國產(chǎn)無人機穩(wěn)扎穩(wěn)打 引領(lǐng)全球市場熱潮

 

　　盡管國際上眾多巨頭紛紛布局無人機行業(yè)，但在民用消費型無人機這一快速成長的市場，國內(nèi)企業(yè)無論在技術(shù)還是銷量上都略勝一籌，并且不斷占據(jù)著絕對的主導地位。以大疆創(chuàng)新、零度智控、億航科技、臻迪智能等著名無人機廠商為代表的國內(nèi)消費級無人機企業(yè)近年來正飛速發(fā)展，在規(guī)模上已遠超國外企業(yè)。而他們在該領(lǐng)域的突破主要依賴于我國在民用小型無人機硬件上的成本優(yōu)勢和技術(shù)上的先發(fā)優(yōu)勢。

 

 

　　借助于國內(nèi)完善的電子元器件供應鏈，國內(nèi)無人機企業(yè)能夠以較低的成本生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品。國內(nèi)諸如大疆、零度智控等這樣的企業(yè)大都發(fā)源于高校及軍事院所，在技術(shù)上具有較多的儲備，加上國內(nèi)企業(yè)相關(guān)軟件和算法技術(shù)的儲備，企業(yè)獲得了先發(fā)優(yōu)勢，在技術(shù)上領(lǐng)先國外企業(yè)，迅速在全球無人機市場占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢。

 

　　機身性能要求高 復合材料成致勝法寶

 

　　無人機機身是搭建無人機平臺的重要部分。據(jù)了解，現(xiàn)在國外無人機無一例外地大量使用了復合材料結(jié)構(gòu)，有些甚至是全復合材料結(jié)構(gòu)。以復合材料為核心的無人機機體設計/制造技術(shù)是影響無人機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，應用于無人機的復合材料主要融合了碳纖維、玻璃纖維以及樹脂三大基礎(chǔ)材料，雖然其不能夠像金屬結(jié)構(gòu)件那樣得到精確的幾何或構(gòu)型尺寸，但相比傳統(tǒng)金屬材料，復合材料擁有強度和剛度高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強等絕對優(yōu)勢，而且應用于無人機結(jié)構(gòu)中可以減重25%-30%。

 

　　當前，復合材料在無人機領(lǐng)域已成為主要結(jié)構(gòu)材料，具有更好的結(jié)構(gòu)剛性及工作穩(wěn)定性，整個系統(tǒng)高度集成化的設計，使安裝調(diào)試工作變得更加簡單快捷，中心架具有更大的可用空間，方便安裝及內(nèi)置各類航拍輔助設備，使航拍系統(tǒng)擁有更強的美感。將復合材料直接應用于無人機結(jié)構(gòu)上，對減輕空機身重量、增加有效載荷、提高安全性和隱身性具有重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上各種先進無人機的復合材料用量一般占機體結(jié)構(gòu)總重的60%-80%，復合材料的總用量可達90%以上。在全球無人機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)也應伺機而動。

 

　　三大部件齊發(fā)力 電池成“中堅力量”

 

　　說道無人機動力系統(tǒng)，就不得不提及其三大重要組成部分：電機、電調(diào)和電池。電機主要為無人機的旋翼提供機械動力源，而電調(diào)的作用就是將飛控板的控制信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮。钥刂齐姍C的轉(zhuǎn)速，而電池理所當然就成為提供這一切運動的電力來源，是無人機動力系統(tǒng)的“中堅力量”。

 

　　而目前的主流無人機產(chǎn)品當中主要使用的都是鋰電池，隨著無人機應用領(lǐng)域的逐步拓寬和市場份額的不斷增長，這一“新藍海市場”極大的帶動了鋰電池產(chǎn)業(yè)的需求增長。在市場的進一步成熟和鋰電池技術(shù)的不斷發(fā)展下，無人機鋰電池勢必將成為推動消費類鋰電池市場快速增長的亮點。相比于普通電池，無人機電池的使用工況和環(huán)境更為復雜，還需要滿足一定的功能需求，所以對鋰電池的要求也就更高，一般的高倍率電池難以滿足無人機的使用性能。無人機鋰電池要滿足在3C（25℃）倍率放電的過程中，續(xù)航20分鐘，循環(huán)達到300次，還需要滿足潮濕、高溫、高壓等不同條件下的穩(wěn)定性。

 

