2017年9月1日 星期五

【深度報告】消費級無人機的昨天、今天和明天


Future Drone Concepts








 來源: 华尔街见闻


未來趨勢:消費級繼續成長,細分應用是新方向展
1 同質化嚴重,技術門檻是否已降低?
我們對新型無人機的開源技術情況、關鍵技術情況進行了對比分析,可以得出這樣的結論:飛控技術的開源化、主要零組件的通用化,將使得行業的進入壁壘降低。但是,為了達到用戶體驗要求,在通用技術的基礎上,開發出具有先進傳感器技術、先進圖像定位導航技術、智慧化目標辨識跟蹤技術、高精度姿態穩定控制技術等,真正具有競爭力產品的行業技術壁壘在不斷提高。

這一現象將導致行業出現以下幾種變化
高技術附加值企業進入正循環。類似大疆這種產業巨頭,將會按照自有技術路線,繼續深耕圖像處理、雲台控制、視覺輔助穩定、防碰撞等技術,打造出更優秀產品,從而搶佔更多市場佔有率、享受更高的利潤率,獲得更多資源後,將會繼續投入人力物力進行技術研發,領先進入下一代產品的籌備中。這也是我們認為,大疆將會繼續保持一家獨大的主要考慮。

中等技術附加值企業兩極分化。一部分例如XIRO、Zerotech、Yuneec這樣的技術研發能力過硬、技術資源整合能力強的競爭企業,追隨領頭羊的步伐和方向,在關鍵技術(光流輔助、避障、視覺等方面)上緊跟步伐,確保產品技術與大疆沒有代差。同時不斷爭取從技術上,新找到新的突破點,產品亮點,甚至直接從關鍵技術上,實現彎道超車,超越對手。

但是,也必須承認,從目前的技術儲備、企業實力來看,短期內這一願景恐難以實現。另一部在資源、技術實力等方面表現較弱的企業,很有可能在追隨領頭羊的過程中被淘汰、兼併,例如3DR宣佈退出消費級市場,Zano宣佈破產,Lily無人機新產品發佈推遲。

中等技術附加值企業,尋求細分市場突破。還有一部分企業將會退出和大疆的競爭,尋求其他技術路徑,例如極飛專注於農用植保機市場,極翼挖掘無人機系統組件方案市場等。

這一部分可以看到國際企業涉足較多,深耕無人機平台的服務與應用,透過公司原有技術累積,在無人機應用領域尋求突破。在這一行業變化趨勢中,應該可以看到更大的機會和市場空間,目前在市場上也出現了對應的產品,比如主打自拍的便攜口袋無人機(Dobby、HoverCamera、空Ying等)、主打農用監控等新領域的行業級無人機等。

同時也要看到,傳統巨頭也對新興領域產生了濃厚興趣,例如大疆也已經發佈了農用植保機型MG-1。

低技術附加值企業,被淘汰或轉入玩具生產。在行業准入技術壁壘降低的情況下,技術含量低、使用感受差的低成本無人機(玩具無人機)湧入市場,但是主打的是低端玩具級市場,根據目前的市場調查,玩具級市場保有一定市場空間,但是行業競爭激勵、利潤率低,只能依靠銷量帶動企業效益,發展十分受限。

2 巨頭湧入,資源、市場可能重新劃分
按照目前的發展趨勢,越來越多的網路科技巨頭,和工業巨擘,開始意識到無人機將是未來商場上一片新的戰場。高通這樣的晶片產業龍頭,直接放出無人機專用開發平台SnapdragonFlight,透過技術高度從上游向下游輸出,直接打入無人機市場;緊跟其後的華為、三星也都發佈了類似的產品線,希望從無人機硬體平台分一杯羹。

巨頭的湧入,尤其是高通、英特爾這樣的直接介入無人機產業第一線的公司的行動,將帶來行業資源的重新分配,必會加速行業格局的洗牌進程。

另一方面,DHL、Amazon、順豐等快遞物流方面的巨頭,也都紛紛開展無人機貨物配送的應用嘗試,但是限於各地對於商用無人機的法律規定,無人機配送貨物,還並沒有大規模展開,不過,可以看到,在不遠的未來,大幅節約了人力物力成本的無人機物流配送方案,必將成為行業主流。

除了在業務領域開展無人機研究以外,Facebook、Google這樣的巨型網路公司,關於無人機的未來應用,還有著更長遠的謀劃。

1.高通、華為、三星佈局晶片平台
高通Snapdragon Flight2015年2月,高通收購了無人機飛控研發機構KmelRobotics,之後將Kmel的飛控算法與自身晶片相結合,推出了Snapdragon Flight參考設計平台。

