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设备与工具一、无人机概述和发展简史
（一）系统组成与分类
根据美国国防部的军用无人系统发展路线图（2013-2038财年）[1]及美国联邦航空管理局的民用无人机系统路线图[2]，无人机的准确定义是“无人机系统”（Unmanned Aircraft System，UAS）——由无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）平台、控制站（Control Station）、测控链路（Data link）和有效载荷（Payload）组成。例如，1套“捕食者”无人机系统包含1套控制站、4架无人机及相应的有效载荷和测控链路，可以同时控制多架机。
图 1：无人机系统组成
资料来源：中投研究院
1．无人机平台
仅按字面理解，无人机是指无人驾驶的航空器，为了避免与靶机（至今媒体还常用drone指代无人机）、导弹相混淆，往往还要加上“可重复使用”、“自给动力”等限制。无人机系统主要是按照无人机平台进行分类，典型分类方式如下：
按用途，分为军用、民用，其中军用无人机分为战略侦察型（如美军“全球鹰”）、攻击型（如我国“彩虹”3）、空战型等，民用无人机又分为商业级（用于农业播洒、影视拍摄、电力巡线、物流运输等）、消费级（个人和家庭娱乐等）。
图 2：知名的军用无人机厂商
资料来源：中投研究院
图 3：知名的民用无人机厂商及参与者
资料来源：中投研究院
按气动构型，分为固定翼、旋翼、其他特殊构型（如涵道风扇、仿生扑翼），其中旋翼无人机可分为无人直升机（如奥地利Schiebel公司S-100）和多旋翼直升机（如大疆Phantom）。
按续航能力，分为长航时无人机（续航不低于12小时[3]，飞行半径不小于1000公里）、中短程无人机（续航6至12小时，飞行半径150至1000公里）、近程无人机（续航小于6小时，飞行半径150公里以内）。
按重量[4]，分为大型（空机重量大于5700公斤）、小型（大于116公斤且不大于5700公斤）、轻型（大于7公斤且不大于116公斤）、微型（不大于7公斤）。
2．发动机
发动机是航空器的“心脏”，对无人机而言也不例外。一般而言，活塞发动机多用于小型无人机，涡轴发动机用于无人直升机，涡喷、涡扇、涡桨发动机多用于中高端无人机。
图 4：典型的无人机发动机
资料来源：中投研究院
3．有效载荷
无人机搭载的任务设备，常常可以拆卸更换。军用无人机的有效载荷一般包括可见光/红外、雷达等传感器，电子侦察、通信中继设备，以及导弹、精确制导弹药等；民用无人机的有效载荷以光电/红外摄像头为主，也可以根据实际需要加装大气水文测绘仪器、农药喷洒器等。
图 5：典型的无人机任务载荷
资料来源：中投研究院
4．控制站
用于对飞行器进行飞行控制、航路规划、信息处理等，分为个人手持式、车载式、航空机载式、水面舰（船）载式。军用无人机的控制站复杂多样，既可以小到单兵背负，也可以由数十辆位于本地或异地（跨洋）的大中型地面方舱联合组成；民用无人机的控制站相对简单，尤其是消费级无人机的控制站实际上主要是控制手柄甚至安装了配套软件的平板电脑、智能手机，与航模类似。
5．测控链路
由遥测链路和遥控链路组成，其中上行遥控链路发送控制指令，下行遥测链路获取无人机飞行参数和传感数据。按作用距离，分为视距链路（无人机与控制站之间的距离在无线电“可视”距离内）和超视距链路（通过卫星或航空器中继）。
军用无人机主要采用UHF（0.3-3GHz ）、C（4-8GHz ）、Ku（12-18GHz ）和Ka（26.5-40GHz）等频段；民用无人机一般为视距链路，采用UHF及C频段（主要频点为2.4GHz、5.8GHz及433MHz、900MHz）。
（二）发展简史
综合无人机的技术、规模、应用和法规等发展情况和标志性事件，将无人机发展历程划分为4个阶段。
图 6：无人机发展阶段
资料来源：中投研究院
理论萌芽阶段：1917年-1945年
特征：无人机的概念与靶机[5]、导弹混淆，实用价值有限。
划分依据：1917年，第一架无人机问世。
