消費(fèi)級無人機(jī)應(yīng)用

以多旋翼無人機(jī)為代表的消費(fèi)級無人機(jī)應(yīng)用市場，已經(jīng)進(jìn)入快速成長期，根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，消費(fèi)級無人機(jī)應(yīng)用市場每年有超過50%以上增速，消費(fèi)級無人機(jī)產(chǎn)品種類與服務(wù)日益豐富，行業(yè)出現(xiàn)領(lǐng)軍企業(yè)大疆，占據(jù)70%以上的消費(fèi)級無人機(jī)市場份額。

消費(fèi)級無人機(jī)的技術(shù)門檻并不高，一套開源程序就可以支持飛行器的起飛和降落，任何人都可以用開源程序做一套無人機(jī)平臺(tái)。入門級的消費(fèi)無人機(jī)產(chǎn)品，已經(jīng)變成紅海，各大廠商為很薄的利潤而廝殺。各大無人機(jī)廠商的優(yōu)勢在于飛控系統(tǒng)和云臺(tái)系統(tǒng)，通過技術(shù)積累使其自身產(chǎn)品比競爭對手更穩(wěn)定、故障率更低。

在美國、德國的相關(guān)航空展上，已經(jīng)出現(xiàn)了許多不遜色于大疆的無人機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。一些有能力將成本做到極致的國內(nèi)巨頭企業(yè)，也紛紛進(jìn)入消費(fèi)級無人機(jī)產(chǎn)業(yè)掘金。

新型輕質(zhì)材料的廣泛應(yīng)用，飛控核心技術(shù)成熟讓消費(fèi)級無人機(jī)行業(yè)門檻進(jìn)一步降低，加劇行業(yè)競爭。行業(yè)競爭的加劇又導(dǎo)致無人機(jī)產(chǎn)品分化，各大廠商開始走差異化路線，針對不同用戶需求推出不同的產(chǎn)品。例如：針對巡檢市場推出價(jià)格低廉、維護(hù)簡便、航程相對較遠(yuǎn)的無人機(jī)產(chǎn)品；針對安防市場推出續(xù)航時(shí)間長，能在惡劣環(huán)境工作、圖傳效果好的無人機(jī)產(chǎn)品。

預(yù)計(jì)2018年民用消費(fèi)級無人機(jī)市場規(guī)模約180億元人民幣，到2025年將達(dá)到約300億元人民幣。

工業(yè)級無人機(jī)應(yīng)用

工業(yè)級無人機(jī)和消費(fèi)級無人機(jī)是完全兩個(gè)不同的概念，產(chǎn)品也有天壤之別。刨去電磁散逸、保密通訊等專業(yè)技術(shù)問題，工業(yè)級無人機(jī)在大規(guī)模應(yīng)用的道路上還有兩個(gè)關(guān)鍵壁壘需要突破：一是航程和滯空時(shí)間不足；二是載荷能力不足。在突破這兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)前，工業(yè)級無人機(jī)很難在產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。另外成本問題，也是不得不去考慮的現(xiàn)實(shí)問題，數(shù)萬元的工業(yè)級無人機(jī)，需要充分考慮投入產(chǎn)出比。

以現(xiàn)在的電池技術(shù)、無人機(jī)結(jié)構(gòu)，在有效載荷和續(xù)航時(shí)間上，不可能有革命性突破。電池技術(shù)10多年來幾乎原地踏步，從石墨負(fù)極、硅負(fù)極、金屬負(fù)極、石墨烯，材料學(xué)家在電池方面的革新無所不用其極，論文天天發(fā)，投資疊疊加，但電池產(chǎn)品的突破并沒有出現(xiàn)。

當(dāng)前工業(yè)級無人機(jī)有效續(xù)航時(shí)間約20分鐘左右，按作業(yè)最大水平飛行速度5米/秒計(jì)算，工業(yè)級無人機(jī)單次飛行最遠(yuǎn)距離6公里，考慮往返程和安全冗余，實(shí)際作業(yè)半徑不會(huì)超過3公里。以無人機(jī)電力巡檢為例，只有3公里作業(yè)半徑的無人機(jī)高空巡檢，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足工業(yè)級實(shí)際生產(chǎn)需要的。

