编者按：本文来自北醒光子科技的官微。北醒（北京）光子科技有限公司由亿科创新智库成员李远博士创建，北醒（北京）光子科技有限公司是一家专注于“机器人眼睛“的高科技公司，公司立志于将昂贵的激光雷达打造成满足消费级产品的核心部件，推动智能机器人走入千家万户，2016年底通过北京市2016年第一批高新技术企业认定。

公司的“机器人眼睛”产品：红外环境雷达DE-LiDAR（基于TOF技术）主要用于无人机和机器人的避障、路径规划（SLAM）、以及RGBD视觉识别。产品技术路线在传统激光雷达的TOF测距原理之上，做了大量的技术创新和改进。产品先后被CCTV、奇点飞行时代等报道，并在2017年1月美国的CES上展示。

公司目前的产品有三大系列：单线环境雷达DE-LiDAR 1.0、多线长距雷达DE-LiDAR 2.0和固态雷达DE3.0系列。这些产品对于室外强光具有非常好的抗性，探测距离可达100米，并且采用了LED作为安全信号源来代替高功率激光，力求满足消费级市场的绿色安全需要。

0、引言

自2015年植保无人机引来了搜索高峰之后，农业植保自动化的市场立刻火热了起来。而在2016年，我国生产专业级无人机的公司更是达到300多家，其中有200多家是植保无人机生产厂家，各类植保无人机共178个品种，保有量超过5000架。[ⅰ] 但火热的背后到底是资本的泡沫作祟，还是真正解决了市场的痛点，仍有待分析。

一般情况下，我们能在各个信息渠道看到的新闻标题都是类似这种的，“植保无人机缺口巨大，2017年预计增加15000架”[ⅱ]，“作业量同比翻番，植保无人机的春天来了？”。单看这些标题很容易被误读，好像这些标题都满足了一个前提——目前的植保解决方案已经完全满足市场需求了，只要加大生产力度提高供应即可。

1、植保市场需求端的大蛋糕

来看下理性的数据分析，先看下需求端，中国农民人均管理的耕种面积相对较少。随着农村青壮年不断向城市转移，农村剩余劳动力不断下降，而农业微利的特征导致土地商业利用率较低，我国人均管理耕种面积仅有7亩。土地承包的进程将会加快脚步，而提高机械化水平以提高农民效率也是加快农业发展的重要因素。

图1 各国农民人均管理的耕种面积对比

我国农作物生产环节中，植保阶段的机械化程度最低[ⅲ]。

图2. 各生产环节机械化比例

全球植保航空作业面积比例（渗透率），中国远低于世界平均水平[ⅳ]，仅有2%。

图3. 植保航空作业面积比例各国比较（引自：https://www.zhihu.com/question/52237718）

农业植保机的效率是人工打药的40倍。 因此，从市场需求端来看，随着劳动力减少，人力成本上升，植保自动化是必经的一条道路，而目前植保领域目前较为广泛使用的作业方式，如拖拉机喷洒农药的植保方式，在作业安全安全和作业效果上仍有很大的问题，因此在植保自动化的市场上农业植保无人机有很大的优势。

我们单看需求端时，会发现这块市场是一个很大的蛋糕，我国农田作物大约18亿亩，按平均每亩施药三次计算，共需45亿亩次作业，按每亩次10-20元单价计算，市场有540-1000亿元。但真实的情况有数据这么乐观吗？

明确产品需求的时候，首先要清楚需求背后的问题是什么。可以知道，目前人工施药或其他机械施药的限制很多，比如人工成本和安全问题、施药效果问题、作业效率问题等。这时可以发现一个较为完善的植保无人机服务体系如果能解决以上问题，就可以吃掉市场的蛋糕。

