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商用無人機市場成長快 通訊充電技術待突破

多旋翼無人機已成商用無人機市場主流。圖片來源:https://www.pexels.com/

在包括空域、陸路及水域的無人載具發展趨勢中,空域無人機的發展在新興電子科技與傳統遙控模型產業轉型的驅使下,最為迅速且成熟。無人機技術涉及機械、通訊、飛控、航太等跨領域,市場應用更已拓展至智慧城市、地理探勘、安全監控、物流交通、先進農業等,不僅在產品面有外銷潛力,應用方面也具有產業效益。

高盛(Goldman Sachs)研究更預測,由於民間(包括個人娛樂與商用)與政府運用需求不斷擴增,全球無人機市場從2016年開始至2020年間,將可能突破1,000億美元。

起飛重量影響應用價值

無人機根據飛行結構可粗分為固定翼與旋轉翼,軍用無人機多為固定翼設計,商用與娛樂用無人機則是以運用4∼6個螺旋槳的多旋翼設計為主。因為多旋翼設計結構簡單,活動部件僅有無刷馬達,系統成本非常低,加上操控上不須特殊飛行知識,且具備垂直起降與空中懸停能力,無人機起降的場地要求比起固定翼來得少,也讓旋轉翼成為商用與消費用無人機的主流規格。

旋轉翼無人機的飛行時間、高度及距離都較固定翼無人機短,一般而言,在中低空區域飛行的無人機,滯空時間為數小時。飛行高度在100公尺以下的低空者,飛行時間僅1∼3小時以內,飛行速度也比不上固定翼,但也因此比較安全可靠。

無人機的應用價值,相當程度取決於起飛重量(機身重量+酬載重量),重量愈高,飛行高度也愈高,可以應用的領域也更廣。如起飛重量在20∼150公斤的無人機,可以用做邊界巡航、海岸巡防、森林勘災、農業噴藥等。起飛重量在20公斤以下的無人機,就只能用在休閒空拍、建築掃描、空中保全等。

商用機種成長快速 北美仍是主要市場

美國聯邦航空總署(FAA)在2019年初公布佈了針對未來20年航空發展的預測,其中就提到光是2018年,在FAA註冊的商用無人機數量就已超過17.5萬架,讓全美註冊商用無人機總量成長超過170%,超過27.7萬架。

FAA在2018年原本預測,全美到2022年將有約45.2萬架商用無人機投入使用,但由於不少大企業如Amazon、Google、Walmart等,都已宣示將會把送貨無人機投入應用,照目前的成長速度來看,不必等到2022年,最遲2020年初就可能會達標。

FAA因此認為,商用無人機市場於未來5年將增加2倍,至2023年達到83.5萬架。其中價格低於1萬美元的無人機市佔率,也會從目前的95%跌至85%。顯示商用無人機可望因為性能及應用價值的提升,擺脫消費用無人機的低價競爭壓力。

事實上,自FAA的無人機實名登記制度於2015年12月實施以來,至2018年9 月,全美共有逾90萬個登記機主,估計全美目前共有約125萬架正在使用的業餘無人機,預計到 2023年會成長至140萬架,增幅明顯不及商用無人機,加上2018年的登記成長速度,已較2016、2017年有所放緩,都反映消費性無人機市場的成長正在放緩。

另一個商用無人機的重要市場-中國大陸,成長也非常快速。根據中商產業研究院《2019年中國無人機行業市場前景研究報告》,大陸民用無人機市場規模將超過軍用無人機市場規模,大陸民用無人機市場規模到2019年預計將超過200億元。但美國市場仍是最重要的無人機市場,約佔全球市場比重65%;大陸位居第二,為5%;其次為澳洲,加拿大和英國的4%,法國則低於3%。

商用無人機不僅產品成長快速,應用服務營收的成長速度也相當驚人。根據Tractica的最新預測,2026年全球無人機服務收入,將從2017年的3.376億美元增長到227億美元,驅動無人機服務市場的主導產業,包括電影和媒體行業,公用事業、能源和基礎設施部門,以及農業。

通訊及充電技術仍待突破

但商用無人機目前仍有許多技術瓶頸有待突破,才能拓展更多的應用服務。一般無人機主要以Wi-Fi遙控控制,續航力也偏短、僅有20-30分鐘的電力,導致無人機的應用受限。

為突破應用限制,愈來愈多的無人機發展,開始朝4G網路搭配Wi-Fi之雙鏈路通訊方案,雖然4G訊號在不同區域會遭遇通訊品質不穩定的挑戰,導致影響影像傳輸等應用遭遇困難,但只要能在傳輸延遲及影像畫質間取得平衡,未來商業化應用仍是指日可待。

如工研院與警政署合作發展出同時操控多架無人機的管理系統-「電信操控無人機隊解決方案(Automatic Police UAV Patrol System;APUPS)」,透過4G網路與地面控制站管理系統將無人機組成機隊,同步在地圖標示無人機的位置,並可在跨點或跨區視距外操控操控,將應用在警政巡邏,大幅增進警務執行效率,提升維安成效,並擴及其他無人機潛在應用。

無人機續航的關鍵在於電力,如何讓無人機在執行任務後能自動回地面站充電,及讓戶外型充電站克服天候問題,也成為許多研發人啽費盡心思要解決的問題,如運用即時動態定位技術(Real Time Kinematic;RTK),進行高精準定位與紅外線導引,在頂樓設置自主式充電站,就可讓無人機在各站間降落快速充電,無須使用人力更換電池,有效延長無人機執勤時間。

小標:軟硬整合 發展垂直應用是重點

若能克服通訊模組、自動化及充電系統等問題,致力於拉近技術與應用的距離,無人機的潛在應用價值也會愈多,取代危險、耗時又費力的工作。除了警政署,包括水利、環保、交通等政府單位,也可利用無人機進行土石流監控、橋梁檢查和安全巡視等,節省人力時間,掌握動態狀況。

無人機亦可搭載雙鏡頭,兼具大範圍偵蒐及細部聚焦功能,如於水庫巡檢掌握水情資訊,於重要路口車流分析以預防交通事故。台灣軟硬體廠商若能攜手合作,提供全方位的無人機垂直應用解決方案,依據不同場域需求進行客製化調整,將可攻佔不可限量的無人機潛在市場與商機。

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