过去几年,消费级无人机市场爆发式增长,无人机影响力从C端向B端外溢,工业级市场需求加速释放,随着技术/配套服务逐步成熟,工业级无人机行业将进入高速增长阶段。

飞控是核心部件,动力系统决定续航

无人机硬件制造主要由零部件、周边设备及整机制造组装三个环节组成。

__零部件制造__:包括飞控系统、动力系统、通信系统等内部模块以及机身外壳制造等,零部件是无人机整机的核心组成部分,直接决定无人机的飞行性能、续航能力、载荷大小以及操控性能等。

__飞控决定飞行稳定性__。飞控系统即飞行管理与控制系统,是无人机的“大脑”,直接决定无人机的飞行性能,主要由控制计算机、传感器、导航设备、执行设备等组成,能够实现无人机的姿态控制等功能。飞控的发展历史经历了三个阶段,到21世纪以来,已经完全实现数字化,这也是消费级无人机爆发式增长的重要原因之一。

20170112 05 drone02

飞控的发展历史

__动力系统决定续航和负载能力__。无人机动力系统决定续航时间、负载等指标,主要包括电动和油动两类。目前消费级无人机基本全部装配锂电池,而工业级既有电动也有油动。中国作为全球最大的智能手机等电子产品消费国,拥有相当完备的电子产业链,电池在性能和价格方面均走在国际前列,这也是消费级无人机蓬勃发展的原因之一。由于工业级无人机具备工具属性,所以对续航时间、载重等的要求都要高于消费级无人机,所以从动力系统来看,除了电动之外,油动发动机在工业级无人机上的应用十分广泛,也有一些无人机开始配置燃料电池等高性能动力装置。

__周边设备制造__:包括机载设备、地面控制站制造等,其中机载设备是无人机实现作业要求的重要组成部分,地面控制站则主要实现操控功能。工业级无人机的客户群主要是企业以及政府部门,目前主要用于电力巡检、新闻航拍、农林植保、警用安防等领域,是满足B&G端客户需求的工具,机载设备多种多样,包括红外、紫外等成像设备及专业航测相机等。

20170112 05 drone03

工业无人机机载设备

整机制造:机型包括多旋翼、固定翼和无人直升机等。按照机型分类,无人机包括多旋翼、固定翼、无人直升机以及飞艇等。由于多旋翼可实现垂直升降、空中悬停等功能,对起飞条件的要求较低,操控也相对简单,因此消费级市场基本以多旋翼为主;另外,由于固定翼和无人直升机在续航、负载及抗风等方面具备优势,所以工业级市场表现出多旋翼、固定翼、无人直升机等多种机型百花齐放的情形。

20170112 05 drone04

无人机按机型分类

未来四年CAGR70%,市场空间百亿级

__未来四年国内工业级无人机硬件CAGR约70%__。根据易观国际和宇辰网的统计数据,仅按照硬件口径测算,2014年中国民用无人机市场规模约15亿元,2015年为24亿元,根据调研我们假设过去两年工业级市场占比为1/3,2014/2015年国内工业级无人机硬件市场规模为5/8亿元左右。另外,我们假设2016/2017/2018/2019/2020年工业级市场占比在38%/42%/45%/48%/50%左右,主要基于以下判断:(1)消费级红海市场已经成为共识,2016年以来新推向市场的工业级产品明显增多;(2)根据我们的调研,工业级无人机厂商对未来几年的发展保持乐观;(3)农业、测绘、电力等行业客户需求持续向上;(4)2015年大疆工业级产品销量占比在20%左右,计划在未来三年内,工业级和消费级布局比例各占50%。综合以上假设,计算得出2020年国内工业级无人机硬件市场规模为132.5亿元左右,16-20年CAGR约70%。

20170112 05 drone05

国内工业无人机硬件市场规模预测

20170112 05 drone06

2014-2020年中国工业级无人机硬件市场规模及预测

驱动因素:技术进步,产业化大门打开

__飞控、图传等技术取得突破。__飞控系统即飞行管理与控制系统,是决定无人机飞行性能的核心构成,主要由控制计算机、传感器、导航设备、执行设备等组成,能够实现无人机的姿态控制等功能。图传即图像传输,现有的产品在传输距离、分辨率和延迟程度三个方面均有明显提升。近十年以来,随着技术的进步,飞控芯片、传感器、导航设备等多个模块的性能均快速提升,而且集成度的提升也使得体积变小、成本下降。

__锂电池广泛应用。__无人机动力系统决定续航时间、负载等指标,主要包括电动和油动两类。目前消费级无人机基本全部装配锂电池,而工业级既有电动也有油动。中国作为全球最大的智能手机等电子产品消费国,拥有相当完备的电子产业链,电池在性能和价格方面均走在国际前列,这也是消费级无人机蓬勃发展的原因之一。

__机载设备和云台技术进步。__机载设备在无人机应用过程中至关重要,目前主要的机载设备包括光学相机、红外/紫外成像设备等,在作业过程中,这些机载设备需要提供稳定而清晰的画面数据,云台技术的突破为民用无人机的广泛应用提供了可能。

20170112 05 drone07

无人机主要配件价格变动(单位:元/件)

类似于计算机从军用渗透到民用领域的路径,民用无人机的发展驱动力之一也是技术进步,无人机领域的摩尔定律趋势明显,中投统计的数据显示,从2015+年4月到2016年8月,同一型号的无人机飞控、电池、GPS等零部件价格均有下降趋势。

未来:零部件技术不断进步,智能化趋势明显

__零部件的研发实力仍然是核心竞争力。__无人机的技术稳定性十分重要,B&G端客户对飞控系统、定位系统、通信系统等模块的要求非常高,因此技术研发实力是工业级无人机行业的核心竞争力之一。最近几年,由于技术稳定性不足导致的炸机事件多有发生,造成的损失也不小。技术直接决定了无人机在作业过程中安全性,未来整个行业仍然会投入大量的精力对核心零部件进行研发。

__避障技术提升智能化水平。__目前市场上已经出现超声波、TOF以及多种测距方法与图像处理组成的复合型避障技术。(1)超声波避障:是相对简单的测距系统,但在特殊情况下会受到干扰,遇到反射能力较差的障碍物,会出现安全隐患;(2)TOF避障:飞行时差测距,属于双向测距技术,稳定性要高于超声波避障;(3)复合型避障:比如大疆的智能避障系统“Guidance”,可在前后左右下一共5个方向识别障碍物,配备超声波和机器视觉两种识别机制,能有效避免超声波的缺陷。

__续航能力不断提升。__续航能力不足一直是困扰工业级无人机发展的关键问题之一,在农业、电力以及警用等应用过程中,无人机续航能力的增加可以大幅度提高作业效率。除了常见的电动、油动、油电混动无人机外,目前市场上也出现了一些新型的动力系统,比如氢燃料电池等。总体来讲,无人机动力系统的发展趋势是性能更优、成本更低、体积更小、安全性更高。