無人機用光纖最核心的價值就是「無限續航 + 極高頻寬 + 極強抗干擾」,特別適合需要長時間、固定點、高畫質、不可被干擾的任務,這是純電池無人機和無線電無人機永遠做不到的。
在無人機領域中,「光纖」(Fiber Optics)的應用是一個非常熱門且具革命性的技術話題,特別是在近期的軍事衝突與高端工業應用中。
簡單來說,光纖在無人機上的用途主要分為兩大類:「抗干擾攻擊(軍用)」與「系留長時間作業(軍警/工業用)」。
以下為您整理的詳細用途分析:
1. 軍用:光纖導引 FPV 攻擊無人機 (Fiber Optic Guided Drones)
這是目前國際戰場(如俄烏戰爭)上最受關注的技術。無人機尾部掛載一個微型光纖捲軸,飛行時光纖會隨之釋放。
絕對的抗干擾能力(Anti-Jamming):
傳統無人機使用無線電波(Radio)控制,容易被敵方的電子戰系統(EW)干擾或截斷訊號。
光纖透過實體線路傳輸訊號,完全免疫任何電子干擾。只要線不斷,就能飛到底。
高清且無延遲的影像傳輸:
無線電圖傳受限於頻寬,畫質通常較差且有延遲。
光纖頻寬極大,操作員可以看到水晶般清晰的高畫質(HD/4K)影像直到撞擊的最後一刻,極大提高了精準度。
隱蔽性高(無線電靜默):
因為不發射無線電訊號,敵方的無線電偵測設備無法發現無人機,也無法透過訊號三角定位找到無人機操作員的位置。
突破視距限制(Non-Line-of-Sight):
無線電訊號容易被地形(山丘、建築物)遮擋。光纖無人機可以飛進地下掩體、洞穴或繞過山脈,訊號依然穩定。
缺點: 飛行距離受限於光纖長度(通常 5-20 公里),且光纖若勾到樹枝或障礙物可能會斷裂。
2. 工業與監控:系留無人機 (Tethered Drones)
這類無人機透過一條包含光纖和電源線的複合纜線連接地面站(系留箱),通常定點懸停在空中。
無限續航力:
地面透過纜線持續供電,解決了電池續航力問題,無人機可以連續滯空數小時甚至數天。
大數據即時回傳:
利用光纖的高頻寬特性,可以將機載的高倍率攝影機、熱顯像儀或雷達蒐集到的海量數據,無壓縮地即時傳回地面指揮中心。
數據安全性:
有線傳輸極難被駭客攔截,適合用於敏感區域的監控(如邊境巡邏、核電廠監控、大型集會維安)。
通訊中繼站:
在災區或戰場,系留無人機可升空作為臨時的「空中基地台」,利用光纖連接地面網路,再由無人機向四周發射 4G/5G 訊號。
3. 機體內部傳感:光纖感測技術 (Fiber Optic Sensing)
這屬於較高階的航太應用,主要用於大型或昂貴的無人機。
結構健康監測 (Structural Health Monitoring):
將光纖感測器(如光纖光柵 FBG)埋入無人機的機翼或機身複合材料中。
這些光纖就像無人機的「神經」,可以即時感測機身的應力、溫度、振動和變形,提早發現機體疲勞或裂痕。
無人機(UAV)使用光纖的主要用途和應用場景如下,目前已經從實驗階段逐漸進入實用化,尤其在軍事、公安、應急通信等領域越來越常見:
主要用途分類
有纖維繞射(Tethered)光纖無人機
最常見的形式,無人機透過一根極細的光纖(有時結合電源線,形成光電複合纖維)與地面站連接。
優點:
無限續航(電力由地面供應)
超高頻寬、低延遲、高抗干擾的數據傳輸(可達數十Gbps)
無法被無線電干擾或截獲(軍事上極重要)
可在強電磁干擾環境下工作(如高壓電塔附近、電子戰環境)
具體應用場景
應用領域具體用途舉例典型飛行時間軍事/特種作戰持久偵察、邊境監視、前線實時高清監控、電子戰環境下通信中繼連續數十小時數天公安/武警大型活動安保、反恐、突發事件現場持續監控、城市高空「臨時監控塔」8–72小時消防/應急救援火場高空持續監控、森林火災監測、化學事故區域偵測10–48小時臨時通信基站災區快速恢復通信(4G/5G小基站)、大型活動通信保障、邊遠地區臨時網絡覆蓋24–72小時電力/石油巡檢高壓輸電線路長期懸停監測、輸油氣管道監控連續數週(換班)廣播電視轉播賽事、演唱會、節慶活動高空持續直播機位整場活動期間邊境/海關監控長時間固定點監視偷渡、走私活動數天數週
目前主流的光纖無人機系統(部分舉例)
廠商/型號光纖類型最大纖維長度載重續航能力主要客戶中國航天三院 虹鳥(Hiwing)光電複合纖維10–20km15–50kg無限(有纖供電)軍方、公安中航無人機 纏繞式系列純光纖或光電複合5–15km10–30kg無限公安、消防法國 Elistair Orion系列光電複合纖維10km3–8kg無限,24–50h常見歐洲警方、軍方美國 Hoverfly LiveSky光電複合纖維5–10km5–15kg無限美軍、FBI以色列 Flying Production光纖供電+通信1–5km5–10kg無限以色列國防軍
技術關鍵點
光纖直徑通常只有 0.2–0.5mm,重量極輕(約4–9g/米)
光電複合纖維同時傳輸電力(高壓直流)和數據(光信號)
無人機上需有自動收放線絞盤,確保起降與懸停時纖維不纏繞
抗拉強度可達 50–200kg,避免被風吹斷
未來趨勢
全光纖供電(光纖激光供電)技術正在研發,可進一步減輕纖維重量
多架光纖無人機組網,形成「空中5G/6G網狀網絡」
結合衛星+光纖無人機,形成超長距離無人機作戰體系
簡單總結:
無人機用光纖最核心的價值就是「無限續航 + 極高頻寬 + 極強抗干擾」,特別適合需要長時間、固定點、高畫質、不可被干擾的任務,這是純電池無人機和無線電無人機永遠做不到的。