二、市场需求与商业模式之间的矛盾

但现实情况表明需求端没那么容易满足。很大的一个矛盾在于生产厂家没有真正理解农民的痛点，你的无人机再傻瓜化、再简单，农民关心这个吗？农民关心的是你能不能及时除草杀虫、够不够省钱、效果好不好！想进入这片蓝海做服务商的人们也很动心，于是看到那些花式宣传说“无人机植保一天高效率作业数百亩”就下海了。下海之后才知道海水是如此不堪下咽。

服务商们第一考虑的当然是效益。如果能满足服务商的效益，植保无人机的推进当然要顺利的多。服务商们在经过一番服务人民的折腾之后，发现各类问题层出不穷，在平整地段还好说，应用场景一复杂，炸机现象屡见不鲜，一个是自动化程度不够，一个是较为成熟的飞手不够。当然了，没有高工资，谁来伺候无人机。

而其中的矛盾又不止这些，植保无人机飞速发展，更新迭代快，又由于市场不成熟，旧机砸在经销商手里的事情也时常发生，生产厂商的价格战也导致新机比旧机还便宜，又缺少相应的机制去处理，导致企业和代理商出现了矛盾。实际应用时，农药浓度的控制也是一个问题，售前售后的纠结就更多了，实际应用时的频繁换电池，载重量小等等问题导致了植保无人机商业化的困难。

三、夹缝中的市场生存模式

当然，并不是说因为有这些矛盾存在，市场这块蛋糕就不能啃了，总有一些人会找到盈利的平衡点获得效益。在实际应用中，大概分为三个派系，分别为全自动作业派、半自动作业派和手动作业派。

全自动作业派其实并没有宣传的那么智能，自动作业的背后，依赖的是RTK测绘的支持。也就是说你想使用全自动作业的前提，必须是在作业前人工将要作业的田块，地块测绘完整，包括标注边界，田中间的障碍物，不规则的部分。测绘完毕以后规划好航线上传，然后飞机按照这个规划的航线去飞。[ⅴ]

半自动作业派一般提供局部的A-B点自动飞行，大多数不规划的地块，用遥控器手工作业。但是也出现了如果A-B点自动导航飞行中避障不及时，导致撞树炸机的现象。可见，全自动在使用安全和限制上仍存在很多问题。工业级的无人机毕竟不是面向普通用户的航拍机，它对无人机的各项性能有着更为严苛的要求，同时还要充分的了解农业植保市场的现状及问题，因地制宜的平衡商业模式和满足市场需求。

最后一个是手动作业派，众多的小厂商、山寨机厂商基本都是这种作业模式，但既然存在就有其合理的地方。这些厂商没有RTK研发能力，甚至也没有研发飞控的能力，它们的产品基本上都是使用大疆或其他厂商的飞控组装起来的。作业时需要较熟练的飞行操控能力，毕竟飞着一个20kg以上的飞机，和飞那些1kg以内的消费级飞机的心理压力是完全不一样的[ⅵ]。

这种模式虽然相对灵活，且有一定的市场，但也有很多的弊端。比如对飞手的要求很高，杂牌厂商的无人机质量堪忧，安全性低，使用损耗巨大，故障频繁等等现实复杂的环境下可见和不可见的矛盾造成的各类问题。

四、激光雷达的市场位置

说了这么多植保无人机，这跟激光雷达又有什么关系呢？我们是不是只要一门心思研发自己的产品，完活交给客户就行了？人的精力有限，企业的精力也有限，客户需求无数，该拿什么标准去判定某个市场需求值不值得做且值得投入多少去做呢？想客户之所想可能只是选取标准的第一步吧，主题定的太大容易让文字脱缰，仅仅是想调研植保无人机市场的痛在哪里就已经略有文不着题了。

简单了解一下植保无人机就知道其复杂度是很高的，做到适应多种环境平稳飞行并不是一件易事。“平稳”二字在无人机身上的实现涉及到很多变量的控制，飞行器为了能够调整自己的姿态，就必须设法测量自己的姿态。姿态用三个角度表示，因此是三维的，与三维位置、三维角度相对应的物理量是三维速度、三维加速度和三维角速度，一共是十五个需要测量的状态。[ⅶ]如此多的测量数据，自然就需要对应的传感器去获取。

