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2022年中国无人机自动飞行系统与自动机场需求市场调研报告.pdf
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1、前 瞻 产 业 研 究 院 出 品2022年中国无人机自动飞行系统与自动机场需求市场调研报告年中国无人机自动飞行系统与自动机场需求市场调研报告 一步之遥的“智慧飞行”一步之遥的“智慧飞行”思维导图分析总结中国工业无人机发展现状01中国工业无人机主要需求场景及应用现状02CONTENTS目录中国无人机自动机场发展背景及现状03中国无人机自动机场行业应用实践04中国无人机自动机场需求趋势展望05中国无人机自动机场行业典型企业0601中国工业无人机发展现状中国工业无人机发展现状1.1 工业无人机定义及分类1.2 工业无人机发展宏观环境1.3 工业无人机市场规模及竞争格局1.4 工业无人机发展趋势分析
2、工业无人机属于民用无人机的一种,是一种精准、高效、便捷的可远程控制的航空器,工业无人机主要用于协同或代替人工完成多种商业领域的任务,其通常搭载为完成作业飞行活动的装置或设备。根据国家统计局制定的国民经济行业分类与代码(GB/T4754-2017),“工业无人机”归入计算机、通信和其他电子设备制造业(国统局代码39)中的智能消费设备制造(396),四级代码为3963(智能无人飞行器制造)。1.1.1 工业无人机定义无人机无人机民用无人机民用无人机工业无人机工业无人机资料来源:前瞻产业研究院整理。1.1.2 工业无人机分类-按应用领域目前,测绘与地理信息、安防监控、巡检、消防救灾、农林植保是工业无
3、人机主要的应用场景。所以,根据应用领域不同,工业无人机可分为地理测绘领域工业无人机、低空巡逻巡检领域工业无人机、应急管理领域工业无人机、农林植保领域工业无人机等。地理测绘领域地理测绘领域低空巡逻巡检领域低空巡逻巡检领域农林植保领域农林植保领域应急管理领域应急管理领域资料来源:前瞻产业研究院整理以无人机飞行的人工介入水平来划分,分为人工作业、半自动作业、自动作业、全自动作业。1.1.2 工业无人机分类-按人工介入水平巡检时,人员手工操纵无人机进行目标拍摄;当巡检结束后,人工将拍摄的照片拷出并进行重新命名以便存储和分类。在此过程中,巡飞行检难度高,效率低,巡检数据处理的工作量巨大,无人机作业能力和
4、效率的提升主要依赖操作人员的经验水平。人工作业人工作业半自动作业半自动作业巡检时,在人工辅助的前提下,无人机自动地按照规划的航线、航点进行飞行任务。巡检过程中,人工干预和自动作业相辅相成,如部分无人机厂商自研无人机飞行管理平台,具备无人机航线规划、航点采集、精准复拍等能力。自动作业自动作业巡检时,自动作业在半自动作业的基础上,进一步解放人工操作。巡检过程中,无人机自动将照片、视频资料上传至操作地面站或指挥中心,地面站软件自动进行照片分类存储,在接入网络的情况下,与指挥中心服务器进行数据同步。全自动作业全自动作业巡检时,即完全无需人员现场作业,通过驻点设备自动放飞无人机,人员远程一键开始飞行。巡
5、检过程中,远程操作人员调用既定航线、一键下达作业,驻点设备自动完成系统准备,包括设备自检、作业环境判断、无人机电池准备、无人机开机、无人机自检、航线任务下达等。100%50%50%30%70%100%资料来源:前瞻产业研究院整理工业无人机按系统控制对象的不同,分为传统飞行、航点飞行、辅助自动飞行、高级辅助自动飞行、有限自动飞行和全自动飞行。1.1.2 工业无人机分类-按系统控制对象资料来源:前瞻产业研究院整理无人机飞行模式按系统控制对象分类控制控制环 境 感 知环 境 感 知任 务 感 知任 务 感 知决策决策场景场景DL1航点飞行飞手操控的非自动飞行DL2辅助自动飞行目标跟踪/自动避障DL3
6、高级辅助自动飞行地面目标跟随/空中目标锁定防地飞行/微小动态目标捕捉DL4有限自动飞行自助目标跟踪/视觉路径规划/违章车辆跟踪DL5全自动飞行任何情况下的自主飞行DL0无人人主导人人无人主导人主导人人限定场景系统主导人主导人主导人限定场景系统系统系统主导系统主导限定场景系统系统系统系统限定场景系统系统系统系统全部场景2018年工业无人机相关政策主要集中在农林植保领域,目前国家关于无人机的政策对工业无人机产业链的影响主要集中在下游,如交通领域、应急安防领域、水域监控领域、天气监控、农林植保等。1.2.1 工业无人机发展政策环境工业无人机主要国家政策汇总时间时间政策名称政策名称政策核心内容政策核心
