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無人機載具掀起另一波科技戰爭
全球競逐陸海空的新藍海市場
[作者 季平]   2023年06月27日 星期二 瀏覽人次: [2061]

全球積極發展智慧運輸,帶動無人機載具創新應用快速發展。廣義的無人機載具可依陸海空應用場域區分為自駕車、自駕船與無人機(Unmanned Aerial Vehicle)等,只要搭配精密的電腦控制及演算科技,未來甚至可能出現無人車載無人機執行任務的應用場景,從天空到地面,從陸地到海面,新興科技戰早已開打,近幾年則現身真實世界的科技戰鬥中。


5月連烽火 無人機在戰爭中展頭角

全球無人機軍備賽如火如荼展開,如開戰一年多還未見消停的俄烏戰爭5月28日就傳來俄羅斯對烏克蘭首都基輔週邊發動開戰以來最大規模的自殺無人機攻勢,也是俄羅斯5月內第14度對基輔進行無人機攻擊;台灣國防部5月30日也偵獲進入台海周邊活動的13架中國解放軍機、5艘軍艦,其中一架最大巡航升限達2萬5千公尺的「無偵-7」無人機繞道東沙島空域偵蒐。


同樣在5月登場的2023卡威國際海事與航空展(Langkawi International Maritime and Aerospace Exhibition)也很精采,如土耳其航空航太工業(TAI)展出2款可攜彈且整合偵蒐裝備的偵打一體無人機;阿聯國防及先進技術集團(EDGE)推出多功能無人機,如可攜帶120公斤、滯空8小時,最大時速達150公里的GARMOOSHA,以及最大起飛重量達360公斤、以載運物資為主的QX6-50,還有最大航程達40公里、可投放炸藥的多軸無人機QX-3等,展現無人機用途的多樣性,以及未來戰爭的無限想像。


英國國防部也於5月公布「澳英美先進能力棟樑」(AUKUS Advanced Capabilities Pillar)第二階段(Pillar 2)計畫,三國同盟聯合近70名軍方與軍工企業專家進行AI無人機蜂群實驗,包含英國的「藍熊幽靈」(Blue Bear Ghost)AI無人機、維京(Viking)無人地面載具(UGV)與挑戰者二式戰車,以及澳洲的Insitu CT-220無人機在內。



圖一 : 英國於2023年5月26日首度舉辦AUKUS AI自主試驗。(source:英國國防部)
圖一 : 英國於2023年5月26日首度舉辦AUKUS AI自主試驗。(source:英國國防部)

至於土耳其航空航天工業(TAI)今年3月公布的「ANKA-3」無人隱形戰機受到全球矚目,外媒報導,這款新型無人機的優勢在於生存力高、續航力強,而且擁有打擊與監視能力,可以壓制並摧毀敵方防空系統,據稱可與載人的自製隱形戰機TF-X搭擋。ANKA-3搭載噴射引擎,速度快、酬載量高,無尾結構幾乎可以在雷達上隱形,為無人機發展史開啟新頁。



圖二 : 土耳其航空航天工業(TAI)的ANKA-3無人隱形戰機外型。(source:TAI)
圖二 : 土耳其航空航天工業(TAI)的ANKA-3無人隱形戰機外型。(source:TAI)

無人機載具運輸的市場發展及應用

無人機載具具備感知、決策及控制等功能,透過遙控、自動導引或自動駕駛等方式驅動,除了軍用,運輸及民生用途發展也相當快速,相較於傳統載具,更不受人體限制,而且危險性降低,可以長時間進行運輸、資訊蒐集、偵查、監視,甚至執行農藥噴灑、人工造雨等任務,即便在各種惡劣情況下也可以完成任務,此外,陸海空接駁服務、物流配送、智慧巡檢、救災應用也相當常見,甚至新型態共乘共享運輸模式。


無人機接駁服務多屬特定場域下提供乘坐體驗,或如短期試運行計畫,車型多以6~12名乘客為主的小型巴士為主,歐美及亞洲地區出現許多案例,使用場域包含市區、校園、機場、特定園區等,也有部分小型自駕計程車提供短程接駁服務;海域接駁服務如觀光導覽用途的自駕船舶。