技术探索阶段：1946年-1982年
特征：无人机的技术基础得以夯实，军事需求趋于明确。
划分依据：一是二战后无线通信、微电子技术和控制理论快速发展，使遥控乃至自主飞行成为可能；二是无人机在越南战争[6]首次批量投入使用，尤其是在1982年中东战争[7]中表现出色，引起各国军方重视。
军用成熟阶段：1983年-2012年
特征：无人机越来越多地投入局部战争和反恐行动中，多个国家开始系统研究无人机技术和应用。
划分依据：一是美国国防部于2000年开始发布军用无人机路线图[8]，首次确立了系统、全面的军用无人机技术谱系和发展路径；二是在海湾战争（1991）、波黑战争（1995）、科索沃战争（1999）、阿富汗战争（2001-2002）、伊拉克战争（2003）及反恐行动中，投入的无人机在类型和数量上都不断扩大。
民用崛起阶段：2013年至今
特征：国内外多家民用无人机公司崛起，无人机概念引起社会舆论和资本关注。
划分依据：一是大疆Phantom无人机2013年上市并在全球获得巨大成功；二是美国联邦航空管理局2013年首次发布民用无人机系统路线图，中国政府部门也开始发布相关法规。此外，“无人机”关键词搜索指数自2013年开始跃升也可作为佐证。
图 7：百度“无人机”关键词搜索指数及媒体指数
资料来源：百度，中投研究院
图 8：常见无人机外形和相对大小
资料来源：wonderfulengineering.com（据称极端分子参考此图以便逃生），中投研究院
二、海外无人机市场分析
（一）全球无人机市场概况
目前，无人机军用需求旺盛，民用市场规模上升势头良好。据BI Intelligence等机构，全球无人机市场规模2014年约64亿美元（其中军用市场占89%、民用11%），将从2016年的85亿美元增加到2021年超过120亿美元，年复合增长率7.6%。从市场构成看，军用无人机仍将在未来较长一段时间内占据主要市场份额，而民用无人机的销量将保持快速增长，其中消费级无人机以31.3%的年增速在2021年达到2900万架的销量、商业无人机以51%的年增速在2021年达到80.5万架的销量。
图 9：全球无人机市场
资料来源：Teal Group， BI Intelligence Estimates， Michael Toscano
军用无人机领域，美国、以色列保持领先，建立了较为全面的型号谱系并积累了丰富的实战经验。军用无人机从数十厘米大小的单兵便携式到几十米翼展的战略侦察型，具备多样化任务能力，目前主要以固定翼无人机为主、无人直升机为辅。美国波音、诺斯罗普·格鲁曼、法国达索、以色列航空工业公司等厂商技术优势明显，致力于满足巨大的军用需求，暂未过多进入体量相对较小的民用市场。
民用无人机领域，消费级市场在过去几年中经历了高速增长，商业级市场还在培育阶段，商用无人机主要用于房地产/航空摄像（48%）、工业勘测（28%）、农业（17%）等。以美国3D Robotics 公司[9]等为代表的消费级无人机公司获得资本青睐，努力在中高端市场与中国大疆竞争。以美国知名运动相机厂商GoPro公司为代表的企业也开始尝试无人机业务，寻找新的盈利点。Google、亚马逊等互联网巨头正在研究把无人机用于物流，Facebook曾提出了用上千架无人机为全球偏远地区提供互联网接入服务的计划[10]。高通公司为无人机推出Snapdragon Flight平台解决方案，旨在降低无人机研发难度，复制智能手机产业标准化、模块化的成功模式。
图10：全球无人机市场
资料来源：Teal Group， BI Intelligence Estimates， Michael Toscano
图 11：美国商用无人机主要应用
资料来源：美国联邦航空管理局（FAA），中投研究院
（二）经验借鉴
全球范围内，美国在军用无人机市场和尖端技术上保持领先，中国大疆在消费级无人机市场上成为龙头，而商业级无人机市场暂处于培育阶段，值得总结的经验做法如下：
一是美国于2000年、2013年先后发布军用、民用无人机发展路线图，促进了行业良性发展。我国无人机行业尤其是民用领域还缺少系统全面的顶层规划，相关部门工作协调机制没有常态化，不利于可持续发展。