工業(yè)級無人機(jī)單價(jià)一般在2萬-8萬元，甚至也有數(shù)十萬元一架。無人機(jī)創(chuàng)造的實(shí)際價(jià)值，扣減掉設(shè)備折舊和其它費(fèi)用后，是否有剩余收益，這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的財(cái)務(wù)問題。

工業(yè)級無人機(jī)市場還處于摸索與投入期，但考慮到未來巨大市場潛力，國內(nèi)各大無人機(jī)廠商相繼進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。

預(yù)計(jì)到2025年，工業(yè)級無人機(jī)市場規(guī)模約400億，其中農(nóng)林植保約200億，安防市場約為150億，電力巡檢約為50億。

軍事級無人機(jī)應(yīng)用

軍事級無人機(jī)應(yīng)用，已經(jīng)成為另一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)。無論國內(nèi)、國外都有很多非常成功的產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)，例如：諾斯羅普·格魯曼公司生產(chǎn)的無人機(jī)“全球鷹”。在軍事應(yīng)用中，每個(gè)國家都有專注于該類市場的相關(guān)企業(yè)，開發(fā)滿足不同需求的專業(yè)無人機(jī)。

四、無人機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

續(xù)航

市面上的無人機(jī)主要采用鋰聚合物電池作為主要?jiǎng)恿Γm(xù)航能力一般在20分鐘至30分鐘之間。因無人機(jī)技術(shù)方案不同，續(xù)航時(shí)間有所差別，無人機(jī)需要盡可能減輕起飛重量，所以無法攜帶較重的大容量電池，大多數(shù)無人機(jī)維持二十分鐘有效飛行之后，就必須更換電池或者插上充電線。無人機(jī)電池充電時(shí)間，一般每次一個(gè)小時(shí)以上。這是無人機(jī)一個(gè)致命的短板，大大限制了行業(yè)的快速良性發(fā)展，解決無人機(jī)電池續(xù)航能力迫在眉睫。

通信系統(tǒng)

無人機(jī)通信系統(tǒng)，目前主要使用900MHz、1.4GHz、2.4GHz無線電頻段，其中1.4GHz主要作為數(shù)據(jù)通訊頻段，2.4GHz主要作為圖像傳輸頻段，900MHz不建議使用。工信部已經(jīng)制定無線電相關(guān)使用準(zhǔn)則，規(guī)范無人機(jī)行業(yè)的無線電頻段使用。公共無線電通信鏈路，抗干擾能力弱，尤其是同頻干擾無法避免。只需采用幾種特殊干擾方法，就可以實(shí)施對無人機(jī)指定無線電頻段的定向干擾，今年五一西安無人機(jī)編隊(duì)表演異常就是通信信號干擾造成的。隨著無人機(jī)的數(shù)量指數(shù)級增長，無人機(jī)通信系統(tǒng)干擾的問題，將日漸突出。

定位導(dǎo)航

無人機(jī)系統(tǒng)的定位導(dǎo)航，普遍采用GPS和北斗雙模模式。GPS定位分為碼定位和載波定位，碼定位速度快，一般民用精度為3-10米，軍用精度為0.3米；載波定位速度慢，不分民用和軍用。北斗系統(tǒng)定位精度在10-20米?；趯?dǎo)航衛(wèi)星的無人機(jī)定位系統(tǒng)，各大無人機(jī)廠商優(yōu)化自己的算法，使精度勉強(qiáng)達(dá)到米級。但受地形、天氣等客觀條件影響，導(dǎo)航衛(wèi)星信號易干擾，精度穩(wěn)定性不足的問題有待解決。民用無人機(jī)依靠衛(wèi)星定位，在不用差分定位技術(shù)輔助的情況下，米級精度已經(jīng)是極限。這樣精度，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。米級的定位精度，不足以支撐無人機(jī)自動(dòng)控制。

差分輔助定位技術(shù)，其原理是通過GPS或北斗衛(wèi)星信號與已知真實(shí)基準(zhǔn)站坐標(biāo)對比，實(shí)現(xiàn)快速厘米級精度定位。無人機(jī)千機(jī)編隊(duì)表演基本都采取這種技術(shù)，但在自由空間中，不具備這樣條件。

