2017年初,全国范围内发生了多起无人机“黑飞”事件。无人机进入机场附近敏感区域、严重威胁航班起降安全,各地方机场都发布了禁飞令。不过大多数工业级无人机需要经过规范的申报和审批流程方可飞行,因此“黑飞”主体是消费级无人机。

中国民航局2013年出台的规定中,仅规定了低空飞行的活动必须依据民航法规的规定向飞行管理部门提出申请。其中,重量低于7千克、飞行范围不超过500米(视距范围内)、飞行高度不超过120米的无人机,并未纳入监管,也无需飞行证照。值得一提的是,目前市场上消费类无人机基本都符合上述免监管范围。

基于以上背景,2017年5月16日,民航局召开发布会,宣布将于6月1日起对250克以上的无人机实施登记注册,实现无人机运行云平台实时交联。并于5月18日发布民用机场保护范围数据。

在政策监管的同时,众多企业也在通过技术手段减少无人机“黑飞”带来的负面影响。我们认为,无人机整机研发生产已成为红海市场,针对无人机的管制行业也许会有更多机会。

核心章节

l 反无人机产品形态有哪些?

l 反无人机市场上有哪几类玩家?

l 反无人机应用场景有哪些?

l 反无人机市场发展判断

一、产品形态有哪些?

  • 反无人机系统

干扰阻断类反无人机系统是目前常见的反无人机方式。它是在发现可疑无人机后,用来后期进行干预的产品。其干扰手段主要有电磁干扰、声波干扰、物理摧毁等,产品形式主要是手持干扰枪或是车载干扰枪。

干扰阻断类反无人机系统拥有操作简单、价位低廉、便于携带等优势,但对环境要求相对较高,不适宜在城市或居民密集区里使用。

接下来分别介绍三种主要的干扰阻断类反无人机系统。

1、电磁干扰枪

电磁干扰枪算是现在最常见的无人机反制设备,它的原理是发射处于无人机数据链通讯与导航信号频段(2.4GHz、5.8GHz、GPS、BDL1、BDL2等)电磁干扰波,以干扰无人机的电子系统,使其通信、导航系统失灵,在空中悬停、返航或是降落到地面。

电磁干扰枪有两大优势——成本低、易携带。电磁干扰枪的市场售价在8-30万元不等,相对其他反无人机设备成本较低。而其成本主要集中在发射主板上,如果使用普通频段,那么成本非常低。如果使用高频段,比如5.8GHz,那么成本会高一些,同样其他配套硬件的成本也会有所提升。而在便携方面,低功率电磁干扰枪体积小、重量轻,可以随身携带,机动性较高。但是功率较高的电磁干扰枪,体积和重量相对较大,可以固定在巡逻车上使用。

但是电磁干扰枪也有三大劣势——不具备监测功能、有辐射、射程短。首先电磁干扰枪是不具备无人机监测功能的,需要自行找到无人机目标后再使用电磁干扰枪进行反制,人工干预成分较大。另外就是电磁干扰枪存在辐射问题。理论上来讲,发射功率越大,射程越远,同时辐射也越大。上千瓦的发射功率可以使得射程达到几百公里,而几十瓦的发射功率可能射程只有一公里。所以射程和辐射之间存在相互制约的关系,比较难以在保证使用者安全的情况下,满足客户射程要求。

电磁干扰枪产品代表企业有Battelle研发的“DroneDefender”的电磁干扰枪,该设备只能对实时遥控型无人机或依靠GPS导航的无人机有效,比如常见的四轴和六轴多旋翼无人机。而且打击范围比较短,仅有400米。

2、声波干扰枪

相比于信号干扰,声波干扰技术难度高,破坏程度也更大。声波干扰主要针对的是无人机内部的重要组件——陀螺仪。陀螺仪可以为无人机提供机体倾斜、旋转及方向角度等信息,保障机体的平衡。当声波频率与无人机陀螺仪的股友频率一致时,会发生共振,干扰陀螺仪工作,使得无人机丧失平衡并坠落。不过声波干扰的瞄准和跟踪性不如GPS干扰稳定,而且成本较高。

