无人机全球军民两用超5000亿级的硬科技赛道

发布时间:2022-10-03 05:17:49 来源:ob欧宝网页版 作者:ob欧宝网页版链接

  无人机系统最初应用以军事领域为主,20 世纪90 年代以来,世界各国纷纷探索无人机在民用领域的应用,但由于无人和非无人控制系统分离困难,自动化程度低,无人机在民用领域发展成果较小。

  2010 年后,随着自动化与无人机可靠性不断提高,无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件,无人机民用应用拓展迅猛。

  不仅消费级无人机广泛普及,工业无人机在人工影响天气、应急产业、气象监测、巡检、安防监控、农林植保、测绘与地理信息等领域同时得以快速发展。

  全球无人机产业规模持续扩大,民用无人机市场快速发展。全球消费级无人机市场及大型军用无人机市场发展日趋成熟,无人机在工业级应用场景需求的快速增长和小型军用监控无人机市场的增长驱动着全球无人机产业规模持续扩大。预计到 2024 年,全球无人机市场规模将突破 5,000 亿元。

  无人机是不携载操作人员、由动力驱动、可重复使用、利用空气动力承载飞行、可携带有效载荷、在远程控制或自主规划的情况下完成指定任务的航空器。无人机系统是指由飞行器平台、飞控与导航、飞控与导航分系统、地面指控分系统、任务载荷分系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机可以代替人工更好地完成数据采集、高空拍摄地质遥测、远程监控等作业。

  根据北京航空航天大学出版社出版的《无人机系统概论》,典型的无人机系统由飞行平台、动力装置、航电系统、任务载荷系统、地面系统、综合保障系统等组成,具体构成如下图所示:

  其中,飞行平台是无人机最基本的组成部分,是无人机的主体。飞行平台将动力装置、航电系统、任务载荷以及其他部件组合成一个整体,以实现无人机在空中的飞行。

  无人机使用的动力装置主要有涡轮螺旋桨发动机、活塞式发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轴发动机及电动机等。

  航电系统包含飞控系统、导航系统、机载电源及空中交管等系统,系保证无人机完成拟定任务的关键系统。其中飞控系统系无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场的核心系统;导航系统保障了无人机安全、准时、准确到达既定任务地点;机载电源保障无人机上动力、测控、飞行控制与管理、导航及任务设备等系统和设备正常工作。

  任务载荷系统指无人机携带的完成指定任务的设备或装置,按用途可分为侦察监视、情报通信、电子对抗、武器弹药及其他民用装备等。

  地面系统主要包括指挥控制、起降控制、地面终端及通信链路等系统。其中,指挥控制、起降控制主要由地面终端地面控制站实现,地面控制站是实现无人机指挥控制、任务规划、操作控制及显示记录功能的控制系统。通信链路是无人机与地面系统联系的纽带,主要任务是建立空地双向数据传输通道,用于完成地面控制站对无人机的远距离遥控、遥测和任务信息传输等功能。

  综合保障系统包含飞机平台及地面系统的维护保障系统、人力资源配备及其他设备设施,对无人机系统起支持支撑作用。

  随着无人机技术的飞速发展,无人机系统形成了种类繁多、用途广泛、特点鲜明的分类特征,致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度、性能和特征以及任务等多方面都有较大差异。通常,无人机可按用途、飞行平台构造、大小、飞行性能、续航时间等方法进行分类。

  总体来看,无人机可分为军用无人机与民用无人机两大类,其中,民用无人机一般又分为消费级无人机及工业级无人机。

  军用无人机可按不同的军事用途和作战任务分为无人侦察机/监视机、无人战斗机、通信中继无人机、电子干扰无人机等单一用途无人机,以及侦察打击一体化无人机等多用途无人机。

  无人侦察机/监视机是指借助机上的电子侦察设备获取目标信息的无人机,通常携带有光学照相机、微光(红外)摄像机、电视摄像机、红外线行扫描仪、热成像仪、CCD成像系统、激光指示器、激光测距仪和自动、合成孔径雷达等以执行搜索、检测和识别等军事任务。典型的无人侦察机包括美国诺格公司生产的全球鹰(Global Hawk)无人机系统及MQ-4C无人机系统等。