　　由于電池成為之前多起無人機爆炸、起火事件的罪魁禍首，廣東質(zhì)檢院提出了行業(yè)標準，并由大疆科技、ATL、欣旺達、深圳標準院、豐江電池、海盈科技、天貿(mào)電池、格瑞普、迪比科、深圳巴倫等公司參與聯(lián)合起草的《無人飛行器鋰離子電池及電池組技術(shù)要求》在今年6月已正式發(fā)布。初衷在于規(guī)范行業(yè)發(fā)展，保障消費者安全，避免惡性競爭，提高中國企業(yè)進入國際市場的競爭力，可見鋰電池產(chǎn)業(yè)對于無人機行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展還是至關(guān)重要的一環(huán)。

 

　　飛控系統(tǒng)：群雄逐鹿，競爭激烈

 

　　飛控之于無人機，就相當于大腦之于人，是非常核心的部件。除了控制電池、攝像頭以及連接遙控外，飛控最重要的功能是分析傳感器數(shù)據(jù)并控制飛行姿態(tài)。也就是說無人機的飛行安全與性能表現(xiàn)，絕大部分依靠飛控。而目前國內(nèi)飛控系統(tǒng)領(lǐng)域活躍著大疆、上海極翼、賽維智能、零度智控、普洛特UP-X以及極飛科技等無人機主流廠商，各自投入無人機產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域的同時，對于飛控系統(tǒng)的講究也各有特色。

 

　　1、大疆：雙傳感契合，雙目立體保證精準懸停

 

　　就拿大疆最近新發(fā)布的一款無人機Mavic為例，Mavic的飛控系統(tǒng)優(yōu)勢是采用了慣性測量單元（IMU）和指南針這兩大核心傳感器的冗余備份設計。讓兩套傳感器同時運行，并且受到故障診斷系統(tǒng)的實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)工作異常就會自動切換至另一套傳感器繼續(xù)工作。而目前傳感器失效是無人機的重要安全威脅之一，Mavic配備了兩套IMU和指南針傳感器，在一組傳感器出現(xiàn)異常時，備用傳感器馬上介入，保障飛行平穩(wěn)可靠。

 

　　除此之外，基于GPS的定位技術(shù)只能在戶外空曠環(huán)境下實現(xiàn)飛行器懸停定位功能，一旦飛行器靠近建筑或者其他遮擋GPS信號的環(huán)境時，便無法定位從而產(chǎn)生飛行漂移。而Mavic采用了雙目立體視覺系統(tǒng)實現(xiàn)室內(nèi)或無GPS信號下的精準懸停。

 

　　2、上海極翼：精進算法，提升減震

 

　　上海極翼在市場主流飛控p2、p2pro基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化升級，p2飛控內(nèi)置了USB模塊分離成單獨模塊，讓使用者操作更方便；而p2pro更改了外形顏色及設計的同時，還精進了算法，新增了慣性測量單元（IMU）的減震方式。除此之外，p2和pro都新增了手機地面站功能，同時支持安卓和ios手機系統(tǒng)，只需用手機就可以直接操控無人機，應用更加便利，將給用戶帶來更多飛行樂趣。

 

　　零度智控擁有兩款無人機飛控產(chǎn)品：“X4-V2”和國內(nèi)首個雙余度飛控“雙子星（GEMINI）”。“X4-V2”采用創(chuàng)新的All-in-One設計理念，將控制器、3軸陀螺儀，3軸加速度計、氣壓計和內(nèi)減震器等集成在一個精煉的模塊中，從而實現(xiàn)平穩(wěn)姿態(tài)、鎖定高度等飛行控制功能，具備安裝便捷，空間節(jié)減，重量縮減的顯著特點。

 

　　而“雙子星（GEMINI）”作為國內(nèi)首個雙余度安全飛行控制系統(tǒng)，其集成了兩套獨立工作的MC（內(nèi)置IMU）、GPS、磁羅盤，當主控設備出現(xiàn)意外時熱備的從控設備會自動接管對飛行器的控制，提供多重安全保障。支持零度安全傘，意外情況自動開傘，保障飛行作業(yè)極致安全。不過，據(jù)編者了解，目前這兩款飛控產(chǎn)品已經(jīng)暫停零售。

 

　　4、極飛科技：協(xié)同工作 斷電保護，工業(yè)級器件更穩(wěn)定

 

