无人机的发展前景有哪些

行业主要上市公司：北方导航(600435)、洪都航空(600316)、纵横股份(688070)、观典防务(688287)、航天彩虹(002389)等。

本文核心数据：全球无人机市场规模;中国民用无人机市场规模;中国实名登记无人机数量

行业概况

1、无人机定义及分类

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置 *** 纵的不载人飞机。机上无驾员，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。从广义上讲有翼导d也可以算一种无人驾驶的飞机，但本报告所提及的无人机主要是指没有驾驶员的不载人飞机。

无人机根据用途可分为军用和民用两类，此外还用于科学研究。

2、产业链剖析

无人机产业链上游为无人机设计研发及关键原材料的生产，其中关键原材料有金属材料和复合材料两大类，包括钛合金、铝合金、陶瓷基等特殊材料。

中游无人机整机制造包括飞行系统、地面系统、任务载荷系统三个方面，是无人机制造的核心部分，飞行系统包含动力系统、导航系统、飞控系统、通信系统和机体制造等，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统。

无人机产业链下游是无人机的应用场景，无人机可应用于军用侦察、军用攻击、航空拍摄、灯光表演、农林植保、灾难救援、物流运输、电力巡检等领域。

无人机产业链上游代表性企业主要包括炼石航空、宝钛股份、中国航天、泰和新材、会通股份、银禧科技等企业。

无人机产业链中游飞控系统代表性企业包括威海广泰、零度智控等;动力系统代表性企业包括欣旺达、德赛电池、鹏辉能源、格瑞普、微光股份等;导航通信系统代表性企业包括易瓦特、中海达、观典防务等;机体结构件代表性企业包括中信海直、博云新材等;任务载荷系统代表性企业包括高德红外、华测导航、中海达、纵横股份、时代星光、大立科技、中信海直、赛为智能、臻迪科技等;地面系统代表性企业包括大疆、华科尔、易瓦特、华测导航、中信海直、中海达等企业。在无人机整机制造环节，军用无人机代表性企业包括中航沈飞、航空工业、航天彩虹、洪都航空、北方导航、华力创通等;民用无人机代表性企业包括大疆、极飞科技、零度智控、极翼、易瓦特、赛为智能、顺丰控股等企业。

行业发展历程

我国无人机发展起步于军用无人机，早在1960年我国就开始研发无人机，1964年Ⅰ型无人机靶机就已经诞生，Ⅱ型无人机靶机也在70年代研制完成。直至1980年，国家批准无侦-5设计定型。1981年开始装备部队，无人机在部队巡逻和战术侦察中发挥了作用，这是中国在无人机技术领域的一次飞跃。20世纪末，西安爱生技术集团公司成为国内第一家主要的无人机研制厂商，我国无人机进入稳步发展阶段，并逐步从军用转为民用领域。2012年，大疆无人机发布第一台消费级无人机引爆民用无人机市场，此后中国民用无人机市场呈爆发式发展。现如今，无人机产品涉足民用场景的各个领域，为提高各领域效益做出贡献。

行业政策背景

中国无人机行业政策主要体现在鼓励无人机应用于各种各样的领域，其中包括植保、工业发展、生物监测、运输服务等领域。

从前瞻统计得到的各省市政府部门出台的与无人机发展相关的政策数量来看，广东省、江苏省和浙江省出台的无人机发展政策数量相对较多。政府出台无人机相关政策总体是在推进无人机在各个方面的应用，其中广东主要海洋紧急发展、能源发展等，浙江省主要是航天航空、新电商等，江苏省是土壤污染防治、农业数字化等。

行业发展现状

1、全球无人机行业现状

在全球市场，无人机正在从一个消费者产品逐步渗透到各行各业的应用当中，市场规模稳步扩大。根据Drone Industry

Insights公布的调研数据显示，2021年全球无人机市场规模约为256亿美元同比增长14%。

2、中国无人机行业现状

从中国无人机拥有者注册用户数量来看，据民航局数据显示，截至2021年底，全行业无人机拥有者注册用户达781万个，同比增长40%。其中，个人用户718万个，同比增长442%，企业、事业、机关法人单位用户63万个，同比增长5%。

从中国实名登记无人机数量来看，据民航局数据显示，截至2021年末，全行业注册无人机共832万架，较2020年增加315万架，同比上涨61%。反映中国无人机行业发展处于快速上升阶段。

