无人机是一种通过远程操控或自主飞行的无人飞行器。无人机按用途可分为军用无人机、消费级无人机、工业无人机;按气动布局分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机
图表1:无人机按用途分类

《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》指出,将无人机按照空机重量、起飞重量、飞行速度等性能指标 划分为:微型、轻型、小型、中型和大型,对应不同的技术要求。
工业无人机是面向工业级应用场景,以完成专业生产、作业或数据服务为核心目的的无人机系统。相较于消费级无人机,工业无人机更侧重飞机技术指标和行业应用。
图表2:工业无人机VS消费无人机主要特征

工业无人机同样可按照气动布局分为固定翼、多旋翼、无人直升机、垂直起降固定翼四大类,四类构型因其气动布局带来的性能差异,使其适用于不同的应用场景
图表3:工业无人机主要机型及类别、特征

工业无人机同样可按照气动布局分为固定翼、多旋翼、无人直升机、垂直起降固定翼四大类。气动布局是无人机的核心底层构型,决定了其飞行性能(如续航、起降方式、负载能力),而工业无人机的任务需求直接依赖于气动布局带来的性能差异。
从不同类型工业无人机所适配的应用场景来看,固定翼无人机长航时、高效气动、强抗风,适配大范围长距离覆盖(需开阔起降);多旋翼悬停好、操作灵活,适配低空精细操作、定点作业或地形复杂;无人直升机大载重、垂直起降,适配重型载荷运输或极端环境作业;垂直起降固定翼兼顾长航时与垂直起降、强环境适应,适配复杂地形部署且中长距离作业。
工业无人机的航电系统是为专业作业设计的高可靠、强适配的系统,该系统核心构成包括飞控系统、导航系统、机载电源系统、空管交互模块、任务载荷接口模块、数据传输模块。
图表4:工业无人机航电系统核心构成

工业无人机航电系统集成了多项关键技术和设备,以确保无人机的正常飞行和高效执行任务。工业无人机航电系统的核心构成包括飞控系统、导航系统、机载电源系统、空管交互模块、任务载荷接口模块、数据传输模块。
图表5:工业无人机与消费级无人机航电系统需求对比

工业无人机飞控系统通常包含飞行控制计算机、姿态传感器、无线电高度计等组件。近年来,飞控系统持续向智能飞控方向演进,逐渐具备了感知、判断、决策和自主调整能力。
飞控系统作为工业无人机的“大脑”,是无人机执行任务成功的关键,负责精准操控无人机飞行姿态和高度。一套完备的飞控系统通常包括飞行控制计算机、姿态传感器、无线电高度计等组件。
其中,飞行控制计算机是最为关键的部分,通过飞行器控制算法实现飞行器姿态和位置参数的转换与控制。
它必须能够应对各种外界干扰,确保操纵指令的快速响应和飞机的稳定操控;姿态传感器包括惯性导航系统、气压导航系统以及激光陀螺仪等,用于保障无人机操控的稳定性;无线电高度计用于探测或计算无人机在空中的精确位置信息。
图表6:无人机智能化分级与飞控系统技术演进

飞控系统作为融合传感器技术、控制算法和硬件集成的复杂系统,直接决定了工业无人机的稳定性、安全性和智能化水平。同时,飞控系统与飞行器的智能化分级密切相关。
图表7:中国具备工业无人机飞控技术的厂商对比(1)

在低智能阶段(L1-L2),飞控系统主要通过基础的PID算法实现飞行器的姿态稳定,并且通常需要依赖人工操作;中智能阶段(L3-L4)的飞控系统集成了GPS定位、视觉导航及避障算法等先进功能,使得飞行器具备半自主任务执行能力;高智能阶段(L5)的飞控系统则通过搭载AI决策模块,实现了飞行器的全自主集群协同能力。
总体而言,飞控系统的技术演进是从机械化走向数字化,再迈向智能化的过程。
图表8:中国具备工业无人机飞控技术的厂商对比(2)

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