中国无人机产业发展与未来展望

中国无人机产业发展与未来展望

不管无人机本身，还是航空数据接口和航空机器人，最重要的不是智能航空本身，而是智能航空能对社会做出多贡献。自从2012年大疆创新将多旋翼无人机飞行平台和多旋翼飞控推向消费级市场后,无人机产业已经成为通用航空产业中冉冉升起的新星,不仅开拓了广阔的民用无人机市场更成为了新的经济增长点。2015年国务院发布的《中国制造2025》中也明确提出将无人机作为发展重点之一,国家支持力度之大可见一斑。而今,中国经济发展进入“新常态”,转型升级成为发展焦点,供给侧改革、消费升级等措施相继出台。中国无人机产业未来预计会迎来快速发展的浪潮。无人机发展初期产品纯粹用于军事用途,经历20世纪末三大技术发展浪潮后军用无人机进入大规模应用时期,随着成本曲线不断下降,军用无人机技术开始逐渐向民用转化,从上世纪80年代开始民用无人机应用出现,到如今各领域应用全面开花只用了十余年时间。一方面,移动终端的兴起,使得芯片、电池、惯性传感器、通讯芯片等产业链迅速成熟,使智能化进程得以迅速向更加小型化、低功耗的设备迈进,给无人机“身体”的迅速创新和成本下降创造了良好条件;另一方面,近年来飞控系统开源化的趋势解决了无人机“大脑”的问题,从此无人机不再是军用和科研机构的专利,全世界的商业企业和发烧友都加入了无人机系统设计的大潮中,至今,国际无人机行业已经形成了APM、德国MK、Paparazzi、PX4和MWC等五大无人机开源平台。在硬件和软件两方面利好的推动下,无人机产业化发展将成为必然的发展方向。国内民用无人机初期应用以科研为主,随着产业的不断成熟,专业级无人机开始逐步走向市场,应用在灾害救援、地图测绘等领域。同时,多旋翼无人机技术的突破迅速带动了消费级无人机市场,航拍等应用成为无人机的最大卖点。低成本、低端化的无人机使得盈利模式趋向于产品销售。随着消费级市场逐渐饱和,专业级无人机市场将成为驱动无人机产业发展的主要动力,考虑专业级应用的复杂性,未来无人机的运营模式将逐渐从硬件、产品销售向整体解决方案即数据采集和服务方向发展。由于专业级无人机应用对技术、操作要求较高,未来对飞手的培训、人才培养等需求潜力较大;同时,专业级无人机单价贵、保养难、操作复杂、飞控要求高,这将衍生一批专业飞行服务公司提供农业植保、航拍、测绘等专业服务;此外,无人机的本质其实是数据采集工具,作为空中数据接口,无人机将衍生出大数据采集、数据处理、相关软硬件定制等围绕数据展开的多种运营新模式。未来无人机创新应用主要围绕“互联网+”和人工智能两个方向发展。从“互联网+”出发即深度挖掘无人机作为空中数据节点的属性,将无人机采集的数据通过互联网连接起来,为连接全球的工业4.0“大数据”系统提供更精确、更强大的数据流。同时无人机的能耗较低,机动性强,有能力为偏远地区的用户提供互联网接入服务,可以有效扩大互联网接入范围,提升互联网接入服务的灵活性,因此网络覆盖也是无人机基于空中数据节点属性衍生出的潜在应用。此外,个人安全监控和导航也将成为无人机与互联网结合的热点之一。从人工智能和无人机结合角度看,随着人工智能概念的快速发展,无人机的深度学习在未来将成为可能,最终无人机将以空中机器人的形态存在。而目前也已经出现将人工智能设备简单的叠加于无人机上的新型应用,如将虚拟现实设备与无人机相连接,可以使用户轻松感受第一人称视角飞行体验。目前,农业植保是无人机行业应用最大的市场,预计未来将有百亿级的市场规模。农业植保无人机指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人机由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或GPS飞控实现喷洒作业,可喷洒药剂、种子、粉剂等。