桃園國際機場公司在2022年底推動「5G智慧旅運空間服務實證計畫」,透過無人載具進行接駁及清消作業,除了便利旅客登機,也有助提高機場工作人員的巡檢效率,該公司於2023年5月24日與工研院舉辦「機場自駕接駁驗證」成果發表會,展示全球第二個自駕接駁機場測試案,國內最高時速達50公里。



圖三 : 桃園國際機場透過無人載具進行接駁及清消作業。(source:桃園國際機場公司)
圖三 : 桃園國際機場透過無人載具進行接駁及清消作業。(source:桃園國際機場公司)

圖四 : 全球第二個自駕車測試案,國內最高時速達50公里。(source:桃園國際機場公司)
圖四 : 全球第二個自駕車測試案,國內最高時速達50公里。(source:桃園國際機場公司)

自動駕駛技術不僅可有效紓解物流運輸業勞動力短缺的困境,還能降低長程運輸過程中人力駕駛的負擔,以及降低諸如宅配服務的中短程運輸配送撲空率,積極導入的大型商用車已應用於機場、港口貨物運送服務、自駕船運送物資等。國際物流業者如亞馬遜(Amazon)、UPS及Google等早於2019年投入無人機物流運送領域。


Amazon去年底發表新款送貨無人機MK30,機型比2019年發表的更輕、更小,續航距離更長,改良的螺旋槳可降噪25%,還可在小雨中飛行,預計2024年正式投入送貨。全球最大零售商沃爾瑪(Walmart)也著手使用無人機宅配食品與醫藥用品。



圖五 : 2022年底Amazon發表的新款送貨無人機MK30。(source:Amazon)
圖五 : 2022年底Amazon發表的新款送貨無人機MK30。(source:Amazon)

智慧巡檢可以取代任務難度高、風險高的人力工作,如透過自駕船巡檢海上風電設施、無人機空拍並記錄水壩高度面積,或者進行橋梁、隧道巡檢等作業,不僅改善耗時耗力的人工巡檢成本與效率,更能提高判斷與決策準確性。無人載具運輸應用在救災方面則有利加快救災速度,無人機隊還可以同步監測災情、空投物資、運送緊急醫療用品等。


另一個無人載具運輸發展大未來則是2009年由美國航空暨太空總署(NASA)提出的都市空中交通(UAM),預估2024年至2025年可能落地。UAM就是電動垂直起降飛行器eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing)技術,鎖定城市對城市的短途旅運需求,可以取代傳統直升機等燃油飛行器,在能耗、成本、安全性上更勝一籌,也更符合環保節能與減碳趨勢。如果直升機單價為千萬美元,eVTOL單價約為400-600萬美元,為城市空中旅運帶來新的改變。


摩根士丹利研究數據顯示,UAM市場預計2050年將達9兆美元規模,商機龐大。未來eVTOL可能取代直升機、傳統商務機隊、載人或載物商機,以及共享乘客服務商機。空中廊道形成後,低空飛行的空中計程車一如飛機佔據空中路網,由於eVTOL走向自動駕駛,勢必帶動低軌衛星的聯網需求與商機。近年來德商Volocopter展示的UAM已走向試乘階段,一如地面上的自駕車,未來只要通訊技術、地面設施等配套完善,落地普及非夢事。


此外,由日本宅配業者雅瑪多控股(Yamato Holdings)與美國直升機製造商貝爾(Bell Helicopter)共同打造的宅配防災用無人機,以及韓國現代汽車與美商UberTechnologies共同開發的無人飛行車都在商業化的道路上疾行。


至於台灣的ICT產業近年來已陸續投入無人機製造與開發,產品與技術多應用於巡檢、噴灑、物流等領域,隨著科技專案發展無人機軟硬體開放式平台及智能部署,已陸續導入遠洋漁業。


此外,科技部於2019年在臺南沙崙建置「臺灣智駕測試實驗室」,「無人載具科技創新實驗條例」已經總統公布,啟動陸海空無人載具沙盒實驗條例,以便協助國內產業申請無人載具科技創新實驗計畫。經濟部資訊則顯示,2020年已核准勤崴、高雄輪船、台灣智駕、理立系統、成功大學等單位於北市信義路、新北市淡水、桃園青埔、彰濱工業區、臺南沙崙及科學園區、高雄愛河等地開放場域進行自駕車、船隻接駁實驗。


