（原標(biāo)題：【深度】無人機(jī)行業(yè)報告：未來無人機(jī)何如智能化）
無人機(jī)這盤大棋里，本身棋手就不少，如今更多巨頭也爭相涌入。Intel和高通同時殺入無人機(jī)核心芯片領(lǐng)域，演示產(chǎn)品也幾乎同時發(fā)售;騰訊此前發(fā)布了“空影”無人機(jī);下周，小米無人機(jī)也即將發(fā)布，將要挑戰(zhàn)大疆早已牢牢攥取得消費(fèi)級無人機(jī)整機(jī)市場。
雖然還不是很明朗，但看起來空間很大的“無人機(jī)智能化”才是吸引這些廠商的決定性因素。
這里“智能化”的意思就是不光汽車要自動駕駛，無人機(jī)也要自動飛行。當(dāng)然，本文主要討論的是民用無人機(jī)。
市場把控
1.美國金融服務(wù)機(jī)構(gòu)Oppenheimer總結(jié)了一些第三方研究機(jī)構(gòu)對無人機(jī)市場現(xiàn)狀與未來的預(yù)測，雖然以上統(tǒng)計和預(yù)測有一些相互矛盾的地方，但總體上對這一市場偏樂觀的觀點(diǎn)居多。
2.。對于中國市場，易觀智庫認(rèn)為2015年中國市場規(guī)模有望達(dá)到23億元人民幣，并在未來幾年保持超過50%的增長率，在2018年超過100億人民幣。
3.目前在民用無人機(jī)已經(jīng)在一些行業(yè)投入了商業(yè)應(yīng)用。美國FAA(民航管理局)自2014年5月起開始為無人機(jī)頒發(fā)商業(yè)運(yùn)營執(zhí)照。至2015年9月共批準(zhǔn)了超過1000份商業(yè)運(yùn)營的申請。首批獲得申請的行業(yè)應(yīng)用的情況如下。
4.FAA還統(tǒng)計了其首批批準(zhǔn)的商業(yè)應(yīng)用無人機(jī)的性能。從中可以看出這些商業(yè)應(yīng)用無人機(jī)絕大部分還是平均重量5KG(11.02磅)，續(xù)航時間30分鐘左右的輕型無人機(jī)，這一類無人機(jī)的特性和消費(fèi)級無人機(jī)非常接近。
5.FAA還統(tǒng)計了首批商用申請表中使用無人機(jī)的生產(chǎn)廠家和型號，其中大疆以70%的占有率領(lǐng)先，排名第二的3DR市占率僅10%，而昊翔、SenseFly等廠家的市占率小于2%。大疆精靈3、悟空1、精靈2占據(jù)申報型號占有率的前三位。從以上的統(tǒng)計可以看出：消費(fèi)級無人機(jī)與商用無人機(jī)不存在絕對的門檻;中高檔的消費(fèi)級無人機(jī)就能夠勝任很大一部分商用航拍任務(wù)。
為什么要智能化?
1.無人機(jī)的潛力在于其運(yùn)動機(jī)理的較為簡單，如果智能化后可看作一臺“會飛的機(jī)器人”。
2.美國國會研究服務(wù)局在文件中列舉了一些無人機(jī)商用領(lǐng)域和智能化后的改變，智能化可以在諸多應(yīng)用領(lǐng)域打開普通無人機(jī)目前的很多局限。
3.泰伯智庫統(tǒng)計2015年全球范圍內(nèi)民用無人機(jī)風(fēng)險投資融資總額超過40億元，而美國金融服務(wù)機(jī)構(gòu)Oppenheimer統(tǒng)計的總?cè)谫Y為4.38億美元。
在2015年無人機(jī)行業(yè)較為知名的融資案例有：
2014年12月31日，億航宣布完成了來自GGV資本的1000萬美元A輪融資;
2015年2月26日，3DRobotcs融資5000萬美元C輪融資，高通領(lǐng)投;
2015年5月6日大疆創(chuàng)新獲得硅谷知名風(fēng)投AccelPartners7500萬美元投資;
2015年8月24日億航宣布完成4200萬美元B輪融資;
2015年8月26日英特爾向Yuneec投資6000萬美元;
如何實(shí)現(xiàn)智能化?
