2022行业展望：工业级无人机应用与DaaS前沿洞察

佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 未来洞见|专业引领|科技驱动 佩信集团 佩信集团2022行业展望 佩信集团 工业级无人机应用与DaaS前沿洞察 佩信集团 佩信集团 佩信集团 CONTENTS 佩信集团 01应时而生 DaaS开启工业级无人机规模化应用时代 佩信集团 02双轮同造 技术与应用勾画工业级无人机产业图景 07融合共洽 低空新经济加速发展的关键动力与支撑 18流程重塑 佩信集团 破解工业级无人机价值创造的制胜密码 31无人之境 DaaS模式开辟新纪元，高效赋能生产力 佩信集团 39附录 佩信集团 43参考文献 佩信集团 佩信集团 01 D应aa时S开而启生工业级无人机规模化应用时代 佩信集团 民用无人机经过十几年的发展，应用场景已经从个人航拍和娱乐，扩展到能源基建、环保气象、勘察测绘、物流仓储、农林牧渔等行业领域，在国民经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。对于电网、风电和光伏设备巡检等采集数据和信息的任务，使用无人机可以降低人员安全风险，降本增效及提高精细化程度，可谓更便宜、更快、更好、风险更低；巡检结果数据还可以与其它维度数据更好地结合分析，从而产生价值。物流无人机则可以减少因停顿、绕行、颠簸等造成的能量损耗和时间损失，还有助于解决偏远地区紧急件配送难题。 佩信集团 2022年是工业级无人机产业发展具有突破性意义的一年。5月24日，沃尔玛宣布将联合无人机解决方案提供商DroneUp扩展无人机配送服务网络，在年底前有能力覆盖美国6个州400万户家庭，使其无人机年配送包裹量达到百万级1。在国内，截至6月，美团无人机已经在深圳落地4个商圈，配送能力覆盖10余个社区和写字楼，面向真实用户的订单数超过5.8万单2。 这两家公司都非常强调调度系统的建设，原因在于大规模的无人机应用与小规模应用对解决方案提供商有着不同的能力要求。业务规模扩大一方面增加管理复杂度，要求对无人机及驾驶员等资源具有更强的调度能力；另一方面，增加小概率事件相关问题和风险，要求无人机导航和通信等子系统或技术模块更加稳定可靠。 DroneUp属于典型的DaaS（DroneasaService/无人机即服务）解决方案提供商，其并不研发无人机或零部件，而是集成各领域合作伙伴的技术，专注打造能够支持大规模配送的无人机管理系统；通过运营一个按需无人机服务网络，与2万多名持证无人机驾驶员一起服务全美客户34。我们认为，DroneUp率先将工业级无人机推向大规模应用，体现了管理系统的重要性。 佩信集团 本报告介绍和分析了工业级无人机产业结构、产业发展影响因素、应用场景和应用的发展趋势。佩信行业研究院联合佩信集团旗下无人机企业佩航航空，基于为多个行业提供“端到端”“一站式”业务流程服务的实践经验，重点提出关于无人机解决方案客户价值的分析框架、关于DaaS模式可行性和客户价值的测算方法，同时力图较为系统地阐述和定义DaaS模式。 佩信集团 关于无人机解决方案的客户价值，我们提出发挥无人机的4个底层优势，即沿最佳任务路径移动、保持与任务目标最佳相对位置、到达路网覆盖不足的区域、进入不适合人员进入的区域，寻求实现4个根本性的客户价值诉求，即降低总成本、提高工作效率、解决现有作业方式难以解决的问题、降低现有作业方式的风险。 关于DaaS模式可行性和客户价值，我们提出可以参考3个评估维度，分别是降本增效作用、风险发生的概率、风险发生的影响，以降本增效和降低风险后客户的业务增量为单位量化DaaS解决方案的价值；成熟的工业级无人机应用场景风险相对低；为控制风险发生的影响，建议只外包影响相对小的事务性工作。 佩信集团 佩信集团 DaaS属于以无人机系统为主要工具提供的业务流程服务(BPS)，将管理复杂度留给解决方案提供商，将服务成果以“端到端”形式交付给客户；将业务量波动的风险留给解决方案提供商，将保障项目质量的确定性承诺给客户。