避障

避障技術(shù)，對于主流的無人機(jī)飛行至關(guān)重要，但現(xiàn)有的解決方案仍處于探索階段。為確保公共安全，需要不斷改進(jìn)傳感器、傳感算法和無人機(jī)設(shè)計(jì)。無人機(jī)避障技術(shù)主要有四套解決方案：紅外線傳感器方案、超聲波傳感器方案、激光傳感器方案以及視覺傳感器方案。在地面行駛的無人汽車避障問題徹底解決之前，無人機(jī)避障技術(shù)還有漫長路要走。

五、無人機(jī)相關(guān)規(guī)定與法律法規(guī)

2018年1月，《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》公開征求意見。

2017年6月，《民用無人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規(guī)定》，民用無人機(jī)登記注冊系統(tǒng)正式上線，起飛重量超過250克以上的無人機(jī)，必須實(shí)施登記注冊。建立無人機(jī)登記數(shù)據(jù)共享和查詢制度，實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)運(yùn)行云平臺(tái)的實(shí)時(shí)交聯(lián)。2016年9月，《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》，保障民用航空活動(dòng)的安全，加強(qiáng)民用無人機(jī)飛行活動(dòng)的管理，規(guī)范其空中交通管理的辦法。

2016年，《關(guān)于促進(jìn)通用航空業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，低空空域定義由1000米以下，提升到3000米以下。2015年，《輕小型無人機(jī)運(yùn)行試行規(guī)定》，起飛全重7公斤以上無人機(jī)，必須接入“電子圍欄”，不得在禁飛區(qū)使用無人機(jī)，無人機(jī)駕駛員需要持有操作執(zhí)照。

2014年，《低空空域使用管理規(guī)定(試行)》征求意見稿，將低空空域分為管制空域、監(jiān)視空域和報(bào)告空域，其中涉及監(jiān)視、報(bào)告空域的飛行計(jì)劃，企業(yè)需向空軍和民航局報(bào)備。2013年，《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，由中國AOPA協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)民用無人機(jī)的相關(guān)管理。

劃定禁飛區(qū)、無人機(jī)摸底統(tǒng)計(jì)、操作員實(shí)名制，國內(nèi)無人機(jī)相關(guān)法律法規(guī)監(jiān)管政策，整體趨嚴(yán)，彰顯政府推進(jìn)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展的決心。

六、無人機(jī)行業(yè)未來發(fā)展趨勢

民用消費(fèi)級無人機(jī)，持續(xù)高速增長

民用消費(fèi)級無人機(jī)市場的高速增長不可避免。輕質(zhì)復(fù)合材料、通信系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件，飛控技術(shù)的成熟，使得多旋翼無人機(jī)操作更靈活、更便利。受惠于產(chǎn)業(yè)鏈成熟，傳感器、磁羅盤等零配件成本減少，消費(fèi)級無人機(jī)價(jià)格大幅降低，無人機(jī)與攝像頭的結(jié)合在民用航拍、影視航拍等場景得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)銷售級市場的突破。

民用工業(yè)級無人機(jī)，技術(shù)突破前較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用

民用工業(yè)級無人機(jī)續(xù)航時(shí)間有待提升，目前有效續(xù)航時(shí)間普遍未超過30分鐘；工業(yè)級無人機(jī)飛行穩(wěn)定性有待提升，在風(fēng)、雨、雪等復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)飛行穩(wěn)定性較差，還需改進(jìn)；工業(yè)級無人機(jī)負(fù)載能力有待提升，小型工業(yè)無人機(jī)載重較差，制約在農(nóng)藥噴灑、物流等場景的應(yīng)用。農(nóng)林、安防、電力三個(gè)領(lǐng)域的，受限于續(xù)航、載重、穩(wěn)定性因素制約，在技術(shù)突破前，較難實(shí)現(xiàn)民用工業(yè)級無人機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用。另外工業(yè)級無人機(jī)的價(jià)格昂貴，在追求投資收益的生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，也是需要考慮的現(xiàn)實(shí)問題。

