無人機基本知識

2024年2月10日發(作者：濃的近義詞)

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無人機基礎知識

一、無人機是什么

無人機是無人駕駛飛機的簡稱（Unmanned?Aerial?Vehicle），是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，包括無人直升機、固定翼機、多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機。廣義地看也包括臨近空間飛行器（20-100?公里空域），如平流層飛艇、高空氣球、太陽能無人機等。從某種角度來看，無人機可以在無人駕駛的條件下完成復雜空中飛行任務和各種負載任務。

按照不同平臺構型來分類，無人機可主要有固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三大平臺，其它小種類無人機平臺還包括傘翼無人機、撲翼無人機和無人飛船等。固定翼無人機是軍用和多數民用無人機的主流平臺，最大特點是飛行速度較快；無人直升機是靈活性最強的無人機平臺，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺，靈活性介于固定翼和直升機中間（起降需要推力），但操縱簡單、成本較低。

按不同使用領域來劃分，無人機可分為軍用、民用和消費級三大類，對于無人機的性能要求各有偏重：

1）軍用無人機對于靈敏度、飛行高度速度、智能化等有著更高的要求，是技術水平最高的無人機，包括偵察、誘餌、電子對抗、通信中繼、靶機和無人戰斗機等機型；

2）民用無人機一般對于速度、升限和航程等要求都較低，但對于人員操作培訓、綜合成本有較高的要求，因此需要形成成熟的產業鏈提供盡可能低廉的零部件和支持服務，目前來看民用無人機最大的市場在于政府公共服務的提供，如

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警用、消防、氣象等，占到總需求的約?70%，而我們認為未來無人機潛力最大的市場可能就在民用，新增市場需求可能出現在農業植保、貨物速度、空中無線網絡、數據獲取等領域；

3）消費級無人機一般采用成本較低的多旋翼平臺，用于航拍、游戲等休閑用途。

二、無人機技術難點

1、飛行控制系統是無人機的?“駕駛員”?-?更精確、更清晰

飛控子系統是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務和返場回收等整個飛行過程的核心系統，飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用，我們認為是無人機最核心的技術之一。

其中，機身大量裝配的各種傳感器（包括角速率、姿態、位置、加速度、高度和空速等）是飛控系統的基礎，是保證飛機控制精度的關鍵，在不同飛行環境下、不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。

2、導航系統是無人機的?“眼睛”，多技術結合是未來方向

導航系統向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態，引導無人機按照指定航線飛行，相當于有人機系統中的領航員。無人機載導航系統主要分非自主（GPS?等）和自主（慣性制導）兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點，而未來無人機的發展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進場著陸等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導航技術結合的?“慣性?+?多傳感器?+GPS+?光電導航系統”?將是未來發展的方向。

3、動力系統?-?渦輪有望逐步取代活塞，新能源發動機提升續航能力

不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發動機體積小、成本低、工

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作可靠：

1）無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機；

2）對于一次性使用的靶機、自殺式無人機或導彈，要求推重比高但壽命可以短（1-2h），一般使用渦噴式發動機；

3）低空無人直升機一般使用渦軸發動機，高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發動機（美國全球鷹重達?12t）；

4）消費級微型無人機（多旋翼）一般使用電池驅動的電動機，起飛質量不到?100?克、續航時間小于一小時。

隨著渦輪發動機推重比、壽命不斷提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型，太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的生存力。

4、數據鏈是?“放風箏的線”?–?從獨立專用系統向全球信息格柵（GIG）過渡

數據鏈傳輸系統是無人機的重要技術組成，負責完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數據鏈實現對無人機遙控、下行數據鏈執行遙測、數據傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數據鏈，而中高空、長航時無人機則都會采用視距和超視距衛通數據鏈。

現代數據鏈技術的發展推動者無人機數據鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發展，無人機實用化能力將越來越強。往前看，隨著機載傳感器、定位的精細程度和執行任務的復雜程度不斷上升，對數據鏈的貸款提出了很強的要求，未來隨著機載高速處理器的突飛猛進，預計幾年后現有射頻數據鏈的傳輸速率將

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翻倍，未來在全天候要求低的領域可能還將出現激光通訊方式。

從美國制定的無人機通信網絡發展戰略上看，數據鏈系統從最初?IP?化的傳輸、多機互連網絡，正在向衛星網絡轉換傳輸，以及最終的完全全球信息格柵（GIG）配置過渡，為授權用戶提供無縫全球信息資源交互能力，既支持固定用戶、又支持移動用戶。

