一(yī)、無人(rén)機介紹

無人(rén)機全稱“無人(rén)駕駛飛行器(qì)”，(Unmanned Aerial Vehicle)英文縮寫為(wèi)“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人(rén)飛機。它涉及傳感器(qì)技術、通信技術、信息處理(lǐ)技術、智能(néng)控制技術以及航空動力推進技術等，是信息時(shí)代高技術含量的産物。無人(rén)機價值在于形成空中平台，結合其他部件擴展應用，替代人(rén)類完成空中作(zuò)業。随着無人(rén)機研發技術逐漸成熟，制造成本大幅降低(dī)，無人(rén)機在各個(gè)領域得到了(le)廣泛應用，除軍事(shì)用途外，還包括農(nóng)業植保、電力巡檢、警用執法、地質勘探、環境監測、森林防火(huǒ)以及影視(shì)航拍等民(mín)用領域，且其适用領域還在迅速拓展。

二、無人(rén)機分(fēn)類

無人(rén)機根據不同場(chǎng)景、平台、應用方式，可以進行不同分(fēn)類，例如(rú)：應用場(chǎng)景、飛行平台、控制方式、視(shì)距、重量尺度、任務(wù)高度、活動半徑等。進入21世紀，随着輕型複合材料的廣泛應用，衛星定位系統的成熟，電子(zǐ)與無線電控制技術的改進，尤其是多旋翼無人(rén)機結構的出現(xiàn)，整個(gè)無人(rén)機行業進入快(kuài)速發展階段。

(一(yī))無人(rén)機飛行平台

按無人(rén)機的飛行平台分(fēn)類主要分(fēn)為(wèi)固定翼無人(rén)機、多旋翼無人(rén)機、無人(rén)直升機、其它無人(rén)

機等，各飛行平台的優勢、劣勢、特點如(rú)下(xià)：

1.多旋翼無人(rén)機系統

多旋翼無人(rén)機系統主要由機架機身(shēn)、動力系統、飛行控制系統、遙控系統、輔助設備系統五部分(fēn)組成。

A. 機架機身(shēn)

無人(rén)機的機架機身(shēn)指無人(rén)機的承載平台，一(yī)般選擇高強度輕質材料制造，例如(rú)：玻纖、玻纖維、ABS、PP、尼龍、改性塑料、改性PC、樹脂、鋁合金(jīn)等。無人(rén)機所有的設備都是安裝在機架機身(shēn)上(shàng)面，支架數量也(yě)決定了(le)該無人(rén)機為(wèi)幾旋翼無人(rén)機。優秀的無人(rén)機機架設計可以讓其他各個(gè)元器(qì)件安裝合理(lǐ)，堅固穩定，拆裝方便。

B.動力系統

無人(rén)機動力系統，就(jiù)是為(wèi)無人(rén)機提供飛行動力的部件，一(yī)般分(fēn)為(wèi)油動和電動兩種。電動多旋翼無人(rén)機是最主流的機型，動力系統由電機、電調、電池三部分(fēn)組成。無人(rén)機使用的電池一(yī)般都是高能(néng)量密度的锂聚合電池，由于一(yī)些(xiē)客觀原因，傳統每300g锂電池，可以為(wèi)無人(rén)機500g(含電池)自重，提供17分(fēn)鍾飛行時(shí)間(jiān)。氫燃料電池、太陽能(néng)電池等受制于現(xiàn)有的技術水平和成本，暫時(shí)還無法普及。無人(rén)機主要在露天作(zuò)業，對電機、電調系統的穩定性要求較高，需要定期進行檢查、保養、防水、防潮。

C.飛控系統

飛控系統就(jiù)是無人(rén)機的飛行控制系統，不管是無人(rén)機自動保持飛行狀态(如(rú)懸停)還是對無人(rén)機的人(rén)為(wèi)操作(zuò)，都需要通過飛控系統對無人(rén)機動力系統進行實時(shí)調節。一(yī)些(xiē)高階的飛控系統除了(le)保證飛機正常飛行導航功能(néng)以外，還有安全冗餘、飛行數據記錄、飛行參數調整和自動飛行優化(huà)等功能(néng)。飛控系統是整個(gè)無人(rén)機的控制核心，主要包括飛行控制、加速計、氣壓計、傳感器(qì)、陀螺儀、地磁儀、定位芯片、主控芯片等多部件組成。

