雖然在今年舉行的臺(tái)中國(guó)慶晚會(huì)上,因?yàn)橛袛?shù)十架民間無(wú)人機(jī)闖入空域,導(dǎo)致原訂舉行的無(wú)人機(jī)群飛表演取消。但其實(shí)業(yè)界過(guò)去對(duì)於飛安、資安爭(zhēng)論並不少見(jiàn),只是通常聚焦於無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)下的紅色供應(yīng)鏈、國(guó)安隱憂(yōu),直到美中科技戰(zhàn)、俄烏戰(zhàn)火爆發(fā)始有轉(zhuǎn)圜,如今更加重視的是,該如何掌握關(guān)鍵資通訊技術(shù)、平臺(tái),以真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)群協(xié)同作業(yè)。
事實(shí)上,現(xiàn)今國(guó)際各類(lèi)公/民營(yíng)部門(mén)的大型夜間活動(dòng),往往都會(huì)出動(dòng)上千架無(wú)人機(jī)成群,排列出動(dòng)、靜態(tài)不一的圖像。但因?yàn)橹袊?guó)大陸品牌起步較早,且已擁有產(chǎn)品、專(zhuān)利技術(shù)等完整生態(tài)圈,價(jià)格較其他進(jìn)口零組件便宜許多,至今仍是全球商用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的主要製造廠(chǎng)商。
如大疆創(chuàng)新科技公司(DJI)產(chǎn)品和零組件便獨(dú)占其中約70%市場(chǎng),過(guò)去各國(guó)許多中小型無(wú)人機(jī)企業(yè)也都長(zhǎng)期依附在此以深圳為中心的紅色供應(yīng)鏈,在美國(guó)已售出的無(wú)人機(jī)中,約有過(guò)半屬於大疆製造或由其供應(yīng)零組件。
直到2019年美中科技戰(zhàn)、2022年俄烏戰(zhàn)火接踵而來(lái),促使雙方陣營(yíng)相繼以國(guó)安、人權(quán)為名,宣告禁用陸系品牌無(wú)人機(jī)、大陸也主動(dòng)限制出口,導(dǎo)致全球商用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)發(fā)展蒙受大小不等的考驗(yàn)。
這些無(wú)人機(jī)無(wú)論是單飛或群飛,隨時(shí)都有可能被冠上資安、國(guó)安疑慮的大帽子,製造廠(chǎng)商也只能減少產(chǎn)量,以控制營(yíng)運(yùn)成本,最終還恐對(duì)於主機(jī)板、人機(jī)介面(HMI)、微控制器與感測(cè)器、無(wú)線(xiàn)通訊等半導(dǎo)體和元件需求大幅減少。
產(chǎn)業(yè)布局須提綱挈領(lǐng) 免受紅色供應(yīng)鏈自縛
包括臺(tái)灣在2021年高雄「跨百光年」系列活動(dòng)、以及2022年嘉義故宮南院、甚至是今年在臺(tái)中舉行的國(guó)慶燄火晚會(huì)之後,得標(biāo)廠(chǎng)商都曾被質(zhì)疑採(cǎi)用陸製無(wú)人機(jī)和零組件,或是圖案設(shè)計(jì)、飛行編程和通訊軟體系統(tǒng)可能來(lái)自紅色供應(yīng)鏈。
因此,也讓國(guó)科會(huì)必須在2022年澄清:「長(zhǎng)期來(lái)看,諸如無(wú)人機(jī)的大陸製馬達(dá)、螺旋槳、電池等無(wú)涉飛安資安的零組件,其實(shí)臺(tái)廠(chǎng)都有能力製造,只是因?yàn)樵谂_(tái)灣尚未形成足夠規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈和競(jìng)爭(zhēng)力;至於飛控晶片、GPS導(dǎo)航晶片等元件是否有資安問(wèn)題,則須由第三方驗(yàn)證來(lái)確認(rèn)。」
目前雖然在數(shù)位部轄下的電信技術(shù)中心(TTC),已有些設(shè)備會(huì)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)介接,但未來(lái)仍待整合公/民營(yíng)資安實(shí)驗(yàn)室,建立第三方驗(yàn)證制度,以及全面性的無(wú)人機(jī)資安認(rèn)證、驗(yàn)證能量,並依無(wú)人機(jī)重量(25kg)與功能分階段推進(jìn);同時(shí)將研議在各部會(huì)舉行無(wú)人機(jī)群飛等大型活動(dòng)之前,都要有一致的招標(biāo)規(guī)格。另由交通部民航局決議,制訂須進(jìn)行資安驗(yàn)證的無(wú)人機(jī)硬體型態(tài)與飛行樣態(tài)的管理規(guī)範(fàn),針對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)群飛進(jìn)行資安場(chǎng)域的認(rèn)證。
