應(yīng)用場景無限擴(kuò)大，工業(yè)級(jí)無人機(jī)走向“技術(shù)流”

無人機(jī)的作用，絕不僅僅是送外賣、搬運(yùn)樹苗、向柳絮噴灑抑制劑，或者為景區(qū)進(jìn)行夜場表演。在極度依賴無人機(jī)性能的重度使用場景，技術(shù)和成本一度限制了我們的想象。

在重大賽事舉辦前，大面積的安防檢測需要投入巨量的人力和時(shí)間，而搭載高光譜成像儀的無人機(jī)比肉眼巡視看得更準(zhǔn)，通過光譜分析識(shí)別出偽裝物的材質(zhì)和含量，一次掃描一個(gè)片區(qū)。在江西廬山，自動(dòng)巡航中的6臺(tái)無人機(jī)可以對(duì)路面狀況自動(dòng)檢測，與公路局的“大腦”相連，在發(fā)生路面拋撒、滑坡，第一時(shí)間觸發(fā)短信通知養(yǎng)護(hù)人員。

古建筑、石窟，作為歷史遺跡和文化傳承，正在遭受風(fēng)化、水侵蝕、巖體失穩(wěn)問題與地質(zhì)失穩(wěn)問題，卻一直采用搶救性的“被動(dòng)保護(hù)”，無人機(jī)可以帶著高光譜成像儀或者激光雷達(dá)、紅外相機(jī)，貼近古遺跡飛行，全方位采集數(shù)據(jù)，包括建筑材質(zhì)、壁畫受侵蝕情況、周邊地理信息，構(gòu)建信息要素齊全的古跡三位模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測，提前采取預(yù)防措施。

在地形復(fù)雜、交通不便、覆蓋著茂密植被的喀麥隆洛比鐵礦所在地，空中勘測的效率和可靠性成為項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)、施工的前期關(guān)鍵因素。高效的電機(jī)與槳葉、穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以讓無人機(jī)連續(xù)飛行覆蓋更大面積。搭載在飛行器上的高精度激光測量系統(tǒng)，7次回波穿透繁茂森林，獲取精度達(dá)5厘米的地表測繪信息。

如果將激光測量系統(tǒng)換成非色散紅外傳感器，與配備了高精度微型氣象站的地基觀測設(shè)備相結(jié)合，這臺(tái)無人機(jī)就可以對(duì)城市地區(qū)或重點(diǎn)行業(yè)、工廠的溫室氣體排放濃度做監(jiān)測。無人機(jī)帶上高光譜成像儀，還可以高效完成森林碳匯的精準(zhǔn)核算工作，或者識(shí)別林區(qū)、農(nóng)田、咖啡種植園、葡萄園的病蟲害。我國無人機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)突破的仿地飛行技術(shù)（保持與地面的一定高差）使得借助無人機(jī)的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以比衛(wèi)星遙感更精確。

現(xiàn)在這些應(yīng)用場景都已經(jīng)可以由國產(chǎn)工業(yè)級(jí)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)。

工業(yè)級(jí)無人機(jī)，區(qū)別于消費(fèi)級(jí)無人機(jī)和作為載人交通工具的eVTOL（無人駕駛載人航空器-又被稱“空中汽車”），正在拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，并且可以進(jìn)入各行各業(yè)，成為人們的最強(qiáng)助手。如同一臺(tái)飛行機(jī)器人，搭載各種感知設(shè)備，拓寬人們工作能力的邊界。