　　極飛科技主打農(nóng)業(yè)無人機系統(tǒng)，其SUPERX2飛行控制器采用了工業(yè)級元器件、傳感器，耐極端環(huán)境。支持熱插拔，雙電源協(xié)同工作，寬電壓輸入，內(nèi)置UPS斷電保護，兼容植保行業(yè)主流的4、6、8軸飛行器，同時采用了工業(yè)級陀螺儀，支持電機轉(zhuǎn)速反饋，支持全程自主飛行控制，確保無人機系統(tǒng)安全穩(wěn)定的飛行。

 

　　云臺：二軸漸隱退，三軸成主流

 

　　作為發(fā)揮航拍無人機最終能力的樞紐，云臺的好壞逐漸成為消費者判斷無人機拍攝能力的關(guān)鍵點。云臺是安裝在無人機上用來掛載相機的機械構(gòu)件，看似一個默默無聞的部件，然而對于穩(wěn)定航拍來說卻起著非常大的作用。

 

　　目前，三軸增穩(wěn)云臺和兩軸增穩(wěn)云臺是目前市場上最為常見的兩種云臺設備。其中，三軸穩(wěn)定航拍云臺由于其對航拍時的畫面有全方位的穩(wěn)定控制，保證畫面清晰穩(wěn)定的優(yōu)勢，日漸成為主流航拍無人機廠商的首選，現(xiàn)在主流航拍無人機所采用的航拍防抖云臺，如：億航GhostDrone2.0、零度XPLORER、大疆Phantom3都使用了3軸航拍穩(wěn)定器；但其缺點是工程造價較貴，由于電機控制，所以相對會耗電，降低航拍的續(xù)航時間。例如大疆在最近發(fā)布的Mavic上的標配就是小巧的三軸機械云臺，其最寬處僅為36.5mm，三個維度上都配備了無刷電機，對相機的角度進行高精度控制，根據(jù)飛行姿態(tài)實時調(diào)整方向消除相機的晃動和抖動，時刻保證拍攝畫面的穩(wěn)定。

 

　　相比三軸增穩(wěn)云臺，兩軸云臺就沒有那么吸引人了。事實上，兩軸增穩(wěn)云臺是三軸云臺的縮減版，由于其能夠大幅降低成本，同時也能省去垂直方向上的穩(wěn)定補償，對耗電也會有所幫助，因此被市場上一些定位在低端產(chǎn)品的無人機所大量采用。不過，隨著無人機行業(yè)整體水平的逐漸提高，兩軸云臺也日漸隱退。

 

　　圖傳系統(tǒng)：發(fā)展迅速，百家爭鳴

 

　　作為無人機的圖像顯示模塊，無人機圖像傳輸系統(tǒng)的功能就是將天空中處于飛行狀態(tài)的無人機所拍攝的畫面實時穩(wěn)定的發(fā)射給地面無線圖傳遙控接收設備，其主要由發(fā)射端、接收端和顯示端三部分組成。而圖像傳輸距離的遠近，圖像傳輸質(zhì)量的好壞，圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性等是衡量無人機圖傳性能的重要因素，同時圖像傳輸系統(tǒng)的性能也是區(qū)分無人機檔次的一個關(guān)鍵。

 

　　無人機之所以能夠一躍進入大眾視野并迅速在大眾市場火熱發(fā)展，是很多人始料未及的。從剛開始的空中攝錄，到后來的實時攝錄，方便的圖像傳輸功能無疑為無人機加足了籌碼，賺足了眼球。如今，無人機市場逐漸爆發(fā)，越來越多的產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也都開始在這一新興市場發(fā)力，也形成了一種“百家爭鳴”的態(tài)勢。

 

　　主控芯片：多家芯片廠商競合無人機產(chǎn)業(yè)大熱

 

　　隨著近年來無人機技術(shù)在農(nóng)業(yè)、物流等其他應用場景下的需求被不斷發(fā)掘，一次足以席卷產(chǎn)業(yè)上下游的狂熱隨之而來，這自然也少不了其最核心的無人機芯片領(lǐng)域。為了搶占高地，各大芯片廠商也開始了一場場“戰(zhàn)火紛飛”的無人機芯片市場爭霸賽。

 

　　而目前，主流的無人機主控芯片廠家有高通（Qualcomm）、Intel（英特爾）、ST（意法半導體）、TI（德州儀器）、SamSung（三星）、全志等等。遍觀無人機市場的上游芯片供應商，尤其是主控芯片，仍然是以歐美韓系廠商為主導，這與我國半導體及芯片設計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是息息相關(guān)的。