當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)2022年國(guó)慶晚會(huì)操演的臺(tái)灣希望創(chuàng)新公司,也是雷虎科技投資的無(wú)人機(jī)國(guó)家隊(duì)成員之一,因?yàn)槿虙?cǎi)用大陸高巨創(chuàng)新公司的EMO無(wú)人機(jī)群操作,而被推向了風(fēng)口浪尖,但也不得不承認(rèn):「在現(xiàn)今全球商用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系,較無(wú)關(guān)資安及控制的馬達(dá)、螺旋槳、電池等零組件與元件,往往都是業(yè)者在考量成本、市場(chǎng)等因素,無(wú)法取得適合的臺(tái)製或非紅色供應(yīng)鏈產(chǎn)品之後,只能權(quán)衡以不影響資安、飛安、國(guó)安為前提而採(cǎi)用大陸製品,也是目前全球商用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)共同面對(duì)的難關(guān)。」
尤其因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足、市場(chǎng)規(guī)模小、資金募集不易、人才缺乏及監(jiān)理工具不足等,向來(lái)是臺(tái)灣無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨困境。如今政府又基於資安考量,近幾年來(lái)嚴(yán)格規(guī)範(fàn)審查軍用、公務(wù)用無(wú)人機(jī)設(shè)備的軟硬體,必須全面禁用紅色供應(yīng)鏈。對(duì)於產(chǎn)業(yè)生態(tài)系尚處萌芽階段的臺(tái)灣廠(chǎng)商而言,要在資金有限的情況下,完全不使用大陸製造零件無(wú)疑是一大挑戰(zhàn)。
但臺(tái)灣希望創(chuàng)新公司也強(qiáng)調(diào),至少當(dāng)時(shí)所採(cǎi)用無(wú)人機(jī)群飛展演的核心飛控韌體、控制軟體等系統(tǒng),還是該公司自2018年執(zhí)行「Taiwan Drone 100」計(jì)畫(huà)以來(lái),一路自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)製作,研發(fā)、不斷修改至今。並導(dǎo)入全球無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)最通用的晶片及模組:飛控晶片–瑞士ST義法半導(dǎo)體、精準(zhǔn)衛(wèi)星定位晶片–瑞士ublox RTK定位模組、通訊模組–美國(guó)高通及DIGI通訊模組,設(shè)計(jì)及生產(chǎn)均非大陸產(chǎn)品。

圖一 : 2022年在嘉義故宮南院舉行國(guó)慶燄火晚會(huì),得標(biāo)廠(chǎng)商也曾被質(zhì)疑採(cǎi)用陸製無(wú)人機(jī)和零組件,或是圖案設(shè)計(jì)、飛行編程和通訊軟體系統(tǒng)可能來(lái)自紅色供應(yīng)鏈。(source:south.npm.gov.tw) |
|
臺(tái)廠(chǎng)打造非紅供應(yīng)鏈 三晶兩體急衝鋒
現(xiàn)今臺(tái)灣無(wú)人機(jī)廠(chǎng)商也只能順應(yīng)美國(guó)及其盟友排除紅色供應(yīng)鏈要求,將生產(chǎn)與技術(shù)能量主要集中在系統(tǒng)整合、整機(jī)及零組件,導(dǎo)入農(nóng)用巡檢、救災(zāi)、偵查及監(jiān)控等領(lǐng)域。包括經(jīng)緯航太、益捷科技、亞洲航空、雷虎科技、碳基科技等,均強(qiáng)調(diào)無(wú)人機(jī)的「三晶(飛行控制晶片、定位模組晶片、通訊模組晶片)」與「兩體(飛行控制軟體及定位軟體)」,皆不得採(cǎi)用紅色供應(yīng)鏈廠(chǎng)商的產(chǎn)品,瞄準(zhǔn)全球軍工及商業(yè)用途商機(jī)。
經(jīng)緯航太更已開(kāi)發(fā)出臺(tái)灣超過(guò)數(shù)十家的供應(yīng)鏈,聯(lián)手成功大學(xué)馬達(dá)中心、中鋼自產(chǎn)矽鋼片、大亞電纜的特規(guī)漆包銅線(xiàn)、東元精電的「三代微型國(guó)產(chǎn)馬達(dá)」,形成臺(tái)灣無(wú)人機(jī)非紅供應(yīng)鏈,號(hào)稱(chēng)已趕上國(guó)際前段班的規(guī)格需求,在整體功能的綜合指標(biāo),甚至超過(guò)許多先進(jìn)國(guó)家的現(xiàn)役規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。
