Анализ рынка беспилотных авиационных систем и перспективных технологий спутниковой связи для его развития
Компания J’son & Partners Consulting представляет обновленные результаты анализа рынка беспилотных авиационных систем и перспективных технологий спутниковой связи для его развития.
Целью исследований, результаты которых представлены в Отчете, является анализ современного состояния рынка беспилотных авиационных систем (БАС), выявление перспектив и особенностей его развития с учетом применения технологий спутниковой связи для контроля и управления беспилотными воздушными судами (БВС).
В Отчете рассматривается рынок БАС, который не включает в свой состав сервисы, предоставляемые с использованием БВС. Рынок сервисов на основе эксплуатации БВС является отдельной темой исследований.
Безопасная эксплуатация БВС является ключевым условием активного развития рынка БАС (в том числе и сервисов), что непосредственно взаимосвязано с технологиями контроля и управления БВС в едином воздушном пространстве, особенно за пределами их прямой видимости.
В индустрии пилотируемой авиации почти за 80 лет разработаны многочисленные правила эксплуатации пилотируемых воздушных судов как на международном, так и на национальных уровнях. Возникновение нового направления в авиации – беспилотные авиационные системы, потребовало решения задачи интеграции и безопасной эксплуатации пилотируемых и беспилотных воздушных судов в едином воздушном пространстве. Работы в этом направлении в ИКАО начались примерно 25 лет назад.
Однако анализ нормативных положений в этой области показывает, что к настоящему моменту выработаны лишь общие принципы, а конкретики в части технических параметров (спецификаций), которые следует предъявлять к беспилотным авиационным системам, беспилотным воздушным судам в части средств связи для контроля и управления не выработано ни на международном, ни на национальных уровнях. Однако анализ показывает, что развитие рынка беспилотных авиационных систем происходит очень активно Табл. 1).
В Отчете представлен анализ сведений о современном состоянии рынка БАС и прогнозов его развития. Предполагается, что в 2030 году объем российского рынка гражданских БАС составит не менее 2,4 % от мирового рынка, а при оптимистическом прогнозе до 9,5%.
Табл. 1. Усредненный темп развития и объем мирового рынка БАС
 |
Источник: J’son & Partners Consulting на основе данных мировых аналитических компаний
Попытки анализа проблематики организации контроля БВС и их управления в части конкретизации технических параметров для линий С2 предпринимались различными организациями и службами прямо либо косвенно связанными с индустрией авиации. Сегодня движущей силой развития рынка являются военные БАС. Объём этого рынка значительный. Например, на рисунке ниже показан один из результатов его оценки. Наши оценки показывают, что доля этого рынка будет постепенно снижаться после 2030 года, но его объём будет увеличиваться.
Рис. 1. Мировой рынок военных БАС от Data Bridge
 |
Источник: Data Bridge
Ключевым условием развития гражданского рынка БАС является безопасная эксплуатация БВС. Но до настоящего времени в нормативных документах нет технической конкретики для линий С2 как для режима прямой видимости (VLOS), так и для режима за пределами прямой видимости (BLOS).
Внимание к этой задаче только начало формироваться, в том числе и в российских нормативных документах 2024-2025 годов. Анализу российских нормативно-правовых документов в этой области посвящен отдельный раздел Отчета.
Особенно важно решение задачи создания сверхнадежных линий С2 для БВС за пределами прямой видимости, т.е. для режима BLOS работы БАС, и организации интеграции БВС в воздушном пространстве для их идентификации и аутентификации. Очевидно, что ее решение невозможно без применения спутниковых систем. Но проблема еще и в том, что такая спутниковая система должна быть целевым образом спроектирована для решения задачи организации линии С2.