【萬億級(jí)低空經(jīng)濟(jì)，無人機(jī)領(lǐng)域技術(shù)攻堅(jiān)】

去年底，億航智能的無人駕駛載人航空器EH216-S搭載乘客完成了商業(yè)首飛，并在今年4月7日獲得全球首張無人駕駛載人航空器生產(chǎn)許可證（PC），位于廣州云浮的工廠將每年生產(chǎn)這款“空中汽車”600架次，并在淘寶上架?？萍脊娋W(wǎng)回顧起2015年中航無人機(jī)高峰論壇期間，業(yè)內(nèi)資深人士發(fā)表的《未來無人機(jī)將成為上下班交通工具》文章，當(dāng)時(shí)還被微博博主猛烈抨擊為“嘩眾取寵”，“完全不可能”。

eVTOL商飛成功，意味著電動(dòng)垂直起降無人機(jī)的安全性被驗(yàn)證。同時(shí)，對(duì)綠色低碳交通工具的追求，以及對(duì)固態(tài)電池、人工智能等技術(shù)創(chuàng)新的期待，使概念得以引爆。

與此同時(shí)，政府連續(xù)出臺(tái)的低空經(jīng)濟(jì)、航空裝備創(chuàng)新政策，也使資本市場和各地政府燃起了對(duì)無人機(jī)板塊的熱情。今年3月底，工信部等四部門發(fā)布《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案（2024—2030年）》，明確提到2027年，以無人化、電動(dòng)化、智能化為技術(shù)特征的新型通用航空裝備在城市空運(yùn)、物流配送、應(yīng)急救援等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。到2030年，通用航空裝備全面融入人民生產(chǎn)生活各領(lǐng)域，形成萬億級(jí)市場規(guī)模。

中金研究認(rèn)為，低空經(jīng)濟(jì)市場蓄勢待發(fā)，有望成為我國新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長極。今年政府工作報(bào)告“2024年政府工作任務(wù)”的第一條便是“大力推進(jìn)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”，特別提及要積極打造低空經(jīng)濟(jì)這樣的“新增長引擎”。四川、海南、湖南、江西、安徽5省已在進(jìn)行低空空域管理改革試點(diǎn)。深圳更是出臺(tái)了全國首部低空經(jīng)濟(jì)立法《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)條例》。4月12日，大灣區(qū)首條跨城低空物流商業(yè)化航線在中山市啟動(dòng)，每天約有1萬余票無人機(jī)配送訂單，飛躍70多公里工作。

十年前，億航智能還沒有進(jìn)入純電動(dòng)無人駕駛載人航空器領(lǐng)域。2014、2015年開始，中國初代無人機(jī)創(chuàng)業(yè)者在資本加持下激烈競爭，在民用無人機(jī)市場跑出了大疆科技，如今在全球市場份額達(dá)到70%以上。最初也進(jìn)行消費(fèi)級(jí)無人機(jī)開發(fā)的億航智能，逐漸調(diào)整策略，先后關(guān)閉美國分公司，進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，認(rèn)為純電無人載人航空器是更有機(jī)會(huì)的藍(lán)海。

2013年至2017年，聯(lián)合創(chuàng)辦了億航無人機(jī)的楊鎮(zhèn)全經(jīng)歷了那個(gè)消費(fèi)級(jí)無人機(jī)爆發(fā)的年代，并陪伴億航智能成為美國Nasdaq無人機(jī)第一股，在2015年的CES大會(huì)（美國國際消費(fèi)電子展）發(fā)布了全球第一款載人自動(dòng)駕駛飛行器“184”。

那期間，在昊翔無人機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)的屠浩鋒研制了世界上第一臺(tái)室內(nèi)固定翼飛機(jī)、第一臺(tái)30克重量以內(nèi)的4CH雙槳和單槳直升機(jī)，也設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)電動(dòng)載人飛機(jī)E430，獲得了英國博物館最佳運(yùn)輸設(shè)計(jì)獎(jiǎng)和美國林伯格兩大獎(jiǎng)項(xiàng)，并于2017年獲得適航證。昊翔無人機(jī)是除大疆科技之外，全球第二家無人機(jī)銷量超過百萬的公司。

2015年，屠浩鋒離開昊翔自主創(chuàng)業(yè)，2018年遇到從億航離開的楊鎮(zhèn)全，并加入了已經(jīng)創(chuàng)辦一年、專注于工業(yè)級(jí)無人機(jī)領(lǐng)域的曜宇航空。