植保无人机作业高度低,飘移少,旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果高,可远距离遥控操作,喷洒作业人员避免了接近农药的危险,喷洒作业安全。此外,一架载荷8-10公斤农药的无人机每分钟就可完成1亩的喷洒作业,效率极高。日本植保无人机已经使用20多年,目前每年更新量约为3000架。中国如果达到日本目前植保无人机的普及率和使用频次,年更新量约为30000架,植保无人机价格按50万元/架测算,年市场规模可达150亿元。无人机电力巡检指用无人机携带摄像头、红外线传感器等设备,检查高效输电线是否有接触不良、漏电、过热或存在树障、大型机械施工等外力破坏隐患。电力巡检无人机分为固定翼和旋翼(多旋翼或直升机)两种,由于只需携带小重量传感设备,通常体积小,相对于传统人工巡检,电力巡检效率高且安全。我国110kV以上高压输电线约为52万公里,按每年巡检次数30次测算,则每年总巡检长度约为1560万公里。无人机每小时巡检20公里,单机年飞行时间按150小时计算,全国需要5200架。按每架20万人民币计算,则年市场空间约10.4亿元。面对近年来日益严峻的治安执法、防恐维稳形势,加强公安系统的快速反应能力、提高装备质量迫在眉睫。警用无人机一般搭载的设备包括摄影摄像机、红外或激光扫描等,比如海警、海关利用无人机进行巡逻、追查和缉私等,甚至军方会给无人机加载武器,实现察打一体。我国有2856个县级行政区划单位,每县级单位都有公安局。由于侦察和物资投送无人机是一个无人机组合中必须的,按每个县级公安局平均配备一个无人机组合(至少2架)测算,潜在需求量约为6,000架,按平均一架100万计算,市场空间约60亿元。此外,随着民用无人机产业的蓬勃发展,部分专业级无人机制造厂商也开始尝试生产警用无人机,随着其产品性能质量的不断提高,部分警用无人机已经可以达到低端军用无人机水平,加之其低廉的价格使得民用无人机获得警方的青睐,截至2015年11月,已有25个省、自治区、直辖市公安机关,147个实战单位,配备了近300架(套)警用无人机,涉及50种型号。同时,为满足警方在侦查的同时实现察打一体的需求,民营企业、警方与军方逐步开展三方合作,为警用无人机装配武器。随着军民融合的不断深入,未来警用无人机与军用无人机的界限将更加模糊,军用无人机生产单位也可借此丰富业务种类,加速军民融合发展。在无人机的众多应用中,续航技术和飞控技术都是阻碍应用产业化的一个重要因素。对于多数民用无人机,其自身载重的限制使其动力系统主要为电力驱动,导致无人机续航时间普遍较短,最初消费级无人机的巡航能力只有15-20分钟。想提高续航时间只能依赖动力的提升,更长的续航和动力只能依赖于增大电机和螺旋桨,这就意味着要增大机架,机架的增大又会导致便携性的下降。所以对于网络覆盖和测绘等长续航的多旋翼无人机来说,解决小尺寸大续航的问题是开发热点和实际应用需求。此外,随着无人机使用数量的增多,任务复杂度的上升,飞控中感知和避让功能成为技术发展的关键。避障功能可以让飞机自行判断障碍物,最大化的避免飞行器的意外碰撞,降低意外损失。这一技术的突破奖大大提高无人机飞行的安全性和可靠性,有效推动无人机相关法规的简化。美国空军研究实验室(AFRL)针对无人机自主控制能力,定义了美国未来将发展的无人机自主控制等级(AutonomousControlLevel,ACL),共分为十个等级。目前,国内飞控技术普遍在ACL2级别,仍有很大的进步空间。无人机自身无论作为飞行平台、空中数据接口、空中机器人,其最重要的并不是智能飞行本身,而是智能飞行能够为社会带来怎样的贡献。只有将无人机应用于不同的场景、不同的行业才能真正发挥出无人机飞行平台的价值,因此跨界合作是无人机未来发展所必须经历的过程,也是无人机产业自身特点所决定的。目前,已经出现无人机和视频网站的跨界合作,定期发布运动自拍视频;无人机与电商合作,开展无人机物流;未来还将会出现无人机与网络供应商合作,开展偏