盤點(diǎn)：無人機(jī)上都有哪些傳感器技術(shù)應(yīng)用 2016年09月26日08:52 來源：獵律網(wǎng)整理|
據(jù)麥姆斯咨詢介紹，工業(yè)無人機(jī)是無人機(jī)市場中重要的增長產(chǎn)業(yè)。根據(jù)市場研究Tractica預(yù)測，到2025年全球商業(yè)無人機(jī)的出貨量將從目前的8萬臺增加至270萬臺；與此同時產(chǎn)生的相關(guān)服務(wù)產(chǎn)業(yè)將達(dá)到82億美元/年。在過去，無人機(jī)技術(shù)創(chuàng)新主要集中在軍事應(yīng)用上。然而，最近的重點(diǎn)發(fā)展趨勢已逐步向商業(yè)市場轉(zhuǎn)移。主要包括︰
貨物運(yùn)輸與快遞
在遠(yuǎn)程或者不容易到達(dá)的區(qū)域，可以采用無人機(jī)運(yùn)輸藥品和小型物品，包括將物資運(yùn)送到經(jīng)歷了地震、洪水和疾病爆發(fā)的區(qū)域。另一方面，無人機(jī)也可用于商業(yè)快遞。2013年亞馬遜和谷歌都宣布將采用無人機(jī)進(jìn)行貨物投遞，使客戶可以在幾個小時之內(nèi)就收到訂購的物品。而此類應(yīng)用的關(guān)鍵在于美國聯(lián)邦航空局的飛行規(guī)則。雖然目前無人駕駛飛機(jī)只是僅有的幾個網(wǎng)絡(luò)電商的配送方式，但美國聯(lián)邦航空局有望修改規(guī)則，允許一部分超出可視范圍的應(yīng)用。美國聯(lián)邦航空局目前有27個企業(yè)和貿(mào)易協(xié)會正在調(diào)查和討論基于大小和飛行路徑的商用無人飛機(jī)的飛行規(guī)則，我們期望持續(xù)關(guān)注定義測試和飛行規(guī)則，最終的目標(biāo)是允許自主無人機(jī)成為日常商務(wù)的一部分。
監(jiān)測與測量
監(jiān)測與測量產(chǎn)業(yè)也是目前增幅較大的市場。例如：地磁測量，可用于預(yù)測礦藏位置、天然氣和石油管道監(jiān)測、災(zāi)區(qū)檢查和野火檢測和預(yù)防。其他應(yīng)用包括：考古研究和數(shù)據(jù)收集，考古學(xué)家可以使用無人機(jī)技術(shù)創(chuàng)建三維模型的站點(diǎn)，可以節(jié)省研究人員幾個月的時間。
環(huán)境與動物保護(hù)
環(huán)保組織和動物權(quán)利組織通過使用無人機(jī)有效遏制了違法行為，取得了良好的效果。例如，世界野生動物自然基金會(WWF)從2012年開始，在尼泊爾的環(huán)境保護(hù)援助項目中使用無人機(jī)。無人機(jī)主要用于老虎、大象、犀牛、鹿種群的觀測。世界自然基金會還曾與納米比亞政府通過使用無人機(jī)來幫助減少犀牛偷獵。海洋守護(hù)者協(xié)會反捕鯨活動人士則通過無人機(jī)日本的捕鯨船。
實(shí)施
在過去的幾年中，許多國家的警察使用無人機(jī)，對嫌疑人和公共場所進(jìn)行監(jiān)測。無人機(jī)可配備非致命性的工具，如電擊槍來調(diào)查罪犯和輔助追捕。例如：美國北達(dá)科他州正在對配有電擊槍的無人機(jī)進(jìn)行巡邏測試，而其他無人機(jī)配備傳感器來識別化學(xué)、生物、放射和核材料。
商業(yè)電影
媒體和電影制片人使用無人機(jī)來捕獲圖像和視頻，從而替代直升機(jī)或昂貴的起重設(shè)備，在降低成本的同時還可以提高拍攝靈敏度和可操作性，為導(dǎo)演提供更多優(yōu)質(zhì)的圖片和畫面。同時，無人機(jī)還可以用于捕捉體育事件，獲得運(yùn)動員在比賽過程中的動態(tài)特寫，特別是運(yùn)動員高速運(yùn)動過程中的特寫。加速度傳感器作為無人駕駛飛機(jī)的引導(dǎo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的上述功能。大疆公司為電影拍攝推出的“大疆精靈3”價格僅為999美元，是業(yè)界便宜的無人機(jī)之一。近期，GoPro已宣布，將投資開發(fā)一款專門用于視頻錄制的無人駕駛飛機(jī)。
農(nóng)業(yè)
無人機(jī)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用在過去幾年中大幅增加。農(nóng)民使用無人機(jī)監(jiān)測和提高作物的健康狀態(tài)和灌溉系統(tǒng)以及牲畜位置。鑒于嚴(yán)重干旱處理等問題，無人機(jī)將成為越來越重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的新型生產(chǎn)工具。美國美林銀行全球研究報告顯示，農(nóng)業(yè)無人機(jī)的市場潛力，將創(chuàng)造超過10萬個就業(yè)崗位，2015年至2025年的市場容量將達(dá)到820億美元。