同時(shí)，從初代市場搏殺中存續(xù)下來的無人機(jī)企業(yè)，在過去五年也在挖掘工業(yè)級(jí)無人機(jī)領(lǐng)域的市場機(jī)會(huì)。比如極飛科技布局“智慧農(nóng)業(yè)”，在植保無人機(jī)市場與大疆競爭，后來又與空中客車聯(lián)合推出了Vesper，能在空中送外賣和快遞，和億航智能、大疆科技都參與嘗試了物流無人機(jī)應(yīng)用。如今極飛的業(yè)務(wù)已經(jīng)專注在農(nóng)業(yè)無人機(jī)領(lǐng)域，將無人機(jī)、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并且已經(jīng)跟隨農(nóng)業(yè)項(xiàng)目出海巴西。大疆科技的無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域也拓展到公共安全、測繪、水利、林業(yè)等。

工業(yè)級(jí)無人機(jī)進(jìn)入技術(shù)攻關(guān)、智慧系統(tǒng)互聯(lián)、全生態(tài)產(chǎn)品搭建的階段。為了在更多場景突破不可能，工業(yè)級(jí)無人機(jī)需要?jiǎng)?chuàng)新與迭代，成為新質(zhì)生產(chǎn)力或者護(hù)衛(wèi)新質(zhì)生產(chǎn)力。

例如在能源保障方面，我國已形成6個(gè)跨省區(qū)電網(wǎng)，隨著城市發(fā)展和電網(wǎng)擴(kuò)大，意外和事故隨之增加，巡線工作量也日益加大。通常100千米的巡線工作需要20個(gè)巡線人員一天才能完成，運(yùn)營和維護(hù)成本高，人工檢測危險(xiǎn)系數(shù)高，且肉眼無法觀測到過熱、腐蝕等異常狀況。曜宇無人機(jī)將LiDAR（激光雷達(dá)）技術(shù)與熱紅外成像技術(shù)，與長航時(shí)的無云-LONG系列無人機(jī)結(jié)合，單架次可來回巡檢超過50公里，實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)，而光探測設(shè)備可以評(píng)估是否存在塔身變形、管線下垂、植被侵害等問題，熱紅外圖像可感知電力線、變壓器等設(shè)備是否溫度異常。

歐洲等國也在促進(jìn)工業(yè)級(jí)無人機(jī)發(fā)展。今年3月18日，英國交通部發(fā)布文件《未來飛行行動(dòng)計(jì)劃》（Future of Flight Action Plan），列出了未來飛行技術(shù)在英國的七大應(yīng)用場景，其中包括偏遠(yuǎn)地區(qū)郵件寄送、快速高效打擊犯罪、安全高效地管理國家基礎(chǔ)設(shè)施等。并認(rèn)為如果大規(guī)模采用無人機(jī)系統(tǒng)，到2030年僅無人機(jī)即可為英國經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)450億英鎊（約合人民幣4031億）的收入。歐盟早在2022年通過了歐洲無人機(jī)戰(zhàn)略2.0，希望在2030年民用無人機(jī)可以提供緊急服務(wù)、測繪、攝像、檢查和監(jiān)視，運(yùn)送小件貨物。

對(duì)于中國企業(yè)，工業(yè)級(jí)無人機(jī)將需要有全套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套產(chǎn)品，包括無人飛行器、數(shù)據(jù)傳感器、充電機(jī)場、AI數(shù)據(jù)引擎等，來進(jìn)入全球市場的競爭。