D.遙控系統

無人(rén)機遙控系統，主要由遙控器(qì)、接收器(qì)、解碼器(qì)、伺服系統組成。遙控器(qì)是操作(zuò)平台，接收器(qì)接到遙控器(qì)信号進行解碼，分(fēn)離出動作(zuò)信号傳輸給伺服系統，伺服系統則根據信号做出相應的動作(zuò)。

E.輔助設備系統

輔助設備系統，主要包括無人(rén)機外挂平台簡稱雲台，外挂輕型相機，無線圖像傳輸系統。雲台是安裝在無人(rén)機上(shàng)用來(lái)挂載相機的機械構件，能(néng)滿足三個(gè)活動自由度：繞X、Y、Z軸旋轉，每個(gè)軸心内都安裝有電機，當無人(rén)機傾斜時(shí)，會配合陀螺儀給相應的雲台電機加強反方向的動力，防止相機跟着無人(rén)機“傾斜”，從而避免相機抖動，雲台對于穩定航拍來(lái)說(shuō)卻起着非常大的作(zuò)用。外挂輕型相機，主要為(wèi)體(tǐ)積重量小巧，高清晰度相機。無線圖像傳輸系統，在無人(rén)機航拍時(shí)候，将天空中處于飛行狀态下(xià)無人(rén)機拍攝的畫面，實時(shí)穩定的發射給地面無線圖傳遙控接收設備，優秀的無線圖像傳輸系統具備傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸穩定、圖像清晰流暢、抗幹擾、抗遮擋、低(dī)延時(shí)等特性。

2.固定翼無人(rén)機系統

固定翼無人(rén)機系統由五部分(fēn)組成：機體(tǐ)結構、航電系統、動力系統、起降系統和地面控制站(zhàn)系統。

A. 機體(tǐ)結構由可拆卸的模塊化(huà)機體(tǐ)組成，既方便攜帶，又可以在短時(shí)間(jiān)内完成組裝、起飛。

B. 航電系統由飛控電腦、感應器(qì)、酬載、無線通訊等組成，完成飛機控制系統的需要。

C. 動力系統由動力電池、螺旋槳、無刷馬達組成，為(wèi)無人(rén)機提供飛行所需的動力。

D. 起降系統由彈射繩、彈射架、降落傘組成，幫助無人(rén)機完成彈射起飛和傘降着陸。部分(fēn)高級固定翼無人(rén)機采用滑行起降，需要額外設計起落架收放(fàng)、減震、精準定位、加速和刹車等系統。

E. 地面控制站(zhàn)包括地面站(zhàn)電腦、手柄、電台等通訊設備，用以輔助完成路(lù)線規劃任務(wù)和飛行過程的監控。

3.無人(rén)直升機系統

無人(rén)直升機系統主要由直升機本體(tǐ)、控制與導航系統、綜合無線電系統和任務(wù)載荷設備等組成。

A. 直升機本體(tǐ)包括旋翼、尾槳、機體(tǐ)、操縱系統、動力裝置等。

B. 控制與導航系統包括地面控制站(zhàn)、機載姿态傳感器(qì)、飛控計算(suàn)機、定位與導航設備、飛

行監控及顯示系統等。這(zhè)一(yī)部分(fēn)是無人(rén)直升機系統的關(guān)鍵部分(fēn)，也(yě)是較難實現(xiàn)的部分(fēn)。

C. 綜合無線電系統包括無線電傳輸與通訊設備等，由機載數據終端、地面數據終端、天線、

天線控制設備等組成。

D. 任務(wù)載荷設備包括光電、紅(hóng)外和雷達偵察設備以及電子(zǐ)對抗設備、通信中繼設備等。

(二)無人(rén)機重量

中國民(mín)航總局對無人(rén)機按重量1.5KG、7KG、25KG、150KG、5700KG，劃分(fēn)為(wèi)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ、Ⅻ六類。植保類無人(rén)機歸屬Ⅴ類，無人(rén)飛艇歸屬Ⅵ類，超視(shì)距無人(rén)機歸屬Ⅶ類。實際運行中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ、Ⅻ類無人(rén)機有交叉時(shí)，分(fēn)屬較高要求一(yī)類。串并行無人(rén)機編隊，按機隊總重量分(fēn)類。

