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芯片巨头推动消费无人机进入2.0时代

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文章出处:骊微电子责任编辑:admin人气:-发表时间:2016-08-23 14:48
    2015 年以来,高通、英特尔、三星、英伟达及国内芯片厂商等均已进入无人机市场。这些厂商目前推出了各具特色的无人机芯片解决方案,其共同的方向是推动无人机小型化、智能化、降低无人机制造成本、缩短技术开发时间,从而降低该行业技术壁垒。
 
    芯片巨头的加入将助推消费无人机进入2.0 时代。第一代消费无人机主要是单片机,飞控芯片集成度低,图传、GPS、自动驾驶仪等模块必须单独采购并外接入芯片。在这种芯片解决方案之下,无人机飞控体积大多较大、计算性能低并且能耗较高,这就构成了第一代无人机的主要技术瓶颈。
芯片巨头的加入动摇了第一代无人机的技术竞争基础,可能导致行业格局的洗牌。技术门槛降低之后,行业巨头原有的技术优势消失,而后发竞争者现阶段可能实现对行业巨头的超越。从智能手机的发展历程来看,此阶段反超的机会可能来自于企业行之有效的研发投入与技术反超战略(华为),也可能来自于小米的低价高配策略并形成独特品牌优势,还有可能来源于挖掘行业的差异化竞争机会(OPPO)。
 
    1、 高通无人机芯片高度集成,大幅降低无人机制造成本
 
    SnapdragonFlight 是高通最新推出的无人机设计平台,目前已应用于国内厂商零零无限的小型无人机产品hover camera 及零度智控的自拍无人机dobby 的样机。这是高通为无人机专门定制的首款芯片,也是高通收购KMEL Robotics、投资3D Robotics、持续布局无人机市场后的首个落地产品。
 
    Snapdragon Flight 的主要特征包括:(1)尺寸小巧,规格为58mm*40mm,总面积仅为23.2平方厘米,而以往无人机芯片组的面积动辄上百平方厘米。尺寸的缩小有助于大大降低计算能耗,有望将现有的消费级续航能力由从20 分钟延长到45-60 分钟。(2)高度集成,这块芯片将图传、2*2 802.11n WiFi 通信、蓝牙4.0、射频接收器、GPU、5Hz GNSS 定位功能以及基于Hexagon DSP 的实时飞行控制等多个模块集成到一块主芯片板上,彻底改变了原有的单块飞控板接入多功能模块的无人机芯片方案。(3)处理器性能卓越,snapdragon 801 SoC 属于高通中高端处理器产品,目前支持世界上一些热门智能手机的应用。(4)支持双目视觉、高通快充技术等高级功能。
 
    SnapdragonFlight 的根本优势在于大幅降低无人机的制造成本与售价。高通声称,长期来看,这款芯片可把4K 无人机的平均价格从约合人民币7791 元拉低至约合人民币2597元。结合高通芯片对于智能手机成本的降低及对于整个智能手机行业的冲击与重塑来看,我们认为未来Snapdragon Flight 或将对无人机行业带来类似的影响。
 
    目前来看,高通芯片促使无人机成本下降的推动因素之一是芯片生产的规模化。此前,无人机芯片领域的主要产品为意法半导体STM32 系列、德州仪器OMAP3630、Atmel Mega2560 芯片、XMOS XCORE 多核微控制器,这些产品不具备绝对的市场主导能力,加上无人机产量远未完全释放,芯片生产的规模化效应尚未显现。高通无人机芯片具有与其智能手机相同的处理器,也可能包括其他一些相同部件,因而可以享受其芯片规模化生产带来的成本优化效应。
 
    高通芯片促使无人机成本下降的推动因素之二是芯片的高集成化,这也是最重要的原因。
 
    芯片功能高度集成直接的影响是为无人机节省多个高价格的功能部件,包括飞控板、图传模块、信号传输模块、GPS 导航、电子调动模块等等。根据玩家DIY 所使用的各个配件成本来计算,这些部件合计占开源飞控的无人机成本近40%(使用APM 等中等价位的飞控板),占非开源飞控的无人机成本30%以上(大疆使用自主开发及生产的Naza飞控板,价位偏高)。
 
    据国内一些无人机厂商消息称,Snapdragon Flight 目前正处于放量前期。我们判断,该款芯片产品一旦放量,无人机产品价格有可能会像智能手机产品价格一样经历快速下滑。
 
    与此同时,该款芯片凭借尺寸小、质量轻、性能强劲等特点,将非常有利于小型无人机产品的开发。
 
    2、 英特尔无人机芯片玩转黑科技,以智能化为终极目标
 
    英特尔同样积极布局消费无人机市场,但与高通不同,其定位是智能化。英特尔日前发布基于Edison 芯片的无人机技术开发套件,尤其强调对于无人机自动避障和跟随功能的开发。这块芯片相比于高通而言,在尺寸上、功耗上与价格上都不具备竞争优势,但其拥有英特尔自主开发的Realsense 视觉技术,可以让无人机实现自主视觉识别功能,是促进无人机迈向真正的无人操作和智能化的关键一步。英特尔投资的昊翔台风H 无人机上已搭载了带有Realsense 功能的Edison 芯片,但目前仍处于样机阶段。
 