三、無人機發展緣起

1、軍用技術溢出，成本下降引爆民用市場

戰爭是無人機發展的頭號牽引力，20?世紀末經歷三大技術發展浪潮

毫無疑問，無人機發展的初期是為了純粹的軍事用途：一戰時期英國研制的世界第一款無人機被定義為?“會飛的炸彈”，二戰時期德軍已經開始大量應用無人駕駛轟炸機參戰；二戰后無人機研發的中心出現在美國和以色列，用途延伸至戰地偵察和情報搜集，無人機被派往朝鮮、越南和海灣戰場協助美軍和以色列軍隊作戰。正是由于無人機在偵查方面低成本、控制靈活、持續時間長的天然優勢，各國軍隊相繼投入大量經費研發無人機系統。

無人機技術在?20?世紀末經歷了三次發展浪潮、真正進入了第一個?“黃金時代”：

1）1990年?后，全球共有?30?多個國家裝備了師級（大型）戰術無人機系統，代表機型有美國?“獵人”、“先驅者”，以色列?“偵察兵”、“先鋒”?等；

2）1993年?后，中高空長航時軍用無人機得到迅速發展，以美國?“蒂爾”?無人機發展計劃為代表，在波黑戰爭中大放異彩；

3）20?世紀末，旅團級（中小型）固定翼和旋翼戰術無人機系統出現，其體積小、價格更低、機動性好，標志著無人機進入大規模應用時代。

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早期的航空技術解決的是無人機能夠飛行的問題，而?20?世紀?80年?代以來現代技術的發展為無人機更高的飛行性能、更好的可靠性提供了條件，其中：

1）智能化：自主飛控技術、急劇攀升的計算機處理能力推動無人機向智能化發展，真正成為?“會思考”?的空中機器人；

2）高速帶寬：高速寬帶網數據鏈實現無人機組網和互相連通，無人機編組、空地裝備聯合成為可能；

3）更輕的材料和傳感器：材料科學和微機電技術進一步減輕無人機平臺重量、提高精確度；

4）更強的續航能力：電池續航能力的大幅上升，以及新能源技術賦予無人機更長的飛行時間。

2、?技術向民用外溢，無人機產業化進入普及時代

由于軍用無人機在3D(DULL,DIRTY,DANGEROUS)?環境下執行任務的顯著優勢以及靈活機動的特性，民用各行各業對無人機的應用也翹首以盼。但相比軍用無人機近百年的發展歷史，民用無人機在上世紀?80年代軍用無人機的現代系統得到大發展的基礎上才開始嘗試應用，各領域全面開花應用只有?10?余年時間。

日本的民用無人機開發較早：早在?1983年?雅馬哈公司采用摩托車發動機，開發了一種用于噴灑農藥的無人直升機，1989年?其成為實際首架成功用于試飛的無人直升機，2002年CERP?公司及發明一款?JAXA?多用途民用無人機；2003年?開始，耗時?3年，岐阜工業協會先后開發了?4?代無人機產品，主要應用于森林防火、地震災害評估等領域；

美國?NASA?牽頭成立世界級無人機應用中心：2003年?美國?NASA?成立

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世界級的無人機應用中心，專門研究裝有高分辨率相機傳感器無人機的商業應用。

近年美國國家海洋和大氣管理局用無人機追蹤熱帶風暴有關數據，借此完善颶風預警模型。2007?年森林大火肆虐時，美國宇航局使用?“伊哈納”（Ikhana）的無人機來評估大火的嚴重程度，以及災害的損失估算工作。2011年?墨西哥灣鉆井平臺爆炸后艾倫實驗室公司的無人機協助溢油監測和溢油處理等。

以色列也專門組建了一個民用無人機及其工作模式的試驗委員會，2008年?給予?“蒼鷺?“無人機非軍事任務執行證書，并與有關部門合作展開多種民用任務的試驗飛行。

歐洲在?2006年?制定并即刻實施的?“民用無人機發展路線圖”，之后歐盟擬籌夠一個泛歐民用無人機協調組織，為解決最關鍵的空中安全和適航問題提供幫助。

中國起步早，近年發展較快：中國上世紀?80年?代，就將自行開發的無人機（脫胎于軍用機型）在地圖測繪和地質勘探中做了嘗試。近些年，專為民用研制額”?黔中?“1號無人機與?2010年?順利首飛，2011?你那國產”?蜜蜂?“28?無人機，可全自主起飛、著陸、懸停和航路規劃，能應用農業噴灑、電力巡檢、防災應急、航拍測繪、中繼通信等。

