无人机行业深度分析（一）

鹰隼

近年随着行业的快速发展，国内无人机研制领域原有的竞争格局渐被打破，市场格局正处于巨变和重塑的过程中，可谓发展速度飞快，堪比中国“复兴号”，下面作为我在无人机行业做过硬件开发，将无人机行业的知识与大家一起讨论和分享。
<hr/>一、行业介绍
1.1 概念（什么是无人机？）
继可穿戴设备和智能家居之后，无人机已经成为最热的创业领域之一，越来越多的无人机出现在我们身边。民用无人飞行器可以依法应用于农林作业、测绘勘探、电力巡线、军事侦查、应急救灾、航拍应用等领域，包括研发、生产、运营在内，截止2016年，我国目前有300至400家民用无人机企业，从业人员超过万人。然而从业人员在没有驾驶资质和未申请空域的情况下，操控无人机升空属于违法行为，要受到处罚，若造成重大事故或者严重后果，要依法追究刑事责任。
无人机：（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是无 人驾驶航空器，或无人驾驶飞机的简称，是利用无线电 遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。 在 1914 年第一次世界大战由英国最早开始研究，用于军事侦查活动。自 1917 年美国第一架无人机试飞成功 后发展越来越快。我国的无人机开始于20世纪50年代， 用于军事侦查、航空摄影等。目前国内知名制造企业有大疆、亿航、零度智控等。国内外无人机技术飞速发展， 种类繁多、用途特点鲜明，致使尺寸、质量、航程、飞行高度、飞行速度、飞行任务等方面有较大差异。按用 途可分为军用和民用；按飞行任务高度可分为超低空、 低空、中空、高空和超高空无人机；按飞行平台可分为固定翼、旋翼、伞翼、扑翼无人机；按动力源可分为油 动、电动和油电混合无人机。
无人飞控系统：亦称无人驾驶航空 器系统，由一架无人机、相关的遥控站、所需的指挥 与管制链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组 成。系统主要包括飞行系统、任务载荷系统、地面控制 系统。飞行系统主要包括机体、动力系统、导航系统、电力系统以及其他确保飞行平台正常工作的控制系统； 任务载荷系统包括传感器系统、摄像系统；地面控制系 统包括数据处理中心、起飞/ 降落系统、监控系统、遥 控系统和辅助设备。
无人机执照：2014年4月起，无人机驾驶员资质及训练质量管理开始由民航总局旗下的中国AOPA来负责，AOPA(中国航空器拥有者及驾驶员协会)于2004年经国务院批准在民政部注册，由中国民用航空局主管的全国性的通用航空行业协会，是国际航空器拥有者及驾驶员协会(IAOPA)的国家会员，也是其在中国(包括台湾、香港、澳门)的唯一合法代表。
无人机执照有哪几种?
无人机训练合格证分驾驶员、机长2个级别，教员级别在合格证上签注。其中驾驶员飞行训练培训不少于44小时，其中包括飞行前检查4小时，正常飞行程序操作，不少于20小时，应急飞行程序操作，包括发动机故障、链条丢失、应急回收、迫降等，不少于20小时。机长培训不少于56小时，教员培训要求有100小时以上机长经历，两年以上工作经验，培训时间不少于20小时。其中无人机驾驶员和机长的区别是，驾驶员对飞行中的飞行器安全负责，而机长则对整个飞行系统，如飞机、驾驶员、地面站等负责，机长的权利大但同样责任大。
1.2 无人机的分类
（1）按应用领域划分
无人机分为军用无人机和民用无人机，而民用无人机包含为工业级无人机和消费级无人机两大类。其中，行业级（也称为工业级或商用级）无人机主要用于替代或协同人工完成各行业领域应用中的人力作业比较困难或无法实现的任务，对专业技能要求高；而消费级无人机主要用于个人航拍和娱乐，注重功能体验和操作便利性。而本次报告只讲述民用无人机行业范畴。
（2）按技术特征划分
1.   固定翼无人机 ：是军用和多数民用级无人机的主流平台，其技术特点为续航能力强、飞行半径大、巡航速度快、负载能力强，但起降要求高且无法定点悬停。
2.   多轴无人机 ：也称多旋翼无人机，是消费级无人机的主流平台，其技术特点为起降要求低、可悬停、操控性佳、成本低，但续航时间短并且负载能力弱。
