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商用无人机市场成长快 通讯充电技术待突破

多旋翼无人机已成商用无人机市场主流。图片来源:https://www.pexels.com/

在包括空域、陆路及水域的无人载具发展趋势中,空域无人机的发展在新兴电子科技与传统遥控模型产业转型的驱使下,最为迅速且成熟。无人机技术涉及机械、通讯、飞控、航天等跨领域,市场应用更已拓展至智慧城市、地理探勘、安全监控、物流交通、先进农业等,不仅在产品面有外销潜力,应用方面也具有产业效益。

高盛(Goldman Sachs)研究更预测,由于民间(包括个人娱乐与商用)与政府运用需求不断扩增,全球无人机市场从2016年开始至2020年间,将可能突破1,000亿美元。

起飞重量影响应用价值

无人机根据飞行结构可粗分为固定翼与旋转翼,军用无人机多为固定翼设计,商用与娱乐用无人机则是以运用4?6个螺旋桨的多旋翼设计为主。因为多旋翼设计结构简单,活动部件仅有无刷马达,系统成本非常低,加上操控上不须特殊飞行知识,且具备垂直起降与空中悬停能力,无人机起降的场地要求比起固定翼来得少,也让旋转翼成为商用与消费用无人机的主流规格。

旋转翼无人机的飞行时间、高度及距离都较固定翼无人机短,一般而言,在中低空区域飞行的无人机,滞空时间为数小时。飞行高度在100公尺以下的低空者,飞行时间仅1?3小时以内,飞行速度也比不上固定翼,但也因此比较安全可靠。

无人机的应用价值,相当程度取决于起飞重量(机身重量+酬载重量),重量愈高,飞行高度也愈高,可以应用的领域也更广。如起飞重量在20?150公斤的无人机,可以用做边界巡航、海岸巡防、森林勘灾、农业喷药等。起飞重量在20公斤以下的无人机,就只能用在休闲空拍、建筑扫描、空中保全等。

商用机种成长快速 北美仍是主要市场

美国联邦航空总署(FAA)在2019年初公布布了针对未来20年航空发展的预测,其中就提到光是2018年,在FAA注册的商用无人机数量就已超过17.5万架,让全美注册商用无人机总量成长超过170%,超过27.7万架。

FAA在2018年原本预测,全美到2022年将有约45.2万架商用无人机投入使用,但由于不少大企业如Amazon、Google、Walmart等,都已宣示将会把送货无人机投入应用,照目前的成长速度来看,不必等到2022年,最迟2020年初就可能会达标。

FAA因此认为,商用无人机市场于未来5年将增加2倍,至2023年达到83.5万架。其中价格低于1万美元的无人机市占率,也会从目前的95%跌至85%。显示商用无人机可望因为性能及应用价值的提升,摆脱消费用无人机的低价竞争压力。

事实上,自FAA的无人机实名登记制度于2015年12月实施以来,至2018年9 月,全美共有逾90万个登记机主,估计全美目前共有约125万架正在使用的业余无人机,预计到 2023年会成长至140万架,增幅明显不及商用无人机,加上2018年的登记成长速度,已较2016、2017年有所放缓,都反映消费性无人机市场的成长正在放缓。

另一个商用无人机的重要市场-中国大陆,成长也非常快速。根据中商产业研究院《2019年中国无人机行业市场前景研究报告》,大陆民用无人机市场规模将超过军用无人机市场规模,大陆民用无人机市场规模到2019年预计将超过200亿元。但美国市场仍是最重要的无人机市场,约占全球市场比重65%;大陆位居第二,为5%;其次为澳洲,加拿大和英国的4%,法国则低于3%。

商用无人机不仅产品成长快速,应用服务营收的成长速度也相当惊人。根据Tractica的最新预测,2026年全球无人机服务收入,将从2017年的3.376亿美元增长到227亿美元,驱动无人机服务市场的主导产业,包括电影和媒体行业,公用事业、能源和基础设施部门,以及农业。

通讯及充电技术仍待突破

但商用无人机目前仍有许多技术瓶颈有待突破,才能拓展更多的应用服务。一般无人机主要以Wi-Fi遥控控制,续航力也偏短、仅有20-30分钟的电力,导致无人机的应用受限。

为突破应用限制,愈来愈多的无人机发展,开始朝4G网络搭配Wi-Fi之双链路通讯方案,虽然4G讯号在不同区域会遭遇通讯质量不稳定的挑战,导致影响影像传输等应用遭遇困难,但只要能在传输延迟及影像画质间取得平衡,未来商业化应用仍是指日可待。

如工研院与警政署合作发展出同时操控多架无人机的管理系统-「电信操控无人机队解决方案(Automatic Police UAV Patrol System;APUPS)」,透过4G网络与地面控制站管理系统将无人机组成机队,同步在地图标示无人机的位置,并可在跨点或跨区视距外操控操控,将应用在警政巡逻,大幅增进警务执行效率,提升维安成效,并扩及其它无人机潜在应用。

无人机续航的关键在于电力,如何让无人机在执行任务后能自动回地面站充电,及让户外型充电站克服天候问题,也成为许多研发人啽费尽心思要解决的问题,如运用实时动态定位技术(Real Time Kinematic;RTK),进行高精准定位与红外线导引,在顶楼设置自主式充电站,就可让无人机在各站间降落快速充电,无须使用人力更换电池,有效延长无人机执勤时间。

小标:软硬集成 发展垂直应用是重点

若能克服通讯模块、自动化及充电系统等问题,致力于拉近技术与应用的距离,无人机的潜在应用价值也会愈多,取代危险、耗时又费力的工作。除了警政署,包括水利、环保、交通等政府单位,也可利用无人机进行土石流监控、桥梁检查和安全巡视等,节省人力时间,掌握动态状况。

无人机亦可搭载双镜头,兼具大范围侦蒐及细部聚焦功能,如于水库巡检掌握水情信息,于重要路口车流分析以预防交通事故。台湾软硬件厂商若能携手合作,提供全方位的无人机垂直应用解决方案,依据不同场域需求进行客制化调整,将可攻占不可限量的无人机潜在市场与商机。

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