(三)無人(rén)機應用領域

無人(rén)機應用領域主要分(fēn)為(wèi)三類，消費級應用、工業級應用、軍事(shì)級應用。

1.消費級無人(rén)機應用

以多旋翼無人(rén)機為(wèi)代表的消費級無人(rén)機應用市(shì)場(chǎng)，已經進入快(kuài)速成長期，根據公開數據顯示，消費級無人(rén)機應用市(shì)場(chǎng)每年有超過50%以上(shàng)增速，消費級無人(rén)機産品種類與服務(wù)日益豐富，行業出現(xiàn)領軍企業大疆，占據70%以上(shàng)的消費級無人(rén)機市(shì)場(chǎng)份額。

消費級無人(rén)機的技術門檻并不高，一(yī)套開源程序就(jiù)可以支持飛行器(qì)的起飛和降落，任何人(rén)都可以用開源程序做一(yī)套無人(rén)機平台。入門級的消費無人(rén)機産品，已經變成紅(hóng)海，各大廠商(shāng)為(wèi)很薄的利潤而厮殺。各大無人(rén)機廠商(shāng)的優勢在于飛控系統和雲台系統，通過技術積累使其自身(shēn)産品比競争對手更穩定、故障率更低(dī)。

在美國、德國的相關(guān)航空展上(shàng)，已經出現(xiàn)了(le)許多不遜色于大疆的無人(rén)機技術系統。一(yī)些(xiē)有能(néng)力将成本做到極緻的國内巨頭企業，也(yě)紛紛進入消費級無人(rén)機産業掘金(jīn)。

新(xīn)型輕質材料的廣泛應用，飛控核心技術成熟讓消費級無人(rén)機行業門檻進一(yī)步降低(dī)，加劇(jù)行業競争。行業競争的加劇(jù)又導緻無人(rén)機産品分(fēn)化(huà)，各大廠商(shāng)開始走差異化(huà)路(lù)線，針對不同用戶需求推出不同的産品。例如(rú)：針對巡檢市(shì)場(chǎng)推出價格低(dī)廉、維護簡便、航程相對較遠(yuǎn)的無人(rén)機産品；針對安防市(shì)場(chǎng)推出續航時(shí)間(jiān)長，能(néng)在惡劣環境工作(zuò)、圖傳效果好(hǎo)的無人(rén)機産品。

預計2018年民(mín)用消費級無人(rén)機市(shì)場(chǎng)規模約180億元人(rén)民(mín)币，到2025年将達到約300億元人(rén)民(mín)币。

2.工業級無人(rén)機應用

工業級無人(rén)機和消費級無人(rén)機是完全兩個(gè)不同的概念，産品也(yě)有天壤之别。刨去電磁散逸、保密通訊等專業技術問題，工業級無人(rén)機在大規模應用的道路(lù)上(shàng)還有兩個(gè)關(guān)鍵壁壘需要突破：一(yī)是航程和滞空時(shí)間(jiān)不足；二是載荷能(néng)力不足。在突破這(zhè)兩個(gè)技術難點前，工業級無人(rén)機很難在産業中大規模應用。另外成本問題，也(yě)是不得不去考慮的現(xiàn)實問題，數萬元的工業級無人(rén)機，需要充分(fēn)考慮投入産出比。

以現(xiàn)在的電池技術、無人(rén)機結構，在有效載荷和續航時(shí)間(jiān)上(shàng)，不可能(néng)有革命性突破。電池技術10多年來(lái)幾乎原地踏步，從石墨負極、矽負極、金(jīn)屬負極、石墨烯，材料學家在電池方面的革新(xīn)無所不用其極，論文天天發，投資疊疊加，但(dàn)電池産品的突破并沒有出現(xiàn)。