陀螺仪用于飞行姿态感知；加速度计测量相对于机体坐标系的加速度；磁传感器获取磁偏角；气压计（定高模块）主要是获取飞行高度数据；GPS模块在导航和定点时获取相关位置信息；SD卡/内置存储芯片存取飞行器的飞行数据记录；主控芯片负责将上述传感器收集的数据经过算法处理后执行相应的控制指令。[ⅷ]

当把视角从宏大的植保自动化市场切换到植保无人机高度传感器市场的时候，发现，市场有一个很有趣的地方，需求有时候就摆在那里，好像唾手可得，可无论是飞控厂商又或者气压计公司、超声波传感器公司，都没有像大疆占据无人机航拍消费市场那么顺利，这是一个值得思考的问题。

而再把视角集中一点，放到定高模块的功能实现上，植保无人机在作业时需要两个高度，分别为绝对高度和相对高度。绝对高度测量的是相对海平面的高度，测量传感器主要包括气压高度计和GPS高度计，相对高度测量的是无人机平台距离地球表面的相对高度，测量传感器主要包括超声波高度计、激光雷达、毫米波雷达高度计[ⅸ]。

那为什么植保无人机要进行仿地飞行呢？植保无人机被要求与农作物的距离保持1-2m的固定高度，同时不受地形和高度限制，根据地形和环境情况自动定高，调整高度，自动规避障碍物。同时对精度要求较高，一般精度不低于20cm，以此满足因地制宜的喷洒农药，达到均匀和高效喷射。

表1 各主流定高方案优缺点对比（点击图片可放大）

目前植保无人机市场定高方案主要有GPS、气压计、超声波、毫米波、激光雷达等主流方案，这些不同方案各有优势，也存在不足，上表我们做了一个简单的对比分析，超声波距离短，作用距离一般不超过5米，且抗干扰能力稍差；毫米波的优势虽然较明显，但其高价、功耗、体积、精度等硬伤却是不容忽视。北醒研发的TOF激光雷达TF01定高模块，在精度、抗干扰、价格等方面都有着明显优势，获得了越来越多无人机和飞控厂商的青睐。

总之，在定高传感器领域里，各有各的优劣，到底该如何找到并守好自己的阵地仍待探索，而如何逐渐占领他人的阵地就是后话了。

限于时间和篇幅，这里只简单的描述了植保无人机商业化进程的现状，而从植保无人机市场回到定高传感器市场，可以发现两个市场之间那一丝模糊的联系和矛盾。

到底是先挣农民的钱？还是先让农民挣钱？植保无人机商业化当前最需要解决的是什么问题？定高传感器最需要解决的是什么问题？激光雷达最需要解决的是什么问题？我们最需要解决的是什么问题？这些问题是植保无人机厂商、飞控厂商、定高传感器厂商都应该深入反思的，北醒也一直在为推动农业植保自动化而努力着，我们的一小步，或许就是这个行业发展的一大步。

引用资料：

[ⅰ] http://dwz.cn/5iPIof

[ⅱ] http://news.163.com/17/0206/18/CCK2PCR90001899S.html；

http://www.yuncaijing.com/news/id_7952210.html；

http://news.wugu.com.cn/article/964916.html

[ⅲ] https://www.zhihu.com/question/52237718

[ⅳ] https://www.zhihu.com/question/52237718

[ⅴ] http://www.haofeiuav.com/course/guide/631.html

[ⅵ] http://www.haofeiuav.com/course/guide/631.html

[ⅶ] http://www.haofeiuav.com/tech/213.html

[ⅷ] http://www.pcpop.com/doc/1/1139/1139465.shtml

[ⅸ]http://weibo.com/5881768399/EcLw1pObJ?type=comment#_rnd1487250318673

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