国产无人机:洪水紧急时刻,应急通信立功,6G空天一体化网络渐近

1.1 无人机通信优势显著,有望成为应急通信常备手段 ‍

国产翼龙-2H无人机搭建空中移动基站,打通应急通信保障生命线。

河南洪水灾害牵动全国上下,洪灾导致部分地区地面供电中断或光缆线路中断,地面通信手段失效。

应急管理部紧急调派空中应急通信平台,翼龙-2H应急救灾型无人机为50平方公里范围提供长时稳定连续信号覆盖。

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在执行任务开始后约5个半小时内,空中基站累计接通用户2572个,产生流量1089.89M,单次最大接入用户648个。

此次任务,无人机在任务区内作业时间共计约8小时,除了应急通信,还应用CCD航测相机、EO光电设备和SAR合成孔径雷达,对受灾区域进行拍照和监测,有效支持了灾区的应急救援行动。

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无人机通信有望成为应急通信常备手段。

常见的应急通信手段包括卫星通信和应急通信车通信,卫星通信受限于手持终端设备没有普及,通常配备在舰船上,适用于海上应急救援;应急通信车受限于地形环境障碍,虽然是最常见到的应急通信设备,但主要用来解决大型活动的通信容量问题。

此次无人机应急通信利用大型固定翼无人机挂载4G/5G基站设备,利用卫星链路回传至地面站,再传输至移动4G/5G核心网完成通信。

相比上述两种方式优势显著,随着无人机技术的成熟和普及,未来还将大有可为。

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可用于通信的无人机包括旋翼和固定翼两种,各有优劣。

旋翼无人机的特点是运输方便,起降和操控简单,可以空中悬停。缺点是飞行高度和移动范围有限,且受限于电池续航能力,留空时间较短。

部分旋翼无人机的下方有一根线缆与地面相连,进行数据回传或者提供电力,这种无人机也称为系留式无人机。

固定翼无人机的特点是飞行高度高、飞行距离远、覆盖范围大,但是和地面之间没有有线连接,只能通过无线回传的方式建立与核心网设备之间的联系,难点就在于空天链路的建立和调测。

此外,固定翼无人机的续航时间、通信载核空间和重量配额、价格成本以及卫星链路回传带宽限制等仍是制约其规模化应用的阻碍。

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1.2 军民两用+5G赋能,无人机市场前景广阔‍

无人机品类多样,应用场景丰富。

无人机按照平台构型可分为固定翼无人机、旋翼无人机等;按大小可以分为微型、小型、中型、大型无人机;按用途可分为军用无人机和民用无人机,军用无人机包括侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机、加油无人机、反辐射无人机、靶机等,民用无人机包括应巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

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飞控和载核是无人机系统核心。

无人机系统由无人机飞行器平台(即飞行器分系统)、飞控与导航分系统、地面指控分系统、任务载荷分系统等部分构成。

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飞控与导航分系统相当于无人机系统的“心脏”部分,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用。

任务载核分系统是无人机执行特定的飞行任务时需要装载特定任务的仪器、设备和系统,任务载核种类繁多、常见的光电类任务载荷设备有可见光载荷、红外热像仪、紫外热像仪、合成孔径雷达、激光雷达以及多光谱相机等,价值量跨度大、从几千到几十万不等。

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5G 赋能无人机产业发展,无人机与移动通信跨界融合趋势明显。

相比于4G,5G具备超高带宽、低延时高可靠、广覆盖大连接特性,基于5G网络能够为无人机赋予实时超高清图传、远程低时延控制等重要能力。

无人机与5G的结合将极大延展无人机的应用领域,促进空域的合理利用和效率提升。

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无人机市场规模持续扩张,民用市场呈加速发展态势。

2015年至2019年,全球无人机市场规模年均复合增长率为19.40%,2019年全球军用无人机和民用无人机市场规模分别为703.30亿元、657.38亿元,分别占比 51.69%、48.31%,民用市场呈现加速发展态势,将超过军用市场。

预计到2024年,全球无人机市场规模将突破5000亿元。

其中,我国民用无人机市场发展潜力巨大。2015年至2019年,我国民用无人机市场规模占全球无人机市场规模的比例保持在65%以上,2019年,我国消费级无人机、 工业无人机的市场规模分别为283.33亿元、151.79亿元,占全球相应市场规模的比例 分别为74.29%和55.00%。

以大疆创新为代表的企业引领着全球消费级无人机的发展,而工业无人机在垂直行业领域的应用不断深入,通过代替人工作业实现降本增效。

预计未来我国民用无人机市场仍将保持快速增长,到2024年市场规模将达到2075.59 亿元。

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下游应用领域拓展驱动工业无人机市场规模持续提升。

我国工业无人机市场规模正处于快速增长阶段,随着无人机技术的持续发展和商业应用的不断成熟,工业无人机的应用领域持续拓展。

根据Frost&Sullivan数据显示,2015年至2019年,我国工业无人机市场规模从30.03亿元增长至151.79亿元,年均复合增长率为49.94%。

预计到2024年,我国工业无人机市场规模将突破1500亿元。

目前,我国工业无人机主要应用于测绘与地理信息、巡检、安防监控、农林植保等领域,近年来,巡检、测绘与地理信息、安防监控等领域的市场份额明显提升。

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无人机系统集成商在产业链中占主导地位。

无人机产业链上游为无人机零部件制造商及分系统研制商;中游为无人机系统集成及服务提供商,部分能够提供无人机航飞服务、飞行培训服务等,在产业链中占据主导地位;下游主要分为军用和民用,民用又分为消费级和工业级,其中工业级无人机以测绘与地理信息、巡检、安防监控、应急等领域的用户为主。

