2024年4月24日发(作者：卷绮玉)
多旋翼无人机的发展历程
结构简单、维护成本低是多旋翼飞行器的最大优点，飞行控制器使得多旋
翼无人机操控简易和飞行稳定，是多旋翼能够广泛推广的核心原因。从早期航
模爱好者把相机DIY到多轴飞行器进行盲拍开始，空中影像的应用领域被初次
打开，消费类航拍无人机经历了不断的技术发展和产品迭代，我们可以把多旋
翼无人机核心技术的应用和历史时期进行结合，归纳出在时间轴上多旋翼无人
机的发展历程。
2009-2012飞控系统为核心技术
2009年左右，一些技术型的航模爱好者自行组装四轴机架并安装无刷电机
和桨，通过无线电遥控器的混控程序设定来控制四个螺旋桨的转动速度，实现
手动操控四轴飞行器。2010至2012年，市面推出了APM，DJI的
Wookong-M、Naza-M，XAricraft的AHRS等多旋翼控制器，实现具备姿态
增稳的飞行控制方式，通过GPS定位系统实现户外定位悬停和自主返航。
多旋翼控制器/图 来源网络
玩家可通过直接挂置小型运动相机和模拟图传，并通过无线电遥控器操控
飞机进行最初级的短距离第一人称视角（FPV）飞行和视频录制，因此2009
年至2012年是以飞控系统为核心技术的第一代小型多旋翼航拍无人机时期。
第一代小型多旋翼航拍无人机时期/图 来源网络
第一代小型多旋翼航拍无人机时期/图 来源网络
2012-2014无刷云台 wifi图传 一体机设计
2012年，DJI发布的全球首款三轴无刷电机直驱云台禅思Z15-5N，利用
姿态解析和超高精度无刷电机控制革命性的解决舵机式云台响应慢，转动不平
滑所导致拍摄的视频抖动以及水波纹问题，开启了多轴无人机真正意义上的航
拍时代。2013至2014年，消费类多轴无人机开始全面普及搭载无刷云台和相
机的设计，代表的云台是DJI Zenmuse H3-2D，不少厂家的无刷云台则直接
采用了国外开源方案。
无刷云台/图 来源网络
由于无刷云台结构的限制，飞行器挂载的第三方相机则清一色被GoPro占
领。2014年，DJI推出了首款高清广角相机并和无刷云台集成的一体机方案
Phantom2 Vision+ ，同时采用WiFi数字图传提供远距离和清晰的传输画
质。无人机厂商自主研发高清相机并集成到云台成为了之后的趋势，一体化为
标准的第二代无人机设计理念逐步得到广泛认同。
Phantom 2 Vision+/图 来源网络
3DR SOLO/图 来源网络
零度XIRO Explorer V/图 来源网络
2012年至2014年，以飞控系统为核心技术的基础上，无刷云台、高清广
角相机和WiFi数字图传这三大核心技术直接驱动消费类航拍无人机进入第二代
远距离高画质航拍无人机。
2014-2015 初级视觉悬停辅助 集成4K相机 全高清图传
第二代消费类航拍无人机的定义基本上得到所有老牌和新进无人机厂商一
致的认同，飞控系统、无刷云台、高清广角相机和WiFi数字图传的设计性能和
机体结构匹配都影响着整机操控效果和飞行体验。2014年，DJI 发布了
Lightbridge全高清数字图传，实现3公里的高清图像（720P）实时传输功
能，相比WiFi，传输距离远2-3倍，环境抗干扰能力更强以及信号传输延时低
的优势，Lightbridge的发布可以说是开启无人机高清航拍的时代。
模拟图传对比全高清图传效果：
2014年Parrot推出的AR Drone是首款具备超声波加光流传感器实现无
GPS定位悬停功能的一体机，超声波加光流的视觉悬停辅助系统可实现室内飞
行器精准的定位悬停，大大提高用户飞行安全性, 随后3DR Pixhawk开源飞控
也推出光流传感器选配，但需要用户自行开发，因此并没有在开源飞控中广泛
应用。
Parrot AR Drone/图 来源网络
Pixhark光流传感器/图 来源网络
DJI的“悟”Inspire 1是全球首款配备4K相机，集成Lightbridge高清
图传的一体化设计航拍四轴飞行器，同时配备超声波加光流的视觉悬停辅助系
统。
Inspire 1/图 来源网络
消费类航拍无人机进入高清时代是从2015年DJI的Phantom3 系列开