我们提出了DaaS解决方案的系统总体架构、服务流程和工作任务简要定义，以及解决方案提供商的系统能力构成，认为“人”“机”“数”“技”融合发展的系统能力将是无人机解决方案提供商的核心竞争力。 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 02 佩信集团 佩信集团 双轮同造 技术与应用勾画工业级无人机产业图景 佩信集团 无人机的构造和类别工业级无人机产业结构 佩信集团 03 01/双轮同造 技术与应用勾画工业级无人机产业图景 佩信集团 本部分在技术层面介绍无人机系统构成，从应用场景角度分析绘制工业级无人机产业结构图，重点讨论了巡检、探查、物流、空中作业4个场景大类对应的无人机在其飞行平台系统、任务载荷系统、地面控制系统方面的差异。 佩信集团 无人机的构造和类别 佩信集团 无人机是无人驾驶航空器（UnmannedAerialVehicle）的简称，是由控制站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器。按照不同的应用领域分类，可以将无人机分为军用和民用，其中民用领域又分为工业级无人机和消费级无人机。 无人机需要由无人机系统支配运行，包括飞行平台系统、任务载荷系统、地面控制系统3部分。飞行平台系统又可以分为机体结构、动力系统、飞控系统、导航系统、电气系统、通信系统6部分（图1）。 图1：无人机系统构成 飞行平台系统 佩信集团 机体结构动力系统飞控系统导航系统 飞行平台系统中，飞控系统稳定无人机飞行姿态，控制无人机自主或半自主飞行；导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机按照指定航线飞行；电气系统包括电源和输配电系统及用电设备，支撑无人机性能和安全性；通信系统是空中的无人机与地面控制系统联系的纽带，用于实现对无人机的遥控、遥测、跟踪定位和信息传输。 佩信集团 无人机按照不同的机体结构分类，可以分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机4个主流类型（图2），以及伞翼无人机、扑翼无人机、无人飞艇等小种类。 图2：4类主流无人机机体结构 无人机系统 任务载荷系统 电气系统通信系统 固定翼无人机 多旋翼无人机 佩信集团 地面控制系统 佩信集团 资料来源：佩信行业研究院整理 无人直升机 垂直起降固定翼无人机 资料来源：佩信行业研究院整理 04 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 固定翼无人机主要由给定飞行条件下保持不变的翼面产生飞行升力。多旋翼无人机主要由三个及以上动力驱动的旋翼产生飞行升力，一般通过改变旋翼转速改变运动状态。无人直升机主要由在垂直轴上一个或多个动力驱动的旋翼产生飞行升力，一般通过改变旋翼桨叶角改变运动状态。垂直起降固定翼无人机垂直起降时由与直升机、多旋翼类似起降方式或直接推力等方式实现，水平飞行由固定翼飞行方式实现，且垂直起降与水平飞行方式可在空中自由转换。 无人机按照不同的动力系统分类，可以分为油动无人机、电动无人机（锂电池为主）、固体氧化物燃料电池无人机（氢燃料电池为主）、太阳能无人机、混合动力无人机。 佩信集团 佩信集团 总体来看，上述各类机体结构和动力系统各有优缺点，不同的配置影响无人机的续航能力、飞行速度、飞行灵活性、载重能力、抗风能力、能否垂直起降和空中悬停、飞行振动和噪声、环境适应性、安全性和可靠性，以及无人机解决方案总成本（影响客户总成本，包括碳排放成本）。工业级无人机服务终端客户的具体需求，因此强调解决方案整体价值，而非子系统的单项性能指标。 工业级无人机产业结构 佩信集团 佩信集团 基于相关的技术和应用发展，我们绘制了图3的工业级无人机产业结构图。从上至下，第一部分是无人机系统的各子系统技术和服务提供商，以及为其提供材料、元器件、零部件、软件技术和服务的供应商；第二部分是工业级无人机设计和制造商；第三部分是无人机解决方案提供商；第四部分是无人机后市场及周边服务，主要包括无人机装调检修、保险、培训，以及网络安全及监管技术和服务（例如第三方协助无人机拥有者向民航局报送飞行动态数据，以满足监管要求）。 