並由中鋼利用特殊合金設(shè)計(jì)與退火處理方式優(yōu)化鋼材微觀(guān)組織結(jié)晶方位,成功開(kāi)發(fā)出0.2mm極薄自黏塗膜電磁鋼片,約為兩張A4紙張厚度,用於製成無(wú)人機(jī)專(zhuān)用的馬達(dá),與KDE、T-motor等國(guó)際無(wú)人機(jī)大廠(chǎng)同規(guī)格的馬達(dá)相比,重量減輕1.1%、扭力提高3.3%、耗能低,而且連續(xù)疲勞測(cè)試後的馬達(dá)溫度、電壓、電流也極穩(wěn)定。已於近期順利通過(guò)國(guó)防部驗(yàn)證測(cè)試,成功突破過(guò)往無(wú)人機(jī)的承載力與續(xù)航力瓶頸,也能大量應(yīng)用於各種商業(yè)化市場(chǎng),打造出臺(tái)灣MIT無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈,市場(chǎng)前景備受矚目。
根據(jù)金屬中心統(tǒng)計(jì)自2018年以來(lái)全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)投資呈倍數(shù)成長(zhǎng),特別是在2021年之後從2020年24.3億美元增至69.6億美元,年增186.7%;又以硬體投資占總投資的6成以上最多,服務(wù)與軟體投資中以服務(wù)較多。
又依Drone Industry Insights預(yù)估,2022年全球商用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)產(chǎn)值約281億美元、8.3%年複合成長(zhǎng)率,至2030年達(dá)到534億美元;其中市場(chǎng)成長(zhǎng)速度最快者為物流運(yùn)輸,年複合成長(zhǎng)率約16.9%,高於整體商用市場(chǎng)。

圖二 : 經(jīng)緯航太已開(kāi)發(fā)出臺(tái)灣超過(guò)數(shù)十家的供應(yīng)鏈,號(hào)稱(chēng)已趕上國(guó)際前段班的規(guī)格需求,在整體功能的綜合指標(biāo),甚至超過(guò)許多先進(jìn)國(guó)家的現(xiàn)役規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。(攝影:陳念舜) |
|
陸系品牌頂天接地 強(qiáng)化無(wú)人機(jī)資通訊能力
另根據(jù)TrendForce預(yù)估,截至2023年全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為334億美元,成長(zhǎng)率收斂至9.2%。且隨著無(wú)人機(jī)功能用途、應(yīng)用領(lǐng)域更明確,以及無(wú)人機(jī)製造材料逐步透明化,雙重驅(qū)動(dòng)力在滿(mǎn)足市場(chǎng)潛在需求的同時(shí),成本與售價(jià)也將趨向合理化,無(wú)人機(jī)廠(chǎng)商的利潤(rùn)核心也將逐漸移轉(zhuǎn)到周邊裝載設(shè)備,例如鏡頭、灑水器等,故年均複合成長(zhǎng)率(CAGR)為9.4%。
其中基於無(wú)人機(jī)商業(yè)化進(jìn)程逐步加速,以及得益於人工智慧(AI)與機(jī)器視覺(jué)成熟的技術(shù),使無(wú)人機(jī)產(chǎn)品衍生出更多應(yīng)用與變化,就連媒體、娛樂(lè)業(yè),也都透過(guò)使用無(wú)人機(jī)來(lái)取代傳統(tǒng)飛行載具進(jìn)行航拍、捕捉場(chǎng)景特效等,大幅降低成本增效;公路、鐵路營(yíng)運(yùn)商在設(shè)計(jì)階段,就會(huì)將無(wú)人機(jī)與3D建模軟體相結(jié)合,以輔助結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì);於物流領(lǐng)域的智慧交付模式,也正加速推動(dòng)。
在後疫時(shí)期為了減少接觸式感染,無(wú)人機(jī)載具物流也顯示出其重要性和潛力,除了在環(huán)境及通訊條件較佳的室內(nèi),可導(dǎo)入自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)的包裹封箱入櫃巡檢、堆棧與遞出作業(yè)之外;在室外「最後一哩路」應(yīng)用,則分為包裹入車(chē)、鄰近直接遞送。根據(jù)2022年麥肯錫報(bào)告,目前已形成4類(lèi)無(wú)人機(jī)包裹送貨解決方案和比例:繫繩投遞(46%)、停機(jī)坪定點(diǎn)投遞、降落傘投遞(31%)、低空直接投遞(8%)等,又以降落後取貨居多,且待解決無(wú)人機(jī)噪音、遞送安全航路規(guī)劃,以及包裹拋投時(shí)的地面人員、包裹安全性。