В Отчете анализируется эта проблематика применительно к условиям России. В данном случае кратко отметим, что аналитические исследования показали, что ее решение невозможно с использованием низкоорбитальных систем широкополосного доступа (ШПД) типа Starlink (или проекта “Рассвет” в России) или OneWeb в силу недостаточной надежности абонентской линии и неприемлемых эксплуатационных параметров абонентских устройств для подавляющего большинства типов БВС, тем более что основной объем трафика формируется в направлении от абонента, т.е. от БВС. Действующая российская низкоорбитальная система “Гонец” для этой задачи так же неприемлема, поскольку. непрерывность линии С2 не обеспечивается.
Решение задачи контроля и управления беспилотными системами, в том числе воздушными, предусмотрено в тактико-техническом задании (ТТЗ) на разработку глобальной низкоорбитальной системы “Марафон IoT” в S-диапазоне (“режим реального времени”). Эта система проектируется уже примерно 7 лет, но по состоянию на 2025 г. судьба ее пока непонятна.
Отсутствие нормативно-технических параметров линии С2 и неопределённость обеспечения их физической реализации для БВС создает неопределённость и при формировании прогнозов развития рынка. Дополнительную проблему вносит и неопределённость с радиочастотным обеспечением линии С2 как на международном, так и национальных уровнях. В частности, принятый для линей С2 на международном уровне диапазон частот 5030-5091 МГц (для VLOS и BLOS), пака не нашел реального применения в силу различных обстоятельств, что также рассматривается в Отчете.
Кроме того, неопределённость существует для линий С3 и передачи целевой информации с БВС в направлении пункта дистанционно управления. В ряде документов нормативного характера существует некорректность в определении линии С3. Эта некорректность вызвана тем, что предусмотрено совмещение линии С2 и С3, т.е. получается линия С2/C3. Но такая линия для контроля и управления БВС применятся только при потере связи по целевой линии С2. В Отчете кратко рассматриваются проблемы и направления реализации линии C2/C3 для БВС, поскольку это отдельная задача, связанная с сервисами, предоставляемыми полезной нагрузкой БВС по линии С3. Но в рабочих группах ИКАО обсуждается применение узкополосной линии С2 для передачи и целевой информации, если есть свободный ресурс канала, но при обеспечении приоритизации информации линии С2 при ее мультиплексировании с информацией целевой нагрузи БВС.
Таким образом, в Отчете анализируется современное состояние индустрии беспилотной авиации и перспективы развития рынка БАС, но с учетом анализа проблематики в нормативно-правовой и нормативно-технической области. В качестве горизонта анализа принят период до 2030 года, поскольку сегодня существует высокая неопределённость в области технологических решений и нормативно-правовых материалов для задач управления и контроля БВС в составе БАС по линии С2, особенно для режима BLOS.
Материалы, представленные в Отчете, полезны студентам, аспирантам и преподавателям ВУЗов (соответствующих специальностей), а также компаниям, работающим в авиационной и спутниковой индустрии, и, надеемся, что они будут полезны чиновникам, формирующим нормативно-технические и нормативно-правовые положения в области беспилотной авиации и сопряженных областей, в частности в области развития спутниковых систем передачи данных и связи и принятие решений для государственных и частных инвестиций для развития индустрии беспилотной авиации.
Структура рынка гражданской беспилотной авиации
Рынок беспилотных авиационных систем следует разделить на сегменты:
Производство БВС и оборудования для управления и контроля БВС;
Сервисы, предоставляемые с использованием БВС;
Программное обеспечение.
Наибольший объем для сформировавшегося рынка обычно имеет сегмент сервисов. В данном Отчете этот сегмент рынка рассматривается кратко, поскольку это отдельная большая тема исследований. На начальном этапе развития рынка преобладают доходы от поставки и инсталляции оборудования, что характерно для современного состояния рынка беспилотной авиации.
Детальные результаты исследования представлены в полной версии Отчета.