  无人战斗机指携带小型和大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹,执行空战或对地任务的无人机。典型的无人战斗机以美国诺格公司的X-47B无人战斗机、英国BAE系统公司的雷神无人战斗机及法国达索公司的神经元无人战斗机等。

  通信中继无人机作为空中中继平台,可增加信息的传输距离,即利用无人机向其他军用机传输图像等信号,一般安装了超高频或甚高频的无线电通信设备。

  电子干扰无人机可利用有源或无源电子干扰设备,通过辐射电磁或释放铝箔条和金属干扰丝等破坏敌方通信系统,干扰敌方电子设备,使其效能低下甚至完全失效。目前,电子干扰无人机大多采用无源干扰方式,基本的干扰设备包括铝箔条投放器、曳光弹投放器和雷达回波增强设备等。典型的电子干扰无人机包括美军装备的微型诱饵无人机MALD-J等。

  察打一体无人机通过将无人侦察机配备打击武器,实现侦察和打击的一体化,可以及时地向其所探测到的目标发动攻击,大大提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性。发行人产品翼龙系列无人机系统系典型的察打一体无人机系统,目前,全球主要察打一体无人机如下表所示:

  民用无人机根据下游用户的类型,可分为消费级与工业级无人机两种类别。消费级无人机主要为小型无人机,满足普通消费者对航拍及娱乐的需求,操作便利性好;工业级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。

  在工业领域,无人机具有成本相对较低,无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用便利性强等优势,因此得到了广泛的应用。其主要应用市场包括人工影响天气、应急救灾、气象监测、航空拍摄、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、科研试验、海事侦察、环境监测等多个领域。工业无人机的主要使用用途如下表所示:

  无人机还可以分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机和混合式无人机等。由于垂直起降固定翼无人机具有起降便捷、航时长等特点,具有应用优势,在工业无人机市场中的保有量逐渐增多,市场份额逐渐提高,已成为工业无人机的主要布局形式之一。具体而言,不同飞行平台构造形式的无人机系统特征和技术优势如下:

  根据北京航空航天大学出版社出版的《无人机系统概论》及国防工业出版社出版的《无人机手册》,按照无人机的飞行性能,可从飞行速度、航程、实用升限、续航时间对无人机系统进行分类。

  在飞行速度方面,无人机可分为低速无人机、亚声速无人机、跨声速无人机、超声速无人机和高超声速无人机。低速无人机的马赫数(Ma)一般小于0.4;亚声速无人机的Ma一般为0.4-0.85;跨声速无人机的Ma一般0.85-1.3;超声速无人机的Ma一般为1.3-5;高超声速无人机的Ma一般大于5。

  在航程(或活动半径)方面,无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。超近程无人机活动半径为5-15公里;近程无人机活动半径为15-50公里;短程无人机活动半径为50-200公里;中程无人机活动半径为200-800公里;远程无人机活动半径大于800公里。

  在实用升限方面,无人机可分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。超低空无人机实用升限一般为0-100米;低空无人机实用升限一般为100-1,000米;中空无人机实用升限一般为1,000-7,000米;高空无人机实用升限一般为7,000-20,000米;超高空无人机实用升限一般大于20,000米。

  按照无人机的续航时间,无人机可分为长航时无人机、中航时无人机及短航时无人机。通常将续航时间大于24小时的无人机系统称为长航时无人机,续航时间在6-24小时的无人机系统称为中航时无人机,续航时间小于6小时的无人机系统称为短航时无人机。

  根据北京航空航天大学出版社出版的《无人机系统概论》,按照无人机的质量及外形尺寸的大小,无人机可分为微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机几大类。大型无人机质量一般大于800千克;中型无人机质量一般为200-800千克;轻型无人机质量一般为100-200千克;小型无人机质量一般为1-100千克;微型无人机质量一般小于1千克。发行人主要从事大型无人机的研制与生产业务。

