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  • 国产无人机稳扎稳打 成全球市场“中坚力量”

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    • 时间:2016-11-15
    • 来源: 中国智能制造网
    • 编译:zy
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       尽管国际上众多巨头纷纷布局无人机行业,但在民用消费型无人机这一快速成长的市场,国内企业无论在技术还是销量上都略胜一筹,并且不断占据着绝对的主导地位。
     
      国产无人机稳扎稳打 成全球市场“中坚力量”
     
      无人机作为当下最火的电子技术应用之一,已在航拍、快递、灾后搜救、数据采集等领域获得了广泛应用。据数据分析,2013-2022年,我国民用无人机需求总额将由2013年0.5亿美元增至2022年2.8亿美元,需求总额将达到14亿美元,约占十年无人机需求总额的10.4%,十年复合增长21%,无人机的市场发展潜力巨大。
     
      国产无人机稳扎稳打 引领全球市场热潮
     
      尽管国际上众多巨头纷纷布局无人机行业,但在民用消费型无人机这一快速成长的市场,国内企业无论在技术还是销量上都略胜一筹,并且不断占据着绝对的主导地位。以大疆创新、零度智控、亿航科技、臻迪智能等著名无人机厂商为代表的国内消费级无人机企业近年来正飞速发展,在规模上已远超国外企业。而他们在该领域的突破主要依赖于我国在民用小型无人机硬件上的成本优势和技术上的先发优势。
     

     
      借助于国内完善的电子元器件供应链,国内无人机企业能够以较低的成本生产和销售产品。国内诸如大疆、零度智控等这样的企业大都发源于高校及军事院所,在技术上具有较多的储备,加上国内企业相关软件和算法技术的储备,企业获得了先发优势,在技术上领先国外企业,迅速在全球无人机市场占据先发优势。
     
      机身性能要求高 复合材料成致胜法宝
     
      无人机机身是搭建无人机平台的重要部分。据了解,现在国外无人机无一例外地大量使用了复合材料结构,有些甚至是全复合材料结构。以复合材料为核心的无人机机体设计/制造技术是影响无人机发展的关键技术之一。目前,应用于无人机的复合材料主要融合了碳纤维、玻璃纤维以及树脂三大基础材料,虽然其不能够像金属结构件那样得到精确的几何或构型尺寸,但相比传统金属材料,复合材料拥有强度和刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强等绝对优势,而且应用于无人机结构中可以减重25%-30%。
     
      当前,复合材料在无人机领域已成为主要结构材料,具有更好的结构刚性及工作稳定性,整个系统高度集成化的设计,使安装调试工作变得更加简单快捷,中心架具有更大的可用空间,方便安装及内置各类航拍辅助设备,使航拍系统拥有更强的美感。将复合材料直接应用于无人机结构上,对减轻空机身重量、增加有效载荷、提高安全性和隐身性具有重要的作用。据统计,目前世界上各种先进无人机的复合材料用量一般占机体结构总重的60%-80%,复合材料的总用量可达90%以上。在全球无人机产业快速发展的今天,基础材料产业也应伺机而动。
     
      三大部件齐发力 电池成“中坚力量”
     
      说道无人机动力系统,就不得不提及其三大重要组成部分:电机、电调和电池。电机主要为无人机的旋翼提供机械动力源,而电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速,而电池理所当然就成为提供这一切运动的电力来源,是无人机动力系统的“中坚力量”。
     
      而目前的主流无人机产品当中主要使用的都是锂电池,随着无人机应用领域的逐步拓宽和市场份额的不断增长,这一“新蓝海市场”极大的带动了锂电池产业的需求增长。在市场的进一步成熟和锂电池技术的不断发展下,无人机锂电池势必将成为推动消费类锂电池市场快速增长的亮点。相比于普通电池,无人机电池的使用工况和环境更为复杂,还需要满足一定的功能需求,所以对锂电池的要求也就更高,一般的高倍率电池难以满足无人机的使用性能。无人机锂电池要满足在3C(25℃)倍率放电的过程中,续航20分钟,循环达到300次,还需要满足潮湿、高温、高压等不同条件下的稳定性。
     
      由于电池成为之前多起无人机爆炸、起火事件的罪魁祸首,广东质检院提出了行业标准,并由大疆科技、ATL、欣旺达、深圳标准院、丰江电池、海盈科技、天贸电池、格瑞普、迪比科、深圳巴伦等公司参与联合起草的《无人飞行器锂离子电池及电池组技术要求》在今年6月已正式发布。初衷在于规范行业发展,保障消费者安全,避免恶性竞争,提高中国企业进入国际市场的竞争力,可见锂电池产业对于无人机行业的持续健康发展还是至关重要的一环。
     
      飞控系统:群雄逐鹿,竞争激烈
     
      飞控之于无人机,就相当于大脑之于人,是非常核心的部件。除了控制电池、摄像头以及连接遥控外,飞控最重要的功能是分析传感器数据并控制飞行姿态。也就是说无人机的飞行安全与性能表现,绝大部分依靠飞控。而目前国内飞控系统领域活跃着大疆、上海极翼、赛维智能、零度智控、普洛特UP-X以及极飞科技等无人机主流厂商,各自投入无人机产品研发领域的同时,对于飞控系统的讲究也各有特色。
     
      1、大疆:双传感契合,双目立体保证精准悬停
     
      就拿大疆最近新发布的一款无人机Mavic为例,Mavic的飞控系统优势是采用了惯性测量单元(IMU)和指南针这两大核心传感器的冗余备份设计。让两套传感器同时运行,并且受到故障诊断系统的实时监控,一旦出现工作异常就会自动切换至另一套传感器继续工作。而目前传感器失效是无人机的重要安全威胁之一,Mavic配备了两套IMU和指南针传感器,在一组传感器出现异常时,备用传感器马上介入,保障飞行平稳可靠。
     