【飛越太湖，“無人機(jī)+高光譜”打破海外技術(shù)壟斷】

天還未亮，太湖岸邊，水波不驚。轟鳴聲從半空傳來——一架無人機(jī)飛越山丘，落在紅光閃爍的起飛點(diǎn)。

它是曜宇航空的無云-LONG120小型工業(yè)無人機(jī)，即將飛越太湖，完成水質(zhì)和藍(lán)藻檢測任務(wù)。

       這項(xiàng)任務(wù)沒有想象的簡單。在水面飛行時(shí)，無人機(jī)的視覺定位和超聲波定高效果可能會(huì)受到影響，導(dǎo)致無人機(jī)掉高甚至墜機(jī)。湖面的氣流情況復(fù)雜多變，需要無人機(jī)穩(wěn)定應(yīng)對(duì)來自毫無規(guī)律的雜風(fēng)。同時(shí)肩負(fù)檢測任務(wù)的無人機(jī)需要控制恒定速度，不宜過快。更何況，太湖是中國第三大淡水湖。一架小型無人機(jī)，至少搭載4.5kg的設(shè)備，需要連續(xù)慢速飛行1到2小時(shí)才能跨越，中途沒有?？奎c(diǎn)。

但曜宇航空的工作人員對(duì)自己的產(chǎn)品頗有信心。2023年9月，他們?cè)诤０?000米左右的青藏高原完成了一次極限飛行勘測任務(wù)，意味著無云-LONG120無人機(jī)具備在低溫、強(qiáng)風(fēng)、大氣稀薄的極端環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定性和長續(xù)航的能力。

太湖2250平方公里，周長約400公里，覆蓋江蘇浙江兩省，是華東地區(qū)重要的生態(tài)組成。華東的灌溉水、飲用水，上海的魚，就來自這里。藍(lán)藻，一種能進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用的大型單細(xì)胞原核生物，當(dāng)水體富營養(yǎng)化，尤其是氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)過量時(shí)，藍(lán)藻會(huì)迅速繁殖，危害水生生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)。當(dāng)藍(lán)藻水華發(fā)生時(shí)，最直觀的變化便是水體顏色會(huì)變綠或者變紅。

但在水體變色之前，人們?nèi)绻梢钥焖俅_定水體的氮磷濃度變化，便可以抓住藍(lán)藻暴發(fā)前的短暫窗口期，采取進(jìn)一步措施，避免生態(tài)、水源、漁業(yè)、旅游業(yè)遭受的巨大損失。本次曜宇航空的無云-LONG120工業(yè)無人機(jī)要執(zhí)行的任務(wù)，就是識(shí)別太湖的氮磷含量，防止藍(lán)藻水華的形成。

南昌青贛環(huán)境交流中心劉丹表示，：“傳統(tǒng)的人工巡河和取樣方法在效率和可達(dá)性方面存在明顯的局限性。無人機(jī)具有大范圍、長航時(shí)、起降方便、部署便捷、圖像分辨率高等特點(diǎn)，在生態(tài)變化狀況調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境執(zhí)法、排污口調(diào)查和緊急任務(wù)等多個(gè)方面應(yīng)用廣泛。”

為了完成此次任務(wù)，保證數(shù)據(jù)精度，曜宇航空使用了可檢測到600種顏色、光譜精度達(dá)到2納米的高光譜成像儀。這是一種對(duì)物質(zhì)即可定性又可定量的設(shè)備，通過捕捉、分析光譜來判斷物質(zhì)構(gòu)成。曜宇航空通過無人機(jī)傳回的數(shù)據(jù)，生成接近連續(xù)的光譜曲線，通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷無人機(jī)航道上的水體是否“一切正常”。

（圖：無人機(jī)搭載高光譜成像儀，生成的光譜濃度分布圖（濃度填圖））

——代價(jià)便是負(fù)重。高光譜成像儀重達(dá)5千克，相當(dāng)于讓無人機(jī)扛著一只和它差不多大小的成年橘貓。這也是為什么本次任務(wù)非無云-LONG120莫屬。它名字里的120正是它的續(xù)航時(shí)間：120分鐘，是行業(yè)同規(guī)格無人機(jī)續(xù)航時(shí)間的2-3倍—得益于曜宇航空高能量密度的電池，以及特殊設(shè)計(jì)的輕量級(jí)機(jī)身—即便是負(fù)重，它依然可以不間斷穿越太湖。