始，配备视觉悬停辅助系统提升用户飞行的安全性，无人机厂商也相继研发出
4K超高清相机和视觉悬停辅助系统的一体机。
Phantom 3 Professional/图 来源网络
DJI Phantom3、3DR SOLO、零度XIRO Explorer等无人机纷纷加入
GPS跟随功能，提升个人航拍的操控体验。
2014至2015年，在第二代航拍无人机核心技术的基础上，发展了全高清
图传、4K相机和初级视觉悬停辅助系统三大核心技术，并增加如GPS跟随等
辅助功能，消费类航拍无人机进入到第三代全高清航拍无人机时代。
2016 环境感知 视觉跟随 自动避障 精确视觉悬停辅助系统
前三代的消费类航拍无人机在拍摄方式上都是基于用户手动或者借助GPS
进行半自动跟随飞行，2014年北美无人机公司推出“AirDog”无人机，主打
功能是自动跟随拍摄，虽然依靠GPS的位置跟随效果并不理想，但也为我们引
申出第四代消费类航拍无人机所需技术：环境感知并识别周围的障碍物、跟随
时自动绕飞、依靠非GPS跟随的方式追踪目标。
AirDog/图 来源网络
2016年CES上Yuneec的Typhoon-H依靠“VICON”动态捕捉系统进
行了一次飞机跟踪时主动避障的飞行“演示”，让大家感受到第四代航拍无人
机的智能魅力。同年3月，DJI推出Phantom4，并以“欢迎来到机器视觉的
时代”为标语，前视双摄像头具备障碍物感知功能，基于图像识别的视觉跟随
能够实时自主避障，是全球首款第四代智能视觉无人机。
DJI Phantom 4/图 来源网络
视觉悬停辅助的系统组成和处理性能进一步提升，由单一超声波和光流传
感器扩展至双超声波加双光流传感器的系统，悬停精度、响应速度和环境抗干
扰能力大大提升，降低无GPS飞行时的安全风险。
视觉悬停辅助/图 来源网络
随着智能硬件和技术的快速发展，以第三代全高清航拍无人机核心技术为
基础，具备环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统等核心技
术的消费类航拍无人机进入第四代智能视觉航拍无人机时代。
2024年4月24日发(作者：卷绮玉)
多旋翼无人机的发展历程
结构简单、维护成本低是多旋翼飞行器的最大优点，飞行控制器使得多旋
翼无人机操控简易和飞行稳定，是多旋翼能够广泛推广的核心原因。从早期航
模爱好者把相机DIY到多轴飞行器进行盲拍开始，空中影像的应用领域被初次
打开，消费类航拍无人机经历了不断的技术发展和产品迭代，我们可以把多旋
翼无人机核心技术的应用和历史时期进行结合，归纳出在时间轴上多旋翼无人
机的发展历程。
2009-2012飞控系统为核心技术
2009年左右，一些技术型的航模爱好者自行组装四轴机架并安装无刷电机
和桨，通过无线电遥控器的混控程序设定来控制四个螺旋桨的转动速度，实现
手动操控四轴飞行器。2010至2012年，市面推出了APM，DJI的
Wookong-M、Naza-M，XAricraft的AHRS等多旋翼控制器，实现具备姿态
增稳的飞行控制方式，通过GPS定位系统实现户外定位悬停和自主返航。
多旋翼控制器/图 来源网络
玩家可通过直接挂置小型运动相机和模拟图传，并通过无线电遥控器操控
飞机进行最初级的短距离第一人称视角（FPV）飞行和视频录制，因此2009
年至2012年是以飞控系统为核心技术的第一代小型多旋翼航拍无人机时期。
第一代小型多旋翼航拍无人机时期/图 来源网络
第一代小型多旋翼航拍无人机时期/图 来源网络
2012-2014无刷云台 wifi图传 一体机设计
2012年，DJI发布的全球首款三轴无刷电机直驱云台禅思Z15-5N，利用
姿态解析和超高精度无刷电机控制革命性的解决舵机式云台响应慢，转动不平
滑所导致拍摄的视频抖动以及水波纹问题，开启了多轴无人机真正意义上的航
拍时代。2013至2014年，消费类多轴无人机开始全面普及搭载无刷云台和相
机的设计，代表的云台是DJI Zenmuse H3-2D，不少厂家的无刷云台则直接
采用了国外开源方案。
无刷云台/图 来源网络
由于无刷云台结构的限制，飞行器挂载的第三方相机则清一色被GoPro占
领。2014年，DJI推出了首款高清广角相机并和无刷云台集成的一体机方案
