根據(jù)最新的市場(chǎng)調(diào)查和研究,有七大技術(shù)(如下圖所示)在商業(yè)無(wú)人機(jī)的版圖擴(kuò)張中具有舉足輕重的作用,即LiDAR技術(shù),感知與避障技術(shù)(Sense & Avoid),超視距技術(shù)(BVLOS),無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)(UTM),電池性能(Battery Performance),全自主飛行技術(shù)(Full Autonomy),以及無(wú)人機(jī)集群技術(shù)(UVA Swarms)。
目前,這七項(xiàng)技術(shù)在商業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)或多或少已被應(yīng)用或正在開發(fā),但均面臨著三個(gè)問(wèn)題:應(yīng)用范圍較窄;應(yīng)用成本較高;以及應(yīng)用范圍受相關(guān)法律法規(guī)的約束。
未來(lái)的十幾年里,這七項(xiàng)技術(shù)將獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展,對(duì)商業(yè)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。下圖展示了這七項(xiàng)技術(shù)在2017年至2031年的十四年間的發(fā)展趨勢(shì),藍(lán)色方塊代表“極有影響力”,灰色方塊代表具有“一般影響力”。
LiDAR技術(shù),感知與避障技術(shù)
根據(jù)分析和預(yù)測(cè),最早成熟的是LiDAR技術(shù)和感知與避障(Sense & Avoid)兩項(xiàng)技術(shù),將分別在2018年和2019年發(fā)展到具有一般影響力的水平,這兩項(xiàng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主飛行的關(guān)鍵。
LiDAR技術(shù),又稱無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)技術(shù),是一種較新的測(cè)繪技術(shù),使用高精度激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)(GPS)以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS),這三者組合可實(shí)現(xiàn)超精3D繪圖。因?yàn)閮r(jià)格高昂,LiDAR技術(shù)先前只用于飛機(jī)。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)成本的降低,LiDAR技術(shù)也得到了更廣泛的應(yīng)用。
感知與避障技術(shù)(Sense & Avoid)對(duì)精度和計(jì)算能力的要求極高,是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)化乃至智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。強(qiáng)大的感知與避障系統(tǒng)將能夠在很大程度上減少因操作失誤造成的無(wú)人機(jī)炸機(jī)和傷及人身和建筑物的事故。目前,商業(yè)無(wú)人機(jī)的避障能力尚處于初級(jí)階段,仍有很大的發(fā)展空間。
綜合來(lái)說(shuō),這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)商業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)的重要性可列為中等,更準(zhǔn)確地說(shuō),是這兩項(xiàng)技術(shù)所帶來(lái)的自主飛行能力才是對(duì)商業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)最至關(guān)重要的。
超視距技術(shù),UTM系統(tǒng),與全自主飛行
其他三項(xiàng)技術(shù)——超視距技術(shù)(BVLOS),無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)(UTM),以及全自主飛行技術(shù)(Full Autonomy)將迎來(lái)長(zhǎng)足發(fā)展,分別在2019年,2020年和2022年達(dá)到極有影響力的水平。這三項(xiàng)技術(shù)具有相關(guān)性,均依賴于傳感處理技術(shù)的進(jìn)步以及良好的無(wú)人機(jī)立法環(huán)境。
目前,自動(dòng)化已成為各行業(yè)的時(shí)代主題,許多行業(yè)都在使用機(jī)器智能提高效率和自動(dòng)化水平,商業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)也不例外。如果商業(yè)無(wú)人機(jī)能實(shí)現(xiàn)全自主飛行,無(wú)需飛手和觀察員的操作,將大大降低運(yùn)營(yíng)成本,降低事故率,提高安全性。
但全自主飛行目前面臨著兩大挑戰(zhàn),即社會(huì)層面和立法層面的問(wèn)題。從社會(huì)層面來(lái)說(shuō),普通民眾需要一定的時(shí)間,積累一定的安全感,方可認(rèn)可和接受無(wú)人機(jī);從立法層面來(lái)說(shuō),政府需要對(duì)無(wú)人機(jī)制定合理的立法措施,既能對(duì)其進(jìn)行有效的管理,又不妨礙其以安全的方式發(fā)展壯大。
另外,商業(yè)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)想要充分挖掘其潛力,無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)(UTM)的實(shí)施至關(guān)重要。使用實(shí)時(shí)通信和管理系統(tǒng),無(wú)人機(jī)可以在更大的飛行范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更安全地飛行。目前,一些公共機(jī)構(gòu)正在評(píng)估無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)(UTM)的實(shí)施要求和條件,也有一些公司在為提供空域管理解決方案出謀劃策,這些都有著積極的意義。
然而,分析認(rèn)為,無(wú)人機(jī)行業(yè)距離建立一個(gè)全球統(tǒng)一的UTM系統(tǒng),允許任何無(wú)人機(jī)在任何地點(diǎn)進(jìn)行安全飛行,還需要數(shù)年的時(shí)間。
在某些領(lǐng)域,由于目前的技術(shù)水平和法律法規(guī)能夠提供有效操作和相關(guān)的安全保障,因此建立UTM系統(tǒng)不是問(wèn)題。但在其他領(lǐng)域,特別是涉及到超視距,共享空域,以及接近人或基礎(chǔ)設(shè)施等目標(biāo)的飛行,全球UTM標(biāo)準(zhǔn)的缺乏將嚴(yán)重制約商業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用的增長(zhǎng)。
目前的無(wú)人機(jī)立法環(huán)境尚未成熟,各國(guó)的無(wú)人機(jī)法律法規(guī)均在醞釀和完善中。
但預(yù)計(jì)在未來(lái)五到十年內(nèi),隨著無(wú)人機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用和無(wú)人機(jī)用例的明晰化,立法環(huán)境將會(huì)進(jìn)一步健全,全自主商業(yè)無(wú)人機(jī)將可能迎來(lái)更廣泛地使用,而超視距技術(shù)(BVLOS)和無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)(UTM)則是實(shí)現(xiàn)這條的關(guān)鍵。
電池技術(shù)
電池技術(shù)也在迅速發(fā)展,在2022年將達(dá)到極有影響力的水平。電池性能的提高意味著在未來(lái)的五至十年里,電動(dòng)無(wú)人機(jī)將有可能與一些較小的油動(dòng)無(wú)人機(jī)相競(jìng)爭(zhēng)。由于油動(dòng)無(wú)人機(jī)的購(gòu)買和維護(hù)成本較高,電動(dòng)無(wú)人機(jī)將有助于降低資本支出和運(yùn)營(yíng)成本。
集群技術(shù)
最后來(lái)看無(wú)人機(jī)集群技術(shù)(UVA Swarms)。集群技術(shù)是未來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要熱點(diǎn)。作為一種顛覆性技術(shù),集群技術(shù)一直被中美等國(guó)軍隊(duì)視為無(wú)人化作戰(zhàn)的突破口。目前,集群技術(shù)更多地是為學(xué)術(shù)界和國(guó)防界關(guān)注。根據(jù)預(yù)測(cè),無(wú)人機(jī)集群技術(shù)將在2027年達(dá)到一般影響力的水平