05 佩信集团 图3：工业级无人机产业结构图 材料、元器件、零部件、软件技术和服务 飞行平台系统 任务载荷系统 地面控制系统 佩信集团 工业级无人机设计和制造 巡检无人机探查无人机 物流无人机 空中作业无人机 工业级无人机应用（无人机解决方案） 能源基建解决方案 环保气象解决方案 勘察测绘解决方案 物流仓储解决方案 交通管理解决方案 安防防控解决方案 应急救灾解决方案 农林牧渔解决方案 佩信集团 无人机后市场及周边服务 装调检修保险 培训 网络安全及监管技术和服务 资料来源：佩信行业研究院整理 工业级无人机设计和制造商偏重飞行平台系统相关技术的优化提升，包括续航、速度、灵活性、载重等通用性能指标，还包括无人机自主避障、集群协同、全自动飞行与自动化作业、多种人机交互方式等应用场景广泛的技术，并以无人机产品为载体将一系列技术和服务提供给更接近客户的解决方案提供商。我们根据多种应用场景对无人机多方面性能各不相同的要求划分了巡检、探查、物流、空中作业4个场景大类，并分别对应4类无人机（图4）。 佩信集团 图4：4个场景大类对应的无人机 巡检无人机 物流无人机 探查无人机 空中作业无人机 任务确定性较强 佩信集团 采集数据和信息操作实物 佩信集团 佩信集团 佩信集团 任务具有较大不确定性或差异性 资料来源：佩信行业研究院整理 佩信集团 巡检无人机和探查无人机执行的任务都属于采集数据和信息，不涉及对实物的处置。其中巡检和探查的区别在于，前者执行的任务确定性较强，飞行路线相对明确固定；后者则面对较大不确定性。物流无人机和空中作业无人机执行的任务都属于操作实物，前者是运输范畴，任务确定性较强，飞行路线相对明确固定；后者是加工范畴，任务差异性较大。这4类无人机在其3个子系统方面的差异可以总结为图5。 佩信集团 图5：4类无人机在其3个子系统方面的差异 飞行平台系统任务载荷系统地面控制系统 巡检无人机 要求相对较低 传感器 佩信集团 更重视自动化技术 探查无人机 要求相对更高 传感器 更重视人机交互技术 物流无人机 要求相对较低 传感器+容器装置 更重视自动化技术 空中作业无人机 要求更加多样化 传感器+空中作业装置 更重视人机交互技术 资料来源：佩信行业研究院整理 06 佩信集团 佩信集团 对客户的深入理解与洞察将是解决方案提供商最重要的竞争优势来源。 飞行平台系统方面，探查无人机由于任务具有较大不确定性，要求飞行平台系统具有更高的续航、灵活性、避障能力等；空中作业无人机由于任务具有较大差异性，对无人机的要求也更加多样化。 佩信集团 任务载荷系统方面，巡检无人机和探查无人机采集数据和信息要用到各类传感器，例如可见光和红外相机、激光雷达、气体嗅探仪；物流无人机和空中作业无人机为了操作实物，在传感器基础上还要用到容器装置和各类空中作业装置，例如精准播撒系统、各类机械臂。 地面控制系统方面，巡检无人机和物流无人机由于任务确定性较强，更有可能向全自动化方向发展，包括自主路径规划、无人机自动机场等；探查无人机和空中作业无人机由于任务具有较大不确定性或差异性，可能会更重视与驾驶员的交互，向更人性化方向发展，包括多种无人机和任务载荷操作方式、第一人称视角飞行体验等。 佩信集团 佩信集团 无人机解决方案提供商偏重任务载荷系统和地面控制系统相关技术的研发或选用，同时结合各类后台技术和业务能力，针对客户具体需求定制解决方案。我们将目前应用无人机解决方案的行业领域归纳为8个类别，分别是能源基建、环保气象、勘察测绘、物流仓储、交通管理、安防防控、应急救灾、农林牧渔。 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 07 佩信集团 佩信集团 融合共洽 低空新经济加速发展的关键动力与支撑 佩信集团 佩信集团 工业级无人机产业发展促进因素影响产业发展的关键问题 08 佩信集团 佩信集团 佩信集团 佩信集团 02/融合共洽 低空新经济加速发展的关键动力与支撑 佩信集团 我们将