7、内容政策涉及产品及技术政策涉及产品及技术政策类型政策类型涉及产业链涉及产业链2022年1月18日国务院关于印发“十四五”现代综合交通运输体系发展规划的通知推广无人车、无人机运输投递,稳步发展无接触递送服务。高原型大载重无人机指导类下游-交通物流2021年12月30日国务院关于印发“十四五”国家应急体系规划的通知推广运用智能机器人、无人机等高技术配送装备,推动应急物资储运设备集装单元化发展,提升应急运输调度效率。长航时大载荷无人机、太阳能长航时和高原型大载荷无人机、无人机通信技术指导类下游-应急安防2021年11月20日国务院关于印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知强化长江禁捕水域渔政执法
8、监管能力,建设统一的渔政执法远程监控指挥调度系统,加强视频监控、雷达监控、渔政执法船艇(趸船)、无人机设施设备建设。/指导类下游-水域监控2020年11月24日国务院办公厅关于推进人工影响天气工作高质量发展的意见建设监测与作业一体化的智能物联站点。探索大型无人机等人工影响天气作业新方式、新手段。大型无人机指导类下游-天气监控2020年7月8日国务院2020年立法工作计划该条例指出,民用无人机制造的行业管理部门由国务院工业主管部门负责,运行和运营管理部门由民用航空主管部门即民航局负责,产品认证与监督由市场监督管理部分负责。/规范类中游-无人机制造2020年7月4日国务院办公厅关于切实做好长江流域
9、禁捕有关工作的通知沿江各省(直辖市)要根据禁捕后的实际管理需求,紧急配置一批渔政执法船艇、无人机、雷达光电视频监控等执法装备设施。/指导类下游-水域监控2018年12月21日国务院关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见积极发展农用航空,规范和促进植保无人机推广应用。/指导类下游-农林植保2017年7月8日国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知建立自主无人系统共性核心技术支撑平台;发展消费类和商用类无人机、无人船,建立试验鉴定、测试、竞技等专业化服务体系,完善空域、水域管理措施;在无人机、语音识别、图像识别等优势领域加快打造人工智能全球领军企业和品牌。无人机自主控制技术规划类
10、上游-人工智能资料来源:前瞻产业研究院整理1.2.2 工业无人机发展经济环境资料来源:国家统计局 前瞻产业研究院整理2021年,我国沉着应对百年变局和世纪疫情,构建新发展格局迈出新步伐,经济高质量发展取得新成效,实现了“十四五”良好开局。根据国家统计局发布的中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报公布的初步核算数据显示,2021年,我国实现国内生产总值1143670亿元,比2020年增长8.1%,两年平均增长5.1%。2021年,我国国内生产总值构成中,第一产业增加值占比为7.3%,第二产业增加值占比为39.4%,第三产业增加值占比为53.3%。2010-2021年中国GDP增长走势
11、图(单位:万亿元,%)41.2148.7953.8659.3064.3668.8974.6483.2091.9398.65101.36114.3710.6%9.6%7.9%7.8%7.4%7.0%6.8%6.9%6.7%6.0%2.2%8.1%0%2%4%6%8%10%12%020406080100120140201020112012201320142015201620172018201920202021国内生产总值GDP(万亿元)增速(%)2010-2021年中国三次产业结构(单位:%)9.3%9.2%9.1%8.9%8.6%8.4%8.1%7.5%7.0%7.1%7.7%7.3%46.5%
12、46.5%45.4%44.2%43.1%40.8%39.6%39.9%39.7%38.6%37.8%39.4%44.2%44.3%45.5%46.9%48.3%50.8%52.4%52.7%53.3%54.3%54.5%53.3%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%201020112012201320142015201620172018201920202021三次产业构成-第一产业增加值(%)三次产业构成-第二产业增加值(%)三次产业构成-第三产业增加值(%)1.2.3 工业无人机发展社会环境资料来源:国家统计局 前瞻产业研究院整理新中国成立以来,我国加快城市化建