Snapdragon Flight參考板大小僅58x40毫米,整合了Qualcomm Hexagon DSP,可為無人機是提供即時控制,還有雙頻802.11nWi-Fi、藍牙4.0、全球導航衛星系統等支持。

影像拍攝方面,支持4K解析度攝影機,畫質增強以及影像處理能力,並支持720p第一視角影像編碼。此外,還提供了氣壓計等一系列傳感器,以及快速充電技術。

還提供了無人機軟體和相關開發工具,可為無人機提供影像、影像捕捉、通訊,以及導航方面的支援。零零無限的Hover Camera、零度智控的Dobby、騰訊的Ying均採用的高通Snapdragon Flight平台,且已經在市場上亮相。

華為-宙心科技華為對無人機晶片行業的佈局,是從華為海思(Hisilicon)監控解決方案出發的。華為海思目前佔據了全世界影像監控(監控攝影機)70%的市場佔有率。

2016年初,華為與宙心科技核心成員,在中國的深圳,開始了為期6個月的封閉開發,7月初,開發佈會宣佈基於華為海思晶片的無人機平台誕生。

宙心科技表示:「海思晶片適合作為無人機平台,是因為它的影像系統是最專業的,而且監控攝影機屬於工業級應用,對環境的適應能力,也強於為手機打造的平台」。

另外,宙心科技團隊將影像分析算法,運算中頻繁調用,且消耗資源較大的主要算子實現硬體化,以減少底層運算對CPU資源的消耗,節省CPU資源來做更多的智慧分析應用。

最終可以看到,基於海思晶片的無人機平台,有三大技術優勢:1、電子穩像算法,最高支持4K解析度影像;2、極速圖傳,「從攝影機採集輸入,到地面站影像輸出,延遲只有100ms」;3、快速啓動,「從冷啓動到航拍業務啓動完成,不超過3秒鐘」。

另外,據宙心團隊介紹,在於華為合作前,宙心團隊核心成員,曾在高通負責過行動晶片平台,向無人機晶片平台轉移的相關工作。



三星Artik相比於高通,直接收購了無人機開發團隊;三星的Artik系列產品,主要是面對物聯網大行業的整體考慮,包含三種型號Artik1/5/10,僅售99美元。

以Artik5為例,Artik5尺寸增大到29x25mm,搭載1GHzARM雙核處理器(Mali400 MP2 GPU),搭配的是512MBLPDDR3 內存,以及4GBeMMc閃存。支持Wi-Fi、低功耗藍牙,支持802.11b/g/n。

此外,該晶片還能對解碼H.264等格式,720p 30fps的影像進行解碼,還提供了TrustZone,接口種類相當豐富,包括USB,GPIO,I2C,UART和SPI端口,主要應用於相機、無人機等產品。

透過幾家公司的晶片方案可以看到,未來無人機市場上,擁有傳統技術優勢的晶片整合公司,已經推出了功能更加豐富齊備的平台解決方案,這將導致無人機新機開發的經濟成本、技術成本繼續降低,消費級無人機尤其是低端消費級無人機,競爭會更加激烈,利潤空間會繼續壓縮。

2.DHL、Amazon、Google等嘗試快遞應用
相比於高通、華為在技術層面上,推動了無人機技術的發展,DHL、亞馬遜等快遞企業,一直在行業應用領域上,推進者無人機商用進程。

DHL2014年9月26日,在德國小鎮Norddeich,DHL進行了為期一個月的無人機快遞試飛,主要向人煙稀少的小島Juist運送藥品。

DHL所設計的Paketkopter四軸無人機,目前承重為1.2kg,飛行時間最長約為45分鐘,速度最高可達65千米/時。另外,DHL還在測試一種傾轉旋翼無人機Parcelcopter,傾轉旋翼無人機具有起降方便、飛行效率高的優點。


Amazon在2013年的12月,亞馬遜(Amazon)CEO貝索斯,首次對外披露了名為PrimeAir的無人機配送包裹計劃。據亞馬遜方面介紹,其所設計採用的8軸無人機最大可承重2kg(86%的網購商品重量在這個數值以下),運送範圍在亞馬遜物流配送中心16km範圍內。

根據貨物大小,選擇不同型號的無人機進行配送,最快30分鐘送達。無人飛行器會在卸貨之後,自動返回庫房。據金融研究公司ARKInvest的一項研究顯示,亞馬遜無人機送快遞每件成本約1美元,只相當於當前當日達快遞服務7.99美元的一個零頭。


