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无人机飞控系统发展趋势

浙商证券2024年9月发布的《飞控系统:eVTOL产业链的明珠》报告对民用无人机飞控系统的发展现状与趋势进行了系统梳理。与载人eVTOL飞控不同,无人机(特指微、小、轻型)飞控系统无需取得适航许可,安全性要求和技术难度相对较低,市场呈现出主机厂自研与第三方开源平台并行的差异化格局。

无人机飞控与eVTOL飞控的核心差异:适航要求与技术复杂度

根据2024年1月1日正式施行的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,从事微型、轻型、小型民用无人驾驶航空器系统的设计、生产、进口、飞行、维修以及组装、拼装活动,无需取得适航许可。微型无人机指空机重量小于250克、真高不超过50米、最大平飞速度不超过40km/h的机型;轻型指空机重量不超过4千克、最大起飞重量不超过7千克的机型;小型指空机重量不超过15千克、最大起飞重量不超过25千克的机型。与此相对,载人eVTOL飞控需满足运输类飞机10⁻⁹/飞行小时的灾难事故率适航标准,需采用多余度架构和经过DO-178C/DO-254认证的软硬件。两者的安全性要求和技术复杂度存在数量级差异,这也决定了无人机飞控系统在产品形态、研发流程和供应商格局上与eVTOL飞控截然不同。
表5:无人机飞控与eVTOL飞控核心差异对比
对比维度微/小/轻型无人机飞控载人eVTOL飞控
适航要求无需适航许可10⁻⁹/FH灾难事故率
安全等级消费/工业级标准民航运输类A级
系统架构单通道或轻冗余三/四余度投票表决
供应商模式主机厂自研+开源平台第三方专业供应商为主

无人机飞控硬件架构解析:机载+地面站双系统协同工作

以多旋翼无人机飞控硬件为例,系统由机载部分和地面站部分协同构成。机载部分主要包括主控制器、从控制器、各类传感器(六轴陀螺仪、三轴磁阻传感器、GPS定位器、超声波传感器、气压传感器等)和无线数传(Air端)。传感器通过不同通信接口将飞行姿态、位置、高度等信息发送给控制器,控制器通过串口连接无线数传模块实现与地面的实时信息交互。从控制器负责采集六轴陀螺仪和三轴磁阻传感器数据进行姿态解算,并读取遥控器信号生成电机控制信号,通过I/O引脚输出至执行机构。EEPROM存储飞行参数,SD卡作为黑匣子存储飞行状态数据。地面站部分由地面端无线数传和遥控器组成,实现对无人机的远程监控与指令下达。

全球飞控供应商图谱:高通领跑消费级,开源平台赋能工业级

目前全球飞控产品种类繁多,根据安全标准和智能化水平应用于不同场景。消费级飞控系统主要来自高通(Qualcomm)以及Skydio、Parrot、大疆等无人机主机厂的自主研发,呈现高度集中的竞争格局,头部主机厂通过自研飞控构建技术壁垒和生态粘性。许多工业级飞控产品起源于PX4或Ardupilot等开源平台,开发者针对特定行业需求和场景进行产品化二次开发。工业级飞控供应商主要包括3DR、Auterion等专业第三方,而大疆、Ascending Technology等主机厂同样进行飞控自研。值得关注的是,浙商证券报告指出,国内工业无人机龙头纵横股份是我国在飞控与地面指控系统领域为数不多具备高端产品自主研发生产能力的厂商,其飞控系统采用高可靠性分布式架构,具备独立的三余度飞控计算机和任务计算机。

国内无人机产业规模破千亿,出口管制优化释放增长新动能

据赛迪顾问《中国低空经济发展研究报告(2024)》,2023年中国民用无人机产业规模达到1174.3亿元,同比增长32.0%,占低空经济总规模的23.2%。行政法规(《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》)、产业政策支持和低空经济等新兴应用场景三重驱动下,民用无人机产业有望持续增长。我国无人机长期处于国际领先水平,广东省消费级无人机份额占全球70%以上,工业级无人机份额占全球50%以上。2024年7月31日,商务部会同相关部门优化调整无人机出口管制措施,取消对特定消费级无人机的临时管制,体现了统筹发展和安全的管制理念。此次调整有望进一步打开我国民用无人机行业的全球市场空间,进而为上游飞控系统产业链带来持续的增量需求。
点击阅读报告原文: 电池行业低空经济系列之七:飞控系统eVTOL产业链的明珠下游需求和国产替代共驱-240901(22页)
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