對于民用領域，無人機僅僅是一個飛行平臺，其功能歸根到底要通過機載系統中的任務載荷設備來完成。

和?To?B?端各行各業無人機領域快速發展相比，近兩年To?C?消費端航拍、娛樂等市場，受益于無人機各方面技術的成熟和成本的大幅下降，可謂是爆發式發展。深圳大疆成立于?06年，10年?僅幾百萬收入，13年?高達?8?億元，14年?近?30?億元。

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3、硬件產業鏈成熟、成本下降為民用&消費無人機爆發創造條件

近十年民用和消費級無人機市場的興起，和硬件產業鏈的成熟、成本曲線不斷下降密不可分：隨著移動終端的興起，芯片、電池、慣性傳感器、通訊芯片等產業鏈迅速成熟，成本下降，使智能化進程得以迅速向更加小型化、低功耗的設備邁進。這也給無人機整體硬件的迅速創新和成本下降創造了良好條件：

芯片——目前一個高性能?FPGA?芯片就可以在無人機上實現雙?CPU?的功能，以滿足導航傳感器的信息融合，實現無人飛行器的最優控制。

慣性傳感器——伴隨著蘋果在?iPhone?上大量應用加速計、陀螺儀、地磁傳感器等，MEMS?慣性傳感器從?2011年?開始大規模興起，6?軸、9?軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個傳感器，成本和功耗進一步降低，成本僅在幾美元。另外?GPS?芯片僅重?0.3?克，價格不到?5?美元。

Wifi?等無線通信——Wifi?等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息，通信傳輸速度和質量已經可以充分滿足幾百米的傳輸需求。

電池——電池能量密度不斷增加，使得無人機在保持較輕的重量下，續航時間能有?25-30?分鐘，達到可以滿足一些基本應用的程度，此外，太陽能電池技術使得高海拔無人機可持續飛行一周甚至更長時間。

相機等——近年來移動終端同樣促進了鋰電池、高像素攝像頭性能的急劇提升和成本下降。

4、飛控系統開源，無人機飛入尋常百姓家

如果說硬件成本下降解決了無人機?“身體”?的問題，近年來飛控系統開源化的趨勢解決了無人機?“大腦”?的問題，從此無人機不再是軍用和科研機構的專利，全世界的商業企業和發燒友都加入了無人機系統設計的大潮中，是引爆民

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用和消費無人機市場的?“爆點”。

德國?MK?公司是多旋翼無人機系統開源的鼻祖，其后?2011年?美國?APM?公司開放無人機設計平臺徹底點燃了市場對無人機系統開發的熱情，2012年?以后民用和消費無人機進入了加速上行的通道。

至今，國際無人機行業已經形成了?APM（用戶最多）、德國?MK（最早的開源系統）、Paparazzi（穩定性高、擴展性強）、PX4?和?MWC（兼容性強）等五大無人機開源平臺。

以?PPZ（Paparazzi）為例，始于?2003年?的?PPZ?是一個軟硬件全開源的系統，至今已經形成了不僅覆蓋傳感器、GPS、自動駕駛軟件，同時覆蓋地面設備的全套成熟解決方案，既可以驅動固定翼飛機、也可以驅動旋翼機，并且可以通過地面控制軟件實時監控飛機飛行的衛星地圖。可以說，強大的開源飛控系統已經使得無人機全面進入?“用戶友好”?時代。

2014年10月，著名計算機開源系統公司?Linux?推出了名為?“Dronecode”?的無人機開源系統合作項目，將?3D?Robotics、英特爾、高通、百度等科技巨頭納入項目組，旨在為為無人機開發者提供所需要的資源、工具和技術支持，加快無人機和機器人領域的發展。根據?Teal?航空市場調研公司的報告，Dronecode?項目使未來十年世界無人機研發、測試和評估等活動的總值達到?910?億美元。?Dronecode?開發界面囊括了無人越野車、無人固定翼飛機、無人直升機和各種多軸旋翼無人機等，吸收了?APM、PX4?等多個平臺，進一步推動了系統開發的可視化和友好化。

