经历过skye倒闭、零度裁员、成都机场无人机黑飞等一系列事件后,2017年的消费级无人机热潮渐渐退去。与此同时,2017年以来,经历过几年的默默的发展后,在政策逐步明确,资本持续投入,技术持续进步,市场需求增长等几大驱动力带动下,行业无人机市场各领域孕育着一波新的增长能量。
不过2017年行业无人机各领域发展程度不尽相同。电力勘察、警用消防等领域,市场已经进入规模化增长阶段,农业植保经过初期探索,在资本助推下开始加速增长,物流无人机体系已经明确,试点在扩大,离商业运营越来越近。普华永道2016无人机技术商业使用报告显示,行业无人机各子领域未来市场空间都在百亿元到千亿元,未来几年行业无人机领域能否诞生下一个大疆,成为非常值得期待的问题。
四大驱动力奠定快速发展基础
资本、政策、技术、市场几大因素,始终在朝着有利于行业无人机发展的方向变化,为行业无人机之后的快速发展奠定了基础。
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一、资本持续投入
2016年,粗略统计有14无人机公司获得融资,其中8家专业面向行业应用领域。
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而到了2017年,在消费级无人机看衰的大背景下,依然有多家无人机公司获得了融资,其中粗略统计公开披露的有8家,比16年少了很多,但行业无人机领域与去年相同,还有多家行业无人机公司已获得融资但未披露。17年公开披露获得融资的无人机公司无一例外全都面向行业应用领域,且都在a轮前后的轮次。
考虑到还有一些已融资但未披露的行业无人机项目,很多大公司开始加速在行业无人机布局,以及不少消费级无人机厂商17年转入行业无人机领域,17年来,行业无人机领域资本的投入可能仍处于增长态势。
二、技术持续进步
过去一两年,通过新型动力系统、新型气动布局等新技术,多旋翼无人机的重大短板——续航时间取得了很大的突破,行业无人机的适用性得到明显提升。挂载系统及其它相关技术也取得了长足进步。新技术的逐步商用,进一步扩展了行业无人机的应用空间。
1、新型动力系统
鉴于锂电池的能量密度短期内不会有显著提升,为解决续航问题,多家公司为多旋翼研发了多种新型动力系统,如氢燃料电池、燃油驱动、系留供电等,把行业无人机的续航时间提高到了1-2小时,最长甚至达到4小时。
1)氢燃料电池
16年1月,武汉众宇科技发布了无人机氢燃料电池系统,及氢燃料电池无人机“游骑兵”,续航时间达到了3个小时。16年4月,深圳科比特发布了氢燃料电池无人机hydrone1800,标称续航时间达到4个小时。
之后,氢燃料电池无人机陆续有些应用案例。16年5月全国首架氢燃料电池无人机正式交付武汉市公安局视侦支队。17年2月,众宇动力“轻骑兵”氢燃料电池无人机在银川滨河新区宝丰光伏电站项目示范区进行了巡检,17年5月,在某战区某旅进行的一次军事对抗演习中,采用了氢燃料无人机提供通讯中继,承担通讯保障任务。
氢燃料电池技术提出已经很多年,但鉴于安全和综合成本高等问题,一直没有大规模商用。不少业内人士都认为氢燃料电池还处于实验室阶段,难以大规模商用。
2)燃油驱动
多旋翼主要使用电驱动,最近两年,为延长多旋翼的续航,用于多旋翼的燃油动力系统被研发出来。油动系统控制不如电动更精确,维护也更复杂,但续航长,飞行速度快,载重大,在不需要稳定飞行,悬停,或者高速飞行的任务中,相比电动无人机优势明显。
目前的油动无人机大体有三种主要技术路线,分别是:
油动变距:发动机转速恒定,通过调整螺旋桨的螺距改变升力。
油动直驱:螺旋桨的螺距恒定,通过调整发动机转速改变升力。
油电混合:燃油发电驱动电机,或油动桨提供升力,电动桨调节姿态。
图片来源:常锋无人机ceo赵自超在雷锋硬创公开课的分享
油动变距
油动变桨距系统通过复杂的传动结构将动力传到各旋翼,以调整螺旋桨螺距的方式对无人机姿态进行调节,控制的响应速度快,但传动机械结构复杂,机身整体重,制造成本高,机械维护难度大,总体维护费用高。辽宁天行键的植保型油动变距多旋翼无人机,就采用了这种技术,最大起飞重量可以达到175公斤,可以挂载燃油和任务载荷总共80公斤,标配下续航达到1.5小时。