其採(cǎi)取多旋翼無(wú)人機(jī)為主要構(gòu)型,比起單翼/定翼型的結(jié)構(gòu)、操作更為簡(jiǎn)單靈活,且不受起降地形限制,對(duì)服務(wù)商造成的成本也較為低廉。目前評(píng)估適合的運(yùn)送貨物重量約在5kg以下,未來(lái)隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)提升和系統(tǒng)整合更完善,商業(yè)服務(wù)就會(huì)逐步往高酬載的物流服務(wù)升級(jí)。
因此即可以在有效航程範(fàn)圍內(nèi),建置智取站作為中繼站,形成空中物流網(wǎng)路;智取站還具有自動(dòng)載卸物流箱和更換無(wú)人機(jī)備用電池的功能,可望取代費(fèi)時(shí)的充電待機(jī)時(shí)間,達(dá)到高頻次運(yùn)送的效率,未來(lái)此模式再搭配多點(diǎn)布置與多機(jī)飛行路線(xiàn)最佳化,就可以建構(gòu)一完整的無(wú)人機(jī)物流服務(wù)系統(tǒng)。

圖三 : 目前無(wú)人機(jī)業(yè)者除了產(chǎn)銷(xiāo)既有核心機(jī)體結(jié)構(gòu)之外,也已朝向地面控制站(GCS)、低軌道衛(wèi)星通訊(LEO)布局。(攝影:陳念舜) |
|
在今年參與航太國(guó)防展的樂(lè)飛創(chuàng)新國(guó)際團(tuán)隊(duì),定義為「產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)四維加速器–無(wú)人機(jī)應(yīng)用解決方案設(shè)計(jì)者」,不僅從研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)到系統(tǒng)建構(gòu)的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品,且專(zhuān)為各產(chǎn)業(yè)量身打造專(zhuān)屬無(wú)人機(jī)應(yīng)用及維運(yùn)解決方案;並展出與達(dá)梭系統(tǒng)合作3D圖資建模,得以跳脫二維平面活動(dòng)框架,提升至三維空間運(yùn)作,原有營(yíng)運(yùn)方式將被打破,再造穿梭於時(shí)間與空間之四維專(zhuān)屬運(yùn)營(yíng)方案,從而加速效能增加獲利。
同時(shí)為了讓無(wú)人機(jī)擴(kuò)大開(kāi)闢市場(chǎng),更廣泛用於偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村、山區(qū)、海域等網(wǎng)路通訊較微弱的地區(qū),包括AeroVironment、大疆創(chuàng)新、星邏智能、復(fù)亞智能與中科雲(yún)圖等無(wú)人機(jī)業(yè)者除了產(chǎn)銷(xiāo)既有核心機(jī)體結(jié)構(gòu)之外,也已朝向地面控制站(GCS)、低軌道衛(wèi)星通訊(LEO)布局,陸系品牌頗有當(dāng)初華為因?yàn)樵?G市場(chǎng)受阻,轉(zhuǎn)為發(fā)展「Mate 60 pro衛(wèi)星終端設(shè)備」的意味。

圖四 : 「非接觸式」遞送成了後疫情時(shí)期各國(guó)研究的重心,並藉由降落、掛鉤系統(tǒng)、空中投遞等方式,實(shí)現(xiàn)與人員零接觸的解決方案。(source:ourchinastory.com) |
|
隨著低軌衛(wèi)星通訊逐漸成熟,無(wú)人機(jī)或?qū)⒊蔀樾l(wèi)星通訊直接對(duì)裝置(D2D)的最佳載體,進(jìn)而開(kāi)拓更多元的應(yīng)用服務(wù),其控制鏈路的可分為:「無(wú)人機(jī)與操作人員之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接」、「無(wú)人機(jī)終端和地面控制站之間的蜂窩網(wǎng)路連接鏈路」,可將低軌衛(wèi)星通訊技術(shù)成功納入用戶(hù)設(shè)備的蜂窩架構(gòu),不僅能增強(qiáng)頻寬、蜂窩網(wǎng)路等地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路的連接,並且在無(wú)法到達(dá)的地區(qū)提供網(wǎng)路覆蓋。
目前AeroVironment、大疆創(chuàng)新正與解決方案廠(chǎng)商合作,透過(guò)網(wǎng)羅AI在各領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù),強(qiáng)化其產(chǎn)品的獨(dú)特性、創(chuàng)建視距(LoS)通訊鏈路,以及優(yōu)化移動(dòng)性、自適應(yīng)高度與無(wú)人機(jī)基地臺(tái)技術(shù),主要在為熱點(diǎn)位置提供補(bǔ)充容量與動(dòng)力。
