“缩短”距离，技术创新将提速通航产业发展

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无人机作为大数据的采集器，可以渗透入人们生活的各个领域。我们认为无人机的准确定位为大数据采集器，可以替代人和有人机，具备高效、安全、360度无死角采集等特点，可以获得人工无法取得的数据，与传统的卫星遥感和载人航拍技术相比，解决了成本高昂、缺乏灵活性，特别是清晰度有限的痛点，无人机收集的图片比卫星图片清晰很多倍。因为无人机能够在云层之下的低空飞行，飞行高度甚至可以低到近地2至3米，无人机对于大数据的意义，与工业革命的本质类似，改变了人和人以及人和机器的联结方式，是一场空中大数据的革命。

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在我国，航模运动可以视作无人机的起点。上世纪九十年代全国各地开始举办为数众多的航模大赛，航模大赛上的参赛遥控飞机可视为现代无人机的雏形。在当时，遥控飞机的动力系统、机架结构等均已比较成熟，但操控方式的复杂以及对操控人员反映的极高要求极大地限制了遥控飞机的应用范围。遥控飞机只能作为玩具与竞技比赛而存在。

现代无人机实用化的核心在于自动驾驶仪技术的普及。在原始的航模竞技中，操控者需要具体操控舵机改变航模机舵面进而完成航模机的姿态调整。这个过程的实现需要操控者对从底层开始对航模机的控制系统具有深入认识，这大大提高了对操控者的技术要求。无人机自动驾驶仪将操控过程中调整舵机到改变飞行姿态的过程纳入自动处理过程中，操控者只需给出大致指令而无需太过关注飞行中的具体操作。对飞行操作的简化使得对无人机的关注点从如何实现飞行控制转变为无人机任务载荷。这意味着无人机作为一个自动飞行功能平台，通过搭载不同的任务载荷，可以实现对多种应用场景的覆盖，这大大提高了了无人机的实用性和应用潜力。

自动驾驶仪的技术沿革遵循Arduino –APM –PX4/PIXHawk的技术路线。作为自动驾驶仪技术普及的起点，Andruino平台由于软件的完全开源和硬件的低成本批量生产给予全世界飞控平台开发者低成本的应用开发解决方案。在此基础上，2007年由无人机DIY社区DIY drones改良设计的新型飞控平台APM标志着开源飞控平台技术的成熟。在Andruino基础上增加了惯性组件的APM可以搭载于多旋翼、固定翼、无人直升机等多种无人机平台上并实现飞行控制。通过更多搭载的光学、声学元件，APM可实现无人机室内定高、定点飞行。更进一步，2014年3DR公司联合APM小组与PX4小组开发了现今规格最高的飞控平台PX4/PIXHawk平台。该平台针对飞行导航软件作了高度优化并实现对飞行器的控制与自动飞行。同时，对各种自主模型该平台都可以实现高性能、高灵活性与高可靠性的控制。核心技术的成熟和普及大大降低了无人机的开发成本。由于开源飞控平台多具备完整的技术指南进一步降低开发人员的培养成本。两相叠加，无人机技术得以在近几年快速发展。

在我国，无人机的使用经历了从军用向民用的转变。第一阶段大概从上世纪80年代开始，由于无人机飞控技术、能源技术的不成熟以及高昂的成本，无人机基本上是在军队内部作为一种实验性的项目存在。在民用方面，此时无人机只在西北工业大学D-4固定翼无人机做过地图测绘和地质勘探方面的试验。第二阶段是上世纪90年代到2005年，部分企业开始尝试向民用领域“渗透”。此时，由于飞控技术并非开源导致的研发人员培养困难，民用无人机研发进展缓慢。代表性的产品有1998年南航在珠海航展中展出的“翔鸟”无人直升机，用途是森林火警探测和渔场巡逻。第三阶段是2005年至今。在飞控技术开源且不断更新换代的背景下，企业研发成本大幅下降；同时，由于采用锂电池作为新的能源，无人机的安全性能得到大幅提升，维护成本下降。多家公司介入无人机研发、制造与销售。其中代表性公司是大疆创新，其同时介入专业级民用无人机和消费级无人机的研发生产，旗下具有多条成熟产品线，在全球无人机市场份额占比超过70%。

现阶段，无人机不仅能作为飞行工作平台满足工作需求，还是一种联结到互联网的端口。作为飞行工作平台，无人机由于其空中作业能力，深度介入植保、电力巡检、灾害救援、航拍等领域。同时，作为互联网连接的端口，由于无人机优秀的数据采集能力，其可作为大数据的实时采集、传递工具。无人机未来将结合远程终端形成大数据采集、分析的数据网络，进一步导向未来人工智能的应用。