實(shí)現(xiàn)無人機(jī)智能化需要在硬件和軟件兩個方面進(jìn)行技術(shù)升級。
硬件方面需要引入機(jī)器視覺硬件技術(shù);
軟件方面則需要做好機(jī)器視覺軟件技術(shù)，人工智能技術(shù)和OS，飛控，導(dǎo)航等其他必要軟件技術(shù)。
1.機(jī)器視覺硬件技術(shù)主要包含三類：
2.機(jī)器視覺軟件技術(shù)目前有兩類算法：
光流算法：光流算法是一種單攝像機(jī)視覺技術(shù)，完全依賴軟件算法解決了運(yùn)動檢測和定位問題。光流法通過比較同一攝像機(jī)兩張相鄰時間的圖像(差分運(yùn)算)得到場景中不同物體運(yùn)動的光流場。
優(yōu)點(diǎn)在于其主要依賴軟件和計算能力識別物體和距離，因此對額外的光學(xué)和聲學(xué)硬件需求小，更能節(jié)省成本。但其缺點(diǎn)在于精度低，且局限性較大(不適用于照明不良的室內(nèi)，玻璃，細(xì)小的電線)。騰訊發(fā)布的空影無人機(jī)采用了單攝像頭光流算法完成障礙探測，并依靠超聲波輔助避障。
圖像分割算法：邊緣檢測是一種應(yīng)用廣泛的圖像分割算法，其原理是先對圖像的灰度函數(shù)求導(dǎo)，再根據(jù)靜態(tài)或動態(tài)的閾值設(shè)定檢測出物體的邊緣。
各類邊緣檢測算法的共同特征是對計算要求非常高。例如高通實(shí)現(xiàn)的雙目深度攝像解決方案中，需要單獨(dú)使用驍龍801多核芯片中的一個核運(yùn)行專門的SIMD(Singleinstruction，multipledata，單指令多數(shù)據(jù))運(yùn)算，并僅能提供30Hz的實(shí)時運(yùn)算能力。對于飛行速度可高達(dá)20m/s的四軸無人機(jī)而言，這一頻率意味著兩次識別期間無人機(jī)已經(jīng)飛過了0.66m，將不能對環(huán)境中突然出現(xiàn)的一些物體及時反應(yīng)。
3.人工智能方面主要包含圖像識別算法，人臉識別算法和語音語義識別算法。這樣可以使無人機(jī)能夠完成更多功能，如對電力設(shè)備上的特定部件掃描檢查;按照人類指令講特定物體(橘子而不是香蕉)抓取并飛行到另一房間;在邊境巡邏時區(qū)分普通動物還是可疑人形目標(biāo)，并及時報警;通過操作者的聲音進(jìn)行飛行控制等。
與圖像分割算法不同的是，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的圖像識別/人臉識別/語音識別算法計算量根據(jù)使用場景差異較大。
4.智能無人機(jī)軟件技術(shù)還包括：飛行控制、導(dǎo)航與路徑規(guī)劃、以及支撐所有智能軟件的操作系統(tǒng)。此外智能無人機(jī)還需要一些底層的固件代碼連接硬件和軟件系統(tǒng)，保障通訊、傳感器、計算單元正常高效運(yùn)行。對于智能無人機(jī)開發(fā)廠商而言，獨(dú)立開發(fā)如此繁雜、涉及領(lǐng)域各異的軟件實(shí)屬“重新發(fā)明輪子”類工作，在開源軟件項(xiàng)目上根據(jù)需求定制加工能夠加速產(chǎn)品迭代，減少開發(fā)成本。
在無人機(jī)領(lǐng)域最早出現(xiàn)開源項(xiàng)目是無人機(jī)的飛控軟件領(lǐng)域，目前流行的開源無人機(jī)飛控(包含軟硬件)如下。
5.芯片方面，在現(xiàn)有的無人機(jī)上，主流廠商使用的是ARM架構(gòu)MCU(MicrocontrollerUnit)芯片，例如意法半導(dǎo)體的STM32系列(大疆精靈系列無人機(jī)采用)，Atmel的Mega2560系列等芯片，這類芯片的特點(diǎn)是：主頻低(STM32主頻在200MHz左右，Atmel的MCU低至20MHz)，計算能力較差，往往只能支持飛行控制功能，并不能提供無人機(jī)智能化所需要的高速計算和并行計算能力。
目前芯片業(yè)界三大巨頭：高通/Intel/Nvidia都紛紛挺進(jìn)這一產(chǎn)業(yè)，推出以自己的移動芯片或圖形計算芯片為核心的無人機(jī)參考設(shè)計或套件;此外中國芯片設(shè)計廠商聯(lián)芯科技也與中國無人機(jī)廠商零度智控聯(lián)合開發(fā)了用于智能無人機(jī)的方案。
高通推出了SnapdragonFlight參考設(shè)計;
Intel推出了EdisonforArduino開源硬件飛控參考設(shè)計板;
Nvidia推出JetsonTX1無人機(jī)與機(jī)器人芯片模組方案;
聯(lián)芯推出的基于LC1860無人機(jī)飛控;
6.開源工具方面，在機(jī)器視覺、人工智能等領(lǐng)域，存在著很多開源軟件項(xiàng)目與開源軟件庫。
根據(jù)開源軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史，我們判斷未來在無人機(jī)智能軟件領(lǐng)域會涌現(xiàn)出一批軟件產(chǎn)品化二次開發(fā)商，在開源的機(jī)器視覺和人工智能軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)工作，銷售封裝好的成熟可用智能軟件產(chǎn)品及配套接口給下游的無人機(jī)整機(jī)廠商。
大疆已然占據(jù)了大片民用無人機(jī)市場，然而無人機(jī)開發(fā)的門檻不夠高導(dǎo)致整個行業(yè)參與者眾多，競爭仍然十分激烈。
在創(chuàng)新這條路上，你不主動思考，總有人從各個方向向你逼近。不是大疆不努力，但終端智能化這個趨勢顯而易見，時機(jī)一到，各家出手。
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