无人机在社会发展和经济建设发展中起到了重要的作用，近年来我国民用无人机市场蓬勃发展，2021年中国民用无人机市场规模达86912亿元，较2020年增加了27008亿元，同比增长4509%。

行业竞争格局

1、中国无人机企业竞争格局

从中国军用无人机企业竞争格局来看，当前，我国无人机研究经费主要来自于国家资金投入，研制工作以北航、南航和西北工业大学为主导，中国航空工业集团公司、中国航天科工集团、中国航天科技集团公司等下属的研究所和单位积极参与研发工作。

从中国民用无人机企业竞争格局来看，当前中国民用消费无人机较为著名的品牌有大疆、AEE、臻迪、昊翔、极飞、亿航、华科尔、零度智控等，其中大疆品牌的无人机产品在无人机市场中市场份额占比约占七成。

2、中国无人机区域竞争格局

根据中国企业数据库企查猫，目前中国无人机企业主要分布在广东省、江苏省、山东省。截至2022年9月，广东有无人机行业相关企业数量较高，排在第一位，代表企业有南网科技、同兴达、杰创智能、中航科工等，江苏省无人机企业有国电南瑞、宝馨科技、江苏恒盛等;山东省无人机行业企业有东方电子、风向标航空、科创智源等。其中江苏省和浙江省无人机企业更多关注农业植保方向。

行业发展前景及趋势预测

从民用无人来看，农业植保、航空遥感、灾情监报、矿藏勘探、数字中国建设等都需要大批量地使用无人机，目前行业级无人机的普及应用步伐加快。同时随着民营企业的加入，国内消费级无人机应用逐渐开始推广，消费级无人机市场潜力巨大。根据前瞻产业研究院初步预测，2027年中国无人机行业市场规模或将超过2500亿元。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国无人机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

GPS/INS 全球定位系统+惯性导航系统

一、进行GPS/INS组合的必要性

GPS是当前应用最为广泛的卫星导航定位系统，使用方便、成本低廉，其最新的实际定位精度已经达到5米以内。但是GPS系统军事应用还存在易受干扰、动态环境中可靠性差以及数据输出频率低等不足。

INS系统则是利用安装在载体上的惯性测量装置（如加速度计和陀螺仪等）敏感载体的运动，输出载体的姿态和位置信息。INS系统完全自主，保密性强，并且机动灵活，具备多功能参数输出，但是存在误差随时间迅速积累的问题，导航精度随时间而发散，不能单独长时间工作，必须不断加以校准。

将GPS和INS进行组合可以使两种导航系统取长补短，构成一个有机的整体。GPS/INS组合制导的优势主要体现在：

1 GPS/INS组合改善了系统精度

高精度的GPS信息可以用来修正INS，控制其误差随时间的积累。利用GPS信息可以估计出INS的误差参数以及GPS接收机的钟差等量。另一方面，利用INS短时间内定位精度较高和数据采样率高的特点，可以为GPS提供辅助信息。利用这些辅助信息，GPS接收机可以保持较低的跟踪带宽，从而可以改善系统重新俘获卫星信号的能力。

2 GPS/INS组合加强了系统的抗干扰能力

当GPS信号受到高强度干扰，或当卫星系统接收机出现故障时，INS系统可以独立地进行导航定位。当GPS信号条件显著改善到允许跟踪时，INS系统向GPS接收机提供有关的初始位置、速度等信息，以供在迅速重新获取GPS码和载波时使用。INS系统信号也可用来辅助GPS接收机的天线对准GPS卫星，从而减小了干扰对系统的影响。