3.   无人直升机 ：是军民两用的飞行平台，适用于需垂直起降和自由悬停的应用场所，其续航时间、负载能力和巡航速度等指标高于多轴无人机但弱于固定翼无人机。
4.   特殊构型无人机 ：如复合翼、倾转旋翼、扑翼等特殊构型的无人机，兼具固定翼和旋翼的特性，性能指标一般介于旋翼类和固定翼无人机两者之间。
无人机按重量细分等级如下：
1.3 无人机系统组成
无人机系统一般由飞行器平台、机载任务设备和地面系统三大部分组成。其中，飞行器平台由机体、飞控、导航、电气、动力和通信系统等构成 ；机载任务设备的选择取决于各行业应用需求，一般包括任务传感器、摄像系统或其它各类行业设备等 ；地面系统则包括起降装置、地面控制站以及检测保障设备等，是地面人员操控无人机和查看任务进展的终端。
1.4 无人机的产业链结构
关于无人机所需要的碳纤维材料、特种塑料、锂电池、磁性材料等关键配件及材料，在深圳、成都等地产业配套齐备，我国基本拥有无人机发展所需的全产业链，可以实现对无人机系统的产品供应链的全部自给。国内无人机厂商借助于完善的电子元器件供应链与庞大供应商系统的支撑，以较低的成本生产和销售产品，凭借强大的性价比优势在海外市场抢占市场。
1.5 无人机与航模区别
随着航模不断智能化，无人机不断轻小化，如何区分航模和无人机？二者的界限越来越模糊，但严格来说区别有如下:
飞控系统：无人机有飞控系统参与控制，或由飞控完全自主控制，而航模为人工控制，如果不操作遥控器，航模就会坠毁(因为没有飞控参与控制)；
重量不同：无人机重量跨度大，几千克至上万千克都有，而航模一般重量较小，常见的是几千克至十几千克，几乎没有一吨以上的;
用途不同：无人机主要执行军用和民用的各种比较复杂的任务，民用方面很多还是商用，而航模侧重于航空模型运动、竞赛、爱好者研究交流以及个人娱乐;
任务载荷：无人机有任务载荷系统，而航模多为运动和竞赛，一般不装载荷系统(高级或改装的除外);
人员资质：无人机操控人员包括观测员、驾驶员、机长和教员，有些还需要考取执照;航模操控一般仅为一人，无机长和观测员，亦无资质要求，仅有中国航空运动协会制定的试行技术等级标准，且无法律强制力;
主管单位：航模由国家体委下属的航空运动管理中心管理，适用体育类法规，而无人机由民航局和AOPA管理，适用航空类法规。
<hr/>二、 行业市场分析
2.1 市场规模
（1）全球市场
据统计，2014年全球无人机销量达39万台，市场规模约52亿美元，数量上96%为民用，消费级占2/3。民用无人机市场规模从2012年约4.5亿元增长为2015年约90亿元，年复合增速171%。2014年大疆的营收为30亿元，占全球消费级市场70%，可间接推算出2014年全球消费级无人机市场规模大约为43亿元，按单台均价5000元(消费级别的无人机大量的是2000-3000元的消费级无人机)估算，大约销售量为86万台。另据美国蒂尔集团预测，全球军民无人机销售额在2024年将达115亿美元，未来10年支出总额将超过910亿美元，年复合增长率为6.7%。美国《航空与太空技术周刊》预测，未来10年全球无人机市场规模将达到673亿美元，大约356亿美元将用于生产，287亿美元将用于技术研发和实验设计，维护服务约30亿美元。
Gartner高级分析师表示：商用与个人无人机市场日益重叠，低价的个人设备被用于商业风险投资。个人无人机厂商现在正积极尝试立足商业市场。最新的技术进步模糊了界限，使得个人无人机被用于某种特殊应用，监视、3D测绘与建模等。
（2）中国市场
2015年，消费级无人机全球销售额约为100亿人民币。IDC预计，到2020年，中国航拍无人机市场将以56%的年复合增长率快速成长，市场规模达到250亿元人民币。2016年与2017年连续两年中国航拍无人机市场增长将放缓，总出货量为63万台，预计年增长率42%。放缓的原因主要是由于消费需求暂时性的增长乏力以及产品体验与消费者预期存在差距。从长远看，到2021年中国航拍无人机市场将以年复合增长率56%的速度增长，届时该市场出货量将超过400万台。
2015，加速进入无人机市场的新公司步伐加快。在无人机制造商和无人机应用开发商的VC投资超过2014年两倍以上。今天，无人机的应用不断增长，功能越来越复杂，市场范围也越来越广。组件价格继续下跌和开源飞行控制提高了稳定性和可靠性的软件，我们期待更多的低成本消费的无人机制造商将从中国─似乎只是个时间的问题之前。