    英特尔在无人机视觉方面相较于其他芯片厂商走得更远。Realsense 基于红外激光,相比于高通的双目视觉技术,规避了计算机视觉识别物体的大量计算,并且有效提升了精度。其基本原理是通过打出一束红外光,以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位臵,然后用三角定位原理来计算出 3D 图像中的“深度”信息。通过配有深度传感器和全1080p 彩色镜头,能够精确识别手势动作、面部特征、前景和背景,进而让设备理解人的动作和情感。据英特尔透露,Realsense 的有效测距可达10 米。
 
    英特尔在智能化方面还将继续深入,其物联网及智能化布局包括四大平台,而其中的Aero Drone Board 平台是专门针对无人机市场而搭建的。这一平台面向无人机创业团队,开发者可以使用Edison 内臵的Atom 及Quark 两个处理器,Quark 负责数据的采集,而Atom 则负责数据分析处理。同时,Edison 模块也提供了云的支持,用户可以通过后端的云平台,从而实现更多的功能和服务。
 
    除无人机视觉技术,Aero Drone Board 对于无人机集群来说意义更大。如果需要操控一群无人机完成一项复杂的工作(比如送快递):在以前每台无人机就需要一名飞手,这样就需要大量的专业飞手才能保证无人机能够完成这项工作,而且由于人的差异性,有时候还会出错;当有了Aero Drone Board 之后,开发者只需要通过软件对无人机进行设定,根据工作任务和无人机的种类进行分工,之后剩下的工作就可以交给无人机自己来完成。不但节约了人工成本,而且效率也更高。目前,英特尔已在美国、加拿大等一些景点举办了以”Drone 100“为主题的无人机群组飞行展览。
 
    3、 芯片之争加速引领无人机走向小型化、智能化、低成本
 
    除高通、英特尔之外,英伟达、三星以及国内芯片厂商联芯、全志等均加入了战局。目前,英伟达、联芯等已经开发出为无人机专门定制的Jerson TX1 和LC1860 芯片模组,三星于15 年推出可通用于无人机、洗衣机等联网设备的Artik 芯片组,而全志的物联网芯片R 系列是小米这次无人机产品所应用到的芯片产品。
 
    芯片厂商具备各自的竞争优势,有望加快带动无人机市场的成本优化与智能化。例如,高通传统优势为无线通讯技术和低功耗计算;对比目前主要的无人机芯片解决方案,高通snapdragon flight 的CPU 尺寸最小、主频最高。英特尔RealSense 实感技术快速推进,未来在环境感知、测量等领域存在精度优势。英伟达GPU 在硬件层面擅长快速矩阵运算等图形处理技术,Jetson TX1 芯片方案可胜任各类图像图形识别和高级人工智能任务。而国内的联芯与全志则具备高性价比优势。无人机芯片市场的激烈竞争有利于发挥各个厂商的技术优势,产生竞争的溢出效应,从而推动无人机产品技术进步。
 
    从IT 行业发展历程来看,芯片集成化与性能优化是推动设备便携化、智能化与低成本的重要动力之一。在摩尔定律的支配作用下,人类自1946 年第一台大型电脑ENIAC 诞生开始,快速经历了大型机时代-小型机时代-PC 时代-移动终端时代,目前已来到物联网时代。智能化与低价化趋势既表现在这一设备演进的轨迹之中,也表现在PC、移动终端与可穿戴设备等领域内部。
 
    从芯片集成化与性能优化这一角度来看,无人机设备仍有很大进步空间。目前无人机主要采用单片机通过接口连接多个功能模块这一芯片解决方案,据高通统计,整体方案所占面积高达183cm2,包含大量电子元器件的运算,且很少具备智能功能模块,这就导致无人机在规格上偏向于笨重,续航上往往只能持续20min 左右,缺乏智能化功能、无法实现真正意义上的 “无人控制”,以及成本上的居高不下。未来,伴随无人机领域的芯片之争加剧,将不断突破这些目前制约无人机产品进步的瓶颈因素,从而推动无人机走向小型化、智能化、低成本。
 
    4 、技术门槛下降动摇行业领导者竞争优势,非领导厂商仍具备反超机会
 
    消费级无人机市场此前的竞争焦点在于参与者的技术比拼。以大疆为例,其之所以能够超越竞争对手、取得目前如此大市场份额的原因,是其遥遥领先的技术优势。大疆早已完成了“预研一代、应用一代、降价一代”的层级研发体系。所以大疆在正式销售双目视觉技术的精灵4 时,其他优秀厂商都还只能展示原型机,而一般厂商只能跟风对标其在降价的产品。
 
    无人机芯片技术的日益成熟动摇了之前的竞争基础,将构成对于现有行业领导者的挑战。芯片厂商的竞争加快了技术进步的步伐,从而加快克服原先制约无人机发展的技术障碍与成本因素,动摇了以技术为核心的竞争基础。当行业内大部分厂商都能享受到先进的芯片技术时,原本依靠领先技术的优势的大疆、Parrot 等企业将感到前所未有的竞争压力。
 
    对于非行业领导者和新进入者而言仍有机会。消费无人机市场有可能成为另一个智能手机市场,行业领导者有很大风险被后进者替代,后进者则不缺乏赶超机会。小米的赶超实力来自于其出色的供应链优势和营销实力所支撑的高配低价,华为的赶超实力来自于其丰富的科研人才资源及企业管理能力,而国内另一领先企业OPPO 的竞争优势为其差异化竞争策略。因此,消费无人机市场目前说尘埃落定还为时尚早,我们仍可以期待后进者的崛起。
 
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