  世界上最早的“无人飞行器”是法国高菲尔兄弟于1782 年研制的热气球。在美国南北战争中,北方联盟曾使用过载有燃烧装臵的无人观测气球,成功地给南方联邦的战线造成了一场火灾。第二次世界大战期间,德国在1944 年制造了V-1 导弹,它既是第一个成功的巡航导弹,也是现代喷气式无人机的雏形。

  第二次世界大战后,军用无人机的发展趋向多样化。① 是改装退役飞机,用作靶机或研究;② 是以专门设计的小型无人机担任特殊的侦察或实验任务。③ 是以小型无人飞机取代有人驾驶飞机的任务,例如美国在20 世纪60年代研制的QH-50C 无人反潜直升机,它是世界上第一种旋翼无人机。

  总结来看,全球军用无人机的发展大致经历了以下几个阶段:① 20世纪20-60年代,无人机主要作为靶机使用,是无人机发展的起步阶段;② 20世纪60-80年代,无人侦察机及电子类无人机在战场上崭露头角,无人机开始进入实用阶段;③ 从20世纪90年代起,无人机在现代高技术局部战争中得到了全面应用,无人机正处于迅猛崛起和蓬勃发展阶段。全球军用无人机的发展历程如下:

  无人机系统最初应用以军事领域为主,20 世纪90 年代以来,世界各国纷纷探索无人机在民用领域的应用,但由于无人和非无人控制系统分离困难,自动化程度低,无人机在民用领域发展成果较小。2010 年后,随着自动化与无人机可靠性不断提高,无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件,无人机民用应用拓展迅猛。不仅消费级无人机广泛普及,工业无人机在人工影响天气、应急产业、气象监测、巡检、安防监控、农林植保、测绘与地理信息等领域同时得以快速发展。

  近年来,在信息化战争的发展形势下,无人机等新型装备需求大幅提升,再加上不断爆发的安全问题、领土争端,装备无人机成为了以较低成本增强自身国防实力的有效手段,导致全球军用无人机需求不断扩大。根据蒂尔集团的报告,2019年-2028年全球军用无人机年产值(含采购)逐年增长,到2028年产值预计达到147.98亿美元,年产值(含采购)复合增长率约5.36%,市场保持可持续的稳定发展。

  由于对无人机装备有需求的国家很多,但目前全球具备自主生产高性能军用无人机能力的国家较少,因此相较传统武器装备,无人机全球军贸市场较为活跃。目前全球无人机系统军贸领域主要出口国家为以色列、中国及美国,澳大利亚、土耳其、瑞典、意大利等国也有部分无人机出口。根据斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI)统计,2010年至2020年度,无人机军贸市场中以色列出口份额最大,约占军贸市场31%,美国市场份额约28%,中国市场份额约17%,其他国家无人机系统军贸出口规模合计占比约25%。中国无人机出口的主力机型为“翼龙”和“彩虹”系列无人机。

  我国无人机系统发展起步晚于美国、以色列、英国等军事科技强国。近十几年来,我国无人机系统的发展呈厚积薄发趋势。各航空企事业单位以其技术和产业优势推动了产品技术和产业体系向高端发展,军用无人机系统核心技术和主流产品紧跟国际发展前沿,我国无人机系统发展势头迅猛,正进入创新跨越发展的新时期。

  随着我国军费投入持续快速增长以及现代信息化战争需求不断释放,我国军费将更多投入至武器装备建设领域,武器装备更新换代需求将加速释放,预计我国军用无人机行业将加速发展。

  近年来,全球民用无人机市场实现了快速增长,根据Frost & Sullivan预计,全球民用无人机市场规模将从2015年的214.50亿元人民币增长至2019年的657.38亿元人民币。从类型构成看,过去几年消费无人机一直占据民用无人机的较大市场空间,但随着无人机在工业应用场景的拓展,未来工业无人机将成为民用无人机的发展热点,市场规模将快速增长。根据Frost & Sullivan预测,到2024年,全球民用无人机市场规模将增长至4,157.27亿元人民币,2015年-2024年年复合增长率将达43.03%。此外,工业无人机增速预计明显超过消费无人机并逐步成为民用无人机市场的主要组成部分。预计至2024年工业无人机市场规模将达到3,208.20亿元,占全球民用无人机市场规模比例由2015年的25%上升至约77%,2015年-2024年年均复合增长率达57.55%。