5、?無人機相關政策:?各國政策都處于持續完善中

中國無人機相關政策:?走出了規范化的第一步

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總的來說，2009年?前，無人機處于無監管的空白狀態。2009年?以后至今，開始進入持證飛行階段，但是法律法規和監管執行尚未完善和正規化，實際申請操作上模糊不清。

美國無人機相關政策:?商業無人機草案終出

經歷了長時間的等待，數次延期，2015年2月15日，美國聯邦航空管理局終于公布了期盼已久的無人機商轉管理辦法草案。這項新規打破了之前全面禁飛的局面，但是還有待最終定案。

這份規則主要適用于重量?25?千克以下的無人機，主要限定包括：

（1）飛行時間，高速，速度，搭載限制：它限定無人機只能在白天飛行，且全程都必須保持在操作人員的視線范圍內，飛行高度不得超過?150?米，時速不得超過?160?公里。不得從人頭頂上飛過，不得從無人機上扔東西，機體外側不得搭掛包裹。

（2）飛行路線地點限制：無人機都必須避開飛機飛行路線和飛行限制區，必須嚴格遵守相關臨時限飛令。無人飛機應避開人駕駛的飛機機場至少八公里。無人飛機飛行時，應始終維持于無線電操作者視界以內。

（3）駕駛員資格要求：無人機操作人員至少滿?17?歲，需考取美國聯邦航空局無人機操作人員資格證書，并且通過?TSA?(美國運輸安全管理局)?的審查要求。

（4）另外，關于愛好者的模型無人機，則仍然跟之前一樣不受限制，只要不妨礙空中交通。

英國無人機政策：世界無人機法規領航者

CAP?722?是英國民航局在英國領空內對無人機使用的指導準則,?第四版

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的?CAP?722?發布于?2010年4月?已適應空中導航法?2009?的推出。所有關于無人機的法規現在都收在空中導航法?2009?中.?在那之前，CAP?722?是行業的參考標準，并被全世界所模仿學習與實施。這份文件強調了在英國操作無人機前需要注意的適航性和操作標準方面的安全要求。最新版的?cap?722?發布于?2012年8月，并且對民用無人機實施相當程度的開放政策。英國民航局是無人機法規領域的領航者。

歐洲法規?2008?第?216號監管著所有整機重量超過?150?公斤的無人機.無人機的設計和生產也必須和常規飛機一樣遵循相關的認證規范?(該規范由?EuroUSC?公司主導，該公司獲得民航局的授權實施輕型無人機計劃),并且必須獲得適航認證或準飛許可.?在英國,整機重量在?20?公斤到?150?公斤的無人機需要具有英國法律下的適航性資質.如果飛行器在半徑?500?米和低于?400?英尺的范圍或者在隔離的飛行區域內,并且無人機和該飛行有一定的適航性保證,英國民航局可以豁免適航性認證的需求.英國民航局也會在自己調查和被推薦的基礎上頒發豁免權,當前僅有一家組織獲得了此項許可.?整機重量?20?公斤以下的無人機并不需要遵從很多主要政策要求，但是領航法第?98號文中設立了一些條件。這些條件包括禁止在管制區域或者飛機場附近飛行，除非獲得空管局的許可，最大高度?400?英尺和禁止在沒有英國民航局特別許可的情況下高空作業。

當前英國航空法中操控無人機并不需要認證飛行員執照.但是英國民航局要求所有潛在無人機操控者都掌握飛行資質。飛行資質可以通過完成指定課程獲得,并有四家認證機構運營著培訓與考試。

四、無人機全球市場

1、民用無人機：下游需求廣泛，進入快速發展期

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民用無人機下游需求非常廣泛，包括農業、電力石油、檢災、林業、氣象、國土資源、警用、海洋水利、測繪、城市規劃等多個行業。近年來無人機在民用市場的應用受到越來越多的關注，如農林植保和電力巡線兩個領域，無人機需求較為迫切，且具備較大的市場規模。我們認為其它行業的潛在需求也將逐步顯現，我國民用無人機市場空間巨大，將進入快速發展期。

農業植保：民用無人機最大市場，農業植保市場規模超百億

日本植保無人機已經使用?20?多年，目前每年更新量約為?3000?架。我們按照中日年?農藥使用量進行測算，中國如果達到日本目前植保無人機的普及率和使用頻次，年更新量約為?30,000?架，植保無人機價格按?50?萬元?/?架測算，年市場規模可達?150?億元。