油动调速
油动调速多旋翼多采用多发调速直驱方式,由多个发动机提供动力,每个发动机带动一个旋翼,旋翼螺距固定,旋翼直接安装在发动机的转轴上,通过调整发动机节气门控制转速改变升力。这种方式无需传动结构,机械结构简单,制造与维护费用较低,但机身整体较重,效率与响应速度相对较慢。
16年5月,辽宁壮龙无人机推出了油动直驱无人机,60公斤载重、续航时间1-4小时。16年12月,深圳常峰无人机发布了燃油直驱多旋翼无人机,油药载荷30kg,满载续航超1小时。
油动直驱多旋翼在对精确性要求不高的植保等领域,已经取得了不少应用。16年底时,常峰无人机在新疆农药喷洒作业超过2万公顷。壮龙无人机也在新疆、黑龙江等区域已投入实地作业。
油电混合
油电混合无人机分为单个发动机发电,以电能驱动电机的油发电,和油机旋翼提供升力,电动旋翼调整姿态的油加电两种。电机进行姿态调整的响应速度快,但同时具备燃油和电动系统,机身较为复杂。
南京航空航天大学博士王昂公司自主研发的“油电混合无人机”最高续航可以达到6小时。北京瑞身航空的h2油电混合发电机,在18公斤起飞重量的情况下携带3升汽油可飞行2小时。瑞深航空表示,已经有总计近三十家行业无人机厂商购买了h2发电机,实现最长5小时的续航时间。
3)系留系统
除了改用油和氢做能源,采用电缆直接供电的系留无人机也有多个产品出现。系留无人机技术彻底解决了续航问题,但因为受到电缆长度的限制,无人机只能在限定区域内飞行。
科比特在16年时曾宣布,已成功研发7*24小时全天候作业系留无人机技术,实际测试无人机已实现54小时连续作业。北京卓翼智能17年3月推出了“天枢”系留无人机系统。双捷科技也研发了地面高压电源直接对系流机高压电机供电的系留无人机方案,可以24小时持续作业。
应急通讯和定点监视是系留无人机两个典型应用场景。16年底,湖南移动采用北京大工科技的四旋翼系留式无人机作为承载平台,开展了应急场景下的4g信号覆盖的高空基站试验。
2、新型气动布局
除了改变动力系统,无人机的另一个发展方向则是气动布局变化。近两年,融合了多旋翼和固定翼的复合翼系统和倾转旋翼系统开始出现和应用。两种系统兼具多旋翼垂直起降和固定翼长时续航的优势,可以用于多种用途,已有不少无人机厂商推出相关产品。
15年底时,国产倾转旋翼无人机就在展览中亮相。17年以来,无距科技、深圳智航、京东都发布了各自的倾转旋翼机。同样是15年底,成都纵横自动化就发布了其复合翼无人机,16年9月,河南三和航空研发的垂直起降无人机试飞。17年智能鸟也发布了他们的复合翼无人机。
3、其它相关技术
1)机器视觉
在行业应用中,无人机只是飞行平台,其主要用途取决于其搭载的任务模块。挂载图像摄像头或激光雷达,进行监控、巡检、勘察,也是行业无人机的一个主要应用方向。
近两年ai快速发展,图像摄像头在向嵌入ai芯片和算法的方向发展,无人机也在跟进。大疆的“精灵4”等引入了movidious的vpu,零度也引入深鉴科技的npu,为各自无人机增加人脸识别、目标追踪、手势识别等智能功能。博瑞空间很早开始在行业无人机上引入基于gpu的图像处理,未来相信会有更多的图像处理芯片用在行业无人机上。
在自动驾驶汽车需求的带动下,激光雷达近年来也取得了快速发展,趋向固态小型化,价格也在降低,相关的无人机三维重建、勘测、森林防护、救援等方面应用也将得到扩展。
2)集群技术
集群技术也是近年来无人机和机器人技术发展的热点。在军事领域,无人机集群“打群架”优势明显,在民用领域,如物流、测绘、搜救等,无人机集群有着比单机更高的效率。无人机集群技术刚刚处于起步阶段,最近取得了一些进展,未来几年有望更多的商业应用。
16年珠海航展上,专注于无人机集群技术的泊松技术,联合中电集团,完成了67架固定翼无人机集群飞行试验。17年初,中国电子科技集团成功完成了119架固定翼无人机集群飞行试验,试验中,119架小型固定翼无人机成功演示了密集弹射起飞、空中集结、多目标分组、编队合围、集群行动等动作,创造了我国在该领域的新高度。
