无人机市场本来是在军用、工业应用领域进行年,在普通民众视线之外。随着近来消费电子无人机---实际是航拍飞行器被媒体报道,越来越多的普通民众知晓无人机。
无人机实际上在中国已经存在50-60年之久,即苏联专家时期即有。当然,那是军用,最早是作靶机用。但更加广阔与待挖掘的应用是在工业与民用市场。
无人机市场预测
根据美国消费电子协会的预测,2015年,全球民用无人机有望销售出40万架,市场规模
预计会比去年增长55%,达到1.3亿美元。而到2018年,预计全球无人机市场规模将会
攀升到至少10亿美元。
无人机种类
无人机繁多,没有统一分类方法。按构造分类:固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机
(多数是电动的)、无人飞艇和浮空器(系留气球、氦风筝、自由气球)、扑翼无人机等。
我们根据应用领域与特点分类如下:
1.商业和工业用途专业无人机
要求稳定性好、可靠性高,部分续航时间长。有固定翼、共轴直升机、多旋翼。
动力决定了续航时间。固定翼无人机、共轴直无人升机采用燃油发动机可以续航
45分钟到1个小时以上,乃至10~20小时。多旋翼无人机多采用高倍率锂电池,受电池瓶颈制约,续航能力约20-25分钟。
如植保农业无人机,电力线巡航无人机,警察监控、边境巡航无人机,紧急救援、地质灾害、林业监测无人机,无人机测绘,油气管道巡航无人机,以及未来作为通信卫星替代提供WiFi服务、通信服务的环球无人机。民用无人机在精确农业(工业化的农业)、电力线巡航、油气管道巡航的应用,即将突破。
参考价¥3~10万起,乃至数十万。出货量有待提升,潜力巨大。
商业和工业无人机应用领域:
(1)测绘:测绘、航空摄影测量。航拍、航测平台需要非常高精度,可用NV08C-RTK实时差分板卡+
TW2707高精度天线,地面基站采用NV08C-RTK+TW3402,NV08C-RTK工作距离10公里;
(2)电力石油:电力巡线(塔)、石油管道巡检。电力与石油巡检无人机搭载的传感器不同,电力无人机
搭载探热传感器,飞行控制器要求抗电磁波干扰能力非常强,石油管道无人机搭载探泄漏气体传感器;
(3)减灾救灾:灾情监测、应急指挥、地震调查;
(4)林业:森林防火,森林灾害防治、保护区野生动物监测;
(5)气象:大气取样、人工降雨;
(6)国土资源:矿产资源勘探、国土资源开采;
(7)警用及国土安全:交通巡逻、边境巡视、反恐。飞控要求可靠性高、定位准确;
(8)海洋水利环保:海洋环境监测、水资源开发、生态环境保护监测;
(9)农业:农作物监测、农业植保;
(10)城市规划:城市规划、市政管理。
部分市场分析:
农业:分为信息采集和植保两个方向,信息采集规模占30%;植保70%左右。
(1)信息采集、估产数据 至少需要建立三年才能形成数据池,是对卫星数据的补充。
客户包括省厅县级农业信息化部门、交易市场以及数据需求单位。主要客户还是农业
信息化部门,更多的依赖只买数据,设备象征性买一些。目前信息采集、估产成本
每亩每季1元,经济作物价值会更高一些,**和甘肃已经纳入政府工作体系。
(2)农业植保 目前国家政策偏重于日本模式,机械化耕种,机械化农业,尽量节约
农药和化肥的使用量。人工每亩地使用农药原液3升,无人直升机0.7-0.8升,每亩地
节约2升多农药。使用拖拉机要有机耕道,机耕道不能种作物,造成浪费土地。拖拉机
农药费用60元每亩,无人机20元每亩。无人机使用折旧平摊每亩不超过5元,人工遥控
每亩成本15元左右。由于国家没有出台任何的法律法规和行业标准,购买农业保险有
很大的风险。而且目前没有农药专门适合无人机喷洒的,需要开发针对无人机应用的农药。
日本植保无人机目前每年3,000架消耗量(更新量),保有量5000架;中国市场规模如果
达到日本植保无人机的使用规模和频次,保守估算20,000架。
目前,有河南、湖南两省政府补贴农户或农业服务公司购买植保无人机(1-10万/架)。
电力:中国电力行业分为国家电网和南方电网。国网把无人机采购纳入常规体系,集中
采购集中配发。未来5年要采购6000架无人机,无人多旋翼(居多),包括无人直升机
(较少),固定无人机(最少),总预算超百亿元。无人直升机每架150万元,多旋翼
75-80万元,没有额外服务费,包含服务,培训、检修等技术支持,利润还是非常丰厚。
6000台全部采购之后,飞机巡检将超过30%,飞机巡检中有人机占10-20%,无人机占
80-90%。
电网无人机巡线,主要是巡塔,而不是线路。看塔上的紧固件如铆钉、螺栓等是否发热、
缺失等,线路的问题非常少,有巡线机器人和巡逻车足够满足需求了。
电力无人机,面对强电磁波干扰磁罗盘、GNSS传感器,对飞控性能构成很大挑战。
南网控制的区域不大,基本在照搬国网的模式,整个招标的需求、应用的使用方式都是
照国网来的,周期落后一年左右。
多旋翼无人机续航时间短问题,有一个解决方案是沿电力线建设无人机充电桩,无人机
电力不够时自动寻找充电桩,这里涉及自动充电技术待观察。在野外有人巡航情况下,
无人机飞回基站、巡航车充电或更换电池,更方便、可靠。
警用:公安部经费规模20-30亿元,包含整机加服务,服务占一半,飞机占三分之一左右,