Аналитический Отчет "Анализ рынка беспилотных авиационных систем и перспективных технологий спутниковой связи для его развития"
Содержание
1. Введение
2. Методика исследований
3. Ключевые определения
4. Структура рынка гражданской беспилотной авиации
4.1. Соотношения для оценки динами рынка
5. Оценки мирового рынка беспилотной авиации и анализ прогнозов
5.1. О российском рынке беспилотной авиации
6. О беспилотных воздушных судах для военных задач
6.1. Объем военного рынка
6.2. Об обеспечении автономности БВС
7. Спутниковый рынок беспилотных авиационных систем
7.1. Контроль и управление БВС за пределами прямой видимости
7.2. Спутниковые системы для линии С2 сегодня
7.3. Основные зарубежные компании в области связи для БВС
7.4. О платформе Iridium Certus
7.5. Применение КА Inmarsat L-диапазона частот для линии С2
7.6. Особенность развития российского рынка БВС с использованием спутниковых технологий
7.7. Итоги анализа применимости российских спутниковых систем и проектов для обеспечения безопасной эксплуатации БВС
7.8. Применение геостационарных спутников для контроля и управления БВС
7.9. Эксперимент в ГПКС с использованием КА на ГСО в C-диапазоне
7.10. Спутниковые системы для линии С3 и С2/C3
7.11. Объем спутникового рынка для беспилотных авиационных систем
7.12. Примеры использования спутниковых систем для БАС
7.13. Сравнение низкоорбитальных систем ШПД и низкоорбитальных систем IoT
7.13.1. Низкоорбитальные системы широкополосного доступа
7.13.2. Низкоорбитальные системы с целевой функцией интернета вещей
7.13.3. Краткие итоги сравнения систем Starlink и “Марафон IoT”
8. Нормативно-правые и нормативно-технические документы о беспилотной авиации в России
8.1. Планируемые нормативно-технические документы
8.2. Стандарты в области спутниковых систем для беспилотной авиации
8.3. Анализ рабочих дискуссионных материалов ИКАО
8.4. Обновление политики США в отношении БВС и в мире
9. Радиочастотное обеспечение спутниковой системы для линии С2
9.1. Ограничение плотности потока мощности на Земле в диапазоне 868-870 МГц
9.2. Ограничение плотности потока мощности на Земле в диапазоне 2 ГГц
9.3. Ограничение плотности потока мощности на Земле в диапазоне 5 ГГц
9.4. Итоговые значения требуемой плотности потока мощности в диапазонах частот работы спутниковых систем для линии С2 и нормативных ограничений
9.5. Ограничение плотности потока мощности абонентского терминала линии С3
10. Оценка требуемой скорости и задержки при передаче информации по линии С2
10.1. Требуемая скорость передачи информации по линии С2
10.2. Требования к задержке передачи информации по линии С2
11. Сетевые протоколы передачи данных для линии С2
11.1. О применении АЗН-В для БВС
11.2. Протокол MAVLink
12. Оценка требуемой пропускной способности линии С3
13. АФАР беспилотного воздушного судна для линии С3
13.1. АФАР для БВС при работе с низкоорбитальной системой
13.2. АФАР для БВС при работе с КА на ГСО
13.3. АФАР для БВС при работе с КА на ВЭО типа “Экспресс РВ”
14. О возможности применения низкоорбитальных систем типа D2D
15. Анализ применения сотовых сетей для обслуживания БВС по материал 3GPP
16. Об идентификации и аутентификации БВС
17. Обзор событий на рынке военных дронов по материалам зарубежных публикаций
18. Анализ дохода от сервисов IoT в системе Iridium
Приложение 1 Обсуждение рыночных перспектив спутниковых систем для обслуживания БВС
Приложение 2 Классификация БВС на основе линий С2 и С3
Приложение 3 Эксплуатационные параметры беспилотных воздушных судов и ограничения в национальных нормативно-правовых материалах
Приложение 4 Круглый стол о спутниковых системах для беспилотной авиации