湖面微風(fēng)吹拂，無云-LONG120自檢完成。工作人員按下允許起飛的選項(xiàng)。另外兩架也陸續(xù)升空。三臺(tái)機(jī)子懸停就位后，向不同方向出發(fā)。電腦里不斷刷新著水域溯源圖像進(jìn)展。

無云L20以時(shí)速14m/s飛行60分鐘后，三臺(tái)無人機(jī)依次降落到太湖另一端曜宇航空自研的800W無線充電平臺(tái)上，該充電平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)充電1小時(shí)飛行1小時(shí)。它們采集到的水域溯源可視化圖像，為太湖藍(lán)藻水華事先干預(yù)提供決策依據(jù)。

曜宇航空推出無云--LONG120 pro及高光譜成像系統(tǒng)，削弱了長期以來高光譜成像儀的進(jìn)口依賴，使全球機(jī)載高光譜成像應(yīng)用和技術(shù)的布局，除了美國、德國、挪威、芬蘭、加拿大之外，有了中國的身影。

作為工業(yè)無人機(jī)的新領(lǐng)域，機(jī)載高光譜的應(yīng)用絕不只是監(jiān)測水體，在農(nóng)業(yè)的防病蟲害，應(yīng)急的危險(xiǎn)物質(zhì)溯源，林業(yè)畜牧業(yè)的監(jiān)管以及能源行業(yè)都有很大應(yīng)用研究空間。此外，高光譜技術(shù)還可以應(yīng)用在食品品質(zhì)鑒別、紡織品種類鑒別、廢舊塑料回收、醫(yī)療檢測等商用領(lǐng)域。

而在生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中，無人機(jī)作為新型監(jiān)測手段之一，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段中的不足。從2017年到2023年，在生態(tài)環(huán)境部的80場例行新聞發(fā)布會(huì)中，有25場都出現(xiàn)了“無人機(jī)”的身影。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，長續(xù)航無人機(jī)加高光譜相機(jī)的搭配，還有廣闊的需求。

【“開放接口式”無人機(jī)，賦能行業(yè)應(yīng)用】

無云-LONG120無人機(jī)是多次迭代后的成果，發(fā)布于2018年。這一年，大疆獲得10億美元的戰(zhàn)略投資，此前進(jìn)行過4輪融資，融資總額不超過2億美元。但這也是無人機(jī)資本熱潮的最后余韻，也是在這一年，消費(fèi)級(jí)無人機(jī)市場出現(xiàn)訂單量下滑。而2017年工業(yè)無人機(jī)在中國的銷量也不過40億人民幣。

資本風(fēng)口已過，行業(yè)需求卻有待培育，在這樣一個(gè)尷尬的年份，此時(shí)還剛剛起步的曜宇航空只能挑戰(zhàn)各家企業(yè)不愿啃的硬骨頭，主攻行業(yè)弱點(diǎn)，想要闖出自己的路。在創(chuàng)辦初期，他們確定了三個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則：高性能、可靠性、無人飛行場景執(zhí)行力。

一臺(tái)標(biāo)注續(xù)航為30分鐘的無人機(jī)，一旦搭載了重達(dá)幾公斤的設(shè)備，實(shí)際作業(yè)時(shí)間便會(huì)驟降至10分鐘左右。如果用于日常拍攝，這還算勉強(qiáng)夠用，但遇見公共安全、林業(yè)、測繪等行業(yè)需求，就顯得有些捉襟見肘。如果地形復(fù)雜，續(xù)航時(shí)間不夠，一段100千米的電塔巡線都要更換好幾個(gè)起降點(diǎn)。

