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无人机载具掀起另一波科技战争
全球竞逐陆海空的新蓝海市场

【作者: 季平】2023年06月27日 星期二

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全球积极发展智慧运输,带动无人机载具创新应用快速发展。广义的无人机载具可依陆海空应用场域区分为自驾车、自驾船与无人机(Unmanned Aerial Vehicle)等,只要搭配精密的电脑控制及演算科技,未来甚至可能出现无人车载无人机执行任务的应用场景,从天空到地面,从陆地到海面,新兴科技战早已开打,近几年则现身真实世界的科技战斗中。


5月连烽火 无人机在战争中展头角

全球无人机军备赛如火如荼展开,如开战一年多还未见消停的俄乌战争5月28日就传来俄罗斯对乌克兰首都基辅周边发动开战以来最大规模的自杀无人机攻势,也是俄罗斯5月内第14度对基辅进行无人机攻击;台湾国防部5月30日也侦获进入台海周边活动的13架中国解放军机、5艘军舰,其中一架最大巡航升限达2万5千公尺的「无侦-7」无人机绕道东沙岛空域侦搜。


同样在5月登场的2023卡威国际海事与航空展(Langkawi International Maritime and Aerospace Exhibition)也很精采,如土耳其航空航太工业(TAI)展出2款可携弹且整合侦搜装备的侦打一体无人机;阿联国防及先进技术集团(EDGE)推出多功能无人机,如可携带120公斤、滞空8小时,最大时速达150公里的GARMOOSHA,以及最大起飞重量达360公斤、以载运物资为主的QX6-50,还有最大航程达40公里、可投放炸药的多轴无人机QX-3等,展现无人机用途的多样性,以及未来战争的无限想像。


英国国防部也於5月公布「澳英美先进能力楝梁」(AUKUS Advanced Capabilities Pillar)第二阶段(Pillar 2)计画,三国同盟联合近70名军方与军工企业专家进行AI无人机蜂群实验,包含英国的「蓝熊幽灵」(Blue Bear Ghost)AI无人机、维京(Viking)无人地面载具(UGV)与挑战者二式战车,以及澳洲的Insitu CT-220无人机在内。



图一 : 英国於2023年5月26日首度举办AUKUS AI自主试验。(source:英国国防部)
图一 : 英国於2023年5月26日首度举办AUKUS AI自主试验。(source:英国国防部)

至於土耳其航空航天工业(TAI)今年3月公布的「ANKA-3」无人隐形战机受到全球瞩目,外媒报导,这款新型无人机的优势在於生存力高、续航力强,而且拥有打击与监视能力,可以压制并摧毁敌方防空系统,据称可与载人的自制隐形战机TF-X搭挡。ANKA-3搭载喷射引擎,速度快、酬载量高,无尾结构几??可以在雷达上隐形,为无人机发展史开启新页。



图二 : 土耳其航空航天工业(TAI)的ANKA-3无人隐形战机外型。(source:TAI)
图二 : 土耳其航空航天工业(TAI)的ANKA-3无人隐形战机外型。(source:TAI)

无人机载具运输的市场发展及应用

无人机载具具备感知、决策及控制等功能,透过遥控、自动导引或自动驾驶等方式驱动,除了军用,运输及民生用途发展也相当快速,相较於传统载具,更不受人体限制,而且危险性降低,可以长时间进行运输、资讯搜集、侦查、监视,甚至执行农药喷洒、人工造雨等任务,即便在各种恶劣情况下也可以完成任务,此外,陆海空接驳服务、物流配送、智慧巡检、救灾应用也相当常见,甚至新型态共乘共享运输模式。


无人机接驳服务多属特定场域下提供乘坐体验,或如短期试运行计画,车型多以6~12名乘客为主的小型巴士为主,欧美及亚洲地区出现许多案例,使用场域包含市区、校园、机场、特定园区等,也有部分小型自驾计程车提供短程接驳服务;海域接驳服务如观光导览用途的自驾船舶。


桃园国际机场公司在2022年底推动「5G智慧旅运空间服务实证计画」,透过无人载具进行接驳及清消作业,除了便利旅客登机,也有助提高机场工作人员的巡检效率,该公司於2023年5月24日与工研院举办「机场自驾接驳验证」成果发表会,展示全球第二个自驾接驳机场测试案,国内最高时速达50公里。