  中国已成为全球无人机行业版图中最重要的一块。我国民用无人机市场发展潜力巨大,以大疆创新为代表的无人机企业引领着全球消费级无人机的发展,而工业无人机在农林植保、巡检、测绘与地理信息、安防监控、物流运输等领域的应用不断深入,通过代替人工作业实现降本增效。安防监控、物流运输等领域的应用不断深入,通过代替人工作业实现降本增效。

  目前,我国工业无人机主要应用于测绘与地理信息、巡检、安防监控、农林植保等领域。近年来,巡检、测绘与地理信息、安防监控等领域的市场份额明显提升。随着无人机技术的持续发展和商业应用的不断成熟,工业无人机的应用领域持续拓展,无人机在工业领域的应用将具有更大的商业价值,我国工业无人机市场规模正处于快速增长阶段。

  通用原子成立于1955年,总部位于美国加利福尼亚州,主要从事无人机侦察机、“捕食者”系列无人机系统以及机载传感器的研发、生产及销售业务。其无人机产品主要包括MQ-9A、MQ-9B、Avenger、Gray EagleER无人机系统等。

  诺斯罗普·格鲁曼公司总部位于美国维吉尼亚州,是全球性的航空航天、国防与安全公司,主要为美国政府提供军用装备业务。诺斯罗普·格鲁曼公司无人机产品主要为大型固定翼侦察无人机MQ-4C及全球鹰无人机系统。

  以色列航空工业集团(Israel Aerospace Industries Ltd.)是以色列国有企业,主要负责以色列国防系统与出口产品的生产。其主要无人机产品为大型高空长航时无人侦察机苍鹭TP无人机及中空长航时无人机系统苍鹭无人机。

  土耳其航空工业集团(Turkish Aerospace Industries)是土耳其国有企业,主要负责飞机、直升机、无人机及航天系统等的研制生产。其主要无人机产品为安卡(ANKA)中空长航时侦察无人机以及阿克苏古尔(ANKA-AKSUNGUR)察打一体中空长航时无人机系统。

  大疆创新成立于 2006 年,注册资本 3,000.00 万元。大疆创新是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商,致力于为无人机工业、行业用户以及专业航拍应用提供性能最强、体验最佳的智能飞控产品和解决方案。大疆创新客户遍布全球 100 多个国家,其主要产品已广泛应用到航拍、遥感测绘、森林防火、电力巡线、搜索及救援、影视广告等工业及商业用途。大疆创新在多旋翼无人机以及消费级无人机领域具有绝对领先地位,并于 2015 年 12月发布 MG-1 多旋翼无人机进军工业无人机农林植保领域。目前,大疆创新的产品主要为多旋翼,与发行人产品在测绘与地理信息、巡检、安防监控等领域的小面积无人机作业场景存在局部市场交叉,但基于产品特点的不同,具体应用场景有所差异。

  科比特成立于 2014 年,注册资本 5,080.33 万元,是一家专业从事工业级多旋翼无人机系统的研发、生产、销售、培训和服务为一体的国家高新技术企业。科比特的产品以多旋翼无人机为主,广泛应用于电力、公安、消防、石化、农业、航拍等行业服务,主要客户包括国家电网、南方电网、国电风能、中石化等。科比特与发行人主要在无人机巡检等领域存在竞争。

  飞马机器人成立于 2015 年,注册资本 670.94 万元,致力于为客户提供软硬件一体化、便捷易用的超小型无人机系统。飞马机器人的产品以超小型垂直起降固定翼无人机系统为主,与发行人产品主要在无人机测绘与地理信息等领域存在竞争。

  华测导航成立于 2003 年,注册资本 34,143.20 万元。华测导航专业从事高精度卫星导航定位有关的软硬件技术及其产品的研发、生产和销售,为各行业客户提供数据采集设备及系统解决方案,是国内高精度卫星导航定位产业的领先企业之一。华测导航设立了无人机事业部,致力于将华测无人机广泛应用于数字城市、智慧城市、农村土地经营权调查、大比例尺测图、两权发证、林权调查、森林防火、海洋监测、山洪灾害监测、渔业养殖、大气监测等项目。华测导航的无人机产品包括多旋翼无人机、垂直起降固定翼无人机,与发行人产品主要在无人机测绘与地理信息等领域存在竞争。