Google 2014年8月,Google正式公佈了悄然實施了兩年的,Project Wing送貨無人機研發項目,並表示希望在幾年內推出小型無人機快遞服務。Google送貨的4軸無人機的原型機,翼展寬約1.5米,高約0.8米,重量約8.6kg,載重約1.4kg,能從距地約46米的高度,向地面遞送包裹。

順豐作為對岸中國快遞巨頭,順豐在2015年3月也公開了自己的無人機配送計劃。但是順豐的無人機配送,主要是在自己的網點之間運行,並不直接面對客戶。

3.Facebook、Google借無人機「高層築夢」
Facebook、Google從來都不是,只盤點眼前利益的普通公司,他們經常被認為肩負的是推動人類文明進步、社會科技發展的責任與擔當。在無人機領域,兩者均開始著眼於推動全球的互聯網在貧困和特殊地區的覆蓋,各自經營著規模宏大的空中網路覆蓋計劃。

FacebookAquila計劃美國當地時間7月21日,Facebook CEO扎克伯格宣佈,旗下太陽能無人機Aquila,已經在亞利桑那州的一個軍用機場成功首航,Aquila原計劃飛行30分鐘,不過進展非常順利,就決定延長時間,共飛行了96分鐘。

Aquila是由太陽能面板供電的,理論上一次可以飛行至多3個月時間,速度達到每小時120公里;雖然翼展接近波音737飛機,但重量僅有453公斤;開啓巡航模式,耗電僅為5000瓦,功耗僅僅相當於三個吹風機,或者一台微波爐。

Facebook預計,大約1000架這樣的無人機,就能讓整個地球時刻保持著高速的聯接。而至於一些極其偏遠,且不適合無人機抵達的區域,Facebook也考慮透過人造衛星進行覆蓋。


GoogleSkyBender計劃與Facebook有同樣的想法,Google正在打造新的無人機項目SkyBender,旨在透過太陽能無人機,進行高空5G無線網路傳輸。這一項目目前正在美國新墨西哥州的美國航天港進行測試,據報道測試地點是佔地1393平方米的機坪。Google將毫米波傳輸技術,應用於Sky Bender項目,利用毫米波譜進行無線電傳輸,比目前的4G傳輸速度快上40倍。



根據上述企業的行動計劃,可以得出以下幾條結論:
1、晶片巨頭為無人機產業量身打造的開發平台,一旦開始大規模商用,必將使得無人機產業的開發門檻進一步拉低,一方面促進了消費級無人機產業的發展,另一方面消費級無人機的競爭,將顯著加劇;

2、無人機物流配送,不論是以何種形式進入行業應用,必將是未來趨勢;

3、隨著能源動力、新材料等無人機技術的發展,類似Aquila、Skybender這樣的無人機商業應用,還留給了我們巨大的想像空間。

3 行業級細分市場應用初露冰山一角
在消費級市場如火如荼的競爭下,行業級無人機市場卻在默默地持續發力,逐漸顯露出冰山一角。從中國市場來看,大疆推出MG-1,開始與極飛科技搶奪農用植保行業地盤,易瓦特、科比特等在電力巡檢、監控方面繼續深耕,另外,在安控、反恐、檢測等領域,許多公司也逐漸開始進入行業級無人機領域。

再看國際方面,相關行業級公司已經逐漸具備規模,部分公司已經開發出獨有特色的專有技術,在行業級細分市場上站穩腳跟。而且,與中國情形不同的是,國際公司在產品策略上,更加註重無人機的上層應用技術,例如數據地圖測繪、數據採集、雲端服務等,相比於行業級專用無人機硬體平台的設計製造,具有核心技術的上層應用企業,顯然更容易在市場上掌握發話權,這也是中國行業級無人機未來的發展方向。

應用領域一:農用植保機

大疆在四旋翼機型開發上,累積了大量的經驗,在轉型進入農用植保市場上,可謂是有備而來,另外,憑借著多年來磨練出的優秀設計團隊,大疆的植保機型一經推出,遍受到廣泛關注。尤其是諸如進氣口過濾等細節考慮,大大提升了植保機的使用壽命。



另外,極飛科技也在長期探索下,推出了P20V2農用植保無人機系統,除了無人機以外,還提供了RTK定位系統、智慧氣象站作為輔助設備。

極飛農業無人機監控調度管理系統,整合了農業無人機管理的數據資訊和管理工具,可以根據標準的工作流程,對人員和物質進行調配,使工作更加高效的執行。

應用領域二:基於無人機的數據提供商——現場管理與測繪
Skycatch公司Skycatch是一間航拍數據收集創業公司,他們透過四軸飛行器,對地形進行航拍,並將這些數據出售,或是提供相關服務。與其把無人機當做玩具販賣,Skycatch讓四軸飛行器更具實際意義,並且找到了一個更好的商業模式。