3 解决周跳问题

对于GPS载波相位测量，INS可以很好地解决GPS周跳和信号失锁后整周模糊度参数的重新解算，也降低了至少4颗卫星可见的要求。

4 解决GPS动态应用采样频率低的问题

在某些动态应用领域，高频INS数据可以在GPS定位结果之间高精度内插所求事件发生的位置（如航空相机曝光瞬间的位置测定）。

5 用途更广

GPS/INS组合系统是GPS与INS互补的、互相提高的集成，而不是二者的简单结合。组合系统性能更强，应用领域更广。

正是由于这两套系统具有极好的互补性，不仅可以低成本提供全球精确导航，也可以满足军事应用对保密性的要求。

二、GPS/INS组合制导技术在现代战争中的广泛应用

1． GPS/INS组合制导成为广泛应用的全程制导和中段制导技术

目前，以美国“战斧”巡航导d为代表的对地攻击导d中制导方式仍然是惯导+辅助导航系统。由于美国军用GPS具有相当高的精度并且使用方便，美国和其它一些西方国家都在中制导段采用GPS作为惯导的辅助导航系统而不再采用地形匹配。此外，许多新型制导武器如洛马公司研制的“联合防区外空地导d”（JASSM）和波音公司制造的“联合直接攻击d药”（JDAM）等均依靠GPS/INS进行高精度制导。

以JDAM为例，它是将现有库存的普通炸d加装GPS/INS制导的尾部组件而改成的全天候制导d药，其惯导部分采用了一种小型激光陀螺仪。JDAM在投放前由载机的航空电子系统不断修正。一旦投放，炸d的GPS/INS系统将接管载机航空电子系统的工作，并引导炸d飞向C4勘辏��皇芴炱�榭龅挠跋臁V频纪ü�桓鼍�返腉PS部件和一个三轴INS部件的密切配合实现。制导控制部件在GPS辅助INS *** 作模式和INS单一 *** 作模式都提供了精确制导。

以上这些武器比飞机更接近干扰机，所面临的干扰强度比发射导d的飞机要严重得多。GPS/INS组合制导系统能识别干扰信号的存在，并在较短的时间内以较小的制导误差进行精确制导。

一体化GPS/INS组合制导不仅提高了武器系统的可靠性，而且精度也高，通常其圆概率误差在10~13米之间，而单独使用GPS制导的精度约为15米。

2． GPS/INS组合制导系统为飞机等武器平台提供导航定位服务

目前，美国和其它北约国家空军的绝大部分主战飞机都换装了以激光陀螺为核心的第二代标准惯导仪。其改装计划的重点是，在以光学陀螺为基础的惯性系统黑匣子中嵌入结实的、抗干扰的GPS接收机（OEMB板）。这种嵌入式配置不需要在惯导和单独的GPS接收机之间设置另外的安全总线，从而使GPS的伪距/伪距率数据不会受到威胁信号的干扰。这种INS和GPS的深耦合系统被称作“嵌入惯导系统中的GPS”，简称为EG1，其定位精度均为08海里 /小时（圆概率误差），准备时间也由过去的15分钟减少到5~8分钟，系统可靠性从原来的几百小时提高到2000~4000小时。

3． GPS/INS组合制导系统为军事侦察行动提供高精度定位信号

侦察的目的在于发现目标，确定目标的位置和评估武器的打击效果。对目标的命中率取决于武器制导的精度、发现目标的能力和对目标定位的精度。目前，很多国家正在利用高空成像技术建立全球地理信息数据库。高空成像系统主要由高空侦察机、低轨和中轨卫星组成，该系统就使用了GPS/INS组合制导系统，利用其提供的无人侦察机实时位置和炮d所放出的侦察降落伞的实时位置将连同图像一并发送基地，进而确定目标的位置。

三、GPS/INS组合制导技术的发展趋势

1． 提高GPS系统的抗干扰性能，从而提高GPS/INS组合制导的可靠性

美国计划通过增强卫星发布信号的功率、增强星上处理能力、改进星上原子钟和星历外推算法来提高卫星自主工作能力。增加发射3个新的信号：一是高功率点波束军用M码，信号的增益将比GPS发射机当前采用的增益高得多，具备比P码更强的安全保密性；二是将C/ A码加载在L2载波上，原来加载在L1载波上的C/ A码继续保留；三是L5码，用作生命安全信号，仅供民用。未来的GPS卫星能用两个频段发布两种军用导航码，在实战中可以构成4种工作模式，从而可以大大提高抗干扰的能力。同时，卫星能在短时间内自主运行120天。另外，根据美国空军公布的2025年长期规划，美国还计划在GPS卫星上安装后向天线，用于向高轨空间发布导航定位信息和使高轨卫星自主运行。目前，美国军方的GPS联合计划办公室正在研究GPS 3型卫星的设计方案。