此项技术于2015年由韩国先进科学技术研究院提出,并在华盛顿进行了演示。但市面上应该尚没有将此技术产品化。

3、直接摧毁类反无人机系统

该类系统采用简单粗暴的方式摧毁目标,适用于苛刻干扰的环境,风险指数低。但是系统价格相对昂贵,明显侧重于军事领域,比较常见的是激光炮。这种激光炮一般带有高能激光移动发射器,发射器在全功率情况下发出的激光可以快速破坏无人机外壳。而且激光炮的优势还在于运行成本很低,可以使用220V电源来工作。以美国的MEHEL系统为例,它配备了5kW功率的激光发射器和大量传感器,数分钟内便可以发现并锁定空中的小型无人机,随后便使用激光束照射将其击落。

比较有代表性的研发公司和机构有波音公司、中国工程物理研究院等。

  • 反无人机辅助系统

反无人机辅助系统主要用来准确识别、定位无人机,多使用低空雷达和声、光、电融合方案。对于远距离空旷环境下的无人机,主要使用低空雷达进行监测。对于近距离复杂环境下的无人机,使用可见光、红外,甚至声波等方式进行监测。反制环节则主要应用刚才讲到的干扰阻断类反无人机系统,比如电磁干扰枪、激光炮等。

通常反无人机辅助系统会配合上述的反无人机系统,形成一套同时拥有监测和反制功能的完整方案。由于使用到了激光雷达设备,而且涉及到多硬件集成和配合,因此在技术难度和售价方面都更高。通常一套国产的完整的反无人机辅助系统+反无人机系统,售价可达数百万元。

反无人机辅助系统的难度主要体现在以下两方面:

1、需要对现有激光雷达进行软硬件调整,而且低空雷达成本太高

市面上现有的雷达多是对高空快速飞行的大型飞机进行监测,想将此类雷达使用在“低、小、慢”飞行器上需要对雷达硬件和算法进行一系类的调整。除了有一定技术难度,另外就是激光雷达成本很高,基本在几百万元一套。按照市面上行情,基本上激光雷达的成本可以占到整套反无人机辅助系统+反无人机系统售价的一半左右。

2、需要提升监测过程中,无人机识别的智能化程度

在监测到疑似飞行器的物体后,依然需要人眼进行识别。现在已有公司在监测环节加入了机器学习技术,在算法模型基础上,使用主流的无人机图片进行算法模型训练,逐渐提升识别无人机的准确率,最终达到自动识别。

二、市场上有哪几类玩家?

做干扰阻断类反无人机系统,比如电磁干扰枪等的企业占据市场主导。此类企业多从手机干扰器企业、通信企业等发展而来。此前做手机干扰器这类企业的优势在于其成本低,因此市场上出货量较大。通信企业的优势在于此类企业的技术优化和迭代速度快。干扰阻断类反无人机系统企业有以下等公司:

  • Battelle的DroneDefender便携式无人机对抗系统,已向美国国防部和国土安全部出售了大约100套,有效距离400米。

  • 澳大利亚反无人机公司DroneShield推出了一个名为“DroneGun”的无人机反制枪,其拦截范围高达近2000米。DroneShield在三轮融资中共获得414万美元融资,投资方未披露。

  • 美亚柏科是国内电子数据取证行业的龙头企业,它自主研发的电子鹰反无人机系统(干扰枪)能对市面上主流无人机采取管控措施,有效距离可达 500米。

  • 上海后洪电子也推出了便携式产品,信号干扰距离可达数百米甚至一两千米。

  • 常州咏捷的干扰枪可以快速迫降或驱离200—500米上空飞行的无人机,同时阻断无人机的下行信号链路,阻止其非法拍摄和传输视频图像。常州咏捷是中国警察协会警务保障分会首届理事单位,其反无人机干扰枪也成为G20杭州峰会安保选用产品。

有能力做整套反无人机辅助系统+反无人机系统的企业较少,一般是大型军工企业或是有军工研发背景的企业,因为对激光雷达进行软硬件改装是有较高技术门槛的。除了对原有的激光雷达产品进行改装,也有企业正在研发针对“低、小、慢”无人机的激光雷达。此类企业,在未来也是比较有优势的,即以高利润空间高技术门槛的自有雷达技术为基础,融合技术门槛相对较低的声光电技术,集成完整的反无人机辅助系统+反无人机系统。

