應(yīng)用發(fā)展技術(shù)先行 無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)“觸手”不斷延伸 2016年09月28日08:32 來源：中國(guó)智能制造網(wǎng)|
隨著無(wú)人機(jī)的功能不斷增加，各種科技手段在新型無(wú)人機(jī)技術(shù)及中應(yīng)用越來越多。小到USB接口，大到開源系統(tǒng)都成了無(wú)人機(jī)設(shè)備研發(fā)不可或缺的一部分。
應(yīng)用發(fā)展技術(shù)先行無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)“觸手”不斷延伸
隨著移動(dòng)終端的興起，芯片、電池、慣性傳感器、通訊芯片等產(chǎn)業(yè)鏈迅速成熟，無(wú)人機(jī)的化進(jìn)程向更加小型化、低功耗的設(shè)備邁進(jìn)。那么，當(dāng)下無(wú)人機(jī)設(shè)備研發(fā)究竟需要哪些技術(shù)支撐？小編來為諸位盤點(diǎn)一番。
動(dòng)力技術(shù)
續(xù)航能力是目前制約無(wú)人機(jī)發(fā)展的重大障礙，消費(fèi)級(jí)多旋翼續(xù)航時(shí)間基本在20min左右，用戶外出飛行不得不攜帶多塊電池備用，造成使用作業(yè)的極大不便。無(wú)人機(jī)必須在動(dòng)力方面實(shí)現(xiàn)突破才能走上新的革命性高度。
鋰電池：大多數(shù)無(wú)人機(jī)都安裝了鋰電池，但效果只能維持20分鐘左右，且需要經(jīng)常拆卸、更換電池，十分耗時(shí)費(fèi)力。針對(duì)這一現(xiàn)象，研究人員又探索了兩種全新的動(dòng)力來源，極大地提高了無(wú)人機(jī)的效率。
氫燃料電池：氫燃料電池代替鋰電池，可以支持無(wú)人機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)小時(shí)，并且充電十分迅速;
激光發(fā)射器：激光發(fā)射器為無(wú)人機(jī)供電，從地面發(fā)射的激光光束被機(jī)身上的接收器轉(zhuǎn)化成動(dòng)力，幾乎可以支持無(wú)人機(jī)一直工作。
太陽(yáng)能發(fā)電：利用太陽(yáng)能發(fā)電的無(wú)人機(jī)通常同時(shí)安裝了鋰電池和太陽(yáng)能電池，有陽(yáng)光時(shí)就可利用太陽(yáng)能提供飛行動(dòng)力，鋰電池則作為備用電池。
內(nèi)燃機(jī)發(fā)電：用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電可支持無(wú)人機(jī)以100千米每小時(shí)的速度飛行1小時(shí)，但噪音大且存在安全隱患，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)內(nèi)有可燃?xì)怏w。
混合動(dòng)力：2015年，美國(guó)初創(chuàng)TopFlightTechnologies報(bào)道自己開發(fā)混合動(dòng)力六旋翼無(wú)人機(jī)。該六旋翼僅需要1加侖汽油，便可以飛行兩個(gè)半小時(shí)，約160公里的距離，最高負(fù)重達(dá)約9公斤。
地面供電：采用地面供電的系留多旋翼，通過電纜將電源不斷輸送給多旋翼，可以極大提升多旋翼的滯空時(shí)間。
無(wú)線充電：來自德國(guó)柏林的初創(chuàng)公司SkySense在無(wú)人機(jī)戶外充電方面提供了一種解決方案：研發(fā)出一塊可以為無(wú)人機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電的平板。如果充電時(shí)間更快，那么無(wú)線充電技術(shù)將會(huì)極大地幫助多旋翼進(jìn)行長(zhǎng)途飛行。
技術(shù)
無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確地知道自己“在哪兒”、“去哪兒”，幾乎是類似于人類“從哪里來、到哪里去”的哲學(xué)問題，在無(wú)人機(jī)的任何發(fā)展階段都是繞不開的問題。
定位技術(shù)：分為載波相位定位、多信息源定位、UWB（UltraWideband，超寬帶）無(wú)線定位三種。
測(cè)速技術(shù)：目前公認(rèn)的比較精確的測(cè)速方案是通過“視覺（光流）超聲波慣導(dǎo)”的融合。AR.Drone是最早采用該項(xiàng)技術(shù)的多旋翼飛行器，極大提升了飛行器的可操控性，獲得了巨大的成功。
避障技術(shù)：分為深度相機(jī)避障技術(shù)、聲吶系統(tǒng)避障技術(shù)、“視覺憶阻器”避障技術(shù)、雙目視覺避障技術(shù)、小型電子掃描雷達(dá)、激光掃描測(cè)距雷達(dá)、四維雷達(dá)等幾種。
跟蹤技術(shù)：識(shí)別目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤飛行，減輕使用者的操作負(fù)擔(dān)，并能夠利用無(wú)人機(jī)執(zhí)行特殊環(huán)境條件下的特殊任務(wù)。主要有GPS跟蹤和視覺跟蹤兩種。
接口技術(shù)
PWM：所有航模和無(wú)人機(jī)都離不開這種接口。單線信號(hào)，周期發(fā)送正脈沖，變化脈寬作為傳遞信息的方式，一個(gè)針腳傳遞一個(gè)通道，往往搭配地線和電源線可控制一個(gè)舵機(jī)或一個(gè)電調(diào)，是無(wú)人機(jī)或航模入門第一個(gè)需要了解的接口。