另外还有团队建设、人员培养费用、地面保障设备购置。爆发点在2015年底2016年初,会形成
一定规模,很多指导性文件和行业标准会出台。目前有足够多的预算释放不出来,非常合适的
警用无人机产品还处于摸索阶段。2013年9月,**买了航天九院8000多万元无人机试点。全国
散的采购加在一起量还是很大的。
警用无人机,稳定定位、可靠,选用正确的GNSS模块很关键。推荐NV08C-CSM、NV08C-BRD。
石油巡线:需求在电力的10-20%之间。管道公司、石油的油田公司、炼油公司管理体制有一定
复杂性。市场潜力大,但具有不确定性。
测绘领域:飞机服务加销售规模已经形成20-30亿元。受限于测绘法等安全法规以及资质问题,
如航空摄影测量需获国家乙级以上资质。
航空摄影云台,应用RTK技术,可采用NV08C-RTK(飞机云台),此外地面基站也可以采用
NV08C-RTK,以及配合的RTK天线。
2.消费电子无人机
作为航模爱好者、航拍玩家高级玩具。一般多是多旋翼无人机。典型的公司如DJI、3Drobotics。
受电池电力/重量瓶颈限制,航时有限,如25分钟。出货量非常大、远远超过军用和工商专业
无人机,价格近年来大大降低,参考价格¥3000~6000。
100家创业团队进入无人机行业。其中,智能手机控制、微型无人机,价格可能还会进一步探底。
另一方面, 作为消费电子产品,安全性、智能化等方面还做得不够。俗称“炸鸡”(砸机)的事件时有
发生,飞行器失控坠落,除了飞行器损失,也可能造成地面人员、财物伤害,或误闯敏感区域,如
民航机场、军事设施、重要政府机构。
也有团队结合微型无人机飞行器、地面机器人小车与智能眼镜,构成FPV(第一人称主视觉)系统。
可能的市场,如户外驾车、骑行、徒步、登山伴侣,游艇、沙滩(救生)标配。
除了大疆、零度等无人机公司,腾讯、小米也介入消费电子无人机市场。
3.军用无人机
目前无人机主要市场仍然是军用。高空高速、中远程、长航时、大载荷无人机主要应用于军事领域。
如侦察战地、搜索目标、或并具备作战能力(配置火力、**)、战地运输。也有微小型“竹蜻蜓”无人机,间谍、侦察用途。如美国全球鹰RQ-4A(最大飞行速度740km/h、巡航速度635km/h、航程26000km,续航时间42小时)、X-47B无人机(航母起降)、猎鹰高超音速飞行器HTV-2(可携带5吨重的物资,以超过音速5倍的速度在2小时内可抵达世界任何地方)、英国隐形无人飞机“雷电之神”Taranis(BAE系统公司出品)、法国“神经元”无人隐身攻击机、“捕食者”无人机、以色列哈比无人机(IAI Harpy),挪威微型无人旋翼系统黑色大黄蜂(Prox Dynamics公司研制,重量不到20克、旋翼直径为10厘米,安装有微型摄像机,拍摄到的画面能即时传送到手持式控制终端上。采用电池驱动,能以近乎无声的状态飞行800米、最长连续滞空时间约30分钟)、
中国翼龙无人机(与捕食者相当)、翔龙、利箭。
中型、大型无人机参考价格¥数百万、千万级起。
无人机技术
无人机的研制和生产涉及到非常多的技术领域,包括飞行器总体设计、空气动力学、材料与结构、动力推进、导航与控制、机载设备、信息处理与传输等多门学科的融合,技术发展的推进难度比较大。其中核心传感器,如GPS/GNSS模块、
惯导器件/模块等,其精度决定了飞行品质、安全性等。
NV08C系列 亚米精度卫星导航模块应用
NV08C-CSM是真正的多系统融合定位、高精度,高稳定性、高可靠性。在山区、城市峡谷、
等卫星信号受限环境,以及信号干扰场合,能最大限度执行任务、满足性能。
无人机有起飞与降落、作业飞行、盘旋、悬停等不同动作。
NV08C-CSM输出数据更新1、2、5、10Hz,用户设置;支持NMEA或二进制协议;开发者可集成
GNSS导航、磁罗盘导航于飞控中;支持多普勒测量,开发者可集成基于GNSS信号与红外雷达/
激光扫描雷达信号的混合算法;可选用内置天线、外置天线、航空天线......
注:1.NV08C亚米定位精度,仅限于悬停、低速,正常飞行速度精度1.1~1.5米。
2.对于强电磁干扰应用场合,我们推荐双天线定向(Heading)板卡NV08C-RTK-A替代传统的
磁罗盘方案,基于20cm短基线可获得大约1.2度定向精度。
用户通过设置滤波因子,适合不同飞行速度情形要求:
1. 普通速度,默认值
不滤波Filtration Factor = 0 ( BINR), = 0 (NMEA),最低程度坐标平滑。
2. 低速<0.7米/秒,可设置:
Filtration Factor = 1( BINR), =10 (NMEA),启用滤波,指令:
启动滤波命令: 0Dh(BINR message),或 $PONAV(NMEA);
这样可以准确反应小速度变化,保持灵敏度。低程度坐标平滑。
3.Filtration Factor = 3 (BINR)适合汽车速度无人机
< 0.7m/s (约2.5Km/h)速度会停止滤波,也推荐给车载导航;
>0.7m/s速度,自动恢复正常滤波模式。
(本博综述。文中部分观点、数据来自网络,致谢原创者)
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