電力巡檢：政策有望出臺，市場規模超十億

2009年1月，國家電網公司正式立項研制無人直升機巡檢系統。

2013年3月，國家電網公司出臺《國家電網公司輸電線路直升機、無人機和人工協同巡檢模式試點工作方案》。方案指出，建立直升機、無人機和人工巡檢相互協同的新型巡檢模式是堅強智能電網發展的迫切需要，目前公司系統直升機巡檢作業正在逐步向規范化、制度化方向發展，為此公司選定山東、冀北、山西、湖北、四川、重慶、浙江、福建、遼寧、青海十個檢修公司作為試點單位，利用?2-3?年時間開展開展新型巡檢模式試點工作。到?2015?年，國網公司系統將全面推廣直升機、無人機和人工巡檢相互協同的輸電線路新型巡檢模式。

2014年6月，中國電力企業聯合會標準化中心對外發布名為《架空輸電線路無人機巡檢作業技術導則》的電力行業標準草案，公開征求意見。我們預計電力聯合會的無人機行業標準在今年有望正式出臺。

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我國?110kV?以上高壓輸電線約為?52?公里，按每年巡檢次數?30?次測算，則每年總巡檢長度約為?1,560?萬公里。無人機每小時巡檢?20?公里，單機年飛行時間按?150?小時計算，全國需要?5,200?架。按每架?20?萬人民幣計算，則年市場空間約?10.4?億元。

森林防火：需求迫切，尚處初始階段

我國擁有森林面積?1.75?億公頃，森林蓄積量為?124.56?億立方米，森林覆蓋率為?18.21%，既是森林資源大國，又是森林火災多發國家。

目前,國外森林防火中應用了較多的新技術和新設備，國內在此方面的應用需求也日益增加,對森林保護的投入逐漸加大，先后運用衛星進行資源普查、森林火場監視，而使用無人機系統對森林火情監測還是初始階段。

檢災：國情需要，空間廣闊

2008年?汶川地震引發了大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生地質災害,引起災區大部分國道、省道、鄉村道路嚴重破壞,給救災工作造成難于想象的困難。由于天氣因素的影響,衛星遙感系統或載人航空遙感系統難以及時獲取災區的實時地面影像。?地震發生后,多種型號的無人機航空遙感系統迅速進入災區,在災情調查、滑坡動態監測、房屋與道路損害情況評估、救災效果評價、災區恢復重建等方面得到廣泛使用,取得了很好的效果,起到了其他手段無法替代的作用。無人機航空遙感系統第一次大規模用于應急救災就取得了成功。

2013年?雅安地震搜救過程中，國家地震災害緊急救援隊使用旋翼無人機對災區地形地貌、受損情況進行空中排查，為國家地震災害緊急救援隊的搜救工作提供了參考和依據。該無人機由國家地震災害緊急救援隊與中國科學院沈陽自動化研究所聯合研制，并在地震搜救過程中應用，探測精度達到?0.1?米，可在?200?

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米低空連續飛行?100?公里。

我國自然災害發生頻繁,每年災害造成的損失巨大。災害發生時,為了提高救災效率和質量,必須提供及時準確的災害信息。常規災害監測方法周期長,成本高,難于滿足救災應急的需要。無人機航空遙感系統作為衛星遙感和載人航空遙感的補充手段,具有實時性強、靈活方便、外界環境影響小、成本低的優點,其在災害應急救援方面具有廣闊的發展空間和應用前景。

2、消費級無人機市場迅速升溫

今年全球無人機市場迎來廣泛關注，大疆創新產品走向前臺，國內極飛科技、零度智控、云南昆明勁鷹航空科技以及國外?3D?Robotics?等無人機公司產品和融資動作不斷，2015年?可以說是消費級無人機元年。

大疆創新是全球領先的小型無人機廠商，占據了全球民用小型無人機約?50%的市場份額，公司?80%的產品都是銷往國外。被硅谷認為能與蘋果比較的隱形的世界級無人機公司。公司成立于?2006年，最初從安裝在無人機上的控制器切入，進而發現無人飛行器航拍的市場接入點，轉做整機和穩定的飛行平臺，以及高清數字視屏傳輸模塊，再到如今致力于提供完整飛行影像策略。短短幾年間成長上千倍，2013年?收入規模達到?8?億元，被美國《時代》雜志評為?2014年?度十大創新工具全球第三。