二是让市场决定资源配置，监管在行业发展初期适当宽松。美国将无人机纳入国家空域系统的计划一再推迟，我国直到2013年后才出台《关于无人驾驶航空器系统频率使用事宜的通知》[6]、《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》[7]等部门规章，虽出于审慎，但客观上对市场干涉较少，尤其为小型消费级无人机市场繁荣创造了条件。
三、国内无人机行业现状和发展趋势
（一）国内市场现状
民用无人机产业发展迅猛，在个人消费娱乐、农林植保、环境监测、抢险救灾、航拍测绘、物流运输等领域得到广泛应用，2016年产值达到150亿元[11]。2017年底，工信部出台关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见，提出到2020年民用无人机产业产值达到600亿元、年均增速40%以上，到2025年产值达到1800亿元、年均增速25%以上的发展目标。
无人机初创企业如雨后春笋，最具代表性的是大疆。大疆成立于2006年，目前占全球民用小型无人机约 70% 的市场份额，代表产品为Phantom系列和Inspire系列无人机，估值达百亿元人民币；成立稍晚的极飞[12]、亿航[13]也分别完成数轮融资。深圳大漠大智控技术有限公司则另辟蹊径，专注于无人机飞行控制系统及集群编队技术研发应用，为珠海长隆表演、广州雪花秀、浏阳烟花节等提供无人机编队表演。
互联网巨头同样在尝试开拓民用无人机市场，2018年6月拜耳、极飞和农村淘宝宣布启动“未来农场计划”新概念农业示范基地项目。京东于2017年8月获得国内第一张覆盖陕西全省范围的无人机空域批文，为其无人机配送乃至通航物流网络迈出坚实一步。
军用无人机领域，国内航空、航天、电子等军工集团技术实力雄厚，在国内军用无人机市场占有决定性份额，并向国外出口。受益于“军民融合”政策，民企也开始进入军用无人机领域。中国军用无人机需求总额将以15%的复合增长率由2013年5.7亿美元增至2022年20亿美元[14]。
图 12：中美军用无人机谱系对比
资料来源：广发证券(13.980,0.13,0.94%)发展研究中心
国内涉及无人机概念的上市公司多达一二十家，一是长期把无人机作为主营业务或方向之一的“长跑选手”[15]，其优势在于技术和产业集群，二是谋求转型或寻找新增长点的“后来者”[16]，其优势在于资本，三是代理人[17]。此外，有稳定军品收入的上市公司生存能力更强，可更好规避“黑天鹅”事件造成的政策紧缩风险。
无人机保险产品初露头角。国内的众安保险、平安产险、正隆（北京）保险分别推出多轴飞行器责任保险、小型无人机责任保险、遥控模型无人机保险，主要承保相应无人机对第三者人员及财物造成的伤害或损失，类似于车险的第三者责任险。
总体上，军用无人机增长预期稳定，工业级无人机发展潜力巨大，而消费级无人机由于技术门槛低，竞争日趋激烈，产品同质化倾向明显，其市场正在从“蓝海”逐渐转变为“红海”。
（二）发展趋势
未来一二十年内，预计无人机行业将继续保持高速增长（有分析认为未来10年市场规模翻番），其中军用市场规模继续占优、民用市场显著扩大。世界上主要国家和地区基本完成无人机法律法规的制定，初步将无人机纳入现有空域系统中。
军用领域，无人机将根据亚太、中东等热点区域政治军事平衡和反恐形势的需要，总体上规模数量不断扩大、技术水平不断提升。成本控制和性价比将得到更多关注，数据密集的多传感器/多任务技术不断进化，昆虫尺寸的微型无人机等创新有望取得重要突破，反无人机市场也将稳步扩大。
民用领域，无人机有望与工业4.0、互联网+等进一步融合发展，预计在农林业[18]、警用安保方面快速增长，在物流、地理测绘、互联网接入等方面有望实现突破，在影视拍摄、灾后勘测等方面的优势得以巩固，并在个人消费市场保持稳健增长。抗风飞行[19]、自动避障[20]、集群协同功能[21]等技术的进步有望为民用无人机带来更广阔的应用场景。
（三）行业风险分析