无人机使用的能源限制了其持续工作以及多任务载荷搭载的能力。在现有的能源中，锂电池由于具备相对更高的能量密度而被现在大多数无人机使用作为其主要的能源供应。以大疆系列无人机产品为例，在大疆现有产品线中，所有产品均使用锂聚合物电池作为能源，其主要技术参数如下：

对大疆前期主要产品线Phantom系列对比可发现，电池容量的提升并未对产品性能提升有显著的作用。从持续时间上看，以电池增重100g的代价提升的1000毫安电池容量仅使Phantom 4相对3代提升5分钟的续航，这对定位是飞行功能平台的无人机而言可有可无。无人机的使用依旧被限制在十分零碎的短时间里。而与此同时，无人机重量提升了150g左右，其中100g的重量提升是电池重量，无人机重量的提升三倍于任务载荷重量的提升。这限制了无人机同时搭载多种载荷的能力。

国内电池现有技术路线不能满足无人机提高小型锂电池能量密度的需求。观察国内锂电池主要生产厂商，以电池正极材料为划分依据，现阶段锂电池生产厂商主要技术发展路线是磷酸铁锂电池和三元电池。然而，磷酸铁锂电池主要的优点在于安全性强，抗冲击能力优异，但能量密度低，不能满足无人机的要求。而三元电池现在主要的发展方向是解决安全性问题以作为新能源汽车组件。在能量密度方面与现有无人机使用的无实质性区别。

无人机采取两种技术路线拓展应用场景。在电池能量密度确定，电池容量有限的条件下，无人机可选的发展路线主要有两条：一是通过加大电池体型提高无人机承重，提高无人机体型，向专业化的方向发展，主要是军用、民用无人机；二是缩小无人机机型的小型化，娱乐化的方向，主要是消费级无人机。对大型无人机有需求的主要是植保、电力/铁路/石油管道巡检、军事、灾害救援、大型科考项目的数据采集等。这些应用场景需要无人机搭载专业的任务载荷、在相对恶劣环境下工作并有高空作业能力。而小型无人机着重于拓展娱乐化应用。功能更多集中于自拍、飞行体验等，更加看重小型机便携以及自动跟随的能力。更进一步的，作为数据采集窗口，无人机可形成一个完整的数据采集网络，后端可连接大数据分析平台，进而与未来人工智能产生联系。

无人机避障系统是多层次多种技术的结合。现有无人机避障系统的主要组成结构层次为“感知系统+大范围导航系统”。在体系中，感知系统提供飞行时周边环境的实时变化，卫星导航系统提供全局视野，尤其是传感器探测范围外的飞行路径情况。以感知系统不同配置划分，现有无人机主流避障技术有：基于超声波探测的避障、基于双目视觉的避障、基于激光雷达的避障、Realsense单目+结构光探测避障等。大范围导航系统主流配置为GPS系统为主，GLONASS系统为辅的双核定位模块。

感知系统主流配置将会是摄像头与激光雷达的结合，未来的发展趋势是多种传感器的结合。现有传感器中，超声波传感器具有较强的穿透能力，而基于图像识别技术以及红外摄像头的探测技术也已得到广泛运用，其主要用于低能见度环境下的工作。但受限于超声波以及红外线的波长，其探测精度难以提高，难以满足绘制无人机周边实时高精度图像的需求。激光雷达通过非接触扫描，短时间内获得周边物体和环境的点数据集合，便于构建三维立体模型，具备最高的探测精度，而劣势是穿透性能不足，易受烟雾、强光环境影响。现有传感器具备优势互补的特性，多种传感器组合有利于提高无人机整体的适应性与实用性。

卫星导航系统未来可被高精度地图系统替代。无人机系统中，卫星导航系统主要功能有两点：为无人机提供传感器外的视野；在特殊环境、传感器探测失效的情况下提供导航保障。现有无人机使用的主流卫星导航系统为GPS系统，其在开阔地面定位最高精度为两米，这种精度完全无法为无人机提供避障支持。相对而言，高精度地图现在已在智能汽车领域得到广泛运用。并且通过观察汽车使用情况可知，在解决无人机与地图提供商网络实时连接的问题后，高精度地图可提供车道级的地形信息，可满足无人机在开阔地形下的避障。现有高精度地图提供商中，国内领先的四维图新，国际上的Here均可提供稳定的高精度地图服务，其实用性已超过GPS导航。