13、设,城镇化水平不断能提升。根据国家统计局公布的数据显示,2020年我国城镇人口总数为90220万人,城镇化率为63.89%,较2010年提升13.94个百分点。根据国家统计局发布的中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报公布的初步统计数据显示,截至2021年底,我国城镇人口总数达91425万人,城镇化率进一步提升至64.72%。十八届三中全会后公布的中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定指出,我国将从户籍制度改革、县改市、城市建设投融资机制等方面对新型城镇化的发展进行全面的制度安排和部署,我国城镇化建设步伐加快。2010-2021年中国城镇人口规模及城镇化率(单位:万人,%)66
14、978 69927 72175 74502 76738 79302 81924 84343 86433 88426 90220 91425 49.95%51.83%53.10%54.49%55.75%57.33%58.84%60.24%61.50%62.71%63.89%64.72%0%10%20%30%40%50%60%70%0100002000030000400005000060000700008000090000100000201020112012201320142015201620172018201920202021城镇人口(万人)城镇化率(%)中国城市化进程发展阶段0.00%10.0
15、0%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%30%70%城镇化起步发展阶段城镇化加速发展阶段城镇化平稳发展阶段当前所处阶段社会外部环境是影响工业无人机行业发展的重要因素,具体分析如下表所示:1.2.3 工业无人机发展社会环境主要社会环境因素对工业无人机行业发展影响分析因素因素影响影响影响分析影响分析人口结构的变化和老龄化现象的加剧促进我国老龄化问题日趋严峻,人口红利逐渐消失,劳动力成本持续上升,机器人取代人工作业是大势所趋,尤其是一些精细和作业环境危险的工作,更需要由机器人来完成。比如在电力巡视工作中,巡线员需要翻山越岭并且带电登塔作业,巡检无人机作
16、为机器人的一种,能保障输电线路巡检安全、提升工作效率,控制电网运维成本,逐步替代传统的人工电力巡视。新冠病毒肺炎的流行与防疫工作的开展促进1)在新冠肺炎疫情的影响下,2020年所有行业的增长预期都有所下降,疫情给经济短期发展和发展前景预期带来一定冲击,居民消费和投资意愿下降,生产萎缩,从而给无人机行业带来短暂震荡。2)但政府、教育、零售、医疗行业的增长预期依然强劲,得益于中国政府陆续出台政策对无人机市场进行监管,以及自主导航等新技术的实现,未来无人机市场的发展可期。3)在疫情的危机中也不乏新的机遇。疫情期间,无人机的应用场景,可以深入到社会治理的“毛细血管”,各种无人机出现在了楼宇间、村庄里、
17、城市街道、高速路口等场景。工业无人机平台在新冠病毒疫情防控中可以满足安全巡查、防控宣传、消杀喷雾、物资投递、热感测温等方面的应用需求,无人机平台在疫情防控工作中的拥有巨大的优势。无人机应用场景不断拓展加深,加快行业的发展,也令这一行业吸引了更多资本与人才的关注,为未来发展奠定了良好基础。4)长期来看,疫情可以成为工业机器人大规模应用的催化剂,“无接触配送”或将成为未来发展趋势,工业无人机应用前景广阔。电网数字化促进1)电网数字化的发展为无人机电力巡检的网络协同和数据智能提供了技术保障。2)全国投运电网里程稳步增长,国家将重点投入配网改造,这为无人机电网巡检由输网拓展至配网提供了重要的需求支撑。
18、资料来源:前瞻产业研究院整理随着5G、人工智能、物联网、云计算、大数据等新型智能化技术与工业级无人机的不断融合,将继续成为未来几年推动无人机技术创新的关键力量,无线充电、视觉避障、手势控制、5G通信、集成芯片等关键技术的不断突破,无人机性能将实现大幅提升,随身携带、简易操作、长续航能力、自主反应将成为主要特点。同时,工业级无人机自身的技术也将不断地更新迭代,朝更加智能化、人性化的方向发展,从而推动无人机在行业的深化应用。得益于技术力量,工业级无人机将迎来新的机遇与变革,未来可期。1.2.4 工业无人机发展技术环境新兴技术对工业无人机行业发展影响分析技术名称技术名称技术现状技术现状影响分析影响分
19、析5G和人工智能伴随5G商用正式落地,云计算、人工智能、大数据、物联网等新技术将与5G技术更加深度融合,推动产业实现质变跨越,催生融合互促的新生态。随着5G网络逐步覆盖,更多的5G技术也会逐步落地,工信部规划“十四五”每万人拥有5G基站数达26个5G和人工智能技术将推动工业无人机进入更加智能化和小型化的时代:1)5G的低延时特征可以更快地实现影像数据的传输,进一步扩大工业无人机的飞行距离和控制范围等;2)5G技术的发展将大大改进工业无人机的连接速度,集无线通信、传感器集成和空间定位等功能于一体的高性能芯片,能够使工业无人机获得和个人电脑一样的处理能力。3)5G无线技术在工业无人机联网中的应用:
20、高达每秒10 GB的数据吞吐量,实现空中视频和其他传感器数据的实时共享;工业无人机与人工智能的结合,将使其更加小型化。届时将会催生更多的工业无人机替代人工、天空替代地面、群体作业替代个体作业的无人机应用。工业无人机与5G的结合,将加快形成空基互联网。无人机智能化自主避障、自动跟踪目标等技术逐渐普及。工业无人机变得更加智能,从“飞行的照相机”向“飞行的机器人”转变。工业无人机电池技术工业无人机电池技术发展迅速,主要包括氢燃料电池技术、油电混合技术、无人机系留技术等。显著提高了工业无人机的续航时间。资料来源:前瞻产业研究院整理近五年来,中国消费级及工业无人机都取得了高速发展,五年年均复合增长率分别
21、为22.58%及 49.94%。中国民用无人机的市场发展潜力巨大,逐渐成为全球无人机行业重要的板块之一,主要得益于供给端及需求端两方面的双重驱动。2019年,我国工业无人机市场规模达152亿元,2020年,我国工业无人机市场规模约达273亿元。根据市场发展现状预测,前瞻初步预测到2027年,中国工业级无人机市场规模将超过1700亿元。1.3.1 工业无人机市场规模资料来源:Frost&Sullivan 赛迪智库 前瞻产业研究院整理2016-2024年中国工业无人机行业发展规模及预测(单位:亿元)30 43 69 128 152 273 1700 020040060080010001200140
22、0160018002015201620172018201920202027E5G具有超低延时、超大带宽、超高可靠性的特点,相比4G拥有广覆盖、海量连接等优势。目前,已有部分无人机应用在4G网络通信的支持下运行,但受带宽、时延、干扰的影响较大。随着5G商业化进程的发展,新一代移动通信网络将解决无人机行业应用里遇到的通信问题,赋予无人机超高清图传、超低时延数据传输、超视距飞行、异地控制等能力。而云计算平台可以为工业无人机行业提供安全的数据存储、计算服务,是无人机实现智能化的重要因素。1.4 工业无人机发展趋势-技术趋势随着工业无人机执行的任务越来越多,对载荷要求逐渐提高,未来的技术研究趋势是将多种
23、载荷与无人机更好地集成。飞行数据可被实时录入云计算平台,实现对无人机的追踪、监控与管理;云端AI可代替人工观看视频控制无人机,判断并避让周围的障碍物;实时监测无人机的作业情况,对飞行路径、任务载荷系统等进行自主规划。云计算与云端云计算与云端AIAI5G技术技术工业无人机工业无人机技术发展趋技术发展趋势势赋予无人机超高清图传、超低时延数据传输、超视距飞行、异地控制等能力多载荷集成多载荷集成中国工业无人机技术发展趋势前瞻产业研究院整理目前我国工业无人机的产品发展共有三大趋势,一是多任务载荷,二是多任务载荷下的小型化趋势,三是智能自主化。其中,无人机智能自主化即无人机自动机场的应用,无人机自动机场可
24、减少人工操作失误,助力无人机更快更好的解决应用领域的发展痛点。1.4 工业无人机发展趋势-产品趋势资料来源:中航(成都)招股说明书随着社会经济发展与无人机产业成熟化,工业无人机执行的任务呈多样化趋势,仅搭载普通小型摄像头等任务载荷无法满足其在测绘、巡检、农林植保的任务执行能力。其次,无人机的任务载荷重量更是影响续航时长的重要因素之一。如何将多种载荷与无人机更好地集成,以更经济的平台来执行任务是行业研究的主要方向。01.多任务载荷多任务载荷未来,随着无人机技术的快速发展,任务载荷制造技术和工艺的不断提高,新型材料的不断推出,无人机任务载荷实现小型化将成为民用无人机领域重要发展趋势之一02.任务载
25、荷小型化任务载荷小型化工业无人机常常应用于应急通信、气象探测等环境恶劣、复杂的工作场景,应用于包括海洋、山地、林地等多样化地形,人工操控稍有延迟可能发生撞机等危险事件。此外,国家对无人机的飞行安全等问题日益关注,因此对无人机的飞行动态,包括飞行轨迹、高度、速度等信息的追踪十分重要。自主智能化将提高无人机的运行效率,进一步提高无人机运行安全性能,是未来大型工业无人机的重要发展方向之一03.智能自主化智能自主化0202中国工业无人机主要需求场中国工业无人机主要需求场景及应用现状景及应用现状2.1 工业无人机主要应用场景及下游应用结构2.2 主要领域工业无人机应用现状及潜力工业无人机的主要应用领域包
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