自駕車部分,經濟部開發自動駕駛(Automated Driving)共通技術及智慧車電關鍵模組,建置系統整合(System Integration)與可靠度驗證能量以推動產業鏈技術合作;自駕船部分則開發智慧船舶自主航行與全面向避碰等關鍵技術;無人機部分主要投入發展軟硬體共通平台、智能部署、燃料電池電力控制、熱能管理等技術,應用範疇包含室內場域巡查、室外橋梁、海上與山區巡檢等。


交通部則於2022年3月輔導成立臺灣無人機大聯盟,結合無人機技術研究及產官學研力量,共同提升無人機科技產業能量與國際競爭力。


台灣無人載具運輸的挑戰與展望

德國無人機研究機構DRONEII報告指出,預估2020至2025年全球無人機市場的年複合成長率高達13.8%,亞洲是最受矚目的市場;Intel與SA研究機構預測,2050年全自動駕駛具有7兆美元「乘客經濟」發展潛力,快速改變車輛產業生態;Frost & Sullivan預估2025年L2等級以上自駕車市場產值可達836億美元(約3,600萬輛)。


MarketsandMarkets預估2025年無人船市場規模將達15億美元(約450艘),占比最高的市場依序為北美(39%)、歐洲(23%)和亞洲(15%);市調機構Tractica則預估無人機市場2025年將達126億美元規模(約265萬艘)。各項數據顯示,陸海空無人載具的未來發展令人期待。


台灣經濟部統計,2022年全球無人機市場規模約達304億美元,預估至2026年將成長至413億美元,如若台灣挾ICT發展能量朝「無人機大國」前進,不是沒有機會。2022年揭牌的「亞洲無人機AI創新應用研發中心(亞創中心)」堪稱台灣的「無人機國家隊」,未來將結合周邊民雄航太園區的新創能量、太保研發中心的測試驗證能量,以及義竹的載具測試場能量,打造嘉義縣成台灣最重要的無人機試驗場域。


研調機構TrendForce則認為,2022~2025年全球軍用無人機市場規模有機會自165億美元成長至343億美元,年複合成長率達27.6%。軍用無人機需求攀升為台灣廠商帶來更多商機,尤其是整機與零組件業者。隨著軍用無人機技術的不斷精進,未來將有更多電子作戰、空中加油與空中預警任務的運用。


台廠雷虎科技在整機方面布局已久,產品包含中小型多用途機、多旋翼無人機、中大型無人直升機與潛艇等,主要應用於攝影、監控、偵察、巡檢、通訊支援、急難救助等範圍;提供軍民兩用無人機解決方案的經緯航太旗下產品包含定翼機、直升機、多旋翼無人機等,主要應用於攝影、監控、偵察、巡檢、噴灑農藥等範圍。不過,除了國機國造如漢翔這類業者可以直接受惠於政府挹注訂單,沒有「富爸爸」的台灣中小型業者多半撐得很辛苦。


整體而言,全球無人機載具處於蓬勃發展階段,各國有產品使用規範及法規制定腳步不一等問題有待克服。台灣由於市場規模小、募資不易、國際產業競爭力不足、人才缺乏,打入國際供應鏈相當吃力。除了成立「亞洲無人機AI創新應用研發中心」,政府還需留意許多問題,如考驗自駕車「技術」的狹窄道路、混流車道等問題,此外,發展無人機載具創新應用需與多重感測、動態軌跡規劃、燃料電池/鋰電池、載具動態整合暨回饋控制等技術相互配合,如何整合或由誰整合才能提出更適切的解決方案,除了業者努力,也需要政府的力量促成其事。



圖六 : 亞洲無人機AI創新應用研發中心(亞創中心)揭牌。(Source:總統府)
圖六 : 亞洲無人機AI創新應用研發中心(亞創中心)揭牌。(Source:總統府)

「無人載具科技創新實驗條例」自2018年推動以來的確有利台廠練兵,但是如何建構完善安全的創新實驗環境,讓基礎建設儘速到位,進一步走出六都,帶動國內載具、半導體、感測器、資通訊系統及陸海空硬體設備等產業共同鏈結成為「國家隊」,甚至整合產學研或透過國際合作促成新型態商業服務模式,提供廠商與使用者有感的產業價值與服務品質,每個面向都需要兼顧,此外,最重要的資金奧援,如政府採購甚至銀行優惠融資方案為中小型業者挹注活水,都是「無人機大國」生根茁壯的養分,也是政府極需思考的問題。插旗新藍海,是機會,也有諸多挑戰需克服。


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