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農用無人機相關技術市場概況:零件、軟體與硬體

陳志維、葉采青/ 發布日期:2020/09/22/ 瀏覽次數:153

智慧農業越來越廣泛,且在美國、加拿大、澳洲、日本與德國已成為普遍的農業實踐方法。透過先進技術與工具,提高農地與農作物的產量,亦能減少資源浪費達到永續生產與節省農民的投入成本。無人機(Unmanned Aerial Vehicles, UAV)技術正迅速改變農業,並用於各種如精準農業、畜牧監控、智慧型溫室、精準養殖漁業、園藝與林業等領域。在所有農業無人機的應用中,精準農業的市占比高達73%(2018年),歸因於農場效率和生產力的需求提升,而在智慧漁業與畜牧業的成長率也都很高,CAGR皆為32%以上(圖一)。本文摘錄自Markets & Markets,介紹農用無人機市場中,零件、軟體和硬體市場的發展情形。

 

一、主要零件類別

農用無人機的零件包含機殼、控制系統、推進系統、攝影機系統、導航系統、電池和其他零件,包括電線、連接器、電源系統、噴霧器和灑水器等。攝影機系統在2018年佔農用無人機的市場約31%,2019年估計市值為2.7億美元,CAGR為26.56%(圖二)。導航系統佔有第二大的市場,並表現出最高的成長率,其2019-2024的CAGR為33.54%。

 

(一) 攝影機

精確農業的特點是在合適的時間和正確的位置實施最適輸入量,相較於將每年實施相同耕作方法,並將土地視為同質的慣行農業,精確耕種可優化農田效率。其中農用無人機上的攝影機是很關鍵的零件之一,可針對特定目標選擇不同應用功能的攝影機,常見技術包含多光譜(Multispectral)、紅外線(IR)、光學雷達(LIDAR)、和熱成像(Thermal)攝影機等。
1.多光譜攝影機
多光譜攝影機可接收特定頻率與光譜訊號的圖像數據,分辨光學無法判斷的圖像訊息。該技術將是無人機攝影機中最有潛力的技術,預測在五年內將成為最大市場。
2.紅外線攝影機
紅外線攝影機市目前精準農業中主要的應用,用於監控植物反射的近紅外輻射,以監測雜草、病蟲害、疾病、過度種植、灌溉不當、施肥不一致、排水不良等多種農作物健康的問題。目前領先的市場參與者為PrecisionHawk(美國)。
3. 光學雷達(LIDAR)攝影機
光學雷達攝影機估計將有最高的成長率。配備光學雷達(LIDAR)攝影機的無人機每日可以每平方公尺10-80個點的密度,掃描數百平方公里,以建立非常詳細的景觀數位模型,適合調查坡度並監控日照程度。

(二) 導航系統

配備導航系統、自動駕駛系統和攝影機的的無人機可有更彈性的應用,導航系統可分為全球定位系統(Global Positioning Systems, GPS)和地理資訊系統(Geographic Information Systems, GIS)。GPS使用衛星信號來確定其位置,幫助用戶了解其確切位置並進行相應控制;GIS則是存儲和處理GPS訊息的軟體。

 

二、主要軟硬體應用類別

在農業無人機市場中,可分為硬體、軟體與服務。硬體在2019年占農業無人機市場約72%,估計市值將從2018年的8.9億美元,增加至2024年的32.5億美元,2019年至2024年的CAGR將達29.64%(圖三左),其主因為許多農民開始嘗試使用無人機,未來硬體在市場中仍占主導地位。軟體和服務在2019年至2024年的CAGR預計達35.5%(圖三右),主要用於繪圖、成像與分析,其成長主因是投資者對軟體與收集數據相關的新創公司提供大量投資,詳述如下:

 

(一)硬體

1.固定翼無人機
固定翼無人機將在未來5年內占農業無人機市場最大比例。固定翼無人機的優點為飛行時間最長、距離較長且速度較快,相較其他類型的無人機具更高的空氣動力學效率,因此有較佳的負載能力與耐久性,可攜帶較多感測器,如光譜攝影機、熱成像或雷射雷達等。固定翼無人機是為專業需求所設計,因此價格比旋翼無人機更高,著名的製造商包括SenseFly、Trimble UAS與 AgeEagle。
2.旋翼無人機
旋翼無人機比固定翼無人機更小更便宜,飛行時間約15至40分鐘,取決於電池電量。旋翼無人機具多種類型,從單旋翼的直升機到16旋翼都有,不但可垂直與水平飛行,還可在空中停止,相當適合空中攝影和取得高分辨率的農地影像,但缺點則是飛行時間短與負載能力低。一些知名的製造商包括 DJI、3D Robotics 與 Parrot S.A 等。

(二) 軟體與服務

1.數據管理軟體
用於管理飛行計畫、文件、儲存照片與影像,並處理所有類型的紀錄,如飛行期間的氣候、無人機的型號規格、飛行時間以及維修和保養狀態。使用數據管理軟件的潛在優勢包括即時數據收集和高分辨率的農地影像。 Trimble Navigation 是農業無人機市場的主要參與者之一,提供產量監測、水資源管理和農場調查等軟體與服務。
2.成像軟體
主要用於處理無人機上感測器或攝影機取得的影像,透過組合所有拍攝到的影像,形成高畫質圖片。此外,可將平面影像轉換成立體影像,如Pix4Dmapper Mash 軟體可量測線條與表面,並以完整的立體網格影像提供平面資訊。
3. 數據分析軟體
用於分析無人機取得的影像和數據,同時提供建議,如缺水、乾燥或受疾病影響的農作物及區域,或幫助確定農場使用的肥料和殺蟲劑數量,以增加產量和利潤。DronDeploy是提供農業無人機軟體解決方案的主要企業之一,受全球農學家與農民的青睞。
4.其他
包括自動駕駛軟體、培訓、諮詢、無人機保險與法規等服務,其中自動駕駛軟體有助於穩定無人機的飛行,避免發生事故。

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