图三 : 桃园国际机场透过无人载具进行接驳及清消作业。(source:桃园国际机场公司)
图三 : 桃园国际机场透过无人载具进行接驳及清消作业。(source:桃园国际机场公司)

图四 : 全球第二个自驾车测试案,国内最高时速达50公里。(source:桃园国际机场公司)
图四 : 全球第二个自驾车测试案,国内最高时速达50公里。(source:桃园国际机场公司)

自动驾驶技术不仅可有效??解物流运输业劳动力短缺的困境,还能降低长程运输过程中人力驾驶的负担,以及降低诸如宅配服务的中短程运输配送扑空率,积极导入的大型商用车已应用於机场、港囗货物运送服务、自驾船运送物资等。国际物流业者如亚马逊(Amazon)、UPS及Google等早於2019年投入无人机物流运送领域。


Amazon去年底发表新款送货无人机MK30,机型比2019年发表的更轻、更小,续航距离更长,改良的螺旋桨可降噪25%,还可在小雨中飞行,预计2024年正式投入送货。全球最大零售商沃尔玛(Walmart)也着手使用无人机宅配食品与医药用品。



图五 : 2022年底Amazon发表的新款送货无人机MK30。(source:Amazon)
图五 : 2022年底Amazon发表的新款送货无人机MK30。(source:Amazon)

智慧巡检可以取代任务难度高、风险高的人力工作,如透过自驾船巡检海上风电设施、无人机空拍并记录水坝高度面积,或者进行桥梁、隧道巡检等作业,不仅改善耗时耗力的人工巡检成本与效率,更能提高判断与决策准确性。无人载具运输应用在救灾方面则有利加快救灾速度,无人机队还可以同步监测灾情、空投物资、运送紧急医疗用品等。


另一个无人载具运输发展大未来则是2009年由美国航空暨太空总署(NASA)提出的都市空中交通(UAM),预估2024年至2025年可能落地。UAM就是电动垂直起降飞行器eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing)技术,锁定城市对城市的短途旅运需求,可以取代传统直升机等燃油飞行器,在能耗、成本、安全性上更胜一筹,也更符合环保节能与减碳趋势。如果直升机单价为千万美元,eVTOL单价约为400-600万美元,为城市空中旅运带来新的改变。


摩根士丹利研究数据显示,UAM市场预计2050年将达9兆美元规模,商机庞大。未来eVTOL可能取代直升机、传统商务机队、载人或载物商机,以及共享乘客服务商机。空中廊道形成後,低空飞行的空中计程车一如飞机占据空中路网,由於eVTOL走向自动驾驶,势必带动低轨卫星的联网需求与商机。近年来德商Volocopter展示的UAM已走向试乘阶段,一如地面上的自驾车,未来只要通讯技术、地面设施等配套完善,落地普及非梦事。


此外,由日本宅配业者雅玛多控股(Yamato Holdings)与美国直升机制造商贝尔(Bell Helicopter)共同打造的宅配防灾用无人机,以及韩国现代汽车与美商UberTechnologies共同开发的无人飞行车都在商业化的道路上疾行。


至於台湾的ICT产业近年来已陆续投入无人机制造与开发,产品与技术多应用於巡检、喷洒、物流等领域,随着科技专案发展无人机软硬体开放式平台及智能部署,已陆续导入远洋渔业。


此外,科技部於2019年在台南沙仑建置「台湾智驾测试实验室」,「无人载具科技创新实验条例」已经总统公布,启动陆海空无人载具沙盒实验条例,以便协助国内产业申请无人载具科技创新实验计画。经济部资讯则显示,2020年已核准勤崴、高雄轮船、台湾智驾、理立系统、成功大学等单位於北市信义路、新北市淡水、桃园青埔、彰浜工业区、台南沙仑及科学园区、高雄爱河等地开放场域进行自驾车、船只接驳实验。


自驾车部分,经济部开发自动驾驶(Automated Driving)共通技术及智慧车电关键模组,建置系统整合(System Integration)与可靠度验证能量以推动产业链技术合作;自驾船部分则开发智慧船舶自主航行与全面向避碰等关键技术;无人机部分主要投入发展软硬体共通平台、智能部署、燃料电池电力控制、热能管理等技术,应用范畴包含室内场域巡查、室外桥梁、海上与山区巡检等。


交通部则於2022年3月辅导成立台湾无人机大联盟,结合无人机技术研究及产官学研力量,共同提升无人机科技产业能量与国际竞争力。


台湾无人载具运输的挑战与展??