大疆的?DJI?無人機被廣泛運用于航拍，并且很受專業及業余級攝影師們的喜歡。其產品線涵蓋中端價位的?Phantom?（大精靈）以及高端市場絕對王者的?Inspire?（“悟”）系列。包括熱播電視節目《爸爸，去哪兒》中，以及神盾局特工、國土安全等熱門美劇中的航拍鏡頭。同時也被用戶用來全景掃描里約熱內盧基督像、貼近拍攝鯨魚換氣，飛躍噴發中的伊蘇爾火山等。

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除了大疆創新外，近年來國內外科技公司對無人機關注熱度也迅速升溫，無人機不僅僅是航拍的?“玩具”，更是顛覆未來的機器人：亞馬遜的?Prime?Air?人機物流計劃已進入第?9?代的研發；Google?收購無人機公司?TitanAerospace?提供網絡覆蓋；Facebook?也以?2000?萬美元收購英國無人機公司?Ascenta；3D?Robotics?無人機已獲由其領投的?5?千萬美金投資；Matternet?建造無人機網絡向全球的偏遠農村運送食品和醫療用品。

國內無人機市場也逐漸興起，誕生出類似大疆科技、零度智控、極飛科技、一電科技、億航無人機、天翔無人機、昆明勁鷹等。

目前無人機主要應用于航拍等各行業應用，包括邊防、農業等，比如昆明勁鷹無人機專業從事航測無人機設備的設計、生產、銷售和航測航拍服務，是中國技術頂尖的航測航拍無人機設計制造及航飛服務商，開發研制出勁鷹1型汽油航測航拍無人機、勁鷹2型垂直起飛固定翼無人機、勁鷹3型可垂直起飛懸停固定翼無人機、勁鷹650航拍專用飛行器、勁鷹1000型八軸航拍航測無人機、勁鷹1600大型載重旋翼飛行平臺和勁鷹S1型汽油航測航拍水上無人機等多種型號的無人機，并成功到非洲飛行完成航測任務，擁有為民用、商用航空領域提供優質服務的能力和實力。

Google?熱氣球?Project?Loon，準備在全球打造一個平流層氣球網絡，然后又收購了?Titan?Aerospace，以提供太陽能動力的無人機，這兩個都可以隨時隨地提供低成本的、覆蓋整個星球的互聯網接入。

NASA?也在開發無人機?“低空交通管理系統”，有望在?2015?年用于農業。無人機生產商?Skycatch，主要做建造業、礦業、太陽能行業以及農業的數據采集，此前已經獲得了?1320?萬美元融資。其他創新應用包括蜜蜂大小的無人機

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對花朵進行授粉等等。

GoPro?去年也加入了?“小型無人機聯盟”，并已經為多款無人機推出了視頻攝像設備，GoPro?也宣布將進入消費級無人機領域，并預計今年正式推出第一款多馬達驅動無人機，定價將于?500?到?1000?美元之間。大疆也宣布將在未來無人機產品上采用自主研發生產的攝像頭。無人機與運動相機的結合，將是無人機在運動健康等個性化航拍領域的重要應用，例如?STELLA?推出的專為?GoPro?Hero?3?系列相機設計的穩定云臺。

無人機配合?Oculus?Rift?使用，可以獲得虛擬現實、增強現實的體驗。例如?Parrot?推出無線控制配件?Skycontroller，用?HDMI?接口連上?Oculus?Rift，能直接操控飛行器的飛行，用上下左右按鍵，控制飛行器的運行軌跡。借助?“連接”?方式，把人的感知帶到另一個真實空間。這樣的體驗或許今后還能應用在隧道、峽谷與水下等場景，探險者將不再需要親歷，就能收獲刺激的感官體驗。更重要的是，他不需要耗費人力物力去建模、創建一個虛擬世界，任何一個地點都能成為新的游樂場。

根據大疆創新去年約?30?億的營收規模以及數千元到數萬元的定價，無人機出貨量也就幾十萬臺，未來成長空間極大。據?Teal?Group?統計，2014年?全球民用無人機市場規模已經達到?28?億美元，未來?10年?還將實現前所未有的持續增長，市場規模將翻倍以上增長。