臺(tái)廠(chǎng)挾資通訊洪荒之力 實(shí)踐無(wú)人機(jī)群協(xié)作

圖五 : 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋硬體載具設(shè)計(jì)、飛控系統(tǒng)、操作軟體、操作應(yīng)用服務(wù)等領(lǐng)域,同時(shí)需要具有跨領(lǐng)域技術(shù)整合能力的專(zhuān)業(yè)人才。(攝影:陳念舜) |
|
反觀(guān)臺(tái)灣無(wú)人機(jī)廠(chǎng)商仍多偏向中小型企業(yè),尚未擁有成熟的核心技術(shù),進(jìn)而建立完整供應(yīng)鏈,在整體研發(fā)領(lǐng)域還有很大的布局空間。根據(jù)近日經(jīng)濟(jì)部智慧財(cái)產(chǎn)局完成的全球無(wú)人機(jī)專(zhuān)利布局報(bào)告,大陸在無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的智財(cái)權(quán)數(shù)量穩(wěn)居第一名,占總申請(qǐng)量54%,與第二名美國(guó)相差大陸約1.8倍;而臺(tái)灣排全球第九名,僅有29件。
加上無(wú)人機(jī)也是高度軟硬整合的產(chǎn)品,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋硬體載具設(shè)計(jì)、飛控系統(tǒng)、控制晶片、智慧物聯(lián)網(wǎng)、資訊傳輸、操作軟體、系統(tǒng)整合、操作應(yīng)用服務(wù)等領(lǐng)域,更需要諸如航太、電子、電機(jī)、機(jī)械、資通訊、電腦科學(xué)、人工智慧、材料以及大氣科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技能,同時(shí)需要具有跨領(lǐng)域技術(shù)整合能力的專(zhuān)業(yè)人才。
今年日本首次展示無(wú)人機(jī)群飛技術(shù),即以4名操作員群飛操作15架、3類(lèi)不同架構(gòu)載重的無(wú)人機(jī),進(jìn)行分散式自主編隊(duì)飛行,並透過(guò)2.4GHz/ISM頻段以3D網(wǎng)狀網(wǎng)路互聯(lián),即時(shí)取得每臺(tái)無(wú)人機(jī)飛航位置,執(zhí)行空域管理,減省3D圖資建模與搜救時(shí)間;配備超過(guò)128bit加密、防火牆功能,以符合MIL-STD461標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)軍事設(shè)備電磁干擾(EMI/EMC)測(cè)試。

圖六 : 若能有政策指引或法人科專(zhuān)支援,將會(huì)是讓無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)邁向成熟自主、良性競(jìng)爭(zhēng)的重要助力。(攝影:陳念舜) |
|
由此可見(jiàn)臺(tái)灣培養(yǎng)無(wú)人機(jī)相關(guān)軟硬體實(shí)力殊為重要,商研院智慧科技服務(wù)中心今年便與國(guó)研院國(guó)網(wǎng)中心共同研製以O(shè)MG制定之資料分散配送服務(wù)(Data Distribution Service, DDS)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)定為基礎(chǔ),透過(guò)5G電信網(wǎng)路開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)距離數(shù)圖傳平臺(tái),進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控與視訊即時(shí)傳輸,避免影響飛行安全。
雖然目前無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)自製關(guān)鍵零組件有其必要,但業(yè)界首要考量的還是產(chǎn)能、成本及市場(chǎng)。臺(tái)灣雖有看似強(qiáng)大的資通訊電子、半導(dǎo)體與精密機(jī)械產(chǎn)業(yè),但過(guò)去礙於無(wú)人機(jī)零組件在數(shù)量規(guī)模上遠(yuǎn)不及一般消費(fèi)3C或車(chē)用電子產(chǎn)品,有能力代工、開(kāi)發(fā)的大廠(chǎng),也不願(yuàn)重開(kāi)新產(chǎn)線(xiàn),若能有政策指引或法人科專(zhuān)支援,將會(huì)是讓無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)邁向成熟自主、良性競(jìng)爭(zhēng)的重要助力。
**刊頭圖(source:airforce-technology.com)