該公司從重工業入手,透過航拍,讓管理者能夠更好的理解工廠的運作模式和狀況。他們將無人機和基地台,帶到用戶所在地,並搭建相關設備,一旦硬體搭建起來了,用戶就可以使用網路查看這些數據,他們可以使用手機、電腦查看,不需要離開辦公室。


Pix4DPix4D提供了一套無人機圖像處理軟體,這是一個完整的繪圖和建模解決方案,並可自動將航拍圖像,轉換成2D或3D模型。目前應該是行業級無人機,在商業測繪領域最優秀的一支團隊。



  
傳統航拍無人機主要面對的,是航拍用戶、無人機發燒友玩家,對無人機飛行性能、雲台穩定效果、影像拍攝效果要求較高,相對無人機尺寸較大、重量較重等特點要求較低,但是小型自拍級無人機,主攻隨身便攜自拍場景,面對的是大眾消費市場,所以對其尺寸重量、售價都有更高的要求。

2.站上巨人肩膀的小而美
目前市場上主要發佈了三款自拍級小型無人機:
(1)零零無限於2016年4月發佈了HoverCamera,主要賣點是其可折疊的外形和錢包大小的體形;另外,HoverCamera還利用其攝影機,實現了室內的單目SLAM算法,能夠在室內進行地圖構建,可用以進行導航、避障。

(2)零度智控的Dobby,同樣可以將四個旋翼臂折疊藏入機身,機身折疊後尺寸也類似於普通手機;零度智控擁有多年的無人機開發經驗,Dobby是競爭產品中開發比較成熟的,也是唯一量產上市的產品。


(3)騰訊的空影是其進入無人機行業發佈的第一款產品,同樣也主打折疊、便攜。另外,背靠騰訊社交網路平台,空影所拍攝的影像、圖片可以直接分享到朋友圈。

 

三款產品除了均採用折疊結構以外,均採用的高通Snapdragon Flight 平台開發。正如前文所介紹的,這種巨頭公司打造的成熟平台解決方案的出現,將大大加速行業產品開發的速度。讓許多初創團隊,或者有意進入的公司,可以憑借一個穩定高效的硬三款產品除了均採用折疊結構以外,均採用的高通SnapdragonFlight平台開發。

正如前文所介紹的,這種巨頭公司打造的成熟平台解決方案的出現將大大加速行業產品開發的速度。讓許多初創團隊或者有意進入的公司可以憑借一個穩定高效的硬體平台,直接進入無人機應用的功能開發階段。

Snapdragon Flight的發展路線,雖然也是基於APM或者Pixhawk開源平台的思路,但是Snapdragon Flight的驍龍801處理器計算能力,相比於APM、Pixhawk的單片機有了質的提升,在強大的硬體平台基礎上,加入了對地的光流傳感器功能支持、雙目視覺功能支持、4K攝影、2.4G/5.8G的WiFi通訊支援,從具備的功能上來說,基本滿足了當前第3代消費級無人機的主流配置要求。

憑借平台的另外,三款自拍無人機均引入了電腦視覺的相關功能,比如對於自拍十分重要的人臉辨識功能、自動跟蹤功能,同樣,為了保證拍攝畫面盡可能穩定,都採用了光流定位技術。其中,SLAM技術和人臉辨識、跟蹤技術對於自拍無人機來說,是兩項比較核心的關鍵技術:

SLAM技術。自拍無人機由於體積受限,很難搭載更多的傳感器進行避障等,而室內通常環境複雜,在室內環境下保證安全性,就要更多地依靠視覺方面,進行環境感知,障礙物感知。另外,透過視覺進行導航,對於傳感器訊息缺乏的小型自拍無人機平台,也有很大的意義。

人臉辨識與跟蹤。不同於傳統的消費級無人機,室內環境下使用自拍無人機,無法獲得GPS訊息,對於目標興趣點進行跟蹤,只能依靠圖像辨識技術,而且對於自拍這種特殊的應用,人臉辨識就顯得更加關鍵。平台,直接進入無人機應用的功能開發階段。

