智能傳感器成就無人機沖擊眾多行業(yè)市場
工 業(yè)無人機是無人機市場中重要的增長產(chǎn)業(yè)。根據(jù)市場研究公司Tractica預(yù)測，到2025年全球商業(yè)無人機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，無人機技術(shù)創(chuàng)新主要集中在軍事應(yīng)用上。然而，最近的重點發(fā)展趨勢已逐步向商業(yè)市場轉(zhuǎn)移。主要包 括︰
貨物運輸與快遞
在遠(yuǎn)程或者不容易到達(dá)的區(qū)域，可以采用無人機運輸藥品和小型物品，包括將物資運送到經(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進行貨物投遞，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)家可以使用無人機技術(shù)創(chuàng)建三維模型的站點，可以節(jié)省研究人員幾個月的時間。
環(huán)境與動物保護
環(huán) 保組織和動物權(quán)利組織通過使用無人機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 護援助項目中使用無人機。無人機主要用于老虎、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來幫助減少犀牛偷獵。海洋守護 者協(xié)會反捕鯨活動人士則通過無人機監(jiān)視日本的捕鯨船。
法律實施
在過去的幾年中，許多國家的警察使用無人機，對嫌疑人和公共場所進行監(jiān)測。無人機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進行巡邏測試，而其他無人機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來捕獲圖像和視頻，從而替代直升機或昂貴的起重設(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，無人機還可以用于捕捉體育事件，獲得運動員在比賽過程中的動態(tài)特寫，特別是運動員高速運動過程中的特寫。加速度傳感器作為無人駕駛飛機的引導(dǎo)系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人機的上述功能。
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。
農(nóng)業(yè)
無人機在農(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，而救護車無人機也正在測試之中。這些無人機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。
加速度計
加 速度計用于確定位置和無人機的飛行姿態(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動。這類“跳水板”的運動改變了結(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”的位移來感知的運動變化。這類傳感器靈敏度較高，在穩(wěn)定車載攝像機、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傳感器在無人機螺旋槳運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GPS是維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著無人機智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要的空中交通管理規(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的陀螺儀補償。
電流傳感器
在無人機，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，確保無人機內(nèi)部電池充電和電機故障檢測系統(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)化無人駕駛飛機電池的壽命和性能。
磁傳感器
在 無人機，電子羅盤提供關(guān)鍵性的慣性導(dǎo)航和方向定位系統(tǒng)的信息。基于各向異性磁阻(AMR)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，非常適用于無人機的應(yīng)用。整體解決方案為無人駕駛飛機制造商提供質(zhì)了量數(shù)據(jù)傳感穩(wěn)定且緊湊的封裝。
發(fā)動機進氣流量傳感器
流量傳感器可以用于有效地監(jiān)測電力無人機燃?xì)獍l(fā)動機的微小空氣流速。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)娜剂峡諝獗戎担瑥亩纳乒β屎托剩p少排放量。
許多氣體發(fā)動機質(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。
朱先生