Сокращения и обозначения
Список рисунков
Рис. 1. Соотношение сегментов рынка беспилотной авиации в %
Рис. 2. Сервисы, предоставляемые с использованием БВС (данные “Аэронекст”)
Рис. 3. Оценка рынка БАС от компании 1
Рис. 4. Оценка рынка БАС от компании 2
Рис. 5. Оценка рынка БАС от компании 3
Рис. 6. Оценка рынка БАС от компании 4
Рис. 7. Оценка рынка БАС от компании 5
Рис. 8. Оценка рынка БАС от компании 6
Рис. 9. Оценка рынка БАС от компании 7
Рис. 10. Оценка рынка БАС от компании 8
Рис. 11. Оценка рынка БАС от компании 9
Рис. 12. Оценка рынка БАС от компании 10
Рис. 13. Оценка рынка БАС от компании 11
Рис. 14. Регионы России, где имеются временные правила регистрации БВС
Рис. 15. Распределение компаний, занятых в индустрии БАС по регионам России
Рис. 16. Российские компании, занятые в производстве БВС
Рис. 17. Распределение компаний разработчиков БВС по тематике
Рис. 18. Объем российского рынка БАС по данным Ростелеком
Рис. 19. Прогноз рынка БАС в России
Рис. 20. Производство БВС в России 2021-2024 г. (TADVISER)
Рис. 21. Иллюстрация типов дронов FPV
Рис. 22. Типовой вид FPV (камикадзе)
Рис. 23. Украинский БВС Peklo
Рис. 24. Мировой рынок военных БАС от Data Bridge
Рис. 25. Мировой рынок военных БАС от FORTUNE BUSINESS
Рис. 26. Популярность военных БВС по типу управления
Рис. 27. Популярность БВС по типу конструкции и объем рынка
Рис. 28. Структура наземной сети для контроля и управления БВС
Рис. 29. Структура гибридной сети для контроля и управления БВС
Рис. 30. Иллюстрация сети EchoStar Mobile
Рис. 31. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 1
Рис. 32. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 2
Рис. 33. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 3
Рис. 34. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 4
Рис. 35. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 5
Рис. 36. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 6
Рис. 37. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 7
Рис. 38. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании 8
Рис. 39. Оценка рынка спутниковой связи для БВС от компании Precedence Research
Рис. 40. Оборудование Honeywell VersaWave для линии С2 для работы в сети BEGAN
Рис. 41. Иллюстрация размещения на БВС оборудования Cobham UAV 200 для работы в сети Inmarsat
Рис. 42. Антенная система БВС для линии С2/C3 компании Orbit
Рис. 43. Оборудование С2/C3 на БВС Astro
Рис. 44. Иллюстрация целевой спутниковой системы в материалах ICAO
Рис. 45. Пример дистанционно управляемого БВС в материалах ИКАО
Рис. 46. Иллюстрация передачи информации управления и контроля и информации целевой нагрузки по линии С2 в материалах ИКАО
Рис. 47. Иллюстрация BLOS канала линии С2 в диапазоне 863-870 МГц для бесшовного контроля и управления БВС
Рис. 48. Достигаемый уровень C/N в зависимости от уровня PFD на Земле для S-диапазона
Рис. 49. Достигаемый уровень C/N в приемном устройстве БВС линии С2 в диапазоне 5030-5091 МГц в зависимости от PFD на поверхности Земли
Рис. 50. Структура кадра MAVLink
Рис. 51. Структура полезной нагрузки для пакета телеметрии (224 бит)
Рис. 52. Структура полезной нагрузки для пакета команд (длинная команда)
Рис. 53. Структурная схемы АТ на основе однолучевой передающей АФАР для линии С3
Рис. 54. Функциональная схема чипа beamforming KU1BTX8C
Рис. 55. Двухзеркальная несимметричная полноповоротная антенна
Рис. 56. АФАР со сканированием луча по углу места и механическим вращением по азимуту
Список таблиц
Таблица 1 Усредненный темп развития и объем мирового рынка БАС
Таблица 2 Тяжелые БВС в странах мира
Таблица 3 Данные зарубежных компаний о рынке беспилотной авиации по годам до 2030 г.
