点，用犹如‘神的视角’拍摄影像”工研院资讯与通讯研究所资讯应用核心技术组组长李国征表示，一般消费型无人机采用 Wi-Fi 遥控，限制了飞行距离；加上受制承载重量、电池容量，往往飞行 20、30 分钟就得换电池，应用受到局限。 为让无人“空中警车”的目标成真，工研院优化无人机“通讯模组”、“自动化”及“充电系统”三大关键技术，成功打造适合警用巡检、侦防需求的无人机队操控系统。
解决消费型无人机飞行距离过短问题的过程中，工研院使用 4G 网络搭配 Wi-Fi 之双链路通讯方案，2017 年成功在美国消费性电子展（CES），从拉斯维加斯遥控在新竹的无人机。APUPs 无人机还能搭配客制化光学镜头，兼具数据与图像传输功能，相较于国外 4G 通讯模组大多仅支援数据传输功能更完善，即时影像串流延迟不到 1 秒并能多人同时观看，远胜消费型机款延迟 25 秒，且能搭配虚拟私人网络（VPN）加密功能提升资料安全。
▲ 工研院资讯应用核心技术组组长李国征率领团队，开发“电信操控无人机队解决方案”，广泛应用于警政、水利、环保、交通上。
透过自行研发的地面控制站套装软件（Ground Control Station），APUPs 具备设定航点、规划路线、一键起飞等自动化功能，可同时管理多架无人机。预计年底再导入 AI，透过智慧数据分析，巡逻时可随着观察状态，自行决定速度快慢，改善消费型无人机仰赖人为操控的缺点。
无人机续航的关键在于电力，APUPs 运用即时动态定位技术（Real Time Kinematic；RTK），进行高精准定位与红外线导引，在警局顶楼设置自主式充电站，让无人机在各站间降落快速充电，无须使用人力更换电池，有效延长无人机执勤时间。
软硬件整合 发展多元化应用模式
李国征表示，近年 APUPs 配合行动警察建置案（M-Police），已针对警政署的不同任务需求，衍生多种应用模式。以“定点维安”为例，警察在大型集会场地执勤，使用无人机就能直上直下拍摄影像，无需商借高楼作制高点，今年 11 月台中花博就将由“系留无人机”代替部分警察“站岗”，在机身牵系一条纤细电线，就能长时悬停在 100 米的高空，减低员警维安负担。而偏僻农园、果园及渔塭的“巡逻维安”，突破地形限制，即时摄录影像，将可节省 85% 的警力巡逻时间，未来再搭配热显像镜头、远距离警示、广播等特定酬载（Payload），将可提升犯罪预防与吓阻成效。
“我们希望拉近技术与应用的距离，挖掘更多无人机潜在应用机会，取代危险、耗时又费力的工作，”李国征表示，除了警政署，团队也积极与水利、环保、交通等政府单位合作，利用无人机进行土石流监控、桥梁检查和安全巡视等，节省人力时间，掌握动态状况。目前与台湾高铁公司签约协助拟订长达 250 公里的无人机桥梁巡检标准作业流程，相较专业桥检车巡检可节省 75% 施做时间并降低成本。无人机亦可搭载双镜头，兼具大范围侦搜及细部聚焦功能，如于水库巡检掌握水情资讯，于重要路口车流分析以预防交通事故。未来看好展演及竞速等娱乐用无人机发展，现已着手布局技术研发。
未来 APUPs 将成为全方位的无人机解决方案，依据不同场域需求进行客制化调整，近年前往海外参展时备受瞩目更吸引跨国企业桥梁巡检公司前来洽谈，印证工研院已掌握无人机应用效益最大化的关键优势，未来结合台湾软硬件厂商进军国际，攻占不可限量的无人机潜在市场与商机。
（首图来源：工研院）