为了进一步提高性能，今后美国还将在飞机、船只、地面车辆和武器上使用更复杂的GPS接收机。现役C/A码的长度只有1023比特，以50比/秒的速度进行逐个搜索，仅需205秒，易被敌方破译。P码长度约为2 35×1014比特，需267天才重复一次，完成一次捕获时间较长，安全性较好。但是，现役军用P码接收机是通过C/A码引导才完成P码捕获的，因而容易受C/A码状态的影响。为此，美军方正在研制能独立捕获P码的军用接收机。此外，美国军方还在研制空间分集型接收机、调零型接收机和波束成形型接收机等抗干扰军用码接收机，以通过改进接收机的性能来提高接收机的抗干扰能力。

美国当前在GPS接收机方面的两项最为重要的技术是GPS接收机应用组件（GRAM）和选择可用性反欺骗模块（SAASM）。其中GRAM是一种标准电子插件，可将其加在未来的飞机、舰艇、导d和各种武器中，目的是确保安全性和互通性。所有的GRAM将采用开放式系统结构，能灵活地增加、替代或取消系统中的某些元件。SAASM是第二代的GPS技术产品安全模块，用于保护保密的GPS算法、数据和校准。它将集成到接收机应用模块中，从而可提高GPS系统的安全性，使GPS接收机更易于维护，降低其费用。

2． 研制新型INS系统，从而提高GPS/INS组合制导的精度

目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式的惯导系统。利用激光来作为方位测向器的陀螺将逐渐取代传统的机械陀螺。激光陀螺惯导系统的定位精度高，随机漂移小，并能快速进入作战状态，于20世纪80年代初开始成功地应用于飞机及地面车辆的导航和舰炮等方面，以后又应用于导d和运载火箭等领域。但是，环形激光陀螺的谐振腔必须严格密封，并保证其中的氦氖混合气体组分浓度恒定，反射镜镀膜工艺要求高，制造成本高，而且会有“闭锁现象”等问题产生，因此还有待于改进。目前，许多科研单位正致力于固体环形激光陀螺仪的研究。

光纤陀螺的基本工作原理与环形激光陀螺相似，除了具有激光陀螺所有的优点外，还不需要精密加工、严格密封的光学谐振腔和高质量的反射镜，所以减少了复杂性，降低了成本，具有更强的市场竞争力。日本在TR1和M5火箭上率先使用了光纤陀螺。美国研制的光纤陀螺已应用于飞机俯冲、横滚和航向基准的惯性测量系统中。但目前的光纤陀螺会出现角度随机游动、零偏不稳定等缺陷，其性能有待提高。

随着现代微机电系统（MEMS）的飞速发展，近年来硅微陀螺（俗称芯片陀螺）和硅加速度计的研制工作进展很快。据报道，这种新的固态陀螺的零偏稳定性已能达到1 度/小时（温控条件下）。现在美国已开始小批量生产由硅微陀螺和硅加速度计构成的微型惯性测量装置，其低成本、低功耗及体积小、质量轻的特点很适于战术应用，在航空上最先的应用场合将是战术导d和无人机。

高精度的惯导装置需要先进的精密加工工艺作为基础。随着关键理论和技术的突破，会有多种类型的惯性陀螺应用在军事领域，发挥出日益显著的作用。

3． 数据融合技术将进一步提高GPS/INS组合制导的性能

GPS/INS两者组合的关键器件是作为两者的接口并起数据融合作用的卡尔曼滤波器。为了提高导航精度，目前普遍应用卡尔曼滤波技术来最优地组合各导航系统的信息，估计出导航系统的误差状态，再用误差状态的最优估计值去校正系统。但是，系统的状态方程是时变的，而且状态转移矩阵中含有导航信息及惯性元件测量值，这些含有误差的参数使得滤波器模型不准确。另外，很难精确地估计或测定系统噪声与观测噪声，所以采用常规卡尔曼滤波器时常常会发散。为了解决这个问题，研究人员正在研究新的数据融合技术。例如采用自适应滤波技术，在进行滤波的同时，利用观测数据带来的信息，不断地在线估计和修正模型参数、噪声统计特性和状态增益矩阵，以提高滤波精度，得到对象状态的最优估计值。

此外，如何将神经网络人工智能、小波变换等各种信息处理方法引入以GPS/INS组合制导为核心的信息融合技术正在引起人们的高度重视。这些新技术一旦研制成功，必将进一步提高GPS/INS组合制导的综合性能。

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