1.1 无人机技术的应用与前景

无人机(UAV: Unmanned Aerial Vehicles)因为其良好的移动性、可操控性以及便携性，搭配上无人机部署方式灵活，即可单个无人机完成指定任务，又可多个无人机组网完成更加复杂的任务。无人机的这些优点，使之成为当今甚至未来相当长一段时间内研究及应用的热门技术。

无人机在我们生活的许多方面都能发挥巨大的作用。在建设智能城市的过程中，智能交通系统(ITS)是其中的重要一环，而无人机可以为ITS的建设提供巨大的支持。利用其良好的移动性，无人机可以作为飞行路边单元(Flying Roadside Unit)发挥监测交通事故及道路路况、辅助交警执法等作用，一旦道路上有任何情况发生，无人机可立即通过附近的蜂窝网络或者在附近蜂窝网络不稳定时通过多个无人机作为中继节点建立连接从而向控制中心及时反馈道路信息，并且可以向附近车辆发送突发事件情况。

在智能城市中，无人机还可以作为飞行的移动监控探头，很好的克服了固定探头视野有限的缺陷，帮助城市管理者实现人群监测，及时避免人群过度拥挤发生踩踏事故甚至可以通过面部识别来发现人群中的犯罪分子。

随着移动通信技术的发展，尤其是5G时代的到来，双向通信的速度、稳定性以及安全性都极大提高，网络延时也大大减小(5G甚至可达ms级别)，这极大促进了无人机技术的发展。一方面，通过蜂窝网络连接无人机，可以带来诸多好处。例如，突破操控距离限制随时随地操作无人机、操控安全稳定性增强、无人机飞行导航更加精确、更加便于监管且能节约成本。另一方面，当有自然灾害发生时，基础通信设施遭到破坏，而无人机就可作为独立通信系统，并且与残留完好的地面通信设施一起恢复灾区通信。而且，无人机还能完成参与搜救、评估损失、运送物资等任务。

可见，无人机技术有其突出的优势，使其具有广泛的应用潜力，是极具研究价值的技术及方向。

1.2 无人机技术的局限

现阶段各类无人机主要供能一般为电能(电池)、燃料、太阳能等。其中固定翼无人机一般用燃料或太阳能为其供能，但固定翼无人机应用范围有限，而应用广泛的小型多轴无人机则大多使用充电电池功能。但是，由于现阶段电池技术的限制，电池的能量密度不高，无人机所携带电池的体积有限，因此电池所能提供的电量有限也十分有限。市场上的电池无法支持无人机的飞行时间超过90分钟，这还是在没有安装任何机载设备的情况下。

为了克服无人机的能量限制，现今比较普遍的解决办法是通过引入无人机数量的冗余，来维持在飞行的无人机的数量，而这种的解决方案需要采购更多的无人机，提高了成本，并使无人机的部署更加复杂。