五、未來，無人機能為我們做些什么？

除了我們已經熟知的軍事、商用和消費功能，能夠?“上天入地”?的無人機未來可能給我們的生活帶來無限的驚喜。距離?300?米的高空沒有地面的擁擠和各種限制，未來無人機不僅能夠扮演超級速遞員和超級警察的角色，還能夠為地

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面提供低成本、機動程度極高的無線網絡覆蓋。把無人機想象成一個?“會飛的傳感器”，無人機就成了工業?4.0?的一個空中數據端口，大至地球物理、氣象、農業數據、小至個人位置信息，無人機將引爆一場空中的大數據革命！

1、工業?4.0?的空中數據端口！

我們認為，作為一個?“會飛的傳感器”，無人機未來在民用領域最具想象空間的應用可能是作為空中的數據端口，為連接全球的工業?4.0?“大數據”?系統提供更精確、更強大的數據流。

從無人機最普通的巡檢功能說起，使用無人機在全國范圍內來巡視農田，可以比衛星圖像更清晰地觀測到農作物長勢、自然災害、土壤變化等信息，無人機通過數據鏈接入全球互聯網，可以將收集的數據實時傳輸給大宗商品分析師，用以判斷全球農作物期貨市場走勢；在未來的精準農業系統中，小型無人機可以用來觀測作物是否缺水，將信息反饋給灌溉系統以調節水量。

從個人信息數據的獲取來說，無人機可以模擬?WiFi?熱點，嗅探移動設備的?MAC?地址，并根據信號的強度等對設備進行三角定位，搜集的信息匯總起來則可以繪制出用戶的運動地圖，呈現出他通常會路過的街區、商店等，進而有條件地對用戶進行篩選，比如向?“過其門而不入”?的潛在消費者推送優惠促銷信息。通過對個人運動軌跡的跟蹤，可以更全面地把握人群的生活習慣，為廠商提供更精確的參考數據。此外，在緊急情況下，也可以通過定位移動設備來拯救生命。無人機通過受困者手機?Wi-Fi?信號來判斷受困者的位置。

這項技術和商場、超市中常用的室內移動設備定位技術如?iBeacon?有些許類似的地方，均可以在用戶經過時推送促銷信息等。不同之處在于無人機更加靈活，可以在更加復雜的地理條件下對用戶進行定位。

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2、科技巨頭的下一站：提供靈活機動、低成本的?WIFI?網絡接入

在全球有將近四十億的人口仍未接通互聯網，如何解決互聯網接入問題，如?WiFi?的網絡部署，已成為人類十大解決難題之一。而無人機的能耗較低，但飛行時間卻較長，可以為更大范圍內的用戶提供互聯網接入服務。同時無人機具有很強的機動性，可以根據某一區域內的特殊需要來提供互聯網接入服務。

Google?收購?Titan，用無人機搶占互聯網覆蓋市場

在?2014年4月?份收購了無人機公司?Titan?Aerospace。Titan?Aerospace?成立于?2012?年，其無人機試圖取代高成本的近地衛星。目前已經研制成功并開始測試無人機?Solara?50?和?60，可以通過太陽能補充動能，在近地軌道持續航行五年而不用降落。Solara?無人機?50?米寬，可以承載?32kg，速度達到?104km/h，Titan?表示通過特殊設備，其高空無人機最高可提供每秒高達?1?GB?的網絡接入服務。

據稱在收購之后，Titan?Aerospace?將會與?Google?的兩個項目進行合作，其中之一是通過高空氦氣球提供互聯網服務的?Project?Loon，除此以外，Google?還計劃斥資?10?億美元，用衛星提供互聯網覆蓋。氦氣球、無人機與衛星三管齊下，再加上在城市推進的有線光纖接入?Google?Fiber，可見?Google?對互聯網入口的重視程度。

不過，有線接入是在已有覆蓋地區提供更優質的服務，而前三種無線接入方式主要解決的是覆蓋問題。但相對而言，無人機技術可能會比氦氣球更有優勢，因為?Titan?Aerospace?的無人機采用太陽能提供動力，續航能力可長達一年，而氦氣球的部署成本太高，維護難度也相對較高；此外，無人機的其飛行高度既高于商業飛機的海拔，又低于衛星的高度，使得它可以穩定提供?1Gbps?的高速

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接入。所以未來?Google?的無人機可能會在小范圍內提供大容量服務，而衛星則用于保證低速率需求地區的覆蓋。