但在实现这种潜力之前，仍存在一些技术、监管和社会障碍。与此同时，作为一项新技术，预计在无人驾驶飞机作业期间会继续出现与公共安全和隐私有关的有争议的话题。
2.2 竞争格局
（1）消费级无人机市场竞争激烈随着无人机产业链配套逐渐成熟、硬件成本曲线不断下降和市场价格的降低，无人机市场关注度持续攀升，消费级无人机的客户群体从小众拓展至大众，客户规模呈现指数级增长。近年来爆发式增长的无人机产业点燃了创业企业及互联网巨头的热情，红杉资本、红点资本等全球顶级风投机构进入消费级无人机市场，高通、通用、英特尔、谷歌、腾讯、小米等企业巨头纷纷加入，甚至宗申动力、山东矿机等传统制造企业也蜂拥而至，还有很多尚未出名的小团队也在开发消费级无人机，大量低成本同质化无人机的不断进入让市场竞争更加焦灼，整个市场呈现出一片火热的状态。迄今，在注册名称中直接含有无人机字样的中国公司，已有474家，近三年内成立的为439家，占比93%。2016年年末，无人机行业“负面”新闻不断，许多无人机项目失败，部分无人机厂商出现产品质量问题频出、内部管理混乱、出货靠刷单、拖欠供应商货款等问题。
由于国内无人机产业的整体水平仍然良莠不齐，产业市场目前已经呈现出拥挤态势。无人机行业很快将迎来洗牌整合，资本正从跟风式的概念投资转向理性的价值导向的理性投资，并开始关注和最新人工智能产品以及无人机软件服务相关的其他领域。
（2）工业级无人机市场竞争激烈
无人机正在应用到涉及国计民生的很多领域，发挥着各种重要的生产力作用。与消费级无人机市场不同，工业级市场由于主要侧重飞机的技术性能和行业应用，在实际运用中需要与行业客户进行反复的沟通和不断地改进方案，因此具有很强的客户粘性和壁垒。
工业级无人机在行业应用的深度和广泛是技术与经验长期积累的结果，在各行业不同细分领域具有极大的商业价值，可以深入应用于农林植保、电力巡线、石油管道巡检、国土测绘、人工降雨、航空遥感、抢险救灾、地质勘测、安全巡逻、物流快递、医疗救护、海洋遥感、新闻报道等等诸多行业场景。
我国工业无人机制造应用尚处在起步和示范阶段，总体技术还比较落后，只在为数不多的领域得到较好的发展，在更多工业应用领域依旧是处于不断探索阶段，还没有形成规模化的市场，整体处于爆发前的积累阶段。随着无人机技术的不断发展和商业应用的不断成熟，每个行业应领域的潜在需求市场空间极大，无人机在工业领域的普遍应用将具有更大的商业价值和市场规模。
<hr/>3、行业态势
3.1 安全监督机制
现有的民用航空条例并不是专门针对日益扩大的无人驾驶飞机能力和应用范围而设计的。监管部门需要在确保民用航空空间安全和鼓励创新之间找到平衡。
（1）全球监管框架
目前，没有一个全球级的无人机管理框架，充分解决公共安全、安全和隐私问题。各个国家都制定了无人机相关法规和标准，针对无人机数量的快速增长变化的市场和有限的情境意识的公众。考虑到创新的步伐和无人驾驶飞机应用的数量和范围不断扩大，很难可靠地预测管制如何能够为社会带来可接受的安全水平，并为新生产业的发展和壮大提供足够的灵活性。只有建立一个有利的全球监管框架，才能释放无人机的增长潜力。
（2）欧盟
欧洲联盟在2002开始了无人机政策讨论。2012年欧洲委员会发表了一份正式的关于对民用的遥控飞机系统”发展的欧洲战略委员会沟通文件。这是在2012年的临时举措关于“无人机安全管制问题”上的第一个正式的欧盟战略文件，根据政策智库跨国研究所（TNI）的观察，在同一年，欧洲委员会成立欧洲遥控飞机系统督导组和授权它建立一种合适的整合路线图为民事安全的欧洲航空系统。
（3）美国
在美国的小型无人机的规则开始形成，2012年，当国会指示美国联邦航空局将无人机纳入国家空域系统（NAS）FMRA 。商讨制定小型无人机使用监管规则规范。一旦完成，该框架将允许SUAS经营非娱乐（即商业）的目的而不需要适航认证，豁免，或授权证书。于2015年12月21日起，联邦航空局要求小型无人机（重量超过0.55磅和不到55磅）的业主在进行操作前进行基于Web的注册过程。注册费为5美元，必须每三年更新一次。在附加网上注册，商业无人机操作员需获得许可权限。
（4）中国
