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智能机器人系列报告之六 : 从大疆 Mavic 看小型无人机的未来
核心观点:
大疆发布的 Mavic 折叠便携无人机,通过巧妙的设计实现了小巧的体积和强
悍的性能征服了市场。本文将对小型无人机的航拍技术进行分解,阐述为什么云
台对于小型机是必不可少的配置,也对小型机未来的发展趋势进行展望。
大疆推出新品 Mavic,进入小型无人机市场
消费级无人机与传统的航模玩具在许多方面有着类似的特性,是否配备自动
驾驶以及是否具备智能自主性是区分两者的主要因素,也正是随着开源自动驾驶
仪这一核心技术的飞速发展和应用,让消费级无人机产品迅速走向了大众,打开
了人们观察世界的新视角, 而 大疆近期发布了新品 Mavic,将无人机推向了小
型化市场 。
无人机小型化渐成趋势,“便携+云台”兼顾便捷性与用户体验
从 Mavic 和 Karma 的发布可以看出,航拍无人机的小型化已成趋势。但是,
通过对于航拍技术的分解,我们也看到了 平台的稳定对于成像质量至关重要 ,
Dobby 与 HoverCamera 的“掌上便携”策略对于画质的牺牲以及极致便携的追求
未来可能不会继续成为主流,相反,中小型折叠无人机在缩减体型的基础上配备
云台的作法也印证了我们一直以来的观点, 小型化是趋势,但云台不可简配 。
未来趋势:消费级市场经历洗牌,行业级无人机应用是新方向
消费级无人机市场经过大疆这代新产品的冲击,竞争日渐惨烈,在技术成熟
度、资源整合能力没有足够积累的情况下仅能够依靠定位差异化进行竞争,实力
更弱的对手甚至很有可能被洗牌出局。但是未来,应用于电力巡线、农业辅助的
行业级市场 必将迎来爆发, 无人机市场将从“无人机平台”开发转入“无人机
应用”开发, 如果之前的平台竞争是“无人机 1.0 时代”,那么下来我们推荐
开始关注基于应用、服务的“无人机 2.0 时代”。
投资建议
我们认为消费级无人机依然满足我们提出的智能机器人分析框架:需求场景
培育+核心技术突破商业化拐点+完整的产业链配套三大因素叠加,使得消费级
无人机能够迅速产业化,同时成本能在短期内下坠。 从投资角度来看,我们建
议从三条主线关注无人机行业的投资机会:
(1)具备综合研发实力和产业资源整合的企业,例如大疆、极飞、零度智
控、亿航等;
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(2)关注无人机在细分领域的应用,例如无人机植保、巡线等领域;
(3)关注产业的差异化竞争,例如小型化和娱乐化等方向。
风险提示
行业竞争加剧;潜在进入者的威胁;小型无人机放量不达预期。
正文内容
一、大疆发布小型无人机 Mavic
9 月 27 日晚 23:30 分,大疆在纽约发布新款小型无人机 Mavic,标志着大疆
正式进入小型便携无人机这个白热化市场。虽然早先有 Mavic 相关图片泄露,但
是 743g 的重量,27 分钟的续航,配备三轴云台,新加入的 FPV 功能,以及 749
美元的售价实在是大大超出预期。Mavic 的出现对一星期前刚发布的同级别产品
GoPro Karma 造成了巨大的压力。
1 小型机的尺寸和大型机的续航
Mavic 的机臂折叠设计可谓匠心独运,前臂在机身平面内折叠,从侧面由后
向前展开,而后臂在机身垂直面折叠,从下方由前向后打开。最大程度的利用了
空间,确实构思巧妙。同时,还注意到,后机臂位置较前机臂位置略向下一些,
这样的设计除了空间布局的考虑以外,猜测可以使得高速飞行时,机身前倾,更
大程度发挥出飞行速度(某种意义上实现了倾转旋翼的作用)。
机身具体的尺寸参数如下: 折叠后机身长度 198mm,宽 83mm,高 83mm,重
量 743g,重量仅为 GoPro Karma 的 3/4。 按照官方说法,大概是一个随身水杯
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的大小,较之前精灵系列产品来看确实十分便携。而且在便携的同时 ,Mavic
的续航能力达到了惊人的 27 分钟,较之前发布的 Karma 提升 35%。
在无人机电源设计思路上,锂电池的能量密度在目前的技术手段下是没有太
多想象空间的,因此,在续航方面要想做出令人惊艳的表现,必须在系统综合优
化、电机控制、电源策略、气动设计等多方面共同努力才有可能取得一定成效,
可以说每一分钟续航的提升背后都凝练着科技和技术的结晶。
根据 Mavic 设计师的叙述:除了业界质量和性能最高的电池以外,Mavic 的
续航主要来自于超大尺寸的螺旋桨,这一设计配合着专业的电机和螺旋桨团队,
大大提高了 Mavic 的能源效率。Mavic 所用的桨叶是 8.25 英寸,与大疆 Phantom
系列用的 9.5 英寸 9450 桨叶 相 差 不大,展开后 轴 距 与 Phantom 系列 同 为
350mm。 故此它才能拥有与 Phantom 系列相若的稳定性、电机效率和抗风力。
2 标配三轴云台
在上一篇消费级无人机报告《智能机器人系列报告之四:消费级无人机的昨
天、今天和明天》中我们提到了,小型机以其灵巧便携的优势,迅速打开市场,
但是小型无人机的待机时间和由于不搭载云台所带来的拍摄质量差的问题一直
比较突出。 我们在报告中预测了,未来小型机要想得到发展,一定会着力解决
小型化云台技术。
此次产品中我们看到,大疆在 Mavic 上就已经标配了小巧的三轴机械云台,