  • 英国三家公司(布莱特公司、切斯公司、恩特普莱斯公司)联合生产了AUDS系统,它集成了布莱特A400系列Ku波段电子扫描防空雷达,切斯公司的光电指示器(electro-optic director)、可见光/红外相机和目标跟踪软件,与恩特普赖斯公司的定向射频抑制/干扰系统,能够对8千米范围内的无人机进行探测、跟踪、识别、干扰和制止(neutralise)。进一步而言,AUDS系统对工业级无人机中的微型无人机的有效作用距离为1千米,消费级无人机的有效作用距离可达数千米。

  • 美国公司Dedrone的旗舰产品DroneTracker系统主要负责无人机的监测。它可以安装在地面,同时通过一系列的传感器来监测无人机是侵入他人领地了,还是获准进入执行任务来了。每一个DroneTracker都配备了摄像机,音箱和电磁频率传感器,能够检测到无人机的存在,并确定无人机属于哪种类型。2016年5月,Dedrone 获得 1000 万美元 A 轮融资,Menlo Ventures领投。在该公司的前一轮种子融资阶段,参投者包括Internet Security Systems的CEO Tom Noonan以及Target Partners。

  • 电科智达的反无人机辅助系统+反无人机系统包括四个部分——雷达单元、光学识别子单元、无人机拦截子单元和反无人机应用软件系统。2016年电科智达完成天使轮融资,金额100万人民币,投资方真然资本。

  • 全盛科技的BAT系统利用声光电融合侦测技术,还融合了机器学习技术,可以对目标无人机进行主动侦测 跟踪 识别和管控。2016年12月,全盛科技曾获得清华X-lab创业DNA基金以及泰有基金种子轮投资。  

  • 北京加西亚联合技术有限公司的反无人机辅助系统+反无人机系统已经有实际销售,在2017年1月份加西亚获得了PreAngel王利杰200万元天使轮融资。

  • 资誉科技的反无人机辅助系统+反无人机系统的探测距离可达5-7km。

三、应用场景有哪些?

反无人机系统的主要应用场景是2B场景,2C端市场尚未有明显需求。现有的企业可以想到的应用场景无外乎军警用、机场、监狱、边境线、军事基地、大型活动和赛事现场、化工园区等。

军警:多使用无人机反制枪,因为便携、机动性强。通常市级公安局分局的年度警用装备采购预算可达百万元,干扰枪的售价大概在几万元。企业如果产品质量有保证,且有一定的销售渠道资源,应该不会太受到产品价格限制。

机场:机场由于通信设备繁多,所以一般不需要后边的反制设备,只需要前期的监测系统,即激光雷达和声光电设备。目前全国218个机场当中,有56个是盈利的,机场安防设备的采购预算基本都在千万级以上。按照机场的规模以及安全标准要求的不同,基本每个机场需要配备1-3个反无人机辅助系统+反无人机系统,国内单个反无人机辅助系统+反无人机系统的售价均在几百万元左右。

监狱:2012年中国省、市级监狱数量近700所,看守所7000多个。

化工园区:据统计,2016年全国危险化学品生产企业数量为18208家。

四、市场发展判断

根据市场研究机构Markets&Markets发布的“反无人机市场报告”预测,反无人机市场的年复合增长率已经达到24%,到2022年,反无人机市场总额将达到11.4亿美元,其中,亚太地区的反无人机系统需求将占全球市场的30%,反无人机产品将长期保持高速增长。

根据以上应用场景的数量统计,如果反无人机辅助系统+反无人机系统的普及程度较高,那么仅中国的市场容量至少可以达到百亿元。不过部分反无人机行业内人士认为,反无人机产品作为维护公共安全的技术手段,非常受限于国家政策。暂时针对反无人机系统的政策尚未出台,因此大公司可能不会入局,而小公司想入局则需要在技术上投入较多。

不过已入局的行业内各家公司也在加速市场拓展速度,争取参与行业标准的设立。

感谢全盛科技、后洪电子和加西亚等公司接受相关采访。

“黑飞”造成混乱也带来机遇,反无人机市场或成新蓝海 | 36氪前沿科技研报

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