电动化、智能化水平提升为长期趋势，垂直整合打造强产品力
思瀚产业研究院    2025-04-24

纵观全球 eVTOL 产品开发主要技术路线，头部 eVTOL 主机厂在分布式电驱架构、安全冗余技术、轻量化技术等方面均走在前列，但仍需要重点攻克高能量密度的新能源电池技术、态势感知与避障技术、低空路径规划技术、低空智能驾驶技术等技术难点。

（1）高能量密度电池技术。与新能源汽车在发展初期类似，eVTOL 由于采取动力电池作为能量来源，在电池性能没有实现重大突破的前提下，将是制约 eVTOL 产业发展的关键因素。同时，电池在产品全生命周期内的能量衰减速度、能速度、能量密度和功率密度将直接影响 eVTOL 整机的产品生命周期、运营经济性与安全性、旅程舒适性等关键要素。

目前，从技术路线上看，锂电池技术相对氢燃料电池技术而言更加成熟稳定，能量密度和功率密度也更高，因此绝大多数 eVTOL 决方案将锂电池作为产品能源系统的解决方案。

（2）感知与避障技术。具有实时机动避障决策功能，主要包括空间复杂环境下的多障碍物探测和分类、障碍物定位及路径预测与碰撞风险分析、避障策略选择和航线重新规划等技术，涉及感知传感器构型设计、多源信息融合、智能目标识别、障碍物危险评估与避障决策等诸多领域。

现有 eVTOL 制造商一般通过加装 ADS-B、TCAS 等空中防撞设备来解决自动安全间隔保持能力、规避周围危险能力。当前，针对城市地形地貌复杂、建筑物及附属设施众多、局部气象条件多变、电磁环境恶劣、鸟群飞行等情况，根据几何空间相对运动矢量进行避障决策、利用无碰撞路径规划代替避障决策、人工智能算法进行避障决策、建立城市低空环境仿真模型等技术路线还需攻克，通过快速监控检测潜在障碍物、及时提前改变航向避开障碍物等 eVTOL 避障技术还不成熟。无人机避障主要分几个技术：

基于雷达

①超视距雷达。超视距雷达探测范围较远，多用于军事预警。根据超视距雷达传播方式的不同可以分为天波雷达和地波雷达。天波雷达与地波雷达控制无线电波分别通过电离层反射、折射或地表绕射实现长距离传播、探测。

②微波雷达。微波雷达利用微波的优良方向性，以及传播速度近似恒等于光速，通过测量和往返时间，从而算出障碍物距离。这项技术多利用于汽车的防撞系统。

③毫米波雷达。毫米波雷达通过发射无线电波并接受回波来探测目标，根据回波信号计算物体的速度、方向、距离和角度等信息。毫米波雷达抗干扰能力强，但是价格昂贵且无法感知障碍物目标的大小信息。

④激光雷达。激光雷达采用高重频激光器发射激光脉冲进行激光测距，结合大范围扫描系统进行扫描探测，从而获取目标区域障碍物的位置与几何信息，激光雷达具有精度高，直线性好等优点但由于体积质量较大且成本高，因此并不太适用于民用无人机。

基于计算机视觉

（1）3D 结构光深度像机。3D 结构光深度像机：结构光三维视觉基于光学三角测量原理。光学投射器将一定模式的结构光透射于物体表面，在表面上调制后的三维图像。由处于另一位置的摄像机探测该三维图像，获得光条二维畸变图像，通过计算可以得出物体三维图像。该像机可以利用于复杂环境，抗干扰能力强，精度高，但受反光影响，检测距离较短。

（2）单目像机。单目像机使用单个视点的图像数据通过利用相似三角形法求得实际距离。在实际运用中，单目像机具有系统简单、技术成熟等优势，但在复杂环境下容易出现计算量增大导致的实时处理性差。

（3）双目像机。双目像机通过模拟人类视觉感知物体的原理，从两个点同时观察一个物体,根据在不同视角下的图像以及图像之间的匹配关系，测量计算得出物体的三维信息。其优势在于对于硬件要求低，在室内也可使用，但对于光照要求较高且需要被测物具有明显纹理特征。

红外线传感器

红外测距传感器是红外线传感器的一种，其根据获取红外线反射强度的不同数据，经处理器处理判断周围环境变化。由于红外线测距传感器的优良抗干扰性、实时性、便捷性导致其应用范围较广。现已有的利用雷达在无人机上进行探测的也主要用于科研探测，不适合大众消费使用。所以如今雷达设备在往轻量化方向发展。计算机视觉或红外线测距传感器虽然受环境影响等较大，但成本较低，运算速度以及探测精准度可以从算法入手进行优化。

结合城市与城际低空运行环境的特点，eVTOL 必须在产品层面解决低空航路规划的技术难题，以满足大机队规模、常态化起降的城市空运场景需求。eVTOL 主机厂需要与相关服务提供商一道，围绕四维航迹、高精地图、实时空中与地面流量监控、城区风险区域划分等技术 难点开展攻关，创造多层叠加的空中高速公路网络，既保留足够的安全冗余，又可以在飞行过程中动态调整飞行路线，在保证及时规避航路风险的同时，满足乘客对舒适性、安全性和运输时效性的要求。

毫米波雷达等新型传感器，采取极简操控方式（SVO)，通过融合多种传感器增强飞机的环境感知能力，综合运用 AI、大数据等新兴技术对已感知的环境进行智能决策分析，并利用电传操纵系统建立的良好控制基础，最终让整套飞行操控系统具备无人驾驶的自主飞行能力，是一个从辅助驾驶、半自动飞行再到最终的全自主飞行的递进过程。

eVTOL 自动飞行（包括自动导航、自动位置报告、自动应急等）性能，可在空中不确定的复杂气象环境条件下实现自动驾驶、安全操作的智能驾驶技术还需逐渐演变进阶。垂直整合模式有利于达到更高的电动化水平和智能化技术。Joby、Archer 分别代表了垂直整合、传统模式两种供应链策略。

在垂直整合模式下，Joby 选择“全栈自研”，内部开发零部件和系统，类似汽车企业中的比亚迪，模式优势在于零部件均为特定化设计，便于集成，达到更优性能，缺点在于新颖的材料、设计容易延缓适航进度，而在传统模式下，Archer 更为依赖一级传统航空供应商，从现有大规模供应的零部件厂商采购，优势在于能以最少资本投入、认证风险将产品推向市场，缺点在于牺牲性能。传统模式更有利于主机厂更快渡过最开始的亏损期，更快实现自我造血；而垂直模式有利于企业打造产品力，实现更高的电动化水平，软硬一体也带来更高的智能化驾驶水平。

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