其最宽处仅为 36.5mm,三个维度上都配备了无刷电机,对相机的角度进行高精
度控制,根据飞行姿态实时调整方向消除相机的晃动和抖动,时刻保证拍摄画面
的稳定。
而且这款产品中,大疆摒弃了电子稳像(EIS)技术。电子稳像技术是通过
成像后进行图像的剪裁、拼接对图像的抖动进行补救,但是这一后期处理技术会
对图像的画质造成损失。Dobby、曼塔智能 S6、HoverCamera 等小型机均不配备
云台,所以为了保证画面相对稳定,都采用了电子稳像技术。
配合着云台相机极致的稳定性,Mavic 带来了一种全新的使用模式:“三脚
架模式”。在这种模式下,Mavic 最大移动速度 1m/s,使用者可以把 Mavic 作为
一款空中三脚架,使其稳定悬停在空中,并且可以精细的调节其位置、角度。这
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也使得 Mavic1200w 像素的摄像头除了提供 4K@30FPS、1080P@96FPS 的高速摄像
能力外,还能够实现长达 8 秒的长时间曝光,可见大疆对 Mavic 的稳定性十分有
信心。
3 首次推出 FPV 功能
大疆的 Mavic 首次具备了 FPV 功能。FPV 技术早在其他设备上得到应用,尤
其在穿越机中已经很成熟,但此次大疆在小型机上配备的 FPV 功能大大增加了无
人机的可玩性。
其实很多业内人士看到 65km/h 的高速能力配合 FPV 的设置,很快就会联想
到大疆下一步是否将涉足竞技穿越机领域?虽然说按照 Mavic 目前的技术现状,
稍加改造:
1、去掉云台(竞技穿越机需要摄像头与机身捷联,帮助飞手判断姿态);
2、减少电池配置(竞技穿越机对续航没有要求);
3、更换动力套装(大疆 9 月 26 日才发布了 Snail 竞速动力套装),
4、去掉避障与视觉等辅助模块后,可以看到,减重并且加大功率后的 Mavic
很可能非常适合发展为穿越机。
但是,我们考虑大疆并不太会专门开发一款穿越机。原因如下:首先穿越机
本身市场十分有限,其次穿越机核心技术又仅仅体现在动力套装和低延时图传两
方面,很难发挥出大疆的技术实力优势,即使制造出相关产品,技术附加值较低,
也很难带来较高的利润。相比之下,带有避障、视觉等先进技术的,适用于广大
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消费者的消费级航拍机,销售回报显然更加丰厚。为了最大化使其先进动力的技
术、图传技术产生效益,按照大疆当前的仅提供动力套装的策略应该就足够了。
因此可以想象,未来大疆很有可能单独推出其 FPV 系统,但是配合着 OcuSync
技术 7km 的 1080P 低延时图传和 27 分钟的续航,大疆希望打造的是一种面向消
费级的沉浸式飞行体验,主要意在于增强娱乐性。另一方面,DJI Goggle 的出
现,也意味着,大疆开始在 VR 产业展开布局,但是未来具体的应用领域和方向
还很难预测。
4 传统技术继续加强
在《智能机器人系列报告之四:消费级无人机的昨天、今天和明天》中,我
们就着重分析了市售消费级无人机的主要技术路线,从中看到,大疆在多项技术
上遥遥领先于对手,包括悬停定位技术、避障技术、视觉跟随、图传技术等几方
面。在 Mavic 身上,我们很高兴的发现,大疆并没有因为这是一款主打便携的设
备而对传统优势技术的应用有所保留或者简配,相反,我们惊喜的发现,部分技
术得到了加强。
悬停定位方面 :
Mavic 采用了双目立体视觉的精准悬停技术,很好的解决光流定位的局限性,
甚至是实现户外高空飞行时无 GPS 信号的精准悬停。首先,双目立体视觉能够获
取前方 15 米处物体的三维深度信息,其有效悬停高度是光流的 2-3 倍,其次,
获得了三维深度信息后,便能够精准计算出飞行器当前的速度信息,基于此
Mavic 实现了无 GPS 环境下的高度 13 米范围内精准悬停。
另外,前视的双目立体视觉系统也能通过观测飞行前方的环境,从而计算出
飞行器当前的位置和速度信息,实现高空环境下的精准悬停。得益于精准悬停技
术,Mavic 还能在起飞时采集地面图像,在自动返航时,Mavic 能精准地返回起
飞地点。
双目立体视觉应用 :
Mavic 配备了基于双目立体视觉技术的 FlightAutonomy 系统,对飞行环境进
行实时 3D 检测,并准确判断障碍物与飞行器间的方位,而且光波比声波的速度
更快。
FlightAutonomy 系统由前视、下视各一对视觉摄像头、主相机、GPS/GLONASS
双模卫星定位系统、超声波模组、传感器冗余和 24 颗高性能处理器内核等 7 个
部件所组成。Mavic 的前方左、右端各配备一个视觉摄像头,通过美合金支架固
定保证镜头光轴不变。双摄像头组成的双目立体视觉系统能够在飞行中实时获取
深度信息并生成三维深度图,由于是接收可见光的形式,因此只要光线不暗的情
况下都能分辨前方 15 米范围内的障碍物位置。因此在户外飞行甚至是室内场景
都能利用双目立体视觉系统实现障碍物检测作出刹车悬停和绕飞动作,大大提升
飞行安全和可靠性。
智能跟随系统 :
结合机器视觉与飞行控制技术的智能跟随功能,让 Mavic 不需要手环或其它
辅助定位,点击屏幕就能完成高难度跟拍。更具备深度学习能力,自动识别人、
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