PPM：PWM的升級(jí)版，每個(gè)信號(hào)周期變?yōu)榘l(fā)送一組多個(gè)脈寬的組合，來同時(shí)傳遞多個(gè)通道的變化信息。早期也被用于遙控器無(wú)線電信號(hào)和航模模擬器信號(hào)，現(xiàn)在多用于接收機(jī)與飛控連接，帶有PPM信號(hào)輸出的接收機(jī)很多，是無(wú)人機(jī)入門必配。
S.BUS：日本遙控器廠商FUTABA設(shè)計(jì)的用單通道數(shù)字信號(hào)傳輸多通道信息的協(xié)議，只有一個(gè)信號(hào)針腳和一個(gè)基準(zhǔn)地線，支持HUB擴(kuò)展多個(gè)舵機(jī)和電調(diào)連接在一個(gè)信號(hào)源上，所以S.BUS其實(shí)是一種總線。
Relay：其實(shí)就是數(shù)字IO信號(hào)，只有0和1兩種狀態(tài)，存在于飛控某些針腳用于自動(dòng)控制相機(jī)快門和農(nóng)藥噴頭。優(yōu)點(diǎn)是可靠，缺點(diǎn)是信息量極小，浪費(fèi)資源且沒有校驗(yàn)等功能。
串口：是目前控制領(lǐng)域最常見的設(shè)備接口，硬件形式有TTL，232，422，485幾種，TTL是基本信號(hào)。
SDIO：用于連接SD卡或TF卡，進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)記錄。由于TF卡應(yīng)用普遍，成本較低，容量速度都令人滿意，所以漸漸成為高級(jí)飛控必備設(shè)備，用于飛行記錄，事故分析，故障診斷等等。
USB：民用總線接口，可以通過HUB連接多個(gè)設(shè)備，可以說是一種完美接口。但是其協(xié)議過于復(fù)雜，編程工作量極大，接口連接形式容易導(dǎo)致問題，必須使用專用線材，且不能超過2米。在飛控上主要用來地面進(jìn)行調(diào)試，讀寫參數(shù)等等地面操作。
交互技術(shù)
無(wú)人機(jī)目前主要通過遙控器進(jìn)行飛行控制，需要專業(yè)訓(xùn)練，具有一定的局限性。隨著新技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)應(yīng)簡(jiǎn)化對(duì)操作人員的要求，提升用戶體驗(yàn)。分為手勢(shì)控制技術(shù)和腦機(jī)接口技術(shù)兩種。
通訊技術(shù)
4G/5G通訊技術(shù)：5G的速度比現(xiàn)在的LTE網(wǎng)絡(luò)連接速度快250倍，它標(biāo)志著無(wú)線行業(yè)的一個(gè)新的里程碑。無(wú)論是智能手機(jī)，還是汽車、醫(yī)療設(shè)備、無(wú)人機(jī)和其他設(shè)備，都將受益于這一無(wú)線連接速度。
Wifi通訊技術(shù)：這種設(shè)備很適合無(wú)人機(jī)航拍圖傳或光纖布放不方便的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用。
芯片技術(shù)
目前，包括IBM在內(nèi)的多家科技公司都在模擬大腦，開發(fā)神經(jīng)元芯片。而一旦類似芯片被應(yīng)用于無(wú)人機(jī)，自主反應(yīng)、自動(dòng)識(shí)別有望會(huì)變得輕而易舉。
平臺(tái)技術(shù)
“Dronecode”的無(wú)人機(jī)開源系統(tǒng)：2014年10月，著名開源基金會(huì)Linux推出了名為“Dronecode”的無(wú)人機(jī)開源系統(tǒng)合作項(xiàng)目，將3DRoboTIcs、英特爾、高通、百度等科技巨頭納入項(xiàng)目組，旨在為無(wú)人機(jī)開發(fā)者提供所需要的資源、工具和技術(shù)支持，加快無(wú)人機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展。
Ubuntu15.04操作系統(tǒng)：Ubuntu15.04的物聯(lián)網(wǎng)版本是Ubuntu目前最小且最安全的版本，非常地精簡(jiǎn)，適合發(fā)行家、科技專業(yè)人士與開發(fā)者使用，能夠在無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域中使用。
空管技術(shù)
初創(chuàng)公司SkyWard正在研發(fā)一個(gè)無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)將讓數(shù)千無(wú)人機(jī)在城市上空飛行而不會(huì)互相碰撞。Skyward正在跟FAA和全球三大無(wú)人機(jī)制造商——國(guó)內(nèi)的大疆、美國(guó)的3DRoboTIcs和法國(guó)的Parrot——合作以證明大量的無(wú)人機(jī)可以在擁擠的空域安全地共存。位于美國(guó)西雅圖的Transtrex公司，發(fā)布了測(cè)試版本的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)地理空間限制系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)是為了確保無(wú)人機(jī)在500英尺高度下，安全規(guī)范飛行而設(shè)計(jì)的。
責(zé)任編輯：黎晉