无人机集群目前已经取得商业应用的,主要是集群灯光表演。16年,intel完成了500架无人机的灯光秀。京东618全民购物狂欢节上,亿航在北京上演一场无人机编队表演。17年央视春晚节目表演中,50架零度的dobby口袋无人机同时在室内飞舞,创造了无人机室内编队飞行的规模记录。
3)反无人机技术
各种黑飞事件造成的不良社会影响,给无人机的发展蒙上了阴影。如果不能对无人机飞行进行有效的监控和反制,对无人机的限飞将越来越多,并不利于无人机的发展。相反,如果相关单位有有效的反无人机手段,无人机也就可以拥有更自由的飞行和应用空间。甚至可以说,反无人机技术发展程度将决定无人机的普及程度。
由于需求迫切,反无人机系统很早就诞生并投入实用,随着军民融合的推进,越来越多相关产品被集中推向市场。国庆阅兵、apec会议等多次重大活动中,军信安科的反无人机系统已经投入应用。近两年不少军工背景企业陆续推出了红外雷达、相控阵雷达、gps诱骗系统、手持式管控系统、激光炮等反无人机产品,成都安则科技则甚至推出了成套的低空防御指挥车。
由于单一探测方式的各种局限,反无人机系统在朝多传感器融合的方向发展。湖南华诺星空17年推出了一套“天弩”无人机防御系统。据产品总监韩乃军介绍,这套系统采用相控阵雷达和频谱探测结合,能够探测市面上绝大多数旋翼和固定翼无人机,识别出品牌型号,在终端平台进行记录,并使用无人机捕获,或进行驱离。系统误报和漏报率低,低空防御全天候全天时无人值守。
“天弩”系统针对不同的应用场景,分成固定部署和移动便携式部署两种方式,可以根据客户需求灵活部署。根据韩乃军的介绍,这套系统已经在公安、司法、石油石化、核电、机场和军方应用,在海外也取得了不错的销售业绩。
4)无线充电
无线充电近两年也取得了不少进展,汽车用无线充电距离可以达到几十厘米,功率达到几十kw。于是有公司在提出把无线充电技术用于无人机。中惠创智在与大疆、中海阳合作,针对无人机巡视地区设立几个无线供电站点以解决续航问题。今年的mwc上,华为也推出了一个名为“创新城市”(innovation city)的概念,提出通过大规模的基站塔来帮助无人机解决电池续航的问题。
未来随着军民融合的深入,或许会有更多曾经的先进技术运用到无人机上来。
三、市场需求增长
进过几年的市场培育,行业客户已经对无人机的应用有了足够的认知,采购量开始增加,单次采购项目的金额也逐步扩大。
通过统计中国政府采购网中无人机相关中标公告数量,可以发现,最近几年政府无人机采购数量呈现快速增长态势。
图片来源:南方电网网站
单次采购金额超2000万元的大单不只政府采购中出现。广东电网有限责任公司机巡作业中心2016-2017年无人机巡线飞行服务框架招标公告(如上图)显示,招标的6项服务预估金额合计超过2000万元。
市场需求增长的另一个表现,则是相关公司业绩的显著增长。已经在新三板挂牌的行业无人机公司易瓦特,其财报显示,2017年上半年营收7387万元,同比增长29%。另一家新三板无人机公司臻迪科技17年半年报也显示,公司上半年营收1.07亿元,同比增长高达418.97%。
四、政策逐渐明确
之前,国内无人机飞行的主要政策依据为《轻小无人机运行规定(试行)》,里面有起飞重量大于7kg应持证飞行的规定。很多行业应用无人机起飞重量都已经大于7kg,一直都是在持证飞行,因此不像17年来消费级无人机一样,受到了政策收紧的影响。
不过用7kg对现今的各种无人机进行分类,并不是很合适的方式。管理部门也在积极制定新的政策。17年8月,中国民航局发布了《民用无人驾驶航空器从事经营性飞行活动管理办法(征求意见稿)》,规定了明确的无人机经营许可条件,适用的无人机范围也基本覆盖主流无人机。办法适用的无人机类别为:
视距内运行的非植保类无人机,空机重量从0到15千克,起飞全重从0到25千克; 超视距运行的非植保类无人机,空机重量从0到4千克,起飞全重从0到7千克。植保类无人机无重量限制。对于串、并列运行或者编队运行的无人机,按照无人机总重量计算。其他类别的无人机暂不允许开展经营性飞行活动,民航局或地区管理局批准的试点项目除外。
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