无人机产业链初步成型。无人机属于高科技产品，拥有者较为复杂的产业链。按照上下游可以分为产品研发制造试验、飞控系统、动力系统、周边设备的研发制造、整机组装、产品销售及产品服务等环节。随着技术的发展，军用和民用无人机产业链逐步完善，并伴随着一批优秀的，真正有技术的企业不断涌现。无人机产业链主要参与者除了用户端，主要可以分为两类：一类是整机制造商，代表企业有GoPro、大疆等；一类是为无人机硬件和软件（芯片、飞控、电池、GPS、陀螺仪、动力系统、电子元器件等）的上游供应商，代表企业众多。

中国在民用无人机领域的发展异军突起。据统计，中国生产了全球约94%的无人机产品，在消费级领域，大疆的全球市场份额高达70%。美国奥本海默金融服务公司最新发布的《全球无人机行业报告》显示，美国民用无人机运营商使用的无人机产品来自的厂家中排在前五的是大疆、3DR、Sensefly、Yuneec、Trimble，其中大疆约占85%左右的份额，已经成为消费级无人机领域的绝对龙头。

行业竞争加剧，高端产业链未形成闭环。我国无人机多达400家以上，我国民用无人机龙头为大疆创新，但随着其他科技巨头如小米、腾讯及海康威视等纷纷进入及易瓦特登录新三板，无人机行业竞争加剧。大疆创新作为行业龙头，其飞行控制系统及云台等技术都处于领先地位。但是就无人高端机芯片制造厂商来看，目前还是主要集中在因特尔、高通等国外企业。芯片涉及到算法，对未来无人机的智能化发展起到决定性作用。

从军用到民用，应用场景逐渐扩大。无人机像其他大多数高科技产品一样，也经历了从军用到民用这一过程。军用无人机发展历史可以追溯到1917年（第一次世界大战时期），但民用无人机真正蓬勃发展是在2010年大疆无人机被市场所熟知之后。这是无人机历史上一个重要的转折点，也是无人机应用场景不断丰富的一个重要的历史机遇。

无人机搭载不同的设备，利用大数据和可视化技术，其应用范围不断扩大。目前，民用无人机包含消费级无人机和工业级无人机。消费级无人机主要应用在航拍领域；工业无人机在电力、物流、农业、林业及安防等领域，大多数可以融入计算机的分析计算和人的感知，辅助人们更为直观和高效地洞悉大数据背后的信息，成为大数据的采集器，应用范围不断扩大。

应用场景扩大催生强力需求，行业天花板不断上移。军用无人机市场受制于军费支出比例以及宏观经济，百年来一直发展较为缓慢，市场容量很难出现大的放量提升。而民用无人机需求更加广泛，使用频率较高，市场需求增长的潜在空间巨大。近几年来无人机市场异常火爆，推动无人机行业天花板不断上移。

航拍主要包括以个人娱乐为主的应用场景和以商业应用为主的婚纱摄影、体育赛事、广告拍摄、影视拍摄等应用场景。传统航拍大部分为载人航拍，有拍摄不清晰、不灵活等弊端，无人机可以实现搭载高清摄像头灵活飞行，因此消费升级+航拍质量的改善双驱动了无人机的需求：

1）消费升级不断加大对新的摄影模式的猎奇，个人航拍需求得到一定释放；

2）无人机爬坡能力强，更加灵活，能够到达危险区域进行拍摄，具备商业价值，推动了航拍市场规模的进一步扩大。

类比gopro一类的增长模式，该类产品增长在早期两到三年内会有井喷式的发展，增长率达到65%。而在之后一年其营业额增长额会保持稳定，增长率下滑至35%左右。再之后由于市场接近饱和，增长率将稳定在7%-10%的区间，等待下一轮技术迭代引发的市场扩张。

国务院16年10月发布了《关于完善农村土地所有权承包权经营权分置办法的意见》，12月发布《中共中央国务院关于稳步推进农村集体产权制度改革的意见》，都阐述了农村土地权利改革的主要着力点是农村集体产权制度，将农村土地视作一种归属于农村集体经济组织的一整块资产，单个农民持有的是农村集体资产的一部分股权，而不再将农民所有权具体确权到某一零碎的小块土地上，并且以整块土地为单位进行流转，将使现有零碎的农业土地转变为整块的集体所有土地，并以此为基础进行统一的耕作规划，农业土地得到整块化。

