《中国制造2025》背景下的无人机发展前景

白瑞杰，李晓雪

（北京数维翔图高新技术股份有限公司，北京 100070）

《中国制造2025》背景下的无人机发展前景

白瑞杰，李晓雪

（北京数维翔图高新技术股份有限公司，北京 100070）

本文介绍了目前我国无人机产品和产业发展现状，阐述了当前无人机发展遇到的瓶颈；展望了在《中国制造2025》行动纲领指导下，未来无人机核心技术突破及发展前景。在技术领域不断革新和国家大力的支持下，相信无人机技术的更新与发展日益变得完善，无人机未来的前景将无限远大。

中国制造2025；无人机；测绘

2015年5月国务院正式印发了我国实施制造强国战略第一个10年的行动纲领《中国制造2025》。文件针对航空航天装备明确指出，要加快大型飞机研制，适时启动宽体客机研制，鼓励国际合作研制重型直升机；推进干支线飞机、直升机、无人机和通用飞机产业化。

我国无人机领域目前在生产技术、飞行控制系统、传感器等核心技术方面仍然存在较大欠缺，应用领域较为单一；作为航空航天技术领域的一部分，随着制造技术、应用领域扩展以及国家的大力扶持，将突破当前现状，实现技术提升和大规模产业化。

1 无人机产品现状

1.1 机体材料和制造工艺

目前，无人机机体材料多为玻纤复合材料、碳纤维、EPT、EPO、航空铝等，不同类型的无人机所选用的机体材料差异较大。就当前材料应用现状和无人机应用情况而言，无人机机体强度、重量、稳定性等性能无法同时兼顾，只能择中搭配使用。

无人机机体构件一般采用层压板结构、夹层结构，其制造方法主要有热压罐型、真空袋成型和模压成型。热压罐工艺是高性能复合材料的主要成型方法，多用于高速无人机，但其经济性差，设备投入较高，加工过程中费用也较高；真空袋成型工艺设备简单、投资少，易于操作，但成型压力小，能达到的质量标准不高；模压成型工艺多用于制造无人机舵面等泡沫夹心结构，具有压力大、经济性高等特点，但其成型周期长，无法应用于小孔、斜面等制品成型。

1.2 飞行控制系统

无人机飞行控制系统是控制无人机保持正常姿态自动飞行的核心部件。无人机飞行控制系统通常基于PC机或单片机，嵌入式PC104总线的飞行控制计算机虽然功能强大，但系统复杂、造价高，并且后续的维护技术升级成本也高。随着无人机多样化和无人机航测作业难度的增加，飞行控制系统承担的控制任务越来越繁重，暴露出了使用设置复杂、控制精度差、POS数据存储量少、舵机通道数少、适配性差等一系列问题，严重影响无人机的作业效率和获取数据的精度。

1.3 传感器

目前无人机航摄采用的传感器多为可见光传感器，获取的数据形式单一，应用领域受到限制；针对无人机工程化的传感器也处于起步阶段，传感器的像素低，严重影响数据获取效率和精度；此外，现有传感器重量、体积较大，对无人机的性能要求也非常高。

1.4 无人机操控

无人机操控较为复杂，目前仍局限于受过良好训练的专业人员进行操控。其一，无人机飞行控制系统设置较为繁琐，飞行前需花费较长时间用于设备调试和参数设置；其二，受现阶段飞行控制系统、起降方式、无人机性能等因素限制，无人机操控所需工作人员较多，应至少配备3名技术人员，分别负责飞行控制、地面站监控、机务等工作。

2 无人机产业现状

2012年后，我国无人机产业成井喷式发展，在多个领域得到了广泛应用。但制造生产工艺、飞行控制系统、传感器等无人机核心技术发展缓慢，远远落后于应用领域扩展速度，无人机产业发展进入了瓶颈期。

（1）应用领域单一。受传感器和数据处理等技术现状限制，近年来无人机在各领域的应用主要为可见光航空摄影，获取摄区地理信息数据；而在精准农业、环境监测、矿产资源探测、电力巡线等领域鲜有涉足。

（2）产品价格过高。目前无人机属于高新技术产品，研发制造成本和配件价格过高，导致产品整体价格偏高，一般中小型企业难以承受，扩大市场规模存在困难。

（3）市场规模缩小。无人机在测绘领域的出色表现，使得测绘企业纷纷采购无人机系统。随着近几年的发展，测绘行业无人机需求日渐饱和，其它领域无人机应用较少，无人机市场规模在逐步缩小。

3 无人机产品升级

在《中国制造2025》行动纲领的指导下，未来10年3D打印、新材料、电子等技术将得到长足发展，无人机研发生产在新技术的推动下，材料和制造工艺、飞行控制系统、传感器等技术将实现大幅升级。