  中海达成立于 2006 年,注册资本 67,594.09 万元。中海达是一家专业从事高精度卫星导航定位系统(GNSS)软硬件产品的研发、生产、销售,提供基于高精度 GNSS 技术系统工程解决方案及相关服务的企业,并自主化研发、生产及销售无人机航测装备。中海达的主要无人机产品包括固定翼无人机、多旋翼无人机,与发行人产品主要在无人机测绘与地理信息等领域存在竞争。

  观典防务成立于 2004 年,,注册资本 15,834.00 万元。观典防务是专业从事小型无人机研发、生产、销售以及无人机航测图像获取、识别及地理信息标定服务的北京市高新技术企业,是我国无人机禁毒领域最大的服务提供商。公司自主研发了“禁毒者”系列无人机以及多种与之配套的目标识别与定位系统,产品广泛应用于安防监控、农业植保等领域。观典防务的无人机产品包括多旋翼无人机、垂直起降固定翼无人机,与发行人产品主要在无人机安防监控等领域存在竞争。

  纵横股份成立于2010年,主要从事垂直起降固定翼工业无人机的研发、生产、销售及服务,产品被广泛应用于测绘与地理信息、巡检、安防监控、应急等领域,产品及服务覆盖1300余家客户。2019年,该公司在国内工业无人机整机市场占比为5.4%,排名第二,仅次于大疆。而在垂直起降固定翼工业无人机这个细分领域,纵横股份的市场占比为53.8%,位列第一位。

  中无人机成立于2007年,是一家专注于大型固定翼长航时无人机系统成体系、多场景、全寿命的整体解决方案提供商,主要从事无人机系统的设计研发、生产制造、销售和服务。公司目前无人机系统主要应用于军用市场领域,并大力开拓民用市场领域。中航无人机旗下的核心产品翼龙系列无人机系统为大型固定翼长航时无人机系统,目前在军用领域广泛应用于执行大范围侦察、情报传输及火力打击等任务,已经成为“中国制造”的名片。

  航天彩虹是中国航天科技集团有限公司下属的从事无人机业务及新材料业务的上市公司。上市公司及其下属的彩虹公司与神飞公司主要从事中大型无人机及相关产品的研发、设计、生产、制造、试验、销售及服务等,产品主要为“彩虹”系列无人机。航天彩虹是公司目前的主要竞争对手之一。

  腾盾股份主要从事以无人飞行器为代表的智能装备研发、制造,销售和运营服务业务,其产品主要为“双尾蝎”、“扑天雕”等系列无人机,是公司的主要竞争对手之一。

  天宇长鹰主要从事无人机系统及相关配套系统的研发、制造、销售及服务业务,其承接了北京航空航天大学无人机所的主要资源,产品主要为“长鹰”系列无人机。天宇长鹰原为上市公司长鹰信质的控股子公司,长鹰信质已于2020年12月将所持天宇长鹰股权转让给台州市优化升级投资合伙企业(有限合伙)等受让方。

  海鹰航空是中国航天科工飞航技术研究院控股子公司,是中国航天科工集团有限公司唯一的无人机总体单位和无人机产业平台,重点负责无人机预研创新以及无人机产品研制、生产、试验和服务等业务。海鹰航空主营业务为军用无人机、靶机、民用无人机以及无人机商业运营服务,专注于高空高速、察打一体、飞翼布局等高端无人机研制与应用方面。

  易瓦特成立于 2010 年,注册资本 5,815.50 万元。易瓦特是以工业无人机及智能电网配套产品与服务为核心的高新技术企业,主要产品包括固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机等。易瓦特与发行人主要在无人机巡检等领域存在竞争。

  特别提示:本文仅为行业研究和公司案例分析,不构成任何投资建议或者推荐,请勿据此做出任何的投资决策。

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