截至2016年6月，全国承包耕地流转面积达到4.6亿亩，超过承包耕地总面积的1/3，在一些东部沿海地区，流转比例已经超过1/2。

零碎的土地不利于使用植保无人机进行空中喷洒。原因有二：一是零碎的土地耕作的经济作物不统一，无人机在对零碎土地撒药的同时很容易将一种药物喷洒到其他地块上，而由于农药对非目标作物一般具有相当毒性，很容易造成经济损失；二是对公司而言，为零碎地块提供无人机喷洒服务不具备经济性，为零碎地块使用无人机将难以摊薄无人机前期投入以及飞手培养等固定成本。

截止到2016年上半年，完成土地流转为4.2亿亩，植保无人机服务规模为500亿元。世界范围内大量使用植保无人机的国家有美国、日本、欧洲各国、澳大利亚等。在国家大小、耕地面积、耕地条件复杂性与气候多样性等方面我国与美国具有相似的特征。美国现有耕地绝大部分是形成整块的大规模地块，可视为中国未来土地改革完成后的耕地形态；同时，美国现在植保无人机领域内相对成熟，其无人机覆盖比率可视为中国植保无人机成熟后可覆盖耕地比率。基于以上假设，2015年，全国耕地面积为20.25亿亩，美国植保无人机覆盖面积达到总耕地面积的42%。推算后中国植保无人机成熟后可覆盖的耕地面积大约在8.51亿亩左右，每年植保无人机服务的市场规模为1000亿元。

农村人口因城镇化自1996年至今减少了2.5亿人，农村人口大幅减少，农民耕地所得收入相比城市就业而言毫无优势可言，劳动力的减少导致了人工喷洒农药成本的上升，植保无人机相比之下在用水量、用药量、作业价格等方面具有经济上的优势。我们计算得出相对于人工植保，植保无人机每公顷将节约45元。

无人机电力巡检是无人机发挥其应用价值的一个重要领域。电力巡线是电网公司巡检工作中的一个瓶颈，传统作业巡检的工作人员劳动强度大、工作条件艰苦、劳动效率低。

随着无人机技术的发展，无人机可以装配有高清数码摄像机、照相机及GPS定位系统等高科技装备，可沿电网进行定位自主巡航，可以高山大岭或特高压电线路等人工难以巡视的地方作业，并实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控。传统的卫星遥感和载人航拍技术，不仅成本高昂、缺乏灵活性，还有一个关键的痛点：清晰度有限，无人机收集的图片比卫星图片清晰很多倍。

电网公司积极推广无人机巡检。南方电网2014年开始推广无人机巡检，打造“机巡为主、人巡为辅”架空输电线路巡检模式；国家电网公司也积极推广应用输电线路直升机、无人机和人工巡检相互协同的新型巡检模式，2015年采购了带有2100万像素摄像头的无人机约300架，同比增长了近5倍，预计2020年，实现输电线路智能巡检全覆盖。

我国输电线路总长度逐年增长，2015年输电线路（110千伏及以上）达到107万公里，按照每周一次的巡检频率（即每年需要巡检52次）、巡检均速21.6Km/h计算，假设无人机寿命400小时，那么单机每年的飞行距离为8640公里，则该领域无人机潜在需求架数约为6400架。按照均价50万/架单价计算，则电力巡线无人机市场规模为32亿元。

安防应用主要包括灾情检查、指挥调度、反恐缉毒、交通及边境的巡逻。主要依靠摄像机、照相机及GPS定位系统，高端一些的可以搭载热成像系统或其他高端设备进行巡逻，操作人员进行后台监控，和电力巡检工作原理类似。

警用无人机潜力巨大，家用无人机应用尚不广泛。警用无人机蓬勃发展，相关无人机企业陆续与各地公安部门进行合作，为其提供能够执行特定任务的警用无人机。民用的安防无人机由于成本（价格数十万）等问题，还未形成有效的市场。

警用安防无人机市场规模达数十亿。据统计，截至2015年11月，已有25个省、自治区份、直辖市公安机关，147个实战单位，配备了近300架警用无人机，涉及50种型号，市场均价普遍在50万/架，警用安防无人机的市场规模大概为35亿元。

民用无人机现在的应用场景很多，如物流、管道巡检、城市规划、地图测绘、资源和水利勘测等。这些应用场景目前市场规模不是很大，但未来发展潜力巨大。特别如物流、管道巡检，我们认为随着技术的进步，这两块市场有望爆发。

网购规模扩大，配送质量与效率是关键。伴随着消费升级及便利性需求的提升，我国网购规模正在逐渐扩大，2015年中国网络购物市场交易规模达3.8万亿元，同比增长36.58%。与日俱增的网购规模，对我国物流生态面造成了巨大的挑战，庞大的快递队伍已经成为很多物流公司的发展瓶颈之一。