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市场竞争加剧,大疆是全球无人机绝对龙头。

我国生产了全球约94%的无人机产品,在消费级领域,大疆的全球市场份额高达 70%。美国奥本海默金融服务公司最新发布的《全球无人机行业报告》显示,美国民用无人机运营商使用的无人机产品来自的厂家中排在前五的是大疆、3DR、Sensefly、Yuneec、Trimble,其中大疆约占85%左右的份额。

我国无人机系统集成及服务提供商目前多达400家以上,随着其他科技巨头如小米、腾讯及海康威视等纷纷进入,无人机行业竞争加剧。

技术精密、成本控制优秀、软件控制人性化是大疆核心优势。以DJI Mavic Air 2为 例,零部件价格成本为135美元,成本率仅为20%,低于智能手机的30-35%。

大疆作为行业龙头,其飞行控制系统及云台等技术都处于领先地位,但是无人高端机芯片制造目前还是主要集中在英特尔、高通等国外芯片厂家,芯片涉及到算法,对未来无人机的智能化发展起到决定性作用。

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1.3 通信卫星作用显现,6G 空天一体化网络渐近 ‍

空天一体化是6G的主要方向,真正实现全球全域的泛在连接。此次翼龙-2H无人机应急通信发挥作用,表面上看是无人机大放光彩,实际上背后真正发挥作用的是卫星。

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未来6G网络将突破地形表面的限制,扩展到太空、空中、陆地、海洋等自然空间,真正实现全球全域的泛在连接。

根据中国联通《空天地一体化通信网络白皮书》,6G的服务对象将从人类、机器、物体扩展至虚拟世界,实现物理世界和虚拟世界的连接与协作。

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6G时间表不一,大体2030年前后实现商用。

根据3GPP国际通信组织的时间表来看,3GPP将于2023年开启对于6G的研究,并将在2025年下半年开始对6G技术进行标准化(完成6G标准的时间点在2028年上半年),预计2028年下半年将会有6G设备产品面市。

而中兴通讯给出时间表要相对保守一些,从2021初到2025年中是研究基础技术和提出愿景的阶段,从2025年中到2027初是提出KPI的阶段,从2027年初到2029年底是提出技术提案的阶段,从2030年初开始才制定标准,设备生产预计在2031年前后。

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主要国家有序推进6G工作,目前各有优势。

《6G通信技术专利发展状况报告》显示,当前全球专利申请量总体呈上升趋势,6G通信技术领域全球专利申请量超过3.8万项,其中我国是专利申请的主要来源国,专利申请占比达35%,居全球首位。

美国目前在6G的太空资源方面处于领先,试图联合日本在6G技术方面实现反超;日本准备在2030年之前商用6G网络,日韩在6G通信的轨道角动量技术、卫星技术、高空平台通信等关键技术方面具有一定优势;韩国计划2026年进行6G试点,2028年至2030年之间实现商用;德国则是2025年前主要进行6G研究。

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1.4 报告总结 ‍

无人机目前千亿级市场空间且仍有较大成长空间,消费级无人机市场及大型军用无人机市场发展日趋成熟,无人机在工业级应用场景需求的快速增长和小型军用监控无人机市场的增长将驱动无人机产业规模持续扩大。

此外,未来 6G 空天一体化网络中卫星将是核心环节,建议关注无人机产业以及卫星产业的三类投资机会:

1)军用无人机。

受益“十四五”军工高景气以及现代战争无人化趋势,我国军用无人机占比提升空间大,尤其以侦查无人机、战斗无人机以及训练靶机为代表,行业公司:航天彩虹、中航沈飞、洪都航空、星网宇达。

2)工业无人机。

民用无人机市场发展呈加速态势,其中又以工业无人机发展最快,此次洪灾无人机应急通信立功,或将推动无人机应急救灾常态化,此外,5G 赋能下,将拓展无人机、无人船下游应用领域市场规模持续提升,行业公司:华测导航、海格通信、纵横股份。

3)卫星产业链。

卫星制造的总装环节主要由国有研发设计院领导,少部分民营企业具备能力,上游星敏感器、星载SoC、卫星载荷配套射频芯片等领域部分技术实力过硬的军民融合企业具有机会,行业公司:整星制造的中国卫星,载荷配套的雷科防务、康拓红外、天银机电。

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作者:华安证券 张天 陈晶

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页面更新:2024-05-20

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