當前工業級無人(rén)機電動動力有效續航時(shí)間(jiān)約20分(fēn)鍾左右，按作(zuò)業最大水平飛行速度5米/秒(miǎo)計算(suàn)，工業級無人(rén)機單次飛行最遠(yuǎn)距離6公裏，考慮往返程和安全冗餘，實際作(zuò)業半徑不會超過3公裏。以無人(rén)機電力巡檢為(wèi)例，隻有3公裏作(zuò)業半徑的無人(rén)機高空巡檢，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足工業級實際生(shēng)産需要的。油動動力及油電混合動力相對續航上(shàng)有優勢，但(dàn)結構更加複雜，故障多，維護成本同樣也(yě)成倍增加。

且工業級無人(rén)機單價一(yī)般在4萬-10萬元，甚至也(yě)有數十萬元一(yī)架。無人(rén)機創造的實際價值，扣減掉設備折舊和其它費用後，是否有剩餘收益，這(zhè)是一(yī)個(gè)現(xiàn)實的财務(wù)問題。

工業級無人(rén)機市(shì)場(chǎng)還處于摸索與投入期，但(dàn)考慮到未來(lái)巨大市(shì)場(chǎng)潛力，國内各大無人(rén)機廠商(shāng)相繼進入這(zhè)個(gè)領域。

預計到2025年，工業級無人(rén)機市(shì)場(chǎng)規模約400億，其中農(nóng)林植保約200億，安防市(shì)場(chǎng)約為(wèi)150億，電力巡檢約為(wèi)50億。

3.軍事(shì)級無人(rén)機應用

軍事(shì)級無人(rén)機應用，已經成為(wèi)另一(yī)個(gè)獨立産業。按照軍事(shì)用途劃分(fēn)可以分(fēn)為(wèi)靶機，偵察無人(rén)機、無人(rén)攻擊機、通信中繼無人(rén)機以及察打一(yī)體(tǐ)無人(rén)機。無論國内、國外都有很多非常成功的産品應用于實戰，例如(rú)：諾斯羅普·格魯曼公司生(shēng)産的無人(rén)機“全球鷹”。在軍事(shì)應用中，每個(gè)國家都有專注于該類市(shì)場(chǎng)的相關(guān)企業，開發滿足不同需求的專業無人(rén)機。

三、無人(rén)機相關(guān)規定與法律法規

2018年8月(yuè)，中國民(mín)用航空局飛行标準司印發《民(mín)用無人(rén)機駕駛員(yuán)管理(lǐ)規定》

2018年6月(yuè)，《民(mín)用無人(rén)機駕駛航空器(qì)經營性飛行活動管理(lǐ)辦法》正式生(shēng)效

2018年1月(yuè)，《無人(rén)駕駛航空器(qì)飛行管理(lǐ)暫行條例》公開征求意見。

2017年6月(yuè)，《民(mín)用無人(rén)駕駛航空器(qì)實名制登記管理(lǐ)規定》，民(mín)用無人(rén)機登記注冊系統正式上(shàng)線，起飛重量超過250克以上(shàng)的無人(rén)機，必須實施登記注冊。建立無人(rén)機登記數據共享和查詢制度，實現(xiàn)與無人(rén)機運行雲平台的實時(shí)交聯。

2016年9月(yuè)，《民(mín)用無人(rén)駕駛航空器(qì)系統空中交通管理(lǐ)辦法》，保障民(mín)用航空活動的安全，加強民(mín)用無人(rén)機飛行活動的管理(lǐ)，規範其空中交通管理(lǐ)的辦法。

2016年，《關(guān)于促進通用航空業發展的指導意見》，低(dī)空空域定義由1000米以下(xià)，提升到3000米以下(xià)。

2015年，《輕小型無人(rén)機運行試行規定》，起飛全重7公斤以上(shàng)無人(rén)機，必須接入“電子(zǐ)圍欄”，不得在禁飛區使用無人(rén)機，無人(rén)機駕駛員(yuán)需要持有操作(zuò)執照。