德国无人机研究机构DRONEII报告指出,预估2020至2025年全球无人机市场的年复合成长率高达13.8%,亚洲是最受瞩目的市场;Intel与SA研究机构预测,2050年全自动驾驶具有7兆美元「乘客经济」发展潜力,快速改变车辆产业生态;Frost & Sullivan预估2025年L2等级以上自驾车市场产值可达836亿美元(约3,600万辆)。


MarketsandMarkets预估2025年无人船市场规模将达15亿美元(约450艘),占比最高的市场依序为北美(39%)、欧洲(23%)和亚洲(15%);市调机构Tractica则预估无人机市场2025年将达126亿美元规模(约265万艘)。各项数据显示,陆海空无人载具的未来发展令人期待。


台湾经济部统计,2022年全球无人机市场规模约达304亿美元,预估至2026年将成长至413亿美元,如若台湾挟ICT发展能量朝「无人机大国」前进,不是没有机会。2022年揭牌的「亚洲无人机AI创新应用研发中心(亚创中心)」堪称台湾的「无人机国家队」,未来将结合周边民雄航太园区的新创能量、太保研发中心的测试验证能量,以及义竹的载具测试场能量,打造嘉义县成台湾最重要的无人机试验场域。


研调机构TrendForce则认为,2022~2025年全球军用无人机市场规模有机会自165亿美元成长至343亿美元,年复合成长率达27.6%。军用无人机需求攀升为台湾厂商带来更多商机,尤其是整机与零组件业者。随着军用无人机技术的不断精进,未来将有更多电子作战、空中加油与空中预警任务的运用。


台厂雷虎科技在整机方面布局已久,产品包含中小型多用途机、多旋翼无人机、中大型无人直升机与潜艇等,主要应用於摄影、监控、侦察、巡检、通讯支援、急难救助等范围;提供军民两用无人机解决方案的经纬航太旗下产品包含定翼机、直升机、多旋翼无人机等,主要应用於摄影、监控、侦察、巡检、喷洒农药等范围。不过,除了国机国造如汉翔这类业者可以直接受惠於政府??注订单,没有「富爸爸」的台湾中小型业者多半撑得很辛苦。


整体而言,全球无人机载具处於蓬勃发展阶段,各国有产品使用规范及法规制定脚步不一等问题有待克服。台湾由於市场规模小、募资不易、国际产业竞争力不足、人才缺乏,打入国际供应链相当吃力。除了成立「亚洲无人机AI创新应用研发中心」,政府还需留意许多问题,如考验自驾车「技术」的狭窄道路、混流车道等问题,此外,发展无人机载具创新应用需与多重感测、动态轨迹规划、燃料电池/锂电池、载具动态整合暨回??控制等技术相互配合,如何整合或由谁整合才能提出更适切的解决方案,除了业者努力,也需要政府的力量促成其事。



图六 : 亚洲无人机AI创新应用研发中心(亚创中心)揭牌。(Source:总统府)
图六 : 亚洲无人机AI创新应用研发中心(亚创中心)揭牌。(Source:总统府)

「无人载具科技创新实验条例」自2018年推动以来的确有利台厂练兵,但是如何建构完善安全的创新实验环境,让基础建设尽速到位,进一步走出六都,带动国内载具、半导体、感测器、资通讯系统及陆海空硬体设备等产业共同链结成为「国家队」,甚至整合产学研或透过国际合作促成新型态商业服务模式,提供厂商与使用者有感的产业价值与服务品质,每个面向都需要兼顾,此外,最重要的资金奥援,如政府采购甚至银行优惠融资方案为中小型业者??注活水,都是「无人机大国」生根茁壮的养分,也是政府极需思考的问题。??旗新蓝海,是机会,也有诸多挑战需克服。


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