續(xù)航能力和穩(wěn)定性是一切功能的基石，也是各家廠商的重點(diǎn)攻克對(duì)象。大疆2023年5月發(fā)布的行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品Matrice 350 RTK，續(xù)航能力為55分鐘，已經(jīng)是行業(yè)領(lǐng)先的存在。而誕生在5年前的無云120無人機(jī)120分鐘的續(xù)航時(shí)間，在搭載承重后依然能采集90分鐘左右的數(shù)據(jù)，一度讓業(yè)內(nèi)人質(zhì)疑。但沒有趕上風(fēng)口的曜宇經(jīng)過了大量市場上艱巨項(xiàng)目的檢驗(yàn)。

他們持續(xù)切入細(xì)分領(lǐng)域，自主研發(fā)激光雷達(dá)、高光譜成像儀、AI大數(shù)據(jù)引擎等無人機(jī)全場景產(chǎn)品，并帶著無人機(jī)飛越高海拔的青海西藏，低溫嚴(yán)寒的東北內(nèi)蒙，地形復(fù)雜的云貴川。由于需要搭載昂貴、有份量的各類設(shè)備，無人機(jī)的產(chǎn)品穩(wěn)定性極其關(guān)鍵?！耙慌_(tái)測繪級(jí)別的1350機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，重8、9千克，價(jià)值200萬，比一單無人機(jī)測繪的單子貴多了，不敢出故障?！标子詈娇談?chuàng)始人楊鎮(zhèn)全說。

因此，這些肩負(fù)特殊搭載任務(wù)的無人機(jī)們，更需要系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)。曜宇無人機(jī)的設(shè)計(jì)師們，將人工智能的研發(fā)和應(yīng)用，深度結(jié)合無人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下優(yōu)化路徑規(guī)劃，邊緣計(jì)算處理，以及提供系統(tǒng)魯棒性（指系統(tǒng)、算法面對(duì)異常情況或輸入變化時(shí)，保持良好性能的能力）。此外，更高密度的電池，可以半自動(dòng)或全自動(dòng)運(yùn)行的多功能無人機(jī)機(jī)場，都可以幫助無人機(jī)飛行器，形成一整套成本更低、更高效率的完整解決方案。

全套系統(tǒng)將帶來更強(qiáng)的適配性。大多數(shù)開展無人機(jī)業(yè)務(wù)的公司在業(yè)務(wù)拓展中因成本及技術(shù)原因，一般不參與自主開發(fā)無人機(jī)，而是購買其他廠商無人機(jī)、電池、充電系統(tǒng)、充電平臺(tái)等，但來自不同廠商的不同產(chǎn)品，在應(yīng)用時(shí)可能出現(xiàn)協(xié)議沖突，產(chǎn)生較高的適配成本。曜宇航空目前已完成全產(chǎn)業(yè)鏈自主開發(fā)產(chǎn)品，可做到無產(chǎn)品協(xié)議沖突，全自動(dòng)起降，無線充電，AI智能自動(dòng)識(shí)別技術(shù)等。

另外，無云-LONG120的載荷模塊化快拆設(shè)計(jì)，可以在三分鐘內(nèi)切換不同載荷設(shè)備，來適配不同的場景需求。比如在災(zāi)難救援中，通過搭載紅外設(shè)備確定人員救援方案后，還可以更換為擴(kuò)音設(shè)備來播報(bào)救援通知。

“我們希望無云-LONG120可以作為基礎(chǔ)智能硬件，可以配合各行業(yè)的無人機(jī)需求，在成千上萬個(gè)場景中完成任務(wù)?！睏铈?zhèn)全表示。

2017年至今，曜宇航空已在無人機(jī)飛行器領(lǐng)域安全作業(yè)數(shù)千萬架次，保護(hù)著1萬公里海岸線海洋河流，巡保10萬公里電線安全穩(wěn)定，參與數(shù)十次災(zāi)難現(xiàn)場救援，運(yùn)送數(shù)千次急救物資，守護(hù)了1萬平方公里山林，并代表中國無人機(jī)參與海外項(xiàng)目勘探工作。