2014年，《低(dī)空空域使用管理(lǐ)規定(試行)》征求意見稿，将低(dī)空空域分(fēn)為(wèi)管制空域、監視(shì)空域和報(bào)告空域，其中涉及監視(shì)、報(bào)告空域的飛行計劃，企業需向空軍和民(mín)航局報(bào)備。

2013年，《民(mín)用無人(rén)駕駛航空器(qì)系統駕駛員(yuán)管理(lǐ)暫行規定》，由中國AOPA協會負責民(mín)用無人(rén)機的相關(guān)管理(lǐ)。

無人(rén)機在推廣和使用過程中，出現(xiàn)了(le)一(yī)系列的安全隐患和監管漏洞，比如(rú)誤闖禁飛區、小區飛行幹擾休息等，這(zhè)類現(xiàn)象對公共安全和個(gè)人(rén)權益造成一(yī)定影響，政策層面在不斷完善和加強無人(rén)機領域的專項管理(lǐ)。由于國内對公共安全領域的高度關(guān)注，無人(rén)機監管政策總體(tǐ)趨嚴。

無人(rén)機執照管理(lǐ)，劃定禁飛區、無人(rén)機摸底統計、操作(zuò)員(yuán)實名制，國内無人(rén)機相關(guān)法律法規監管政策，将逐步趨嚴，也(yě)彰顯政府推進行業規範化(huà)發展的決心。

四、無人(rén)機行業未來(lái)發展趨勢

在航空機體(tǐ)材料、飛行定位、航空控制領域有所突破，随着技術成熟，零配件成本降低(dī)，輕小型民(mín)用無人(rén)機将成為(wèi)市(shì)場(chǎng)熱點。輕質複合材料、通信系統的發展提供了(le)基礎條件，飛控技術的成熟，使得無人(rén)機操作(zuò)更靈活、更便利。受惠于産業鏈成熟，傳感器(qì)、磁羅盤等零配件成本減少，無人(rén)機價格逐步降低(dī)。

利用飛行特質的航空拍攝，空中巡檢、航空表演等領域，一(yī)個(gè)小型的無人(rén)機隻需花幾分(fēn)鍾在空中拍照，就(jiù)可以完成這(zhè)類對人(rén)來(lái)說(shuō)非常艱巨而又危險的任務(wù)，因此無人(rén)機與攝像頭的結合在民(mín)用航拍、影視(shì)航拍等場(chǎng)景得到了(le)廣泛應用。

農(nóng)林植保和電力能(néng)源巡檢這(zhè)兩個(gè)領域，在目前也(yě)表現(xiàn)出較為(wèi)迫切的需求趨勢，且具備可觀的市(shì)場(chǎng)規模前景，另外在其他相對小衆的民(mín)用領域方面，無人(rén)機都能(néng)憑借其優勢，将會在消防救災、公安系統、國土(tǔ)測繪、氣象環保監測、包裹派送等方面一(yī)展身(shēn)手。

由于無人(rén)機的經濟性、安全性、易操作(zuò)性，在很多民(mín)用領域對無人(rén)機都有着旺盛的需求，小型無人(rén)機可廣泛應用于防災減災、搜索營救、核輻射探測、交通監管、資源勘探、國土(tǔ)資源監測、邊防巡邏、森林防火(huǒ)、氣象探測、農(nóng)作(zuò)物估産、管道巡檢等領域。由于小型無人(rén)機的航空特性和大面積巡查的特點，在洪水、旱情、地震、森林大火(huǒ)等自然災害實時(shí)監測和評估方面特别具備優勢。

而無人(rén)機千機編隊文藝演出，也(yě)将成獨立的商(shāng)業模式，數千架無人(rén)機編隊飛行表演，在廣州、成都、西(xī)安等多地上(shàng)演，數千架無人(rén)機可以進行複雜的編隊飛行，組成的不同的圖案與主題，且不會發生(shēng)碰撞。強烈的視(shì)覺震撼，已經獲得市(shì)場(chǎng)的廣泛認可。無人(rén)機千機編隊表演，無數“螢火(huǒ)蟲”點亮夜空，已經成為(wèi)獨立商(shāng)業模式，将持續擴大影響。（來(lái)源：秦安戰略）