政策风险是民用无人机行业发展的首要风险，尤其要警惕“黑天鹅”事件导致的政策紧缩风险。民用无人机一般为“低、慢、小”目标，传统航管手段难以发现。近来在伦敦、北京、华盛顿等多地发生无人机“黑飞”事件，危及民航、军机乃至国家安全，引发对无人机飞行安全的拷问，亟需参照有人机建立覆盖适航性要求、频率使用规定、驾驶员管理办法等各方面的一整套政策法规。一方面，若发生无人机窥探隐私、误撞民航乃至恐怖袭击等“黑天鹅”事件，很可能改变相对宽松[22]的监管氛围，导致政策紧缩，影响甚至迟滞民用无人机行业发展；另一方面，国际民航组织只作框架性约束，不同国家和地区的法律法规可能存在差异，应注意这种差异性对存货和生产线带来的风险。目前，北京、成都、厦门、昆明、广东多地已发布无人机“禁（限）飞令”。
图 13：无人机“黑飞”易酿成“黑天鹅”事件
资料来源：中投研究院
技术风险是军用无人机行业发展的主要风险。军用无人机技术历经多年发展已日臻成熟，但仍需进一步提高自主控制水平、智能化程度、与有人机的作战协同能力等。由于这些技术难度大、前期投入高，一旦攻关失败、延期或严重超支，可能榨干承包商的资金流动性，即便行业巨头也有破产之虞。为减少技术风险，军方多会在型号研制之前安排探索性和预先研究，视情提供额外的经费支持，但系统集成和试飞阶段的高风险仍然是大型航空装备设计制造无法避免的固有特点。此外，利用无人机执行定点清除任务所引发的道德风险也不容忽视，2015年上映的《天空之眼》折射出对滥用无人机的担忧。
市场风险是民用无人机行业发展的重要风险。军用无人机进入门槛高、市场需求稳定，盈利空间较大，又有税收减免等政策红利，某些情况下原材料、人工成本等不确定性还可通过设有成本补偿甚至激励费用条款的浮动价格合同吸收，因此市场风险对军用无人机行业的影响相对较小。对于民用无人机，根据产业周期理论，大体处于从高风险低收益的初创期向高风险高收益的成长期过渡的阶段。庞大的需求前景吸引了资本的高度关注，国内多家上市公司开始涉足无人机，动机却各不相同，有的因为主营业务萎靡而被迫寻找新的风口，有的试图运作资本获得超额风险收益，但持续性难以预测。
四、并购案例分析
中国航空技术国际控股有限公司（以下简称“中航国际”）于2013年收购了德国Thielert航空发动机公司，并将收购的资产注入由中航国际全资控股的德国天发公司（Technify Motors GmbH），而后者纳入中航国际于2011年收购的美国大陆发动机公司一体化运营。截至2017年4月，Technify 公司生产的第5000台发动机交付，累计配装超过2750架航空器并飞行超过525万小时。
德国Thielert公司成立于1989年，拥有全球领先的航空煤油活塞发动机技术和产品，美军MQ-1C“灰鹰”无人机就采用其生产的Centurion 1.7重油活塞发动机，土耳其的TAI Anka无人机则配装其生产的Centurion 2.0发动机。2008年该公司宣布失去偿付能力并被接管，被中航国际收购不啻于重获新生。
中航国际在收购美国大陆发动机公司和Thielert航空发动机公司后，同时拥有了航空汽油发动机和航空煤油发动机两条业务线，可对开拓包括无人机在内的通用航空市场起重要作用。
五、小结
2018年8月，委内瑞拉总统马杜罗在众目睽睽之下遭遇无人机刺杀，引发广泛关注，再次印证了《绝密飞行》（2005年）和《天空之眼》（2015年）两部电影对无人机威胁的担忧。
无人机行业对政策监管和舆论高度敏感，军用市场门槛高、大众消费市场容量有限，在监管、技术、市场的种种限制下负重前行，数年来一些无人机公司试图发力农林植保和2B（对公司业务）、2G（对政府业务）端，开拓一片新天地。长期看，无人机行业总体上升势不可挡，但短期反复和波折或在所难免。
[1] 美国国防部（DoD），Unmanned Systems Integrated Roadmap： FY 2013-2038．
[2] 美国联邦航空管理局（FAA），Integration of Civil Unmanned Aircraft Systems （UAS） in the National Airspace System （NAS） Roadmap．