Таблица 4 Параметры для аппаратуры Casia X
Таблица 5 Параметры аппаратуры Casia G
Таблица 6 Спутниковые системы, применяемые для линий С2
Таблица 7 Зарубежные игроки на рынке спутниковых услуг и оборудования связи для БВС
Таблица 8 Рекомендуемые параметры платформы Certus
Таблица 9 Параметры абонентского терминала EDGE1601 линии С2 для работы в Certus
Таблица 10 Параметры абонентского терминала линии С2 при работе в системе BGAN
Таблица 11 Применимость российских спутниковых систем и проектов для линий С2
Таблица 12 Значение SNR для SF7-12, полученные в эксперименте
Таблица 13 Параметры абонентских устройств при проведении экспериментов
Таблица 14 Параметры ЗСС, выполняющей функции центральной станции
Таблица 15 Темп развития и объем рынка спутниковой связи для беспилотной авиации до 2030 г.
Таблица 16 Сводные данные зарубежных компаний о рынке спутниковой связи для БАС до 2030 г.
Таблица 17 Инициативы спутниковых операторов для организации линии С2
Таблица 18 Параметры Small UAV SATCOM компании Honeywell
Таблица 19 Параметры оборудования Cobham UAV 200
Таблица 20 Оборудование линии С2 компании uAvioni
Таблица 21 Формальное сравнение Starlink и “Марафон IoT”
Таблица 22 Нормативно-правовые документы о беспилотной авиации и результаты их анализа
Таблица 23 Программа стандартизации беспилотных авиационных систем в части линии С2
Таблица 24 Значения параметров линии С2 в рабочих материалах ИКАО
Таблица 25 Рекомендуемые ИКАО параметры для спутниковой системы в диапазоне 5030 – 5091 МГц
Таблица 26 Диапазоны частот, планируемые для узкополосных систем подвижной спутниковой связи
Таблица 27 Уровни (PFD)a для систем на НГСО в диапазоне 2170-2200 МГц
Таблица 28 Примечания к международной таблице частот
Таблица 29 Параметры абонентского устройства БВС в диапазоне 5030-5091 МГц
Таблица 30 Уровни спектральной плотности потока мощности (требуемые и нормативные)
Таблица 31 Размер пакета телеметрии линии С2
Таблица 32 Объем пакета телеметрии линии С2 в соответствии с ITU-R M.2171
Таблица 33 Рекомендуемые ITU максимальные скорости радиоканала С2
Таблица 34 Примерное значение ключевых параметров линии C2 (3GPP TS 22.125) без закрытия
Таблица 35 Классификация БВС для каналов С2
Таблица 36 Радиотехнические параметры АЗН-В 1090ES
Таблица 37 Скорость канала С3 для телевизионной информации
Таблица 38 Скорость канала С3 для тепловизионной информации
Таблица 39 Примеры форматов низкого разрешения
Таблица 40 Зависимость требуемой скорости канала С3 от частоты кадров
Таблица 41 Характеристики передающей однолучевой АФАР АТ линии С3
Таблица 42 Чип beamfoming KU1BTX8C (XPASED Technology Co Ltd)
Таблица 43 Энергетический бюджет радиолинии С3 для АТ БВС с однолучевой АФАР
Таблица 44 Режим VL-SNR DVB-S2x и достигаемые скорости канала С3
Таблица 45 Параметры линии С2 в материалах 3GPP
Таблица 46 Частотные параметры NTN от 3GPP
Таблица 47 Частоты сетей IoT в материалах 3GPP для NTN
Таблица 48 Коммерческий сегмент дохода IoT в системе Iridium
Таблица П2-1 Классификация БВС и применение спутниковых линий С2 и С3
Таблица П3-1 Страны и нормы на эксплуатацию БВС