醫(yī)療健康
無人機(jī)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的使用也日益受到關(guān)注。小型無人機(jī)可以有效地使用內(nèi)部的醫(yī)療設(shè)施和自主投放，把藥物送至病人床邊。他們也可以用于傳送關(guān)鍵項目如血液分析和醫(yī)療用品，而救護(hù)車無人機(jī)也正在測試之中。這些無人機(jī)可以用于傳送自動體外除顫器來增加心臟驟停患者的存活率。荷蘭代爾夫特大學(xué)已經(jīng)完成該產(chǎn)品的設(shè)計及定義。
傳感器成就無人駕駛
根據(jù)目前的無人機(jī)發(fā)展趨勢，傳感器技術(shù)在其中起到什么樣的作用？如下圖所示。
盤點(diǎn)：無人機(jī)上都有哪些傳感器技術(shù)應(yīng)用
加速度計
加速度計用于確定位置和無人機(jī)的飛行姿態(tài)。像任天堂Wii控制器或iPhone屏幕位置，這些小的MEMS傳感器在維持飛行控制中起到關(guān)鍵的作用。MEMS加速度傳感器有多種方式感知運(yùn)動姿態(tài)，一種類型的技術(shù)能夠感知微型集成電路的微小運(yùn)動。這類“跳水板”的運(yùn)動改變了結(jié)構(gòu)中電流的移動，從而指示與重力有關(guān)的位移變化。
另一種加速度計的技術(shù)為熱對流技術(shù)，具有幾個明顯的優(yōu)勢。它沒有移動部件，而是通過一個“熱氣團(tuán)”的位移來感知的運(yùn)動變化。這類傳感器靈敏度較高，在穩(wěn)定車載、電影制作等應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。通過控制上下運(yùn)動和防振功能，制片人就能夠非常順利的捕獲畫面。此外，由于這些傳感器較其他產(chǎn)品有更好的抗震性，熱對流MEMS傳感器在無人機(jī)螺旋槳運(yùn)動的抗震性有著完美的表現(xiàn)。
慣性測量單元
慣性測量單元結(jié)合是維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著無人機(jī)智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要的空中管理規(guī)則。慣性測量單元采用的多軸磁傳感器，在本質(zhì)上都是精準(zhǔn)度極高的小型指南針，通過感知方向?qū)?shù)據(jù)傳輸至中央處理器，從而指示方向和速度。
傾角傳感器
傾角傳感器，集成了陀螺儀和加速度計為飛行控制系統(tǒng)提供保持水平飛行的數(shù)據(jù)。這是在易碎品運(yùn)輸和投遞過程中最重要的穩(wěn)定性監(jiān)測應(yīng)用程序。這類傳感器和陀螺儀，結(jié)合加速度計，能夠測量到細(xì)微的運(yùn)動變化，使得傾角傳感器能夠應(yīng)用于移動程序，如汽車或無人駕駛飛機(jī)的陀螺儀補(bǔ)償。
電流傳感器
在無人機(jī)，電能的消耗和使用非常重要，尤其是在電池供電的情況下。電流傳感器可用于監(jiān)測和優(yōu)化電能消耗，確保無人機(jī)內(nèi)部電池充電和電機(jī)故障檢測系統(tǒng)的安全。電流傳感器工作通過測量電流（雙向），理想的情況下提供電氣隔離，以減少電能損耗和消除電擊損壞用戶系統(tǒng)的機(jī)會。同時，具有快速的響應(yīng)時間和高精度的傳感器可以優(yōu)化無人駕駛飛機(jī)電池的壽命和性能。
磁傳感器
在無人機(jī)，電子羅盤提供關(guān)鍵性的慣性和方向定位系統(tǒng)的信息?；诟飨虍愋源抛瑁ˋMR）技術(shù)的傳感器，較其他傳感器相比有明顯的地功耗優(yōu)勢，同時具有高精度、響應(yīng)時間短等特點(diǎn)，非常適用于無人機(jī)的應(yīng)用。整體為無人駕駛飛機(jī)制造商提供質(zhì)了量數(shù)據(jù)傳感穩(wěn)定且緊湊的封裝。
發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量傳感器
流量傳感器可以用于有效地監(jiān)測電力無人機(jī)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的微小空氣流速。這一功能能夠幫助引擎CPU確定在特定的引擎速度下保持適當(dāng)?shù)娜剂峡諝獗戎?，從而改善功率和效率，并減少排放量。許多氣體發(fā)動機(jī)質(zhì)量流量傳感器都采用熱式技術(shù)，主要利用加熱的元件和至少一個溫度傳感器來量化質(zhì)量流量。MEMS熱式氣體質(zhì)量流量傳感器也在微計量范圍內(nèi)利用熱原理及其適用于對重量要求較高的領(lǐng)域
責(zé)任編輯：黎晉