3.1 新材料和3D打印技术在无人机制造的应用

随着材料科技的发展，适用于无人机的材料将会取得重大突破，能够保证无人机具备强度高，重量小等特性。

3D打印技术是现代制造业的颠覆性技术，目前尚处于起步阶段，但已有企业采用3D打印技术实现了无人机制造。随着《中国制造2025》对3D打印技术推动，未来该项技术日益成熟，无人机制造将由传统的模具成型转变为直接打印成型，既可保证无人机机体构件的精准性，又能提高生产速率，降低成本。

3.2 飞行控制系统高精度和智能化控制

《中国制造2025》中指出，全球制造业格局面临重大调整，新一代信息技术与制造业深度融合，正在对工业制造引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。其中，电子制造产业将首当其冲，智能电子、半导体等新兴电子产业将快速崛起。受此影响，无人机飞行控制系统硬件系统的性能将更可靠，处理速度更快，控制精度更高；软件系统将向智能化方向发展，操作设置更加简单。

未来无人机的操控无需复杂的调试和设置，只需1人即可进行操作，将有效减少人员投入，降低应用成本。

3.3 新型传感器的应用

在《中国制造2025》的促进下，目前用于传统航空摄影的传感器如多角度航摄仪、SAR、Lidar、多光谱仪、激光测高仪等，在兼顾高效、高精度的数据获取能力同时，将逐步小型化和轻型化，可直接应用于无人机系统，使无人机航摄数据从单一化向多元化转变，无人机应用领域将从测绘行业向农业、环境、矿产、电力、水利等诸多领域扩展。

4 无人机产业升级

在未来10年科技制造革新推动下，无人机的生产状况和整体性能、数据获取能力、应用领域、操作便捷性将实现跨越式发展。近年来，智慧城市建设、电力巡线、精准农业、矿产资源调查、物流、娱乐等领域对无人机的需求在不断增加，在飞行控制和传感器技术成熟的前提下，无人机产业将打破现有市场规模，向多元化发展。

4.1 无人机制造业升级

目前，限于技术和市场规模等因素，我国多数无人机制造企业生产规模较小，缺乏标准化生产流程。在未来新材料、新工艺、智能制造等新型制造加工技术的基础上，无人机制造加工设备投入将减小，生产加工流水线规模不断扩大，逐步形成标准化生产流程。未来无人机产品的质量和性能也将大大优于现在的无人机产品。

无人机制造业提升的同时，还将促进新型无人机系统的研发，使性能优越但生产加工复杂的机型生产成为可能。

4.2 无人机应用领域扩大

伴随着无人机性能和传感器技术的发展，无人机的应用领域将打破当前局限。搭载轻小型多角度航摄仪无人机可进行倾斜摄影，快速获取覆盖区域的三维影像数据，可为智慧城市、智慧交通、应急监测提供数据支持；微SAR传感器的应用，可使无人机在采石矿场及不稳定山坡、山崩和冰川等自然风险精准监测中发挥重要作用； 搭载轻小型、高精度多光谱仪可对农田、森林、水流等进行航摄，实现对农田植被判别、生长期监测，对森林病虫害情况进行分析，对水体污染情况进行判别等。

在《中国制造2025》技术背景下，无人机产业领域将大幅扩展至农业、环境、矿产、电力、水利、旅游、物流等行业，为各领域提供新型技术手段。

4.3 无人机市场规模扩大

在制造业、应用领域扩大，操控门槛降低的基础上，无人机的需求将不断增加，同时，无人机的销售价格也将降低，将使得无人机市场规模逐步扩大。在《中国制造2025》纲要的指导下，将进一步促进无人机产业化，国家将会弥补在无人机领域的法律法规、技术标准空白，为无人机大规模产业化提供政策支持。

5 结束语

无人机作为航空航天技术领域的一部分，随着制造技术、应用领域扩展以及国家的大力扶持，无人机材料、制造工艺、传感器和控制系统等将得到大幅改进和提高，无人机产业将由现有的单一化测绘航测转型为应用于交通、物流、矿产、电力、水力、农业、娱乐等诸多领域发展。

无人机将逐渐由幼年期走向成熟期，大规模应用即将到来；无人机的普及将是不可阻挡的必然趋势，随着科学技术的高速发展，无人机未来的天空将无限广阔。

Discussion on the development of UAV in the background of "made in China 2025"

BAI Rui-jie, LI Xiao-xue
(Dimension Mapping High Tech. Co., Ltd., Beijing 100070, China)

This paper introduces the present situation of the development of UAV products and industries in China, describes the bottleneck of the development of UAV , looking forward to the future UAV core technology breakthrough and development prospects under the guidance of the programme of "made in China 2025" action. In the technical fi eld of continuous innovation and support of the state, we can believe that the development of UAV technology is increasingly perfect, future prospects of the UAV will be unlimited.

made in China 2025; UAV; mapping

V279

A

1008-5599（2017）04-0011-03

2017-03-23