Snapdragon Flight的發展路線,雖然也是基於APM,或者Pixhawk開源平台的思路,但是Snapdragon Flight的驍龍801處理器,計算能力相比於APM、Pixhawk的單片機,有了質的提升,在強大的硬體平台基礎上,加入了對地的光流傳感器功能支援、雙目視覺功能支援、4K攝影、2.4G/5.8G的WiFi通訊支援,從具備的功能上來說,基本滿足了當前第3代消費級無人機的主流配置要求。

憑借平台的另外,三款自拍無人機均引入了電腦視覺的相關功能,比如對於自拍十分重要的人臉辨識功能、自動跟蹤功能,同樣,為了保證拍攝畫面盡可能穩定,都採用了光流定位技術。其中,SLAM技術和人臉辨識、跟蹤技術對於自拍無人機來說,是兩項比較核心的關鍵技術:

SLAM技術。自拍無人機由於體積受限,很難搭載更多的傳感器進行避障等,而室內通常環境複雜,在室內環境下保證安全性,就要更多地依靠視覺方面進行環境感知,障礙物感知。另外,透過視覺進行導航,對於傳感器訊息缺乏的小型自拍無人機平台,也有很大的意義。


人臉辨識與跟蹤。不同於傳統的消費級無人機,室內環境下使用自拍無人機無法獲得GPS信息,對於目標興趣點,進行跟蹤只能依靠圖像辨識技術,而且對於自拍這種特殊的應用,人臉辨識就顯得更加關鍵。


3.小型自拍無人機發展瓶頸
但是也必須注意到,自拍級無人機存在兩個關鍵的發展矛盾:不裝配雲台成像品質差,與裝配雲台便攜性差的矛盾

首先是成像品質與便攜性之間的矛盾。基於無人機平台的拍攝方案面臨的最大問題,就是無人機平台的不穩定性,這種不穩定性來自於機身旋翼的震動,與機身自身位置的飄移,這也是傳統航拍無人機花費大量成本,在機身下掛航拍雲台的原因。

雖然這些便攜自拍無人機廠商,都採用了電子穩像技術、光流輔助定位技術、機身隔震雙體結構等設計,但是基於後期的軟體算法處理,與簡易的隔震處理,僅能作為一種彌補手段,與雲台效果相差甚遠。而且電子穩像技術處理後的圖像,邊緣模糊較為嚴重。

續航時間長需要大電池損失,便攜性與強調便攜性損失,續航時間的矛盾
續航時間與便攜性之間的矛盾,非常容易理解,暴露的也比較充分。以目前已經公佈數據的產品來看,Dobby續航9分鐘,Hover Camera 續航8分鐘,這一續航時間距離,一款真正實用的產品應該還是有些差距。解決這一矛盾最關鍵在於:目前無人機採用的鋰電池能量密度是一定的,而且短期內電池技術很難有突破,因此在續航時間上,還難期待有更好的表現。

小型自拍無人機發展路線探索。從需求對技術的牽引角度看,在小型自拍無人機上加裝雲台,在理論上也並非沒有可能,目前Aeryon公司最小的多光譜雲台總重僅210克(雲台重量包含1個紅外傳感器和1個可見光傳感器)。但是小型化的精密器件加工,可能還需要面對較高成本的問題。另一方面,廠家和科研人員,還可以繼續開發電子增穩技術、機身防抖防振技術。

電池方面,除了期待新的電池技術革新以外,還可以在電機等重點耗電環節進行技術改進,減小能耗,提升續航時間。

綜合來看,小型自拍無人機從目前的技術指標來看,還不是十分成熟的消費產品,但是作為開拓細分市場、搶佔自拍高低的一步嘗試,仍然意義重大。

4. 投資機會與風險提示
投資建議:我們認為消費級無人機,依然滿足我們提出的智慧機器人分析框架:需求場景培育+核心技術突破商業化轉捩點+完整的產業鏈配套三大因素疊加,使得消費級無人機能夠迅速產業化,同時成本能在短期內下墜。從投資角度來看,我們建議從三條主線關注無人機行業的投資機會:
(1)具備綜合研發實力和產業資源整合的企業,例如大疆、極飛、零度智控、億航等;

(2)關注無人機在細分領域的應用,例如無人機植保、巡線等領域;

(3)關注產業的差異化競爭,例如小型化和娛樂化等方向。
具體標的而言,我們建議關注龍頭大疆在消費級和行業級的產品進程,建議關注的上市公司標的為雷柏科技(廣發電子聯合覆蓋)、隆鑫通用、全豐航空(新三板)、易瓦特(新三板)等。

風險提示:行業競爭加劇;潛在進入者的威脅;新產品放量不達預期。

                                                                                                                                                                                                                 

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