系留無人機(jī)，應(yīng)用場景廣闊

在電池技術(shù)未突破，無人機(jī)續(xù)航問題未解決前，一種通過外接電線的系留無人機(jī)值得關(guān)注。系留無人機(jī)是將無人機(jī)和系留綜合纜繩結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)的無人機(jī)系統(tǒng)。系留無人機(jī)通過光電綜合纜繩給無人機(jī)傳輸電能，使無人機(jī)可以不受電能限制而長時(shí)間停留在空中，其結(jié)構(gòu)大小、制作材料可以根據(jù)應(yīng)用需求來靈活設(shè)計(jì)，機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，很好的滿足了部分工作環(huán)境對無人機(jī)長時(shí)間滯空需求。系留無人機(jī)減輕了電池負(fù)荷，通過一根電線為無人機(jī)提供電能，同時(shí)利用電線對無人機(jī)進(jìn)行有線控制、圖像傳輸具有極高的抗干擾能力。由于是地面電源有線輸入，理論上系留無人機(jī)可以無限滯空作業(yè)。在不需要無人機(jī)大范圍機(jī)動(dòng)的定位觀察、基地安全、景區(qū)監(jiān)測、地質(zhì)勘測、野外作業(yè)、森林防火、應(yīng)急通信、公安反恐、交通監(jiān)管、新聞采訪、工程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、影視拍攝、科學(xué)研究、國防軍工等領(lǐng)域，有廣泛應(yīng)用前景。

無人機(jī)千機(jī)編隊(duì)文藝演出，將成獨(dú)立的商業(yè)模式

數(shù)千架無人機(jī)編隊(duì)飛行表演，在廣州、成都、西安等多地上演，數(shù)千架無人機(jī)可以進(jìn)行復(fù)雜的編隊(duì)飛行，組成的不同的圖案與主題，且不會(huì)發(fā)生碰撞。強(qiáng)烈的視覺震撼，已經(jīng)獲得市場的廣泛認(rèn)可。無人機(jī)千機(jī)編隊(duì)表演，無數(shù)“螢火蟲”點(diǎn)亮夜空，已經(jīng)成為獨(dú)立商業(yè)模式，將持續(xù)擴(kuò)大影響。

無人機(jī)相關(guān)行業(yè)監(jiān)管政策，將逐步趨嚴(yán)

無人機(jī)在推廣和使用過程中，出現(xiàn)了一系列的安全隱患和監(jiān)管漏洞，比如誤闖禁飛區(qū)、小區(qū)飛行干擾休息等，這類現(xiàn)象對公共安全和個(gè)人權(quán)益造成一定影響，政策層面在不斷完善和加強(qiáng)無人機(jī)領(lǐng)域的專項(xiàng)管理。由于國內(nèi)對公共安全領(lǐng)域的高度關(guān)注，無人機(jī)監(jiān)管政策總體趨嚴(yán)。

七、小結(jié)

無人機(jī)是未來航空發(fā)展趨勢之一，當(dāng)前在航空機(jī)體材料、飛行定位、航空控制領(lǐng)域有所突破。隨著技術(shù)成熟，零配件成本降低，以多旋翼無人機(jī)為主小型民用無人機(jī)將成為市場熱點(diǎn)。由于航程短、航速慢等特點(diǎn)，多旋翼無人機(jī)在安全級別低、穩(wěn)定性要求低、在無滯空時(shí)間特殊要求的領(lǐng)域，有較大的應(yīng)用空間，特別是利用飛行特質(zhì)的航空拍攝，空中巡檢、航空表演等領(lǐng)域。一個(gè)小型的無人機(jī)只需花幾分鐘在空中拍照，就可以完成這類對人來說非常艱巨而又危險(xiǎn)的任務(wù)。

由于目前電池技術(shù)未實(shí)質(zhì)性突破，多旋翼無人機(jī)滯空時(shí)間普遍在20-30分鐘左右，無線電或4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)控制皆存在可靠性低，抗干擾能力弱，穩(wěn)定性不足的制約。航空普遍使用的GPS/北斗定位系統(tǒng)、氣壓計(jì)測高系統(tǒng)、加速計(jì)、陀螺儀、地磁儀等設(shè)備精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到無人控制的精度要求，因此真正工業(yè)級無人機(jī)大規(guī)模、高精度、穩(wěn)定應(yīng)用還有待時(shí)日。個(gè)人認(rèn)為，在無人駕駛汽車大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用前，無人機(jī)不具備無人應(yīng)用條件。

近年隨著無人機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，消費(fèi)級無人機(jī)市場已經(jīng)進(jìn)入成長期，國內(nèi)無人機(jī)研制領(lǐng)域原有的競爭格局漸被打破，市場格局正處于巨變和重塑的過程中。工業(yè)級無人機(jī)市場，還在前期探索期，快速成長還有待全行業(yè)的共同努力。