发布时间:2017-05-27 阅读量:4886 来源: 我爱方案网 作者: candytang
无人机的特性
a) 稳定
无人机应该要稳定,不可无预警突然震动、摇晃或倾斜,否则就会失去平衡并坠毁。
无人机的动作要非常精确。至于动作可能指距离、速度、加速、方向与高度。
无人机要能抵抗下雨、灰尘、高温等环境状况。而且不止外部材质,无人机内部所使用的电子零件也要如此。
无人机将会变得越来越轻,因此如何确保超低功耗以尽量缩小电池尺寸就显得尤为重要。低功耗技术的崛起,已使得无人机技术得以普及化。
环境传感技术逐渐崛起,成为无人机最关键的发展领域之一。现在的无人机都具备好几种传感器以监测环境。收集到的资料可用在各种应用,例如气象监测、农业等用途。
传感器在无人机里所扮演的角色
核心传感器
加速度计
加速度计是用来提供无人机在XYZ三轴方向所承受的加速力。它也能决定无人机在静止状态时的倾斜角度。 当无人机呈现水平静止状态,X轴与Y轴为0克输出,而Z轴则为1克输出。 地球上所有对象所承受的重力均为1克。若要无人机X轴旋转90度,那么就在X轴与Z轴施以0克输出,Y轴则施以1克输出。倾斜时,XYZ轴均施以0到1克之间的输出。相关数值便可应用于三角公式,让无人机达到特定倾斜角度。
陀螺仪
陀螺仪传感器能监测三轴的角速度,因此可监测出俯仰(pitch)、翻滚(roll)和偏摆(yaw)时角度的变化率。即使是一般飞行器,陀螺仪都是相当重要的传感器。角度信息的变化能用来维持无人机稳定并防止晃动。由陀螺仪所提供的信息将汇入马达控制驱动器,通过动态控制马达速度,并提供马达稳定度。 陀螺仪还能确保无人机根据用户控制装置所设定的角度旋转。
磁罗盘
正如名称所示,磁罗盘能为无人机提供方向感。它能提供装置在XYZ各轴向所承受磁场的数据。接着相关数据会汇入微控制器的运算法,以提供磁北极相关的航向角,然后就能用这些信息来侦测地理方位。
为了算出正确方向,磁性数据还需要加速度计提供倾斜角度数据以补强信息。有了倾斜数据加上磁性数据,就能计算出正确方位。
气压计
无人机传感器的重要特点
运算法所扮演的角色
要将原始的传感器数据转换成有意义的使用案例,软件数据库扮演了相当重要的角色。 算法可扩大传感器功能,使其超越原本已知范围。运算法还能结合来自不同传感器的输入,产生具备情境感知特色的输出。
特定应用传感器
湿度传感器
MEMS麦克风
无人机的联网功能
Bluetooth Smart低功耗蓝牙技术(BLE)
Bluetooth Smart又称为低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE),能提供无人机低功耗的联网功能。 这种技术适合低阶机种,特别是玩具无人机。 它能让无人机和做为控制装置的智能手机、平板、手提电脑或专用远程控制器进行双向通讯。低功耗蓝牙能让无人机具备绝佳的电池续航力,这是使用Wi-Fi、传统蓝牙(Classical Bluetooth)等传统无线技术所不可能达到的。
低功耗蓝牙使用的是2.4GHz免费授权ISM频段。相关标准由蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)负责管理,并支持各大智能手机品牌。
低功耗蓝牙装置有两种主要做法:
a. 网络处理器
b. 系统芯片(SoC)
RF sub-1GHz
以下为各国所提供的免费频段:
sub-1GHz频率的好处是这些频段相对较为安静、距离较长且电流消耗量极低。 缺点是无法直接提供智能手机联机功能,而且并不是每个地方都能使用。
Sigfox是采用sub-1GHz频率的一种订阅制低功耗广域网(LPWAN)服务。 Sigfox能直接链接电信基础架构,然后转接上云端。 它的连网功能有效范围可达数公里之远。 用在无人机时,Sigfox可追踪并将传感器数据传送到云端。它是一种直接链接电信基础架构的低数据率技术,因此一般预料将无法取代可以直接进行控制的联网选项,例如低功耗蓝牙,还有RF sub-1GHz直接点对点联机。
开发平台
无人机等新兴应用程序的崛起,主要是由创新企业与年轻一代的工程师所带动。此外因为市场演化速度加快,成功的机率绝大部分取决于花费的时间与成本。因此,一个价格合理、弹性、生产就绪且可随时扩充的开放原始码平台环境,就显得非常重要。
意法半导体已推出STM32开放式开发环境平台,让设计人员可以利用意法半导体的微控制器、传感器、射频与模拟产品,以非常具有弹性且价格合理的方式开发产品。这个硬件平台还提供搭配的软件驱动程序、中间件函式库与应用程序,还有相关的Android与iOS程序代码。
用户也可以透过一份简单的计算机授权协议,存取各种先进数据库。一旦经过平台测试,设计人员就能开发自己专用的印刷电路板,并加载他们在平台上开发的固件。用户只有在想要测试专用电路板时,才必须签署数据库的生产授权。
SensorTile
结论
在5G通信、毫米波雷达及太空技术迅猛发展的背景下,高频电子元件的性能成为系统设计的关键瓶颈。威世科技(Vishay)近日宣布扩充其通过AEC-Q200认证的CHA薄膜电阻系列,新增0402封装尺寸产品(CHA0402),将高频工作范围扩展至50GHz,为汽车电子、航天通信及医疗设备提供突破性的高性能解决方案。
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