Facebook?為了下一個?10?億的用戶，用無人機覆蓋偏遠地區

Facebook?成立了?Connectivity?Lab（連接實驗室），其使命就是開發包括衛星、無人機在內的各自互聯網連接技術。Facebook?已經以?2000?萬美金收購另一家提供類似技術的無人機產商?Ascenta。Ascenta?的太陽能無人機一次上天可以在?20km?高空持續飛行，滯空時間長達?1?個月。Facebook?涉足無人機主要也是為了提供網絡服務。為偏遠地區居民提供可用的網絡服務，以試圖贏取了下一個?10?億用戶。

3、?會飛的配送快遞員

無人機送貨服務最著名的要數亞馬遜的?Prime?Air?無人機物流計劃，2013年?底，亞馬遜公布了一款叫?Prime?Air?的?8?翼無人機，能夠運輸一件五磅重的快遞。Amazon?現在依然致力于購物領域，給與用戶無窮的選擇、最低的價格，以及未來將要實現的即時送達。現在，亞馬遜的?Prime?Air?已經迭代進入第九代，可負重?5?磅貨物，而這個重量覆蓋了?86%的品類，同時能夠達到超過?50?英里?/?小時的速度飛行。已經正式向?FAA?申請更大范圍的室外飛行測試。另外?Google、UPS?等也從?2012-2013年?就開始測試無人機送貨。

隨著大疆等幾千元高性能無人機的推出，無人機快遞可以大大降低?“最后十公里”?的物流成本：

能耗每單不到?0.1?元——以載重以?2?公斤計算，包裹?10km?范圍內直接硬件成本（主要是能耗）不到?0.1?元，每單耗電?10Ah，不到?40Wh，耗電約?0.03?元；

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無人機攤銷成本——以一個?5000?元的無人機測算，5年?的運營壽命，加上每年20%的維護費，約?6000?元，4?元?/?天，如果每個無人機每天完成?10?次任務，這就意味著每個包裹攤銷成本?0.4?元；

合計每單不到?0.5?元的成本，相比目前的人工物流成本有明顯降低，因此從經濟成本來看，無人機送貨具備明顯的經濟效益。

無人機物流最困難的是最后的貨物投送階段，僅知道目的地的?GPS?坐標是遠遠不夠的。目前澳大利亞克林頓和格蘭特的方法是在無人機上加裝攝像頭，并在用戶的陽臺上放一個大盒子，上有特定標識，無人機通過機器視覺識別并準確投遞到用戶的陽臺上。

此外，法規仍然是最大阻礙。近期美國聯邦航空管理局（FAA）公布無人機管理的新法草案，

在?FAA?提議的新規則中，要求無人機必須在操作者視線內。主要是限制商業無人機用于攝影、勘察線路、搜救以及監控作物等，對于無人機物流服務不利。

4、個人安全的空中守護者

無人機已具備物流送貨、監測信息、航空拍攝等各種功能，那么能夠記錄我們日常生活的無人機的誕生是否也指日可待了呢？或許在不久的將來就能夠成為現實，位于上海的?AirMind?公司開發出的?“Mind4”?四旋翼無人機被授予了?“跟蹤者無人機”?的稱號，因為它具有跟蹤某一指定人物或目標并對其進行拍攝的功能。

‘Mind4’?的設計理念是為了記錄我們的生活，甚至是記錄非人類生物。“Mind4”?配備的攝像頭能夠覆蓋到距離指定物體?20?米以外的地方。憑借其自動導航功能，“Mind4”?跟蹤選定目標時的最大高度可達?20?米，最遠身后

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距離可達?50?米。而且還能通過手勢對其進行控制。

配備有內置攝像頭的四旋翼無人機如今已經廣泛普及，但大部分無人機仍需要對其進行遠程遙控。基于?GPS?的追蹤技術無法確保物體所處方位（即攝像頭指向的位置）的精確性，原因在于民用?GPS?通常情況下都不精確。

考慮到這些年來民用無人機產品的快速發展，像?“Mind4”?這類產品的誕生也許已經不足為奇了。未來更加成熟的可跟蹤記錄指定目標的無人機可對個人安全實現全面的監測和保護。試想一下：未來你的孩子上學或玩耍時，會有一支無人機艦隊隨時跟蹤掃描危險，保護他的安全。