      除此之外,基于GPS的定位技术只能在户外空旷环境下实现飞行器悬停定位功能,一旦飞行器靠近建筑或者其他遮挡GPS信号的环境时,便无法定位从而产生飞行漂移。而Mavic采用了双目立体视觉系统实现室内或无GPS信号下的精准悬停。
     
      2、上海极翼:精进算法,提升减震
     
      上海极翼在市场主流飞控p2、p2pro基础上进行了优化升级,p2飞控内置了USB模块分离成单独模块,让使用者操作更方便;而p2pro更改了外形颜色及设计的同时,还精进了算法,新增了惯性测量单元(IMU)的减震方式。除此之外,p2和pro都新增了手机地面站功能,同时支持安卓和ios手机系统,只需用手机就可以直接操控无人机,应用更加便利,将给用户带来更多飞行乐趣。

      3、零度智控:精简结构与独立控制并行
     
      零度智控拥有两款无人机飞控产品:“X4-V2”和国内首个双余度飞控“双子星(GEMINI)”。“X4-V2”采用创新的All-in-One设计理念,将控制器、3轴陀螺仪,3轴加速度计、气压计和内减震器等集成在一个精炼的模块中,从而实现平稳姿态、锁定高度等飞行控制功能,具备安装便捷,空间节减,重量缩减的显著特点。
     
      而“双子星(GEMINI)”作为国内首个双余度安全飞行控制系统,其集成了两套独立工作的MC(内置IMU)、GPS、磁罗盘,当主控设备出现意外时热备的从控设备会自动接管对飞行器的控制,提供多重安全保障。支持零度安全伞,意外情况自动开伞,保障飞行作业极致安全。不过,据编者了解,目前这两款飞控产品已经暂停零售。
     
      4、极飞科技:协同工作 断电保护,工业级器件更稳定
     
      极飞科技主打农业无人机系统,其SUPERX2飞行控制器采用了工业级元器件、传感器,耐极端环境。支持热插拔,双电源协同工作,宽电压输入,内置UPS断电保护,兼容植保行业主流的4、6、8轴飞行器,同时采用了工业级陀螺仪,支持电机转速反馈,支持全程自主飞行控制,确保无人机系统安全稳定的飞行。
     
      云台:二轴渐隐退,三轴成主流
     
      作为发挥航拍无人机最终能力的枢纽,云台的好坏逐渐成为消费者判断无人机拍摄能力的关键点。云台是安装在无人机上用来挂载相机的机械构件,看似一个默默无闻的部件,然而对于稳定航拍来说却起着非常大的作用。
     
      目前,三轴增稳云台和两轴增稳云台是目前市场上最为常见的两种云台设备。其中,三轴稳定航拍云台由于其对航拍时的画面有全方位的稳定控制,保证画面清晰稳定的优势,日渐成为主流航拍无人机厂商的首选,现在主流航拍无人机所采用的航拍防抖云台,如:亿航GhostDrone2.0、零度XPLORER、大疆Phantom3都使用了3轴航拍稳定器;但其缺点是工程造价较贵,由于电机控制,所以相对会耗电,降低航拍的续航时间。例如大疆在最近发布的Mavic上的标配就是小巧的三轴机械云台,其最宽处仅为36.5mm,三个维度上都配备了无刷电机,对相机的角度进行高精度控制,根据飞行姿态实时调整方向消除相机的晃动和抖动,时刻保证拍摄画面的稳定。
     
      相比三轴增稳云台,两轴云台就没有那么吸引人了。事实上,两轴增稳云台是三轴云台的缩减版,由于其能够大幅降低成本,同时也能省去垂直方向上的稳定补偿,对耗电也会有所帮助,因此被市场上一些定位在低端产品的无人机所大量采用。不过,随着无人机行业整体水平的逐渐提高,两轴云台也日渐隐退。
     
      图传系统:发展迅速,百家争鸣
     
      作为无人机的图像显示模块,无人机图像传输系统的功能就是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实时稳定的发射给地面无线图传遥控接收设备,其主要由发射端、接收端和显示端三部分组成。而图像传输距离的远近,图像传输质量的好坏,图像传输的稳定性等是衡量无人机图传性能的重要因素,同时图像传输系统的性能也是区分无人机档次的一个关键。
     
      无人机之所以能够一跃进入大众视野并迅速在大众市场火热发展,是很多人始料未及的。从刚开始的空中摄录,到后来的实时摄录,方便的图像传输功能无疑为无人机加足了筹码,赚足了眼球。如今,无人机市场逐渐爆发,越来越多的产业链相关企业也都开始在这一新兴市场发力,也形成了一种“百家争鸣”的态势。
     
      主控芯片:多家芯片厂商竞合无人机产业大热
     
      随着近年来无人机技术在农业、物流等其他应用场景下的需求被不断发掘,一次足以席卷产业上下游的狂热随之而来,这自然也少不了其最核心的无人机芯片领域。为了抢占高地,各大芯片厂商也开始了一场场“战火纷飞”的无人机芯片市场争霸赛。
     
      而目前,主流的无人机主控芯片厂家有高通(Qualcomm)、Intel(英特尔)、ST(意法半导体)、TI(德州仪器)、SamSung(三星)、全志等等。遍观无人机市场的上游芯片供应商,尤其是主控芯片,仍然是以欧美韩系厂商为主导,这与我国半导体及芯片设计产业的发展是息息相关的。
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