Phantom2 Vision+ ，同时采用WiFi数字图传提供远距离和清晰的传输画
质。无人机厂商自主研发高清相机并集成到云台成为了之后的趋势，一体化为
标准的第二代无人机设计理念逐步得到广泛认同。
Phantom 2 Vision+/图 来源网络
3DR SOLO/图 来源网络
零度XIRO Explorer V/图 来源网络
2012年至2014年，以飞控系统为核心技术的基础上，无刷云台、高清广
角相机和WiFi数字图传这三大核心技术直接驱动消费类航拍无人机进入第二代
远距离高画质航拍无人机。
2014-2015 初级视觉悬停辅助 集成4K相机 全高清图传
第二代消费类航拍无人机的定义基本上得到所有老牌和新进无人机厂商一
致的认同，飞控系统、无刷云台、高清广角相机和WiFi数字图传的设计性能和
机体结构匹配都影响着整机操控效果和飞行体验。2014年，DJI 发布了
Lightbridge全高清数字图传，实现3公里的高清图像（720P）实时传输功
能，相比WiFi，传输距离远2-3倍，环境抗干扰能力更强以及信号传输延时低
的优势，Lightbridge的发布可以说是开启无人机高清航拍的时代。
模拟图传对比全高清图传效果：
2014年Parrot推出的AR Drone是首款具备超声波加光流传感器实现无
GPS定位悬停功能的一体机，超声波加光流的视觉悬停辅助系统可实现室内飞
行器精准的定位悬停，大大提高用户飞行安全性, 随后3DR Pixhawk开源飞控
也推出光流传感器选配，但需要用户自行开发，因此并没有在开源飞控中广泛
应用。
Parrot AR Drone/图 来源网络
Pixhark光流传感器/图 来源网络
DJI的“悟”Inspire 1是全球首款配备4K相机，集成Lightbridge高清
图传的一体化设计航拍四轴飞行器，同时配备超声波加光流的视觉悬停辅助系
统。
Inspire 1/图 来源网络
消费类航拍无人机进入高清时代是从2015年DJI的Phantom3 系列开
始，配备视觉悬停辅助系统提升用户飞行的安全性，无人机厂商也相继研发出
4K超高清相机和视觉悬停辅助系统的一体机。
Phantom 3 Professional/图 来源网络
DJI Phantom3、3DR SOLO、零度XIRO Explorer等无人机纷纷加入
GPS跟随功能，提升个人航拍的操控体验。
2014至2015年，在第二代航拍无人机核心技术的基础上，发展了全高清
图传、4K相机和初级视觉悬停辅助系统三大核心技术，并增加如GPS跟随等
辅助功能，消费类航拍无人机进入到第三代全高清航拍无人机时代。
2016 环境感知 视觉跟随 自动避障 精确视觉悬停辅助系统
前三代的消费类航拍无人机在拍摄方式上都是基于用户手动或者借助GPS
进行半自动跟随飞行，2014年北美无人机公司推出“AirDog”无人机，主打
功能是自动跟随拍摄，虽然依靠GPS的位置跟随效果并不理想，但也为我们引
申出第四代消费类航拍无人机所需技术：环境感知并识别周围的障碍物、跟随
时自动绕飞、依靠非GPS跟随的方式追踪目标。
AirDog/图 来源网络
2016年CES上Yuneec的Typhoon-H依靠“VICON”动态捕捉系统进
行了一次飞机跟踪时主动避障的飞行“演示”，让大家感受到第四代航拍无人
机的智能魅力。同年3月，DJI推出Phantom4，并以“欢迎来到机器视觉的
时代”为标语，前视双摄像头具备障碍物感知功能，基于图像识别的视觉跟随
能够实时自主避障，是全球首款第四代智能视觉无人机。
DJI Phantom 4/图 来源网络
视觉悬停辅助的系统组成和处理性能进一步提升，由单一超声波和光流传
感器扩展至双超声波加双光流传感器的系统，悬停精度、响应速度和环境抗干
扰能力大大提升，降低无GPS飞行时的安全风险。
视觉悬停辅助/图 来源网络
随着智能硬件和技术的快速发展，以第三代全高清航拍无人机核心技术为
基础，具备环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统等核心技
术的消费类航拍无人机进入第四代智能视觉航拍无人机时代。