隨著航拍技術、遙感技術的不斷發展，無人機應用更（gèng）多地滲透到各行（háng）各業。無（wú）人飛行器可分許多類別，其中無人多旋翼飛行器因結構簡單、價格相對（duì）低廉，可應用於公路橋梁檢測、線路巡檢等領域（yù）。 
      管養部門通常（cháng）定期對橋梁進行檢查，多采用（yòng）傳統檢測（cè）手段，依靠肉眼或者（zhě）輔助工具（如橋（qiáo）檢車、望遠鏡等）來檢測橋梁主要構件是否出現裂縫、開裂破損、露筋鏽蝕、支座脫空等病害。而對於特殊結構橋梁（如斜拉橋、懸索橋、鋼（gāng）管混凝土拱橋（qiáo）等）或者大跨高墩橋梁（liáng），在梁底板、塔柱、索纜、斜拉索、塔頂避雷針等可及範圍以外，常規檢測手段和方法（fǎ）存在局限性，可操作的難（nán）度非常大，存在檢查盲區。其中局部盲區可采取人工現場察（chá）看（kàn）檢查，但效率低、難度大、危險係數高，而應用無（wú）人機進行輔助檢測，將在很大程度上解決這些難題。 
      一、無人飛行器的發展概述 
      無人飛行器概述 
      無人（rén）駕駛（shǐ）飛行器（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），通常簡稱為（wéi）無人飛行器或無人機。它是一種無駕駛員（yuán）進行機上操作，僅僅通過自身程（chéng）序或無線遙控控製飛行的（de）飛行器。無人機的發展曆史最早可以追（zhuī）溯到 1914年。當時（shí），英國的 A.M.洛教授等 
      人計（jì）劃研製一種無人（rén）駕駛。該（gāi）計劃（huá）要（yào）求僅僅通過無線電信（xìn）號來遙控的小型飛機，該計劃命名為“AT 計劃”。世界上第一架無人機是1917年（nián）3月英國皇家飛行訓練（liàn）學校研（yán）製的“空中靶機”。但因無人機技術不夠（gòu）成熟，其試飛最終失（shī）敗。與此同時，美國科研（yán）人員也察（chá）覺（jiào）到了無人機的重（chóng）要性，並開始進行無人機研（yán）製探（tàn）索。1917年，為給美國軍方（fāng）研製了一種無人駕駛攻擊機，美國的飛機設計師寇（kòu）蒂斯和陀螺儀發明者斯佩裏在無人機研究（jiū）領域展開了（le）合作。並將研製（zhì）出的無人攻（gōng）擊機命名為“空中（zhōng）魚雷” 
      這架無人機（jī）順利進行了試飛，而（ér）且還能夠搭載重300磅的炸彈進行（háng）飛行，最（zuì）大航程 50 英裏。雖然，這架無人機沒有真正的用到實戰當中去，但卻成為了無人駕駛飛行（háng）器發展曆史上的一個（gè）重要的裏程碑。不久後，一種（zhǒng）名叫“凱特林飛蟲”（圖1.2）無人機誕生了，它是由通用公（gōng）司的查爾斯.F.凱特靈也成功研製（zhì）出來的。“凱特（tè）林飛蟲”的機翼可以拆卸（xiè），可以攜帶導彈。並且，其可以將導彈連同無人機直接攻擊目標。美國軍（jun1）隊曾在第二次世界戰爭（zhēng）期間，使用“凱特林飛蟲”作為靶機來訓練防空炮手。 
     第二次世界大戰結束後，伴隨著世界經（jīng）濟、科（kē）學技術的飛速發展，各國加大對無人機技術的研製，促使其技術越來越成熟。無論在（zài）飛行高度、速度還是續航能力及機動性能方麵都取得了較大的突破。無人飛行器（UAV）同有人駕駛飛機相比，具（jù）有尺寸小、重量輕、結構簡單、造價低，且因其無人駕駛，所以（yǐ）能（néng）完成某些有人駕駛飛機不宜或不能執行的任（rèn）務。因此，近年來在軍事和民用領域中無人飛行器得到了廣泛應用。 
      二、無人（rén）機係統在橋梁檢測中的優越（yuè）性 
      針對橋梁（liáng）的鋼索、橋墩、橋墩支（zhī）座、橋塔、橋腹等部位及螺栓脫落的檢測，無人機具備諸（zhū）多的優勢。 
      （1）無人機可（kě）以直接（jiē）到達檢測部位，無（wú）需其它輔助措施，節省費用； 
      （2）檢測橋墩、橋座、橋腹等（děng）危險場所，無需搭架（jià）或者吊籃配（pèi）合人員檢測，極大地提高（gāo）了安全（quán）性； 
      （3）對於部分無（wú）法企（qǐ）及（jí）的橋腹、拉索等（děng）部（bù）位，無人機可以抵近觀察了解更多細節； 
      （4）在橋梁日常（cháng）巡查時，尤其是城市橋梁（liáng），無需封閉道路中斷交通； 
      （5）在天（tiān）氣情況允許（xǔ）的前提下（xià），實施檢（jiǎn）測橋梁具備較（jiào）高的及時性； 
      （6）隨著無人機本身技術的日（rì）漸成熟，尤其是飛行安全性得到了保障，無人機用（yòng）於橋梁檢測進入實用（yòng）階段。 