2013年出台的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》指出，重量小等于7公斤的微型无人机，飞行范围在目视距内半径500米，相对高度低于120米范围内，无须证照管理。但指标高于上述标准的无人机以及飞入复杂空域内的，驾驶员需纳入行业协会甚至民航局的监管。而送货无人机显然会普遍高于这个标准，如此纳入监管体系，送货成本大大提升。
3.2 技术现状
续航：目前大部分的无人机，续航时间都在30分钟以内，如在恶劣的天气下，无人机的飞行未定型将受到一定的考验。无人机的电池技术发展较快，特别是在专业级无人机领域，电池的续航能力进步很快，现在可以做到满载45分钟，甚至超过1个小时。况且现在石墨烯材料的出现，若进展顺利的话，石墨烯技术一旦使用，将会给无人机行业带来革命性的变化。
通信系统：无人机的通信目前用的是免费频段，靠地面基站、卫星信号等，只需掌握几个频段，就可以实施无线电干扰，甚至还有开发出对付无人机的多普勒雷达，可以自动识别鸟类和无人机，并通过电子枪引导无人机原地降落。随着无人机的数量以指数级增长，无人机的捕捉将是一门很有前途的生意，比如用高能激光直接轰下来，也可以用无人机拉网拦截，或者弹射玻璃纤维缠绕等
导航：目前全球范围内都可以使用GPS系统，几乎所有厂家都是优先支持GPS的，而在中国还可以用北斗系统，包括大疆的产品是双模的，哪个系统信号好就用哪个。中国的北斗系统只能在国内使用，但数据传输是双向的，而GPS是单向的。目前GPS系统有一个缺陷，就是无人机到室内就无法使用，特别是使用无人机进行矩阵表演时，GPS在室内无法定位，必须要自己搭建信号台，让无人机在台上通过光学信号来识别位置，成本非常高，据说搭一个这样的台子要好几万，甚至十几万。现在也有部分创新企业在导航上采用GPS与红外线、超声波相结合的高精度组合导航形式，以增强导航的准确性与稳定性。
避障：避障对于主流的无人机飞行至关重要，但现有的解决方案仍处于原型阶段。为了确保公共安全，需要改进传感器、传感算法和无人机设计。
应用：消费级应用场景局限：无人机在消费领域仅有航拍、娱乐功能，需求较为有限；工业级场景适应力不足：工业级场景需求较为复杂，例如物流场景对负载和续航要求较高，目前产品尚无法适应。
未来无人机技术的发展将向自动避障、室内视觉定位、GPS跟随、虚拟现实、水空两用的趋势发展。
3.3 社会现状
无人机是监视和隐私争议的一个常见目标。当人们评价新兴技术：互联网、智能手机和自主交通工具时，类似的争论总是会浮出水面。我国无人机从最初少数航模爱好者的小众消费品，到目前火热培训市场的招牌，再到正式入主部分高校相关专业，航空类院校创办了无人机研究机构，社会组织开展了各类航拍、无人机设计、无人机竞技等比赛活动，无人机产业联盟、无人机系统标准协会等行业组织相继成立，各地兴起建设无人机文化小镇、无人机研发制造基地的热潮，应用无人机已成为社会风尚。
<hr/>四、应用领域
无人机近几年发展非常迅速，以上大多数是2016年前的数据，截止2021年，国内消费无人机独角兽大疆已经将无人机商业化，远销海外。无人机主要应用在航拍、送快递、喷洒农药、电力巡检、测绘等多个领域。目前，无人机越来越多地融入日常生产生活，应用范围广泛拓展，成为亲和力十足的高科技装备。
（1）农业植保
植保无人机具有巨大的市场前景，也是民用无人机市场最先获利的领域。今年两会期间，中央农业部指示：据统计，2016年，全国植保无人机作业面积超过2800万亩次，且湖南省组织15家飞防大队实施水稻飞防作业100多万亩。截至2016年底，全国植保无人机保有量超过6000架，截止2020年年底，全国植保无人机保有量超过11万架，5年时间实现了飞速般的增长。
在2020年特殊大环境下，全国整个植保行业实现了翻倍的发展速度。2019年，全年累计销售植保无人机3万台，而2020年，全年累计销售量已经达到6万台，与此相应的，植保无人机保有量预计已达11万台，作业面积10亿亩次。随着作业面积突破10亿亩次，植保无人机也已从早期的实验性产品发展成为一种常见农业生产机械。
那么随着植保机数量的增加，市场价格和市场品牌格局逐渐呈现28原则，下面是从各大数据网站获取相关无人机发展态势的走势图。
近7年无人机在植保作业方面发展趋势图。