[3] 严格地讲，多数观点认为续航时间不少于24小时（1昼夜）的固定翼无人机（如以色列“竞技神”、美国“全球鹰”），或续航不少于12小时的无人直升机（如美国A-160“蜂鸟”），才能称为长航时无人机。
[4] 按重量（或尺寸）有不同的分类方法，这里引用的是中国民用航空局2013年发布的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》[7]。
[5] 靶机即空中靶标，在军事训练或演习中被用作其它武器的攻击目标。靶机虽然是无人驾驶的飞机，但在军事应用中按消耗性“器材”管理，无人机按可重复使用的“装备”管理，二者不应混淆。
[6] 越战期间，美军出动了三千多架次的无人机，所获取的侦察照片占美军全部空中侦察照片的80%。
[7] 第五次中东战争的贝卡谷地战役（1982年）中，以色列首先以“猛犬”无人机诱骗叙利亚使用防空系统，继而以“侦察兵”无人机获取叙防空阵地位置和信号特征，配合有人机一举摧毁了叙利亚的19个苏制萨姆防空导弹旅，随后击落叙空军82架飞机，而以方飞机损失为零。
[8] 2000年发布第一版路线图（2000-2025），此后平均2-3年滚动更新一次，时间跨度均为未来25年。
[9] 3D Robotics公司是北美最大的消费级无人机厂商，成立于 2009 年，已完成C 轮 5 千万美元融资。
[10] 该计划是继摩托罗拉“铱星”计划失败之后再次提出的全球移动通信网络解决方案，一旦成功可实现全球任何地点、任何时候的通信，其影响将是划时代的。关于“铱星”计划，最初构想是利用77颗低轨卫星组成覆盖全球的通信网，因卫星数量与元素周期表上铱元素的原子序数相同，起名为“铱星”计划，于1987年公布，但未获成功，目前仅供特定用户使用。
[11] 工信部，《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》政策解读，2017
[12] 极飞成立于2007年，已完成A 轮 2 千万美元融资，以及B轮融资。
[13] 亿航成立于2014年，已完成A 轮 1 千万美元融资。
[14]广发证券发展研究中心，《军用无人机，发展迅速，重塑现代作战模式》，2018
[15] 主要是航空航天领域国企，如贵航股份(9.240,-0.13,-1.39%)、洪都航空(10.780,-0.06,-0.55%)、中航电子(15.010,-0.19,-1.25%)等。
[16] 主要通过与院校和研究所技术合作（迪马股份(2.850,0.00,0.00%)与中航工业成都飞机设计所合作、通裕重工(1.710,0.01,0.59%)与中国电科27所合作）、参股（宗申动力(5.130,0.02,0.39%)参股大股东为航天十一院的神舟飞行器公司、雷柏科技(11.150,0.14,1.27%)增资零度智控）或收购（威海广泰(10.600,0.21,2.02%)收购全华时代）等方式迈入无人机行业大门。
[17] 如德奥通航获得奥地利无人直升机公司Schiebel的中国区独家总代理销售授权。
[18] 民用无人机可监测农田、果园、林场，随时掌握土壤、水分和作物长势情况，还可以直接用于空中施肥、喷洒农药。这样的无人机只要能覆盖一定范围即可，对于升限、速度、续航时间等性能要求较低，因此采购和维护成本低，预计数量需求很大（有观点认为将占据80%的民用无人机市场份额）。另一方面，农用无人机一般不涉及公共空域的飞行安全和公众隐私问题，使用管理上更为方便。
[19] 民用无人机多为小型机，尺寸小、重量轻，容易因较大的风速或楼宇间多变的气流失稳并坠毁。
[20] 无人机低空作业时，必须规避电线、树木、起伏的地形等，这对其机器视觉、可靠性都提出了更高要求。
[21] 无人机与无人机、有人机之间通信协同，实现互联、互通、互操作，形成一体化的空中集群，是无人机未来应用的“杀手锏”，具有极大的商业和军事价值。
[22] 中国民用航空局规定7千克以下无人机视距内飞行无需证照管理，而美国联邦航空管理局从2015年12月开始要求250克以上无人机必须注册。
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