多家公司尝试无人机物流配送，行业前景可期。为提高客户体验，多家物流公司如亚马逊、淘宝、京东等都纷纷试水无人机配送。无人机配送无视地形，可以快送飞到指定配送地点，不仅提高了配送效率，也降低了物流公司人工成本。此外，无人机除了能够应用在物流配送之外，在物流仓库也可以参与物件的分拣。

无人机配送爆发需待技术成熟和政策宽松时。一方面，无人机配送最大的瓶颈在于续航能力不足，且不易配送质量过大的物件，这使得其应用范围大大受限；另一方面，无人机配送有航空管制，并且在人口稠密的地区，无人机配送或遭禁止。这两点对无人机配送的发展都有一定的阻碍作用，无人机配送爆发还需政策和技术的配套。

管道巡检是无人机应用的可能场景，但市场空间有限。和电力巡检面临的问题一样，随着我国油气管道长度不断增加，2015年达到14万公里，同时检测难度不断加大。无人机巡检成为一个可能的选择。目前中石化、中石油等涉及油气管网等行业均在观望电力行业采用无人机巡线的效果考察，一旦电力巡线效果得到验证（大规模全面铺开），油气管网等市场预计也会呈现爆发式增长。

其他应用场景无人机大有可为。城市规划、地图测绘、资源和水利勘测等使用无人机搭载高清摄像头、热成像仪等专业级高端设备，可以很大提高作业效率，降低成本，改善工作条件，未来也将成为无人机行业发展的潜在增长点。

无人机的人工智能主要体现在三个方面:

（1）无人机是否能感知外部环境。

（2）无人机是否能理解外部环境。

（3）无人机是否能根据自己的理解做出有效的决策。

无人机目前是一个突破口，后端是大数据分析，进而延伸至未来的人工智能。目前整个无人机市场还处于人工智能的起步阶段，而能否做到有效的人工智能取决于飞控系统。

目前我国无人机飞行器企业基本上已经都步入第三阶段，实现了自动识别环境，自主飞行，无需人工操作的特点，但在细节之处会有所不同，针对不同领域的无人机彼此也有差异，未来2-3年，我们预测无人机人工智能技术会有巨大的提升。

总的来说，无人机在人工智能方面刚刚起步，都在进行底层技术人工智能的革新，未来3到5年，无人机在人工智能方面竞争会更加激烈，各个领域的无人机人工智能技术会大面积升级。

无人机的治理和规范主要体现在2个方面：国家对民用无人机空域管理的问题，以及对无人机牌照的管理问题。

空域管理问题：民用无人机的空域问题经常会被市场过度解读，事实上，空域问题现在看只是提高了成本，而不是一定不能。

驾照问题：理论上需要有驾照，但民航局颁布的《轻小无人机运行规定（试行）》里说明，轻小型的无人机，不进入到限制领空，不一定需要取得驾照。无人机驾照主要受到AOPA监管，再授权相关机构进行培训。

无人机的空域是由国家统一划分的，根据《飞行基本规则》，由军方统一来负责实施全国空域管制，空中大部分区域是军用飞机的活动区域，军方把一部分空域交给民航等有关部门代为管理，如民航飞机的航路，机场起降空域等，为了规范民用航空器的飞行行为，空域使用更加有效，避免空域资源的虚耗和浪费，民航部门将这些空域再次进行了细分，划分给民航运输使用以及通用航空使用，并且设立空管局进行统一的空中交通管理，在我国空域内的飞行所有的民用航空器都要服从。

传统的无人机被归为通用航空航空器，同样也受到民航部门的管理和指挥，飞行计划必须向所在地的民航空管部门申报，必须按照通用航空器一样，提前进行安全检查，实时向空管部门报告方位，及时的躲避接近的有人航空器等等。同时在空域上也受到飞行限制，比如机场、航线、军事及国家机关敏感区域是绝不可以靠近的。如《通用航空飞行任务审批与管理规定》就明确了无人机不允许在国家重要目标和重大活动场所上空从事通用航空飞行。

随着低空空域的逐步开放，无人机大量的被社会上的公司、组织和个人购买使用，近年来，在空域划分中又明确提出了“融合空域”和“隔离空域”两个概念，融合空域，就是指有其它航空器同时可以飞行的空域；隔离空域，是指专门划分给无人机飞行的空域。在这两个空域中都允许无人机进行飞行的，但进入融合空域的无人机必须通过民航空管部门的许可。

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