      三、無人機在橋梁檢測領域的應（yīng）用（yòng）研究目前，由於無人飛行器受飛行（háng）控製係統、續航能力、抗幹擾能力等方麵的限製，在橋梁檢測領域的應用研究（jiū）還較少（shǎo）。國內的研究主要集中在飛行控製係統、航跡規劃等（děng）方麵。天津大學鮮斌教授等對無人飛行器飛行控製係統、航跡規劃等做了深入（rù）的研究：設（shè）計了基（jī）於視覺的飛行（háng）控製方法，取（qǔ）得了較好的全自主飛行控製效（xiào）果；提出了基於勢（shì）能函數的航跡規劃算法，並根據實驗進行了相應的改進。重慶交通大學許登元副教授、王小莉等采用四旋翼無人機進（jìn）行橋梁檢測，且對其（qí）飛行控製係統進行了深入研究。提出（chū）了包括數序建模、PN碼定位算法、姿（zī）態估計方法等幾（jǐ）種關鍵（jiàn）技術。湖南科技大學鍾新穀教授等通過在八旋翼無人機上（shàng）加（jiā）載（zǎi）相機雲台，遠程控（kòng）製其進行橋梁外觀缺陷、裂縫形狀與（yǔ）寬度等的檢測 
      幾十年前，無人機就開始進行運用與（yǔ）發展，技術（shù）方麵（miàn）的成熟是無可厚非的。運（yùn）用無人機的成本相對較低（dī），並且它十分靈活容易操縱，可以承載部分重要部件輕鬆的在空中進行工作，無人機生存（cún）能力強、機動性能好、使用方便（biàn）、安全穩定等特點。這些特點也為無人機的（de）快（kuài）速發展奠定了堅實的基礎（chǔ）。 
      無（wú）人機能夠（gòu）定點懸停觀測，實（shí）時傳輸畫麵，與常規檢測相比，具有（yǒu）較多優勢： 
      （1）使用成本低，擁有技術的較為科學先進（jìn）且成熟（shú），應用的領域比較廣泛（fàn），像無線電遙控和GPS 導航以（yǐ）及數碼影像等領域都應用了該技術（shù），所有設備（bèi）隻需電池供電，沒有額外費用，使用成本遠低於橋梁檢測車和搭架檢測。 
      （2）高精度的空中檢測。多軸飛行器運（yùn）用高分辨率的攝像機（jī）的搭載來（lái）對很多種橋梁損毀情況進行高精（jīng）度的拍（pāi）攝，可以對拍攝的位置隨時變更拍攝，並且對其位置的檢測可以反複進行（háng）。 
      （3）簡單方便的維修保養。無人機的機體結構比較簡潔有序，有利於進行運輸，都是（shì）通過外設（shè）搭載部件設備的，其更換與升級都是十分方便的。 
      （4）廣（guǎng）泛的使用（yòng）範圍，靈活的操作。從事戶外作業僅靠一（yī）台越野車（chē）和（hé）一台筆記本 
      電腦再加上一台遙控裝置便能對一些大型橋（qiáo）梁進行（háng）準確（què）的檢測，且不需要專用起降（jiàng）場（chǎng）地，這大大提（tí）高了對橋梁的（de）日常檢測效率。 
      四、傳統的（de）橋梁檢測與現有（yǒu）無人機平台檢測應用中的局限性 
      1.傳統的橋梁檢測 
      橋梁結構為土木工程結構，使用期內不可避免地（dì）產生損傷累積、抗力衰退而影響結構壽命，甚至導致突然事故。為（wéi）防止事故的發生（shēng），對已建成和正在使用的結構和設施采用有效手段對其安全狀況進行檢（jiǎn）測、評估、識別、控製和修複損傷顯得很有必（bì）要。通過橋梁檢測，①可以確保橋梁的（de）使用安全；②及早發現橋梁病害及異常現象；③為橋梁的維修養護提供科學依據，以適時采取合理（lǐ）的維修加固方法，延長橋梁的使用壽命、提高其承載能力，降低橋梁的維護費用，或拆除重建；④考察橋梁是否能（néng）滿足將來運輸量的要求（qiú）；⑤為橋梁設計、規範修（xiū）訂和完善（shàn）等提供依據。 
      2.現有無人機橋梁檢測 
      （1）目前通常的做法是采用人工飛行來滿足橋梁日常（cháng）檢測，但是在抵 
      近觀察的同時（shí），人（rén）工控製也存在諸多問（wèn）題，如飛行員近距離長時間（jiān）觀看視頻會產生眩暈感。 
      （2）在進行特（tè）殊橋梁（liáng）特定部位的檢測時，無法進行有效的（de）航線規劃，尤其是（shì）規劃精度（dù）無法達到橋梁檢測（cè）的（de）需求。 
      （3）飛行位置與觀察部件（jiàn）的距離（lí）無法進行有效地把控。 
      （4）當飛行達一定（dìng）高度和遠度後，易與遠（yuǎn）空背景形成融合，無（wú）法有效的對飛行（háng）狀況（kuàng）進行監控。 
      （5）由於橋梁（liáng）結構的相似性，導致檢測數據無法與橋梁實體結構具體部位關（guān）聯（lián）。 
      無人機（jī）橋（qiáo）梁檢測係統可彌補傳統檢測手段不（bú）足的同時，也存在諸多不足之處，仍需要不斷完善。橋梁檢測工（gōng）作需要（yào）管（guǎn）養單位采取多種檢測（cè）手段、多元化管理，多種檢測方法優勢（shì）互（hù）補，才能全麵掌握橋梁的健康技術狀況。