植保机保有量



黑龙江省植保服务价格（不代表全国）

　2016年时，国内市场拥有大小规模的生产企业200余家，目前经过5年的洗礼，大部分已经消失或转型。植保无人机行业生动演绎了二八法则，排名前两位的企业占据了市场容量的80%。



数据来源：农机360网

中国地域辽阔，地形、人均面积、作物、耕作制度差异极大，植保无人机是一种高效的植保设备，更平整、更有规模的耕地有利于飞防的开展。全国以黑龙江建三江地区、新疆生产建设兵团地区、江苏农垦地区飞防应用比例最高，处于中等水平是山东、河南、安徽这种人均面积较少，但具有良好地形的区域，云南、贵州、广西因为地形和人均耕地面积等原因，飞防应用水平在全国处于较低水。



全国各省飞防渗透率数据@数据来源：各省农业数据以及飞防作业数据

在无人机植保的过程前期，我们需要一个准确的工作就是让无人机进行测绘或者人工测绘，这样做的目的能更好的精准植保作业。可谓植保和测绘是密不可分的两个应用场景。
植保无人机从来不是单一的应用，与其他的无人机应用包括航拍、测绘一直具有密切的配合。通过航拍无人机可以实现空中规划建图，操作手无须下地规划，大幅提升了规划效率。通过带有RTK的测绘无人机进行空中拍摄，并进行地图重建，能够将地块的高程信息有效记录并产生三维航线，从而使得山地果树作业成为可能。



无人机测绘工作原理

植保与测绘联合植保过程图解
（2） 测绘
无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，随着无人机与数码相机技术的发展，基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势，无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向，无人机航拍可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。



无人机地面站



多旋翼无人机

（3）电力巡检自2012年左右开始，多旋翼无人机就进入了电力巡检领域，开始成为了巡检人员视觉和动作的延伸，并成为一件得心应手的工具。多旋翼无人机能去到巡检人员无法到达或不便到达的地方，高效而安全地完成了原本耗时耗力的周期性工作，把巡检人员从高强度的体力劳动中逐步解放出来。



无人机电力巡检作业中

       图中（网络资源）：大疆经纬 M210 RTK 进行电力巡检作业（4）警用安防在2020年第十届中国国际警用装备博览会，亮相了警用航空器和无人机反制装备，这里面包括载人无人机、多旋翼天眼侦察机、小飞行器干扰仪、反无人机干扰枪等众多装备。






       数据来源：第十届警博会（5）信息服务我国自 2013 年以来已确定了 103 个城市作为国家智慧城市试点。随着智慧城市的建设正由信息化基础设施建设向智慧应用服务逐渐转移，基于大数据分析与挖掘的城市各类智能应用服务的核心前提就是如何能快速、有效地获取各类海量数据。无人机作为效率更高、适应多种环境更强的数据获取平台，是未来智慧城市重要的空中数据端口，可充分运用物联网、云计算、光网络、移动互联网等通信和信息技术手段，通过感测、传送、整合和分析城市运行核心系统的各项关键信息，智能响应如公众服务、社会管理等活动的各种需求。
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• 个人航拍、娱乐领域
  

消费无人机的兴起，让消费者可以购买到手即飞的无人机，把航拍从少数专业玩家的独门绝技，变成了人人都可以尝试并享受乐趣的活动。



图源：京东商城

• 物流运输
  

包括京东、阿里和亚马逊都尝试用无人机送货，同样京东也推出了无人快递车被广泛应用在试点城市及各大工业园区。
2018 年 5 月 29 日，饿了么获准开辟第 一批无人机即时配送航线，标志着配送行业从劳动密集型向技术密集型进化。顺丰、京东、亚马逊、DHL 等 电商均在布局无人机快递配送。近日，作为世界范围内 无人机物流领域的翘楚之一的京东成为首个国家级无人 机物流配送试点企业。本文阐述无人机以及无人机系统 的概念，详细分析物流无人机以及无人机快递物流体系 的优势和瓶颈问题，展望无人机物流配送的发展趋势。
以京东、顺丰为代表的电商、快递企业正在推进我 国无人机物流运输技术突破、标准体系构建，政府正在 加速推进无人机监管，职业院校正在加速人才培养。我 国无人机物流正朝着先进、健康、有序、规范的方向发展。



图源：百家号/视觉中国@侵权删除

未完待续…（后续会对近五年发展、技术现状、上市企业进行分析）
备注：本文只可用作学习归纳、产品交流、技术与发展前景分析，不用作商业用途；文中的数据与部分内容的应用注明了出处，大量数据来自网络，如侵权可联系作者删除

speedbow

这是哪年的文章了？