智能傳感器成就無(wú)人機沖擊眾多行業(yè)市場(chǎng)
工 業(yè)無(wú)人機是無(wú)人機市場(chǎng)中重要的增長(cháng)產(chǎn)業(yè)。根據市場(chǎng)研究公司Tractica預測，到2025年全球商業(yè)無(wú)人機的出貨量將從目前的8萬(wàn)臺增加至270萬(wàn)臺； 與此同時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)服務(wù)產(chǎn)業(yè)將達到82億美元/年。在過(guò)去，無(wú)人機技術(shù)創(chuàng )新主要集中在軍事應用上。然而，最近的重點(diǎn)發(fā)展趨勢已逐步向商業(yè)市場(chǎng)轉移。主要包 括︰
貨物運輸與快遞
在遠程或者不容易到達的區域，可以采用無(wú)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)的區域。
另一方面，無(wú)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(wú)人機進(jìn)行貨物投遞，使客戶(hù)可以在幾個(gè)小時(shí)之內就收到訂購的物品。而此類(lèi)應用的關(guān)鍵在于美國聯(lián)邦航空局的飛行規則。
雖然目前無(wú)人駕駛飛機只是僅有的幾個(gè)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則，允許一部分超出可視范圍的應用。
美國聯(lián)邦航空局目前有27個(gè)企業(yè)和貿易協(xié)會(huì )正在調查和討論基于大小和飛行路徑的商用無(wú)人飛機的飛行規則，我們期望持續關(guān)注定義測試和飛行規則，最終的目標是允許自主無(wú)人機成為日常商務(wù)的一部分。
監測與測量
監測與測量產(chǎn)業(yè)也是目前增幅較大的市場(chǎng)。例如：地磁測量，可用于預測礦藏位置、天然氣和石油管道監測、災區檢查和野火檢測和預防。其他應用包括：考古研究和數據收集，考古學(xué)家可以使用無(wú)人機技術(shù)創(chuàng )建三維模型的站點(diǎn)，可以節省研究人員幾個(gè)月的時(shí)間。
環(huán)境與動(dòng)物保護
環(huán) 保組織和動(dòng)物權利組織通過(guò)使用無(wú)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(dòng)物自然基金會(huì )(WWF)從2012年開(kāi)始，在尼泊爾的環(huán)境保 護援助項目中使用無(wú)人機。無(wú)人機主要用于老虎、大象、犀牛、鹿種群的觀(guān)測。世界自然基金會(huì )還曾與納米比亞政府通過(guò)使用無(wú)人機來(lái)幫助減少犀牛偷獵。海洋守護 者協(xié)會(huì )反捕鯨活動(dòng)人士則通過(guò)無(wú)人機監視日本的捕鯨船。
法律實(shí)施
在過(guò)去的幾年中，許多國家的警察使用無(wú)人機，對嫌疑人和公共場(chǎng)所進(jìn)行監測。無(wú)人機可配備非致命性的工具，如電擊槍來(lái)調查罪犯和輔助追捕。例如：美國北達科他州正在對配有電擊槍的無(wú)人機進(jìn)行巡邏測試，而其他無(wú)人機配備傳感器來(lái)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(wú)人機來(lái)捕獲圖像和視頻，從而替代直升機或昂貴的起重設備，在降低成本的同時(shí)還可以提高拍攝靈敏度和可操作性，為導演提供更多優(yōu)質(zhì)的圖片和畫(huà)面。
同時(shí)，無(wú)人機還可以用于捕捉體育事件，獲得運動(dòng)員在比賽過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特寫(xiě)，特別是運動(dòng)員高速運動(dòng)過(guò)程中的特寫(xiě)。加速度傳感器作為無(wú)人駕駛飛機的引導系統，實(shí)現了無(wú)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(jià)格僅為999美元，是業(yè)界便宜的無(wú)人機之一。近期，GoPro已宣布，將投資開(kāi)發(fā)一款專(zhuān)門(mén)用于視頻錄制的無(wú)人駕駛飛機。
農業(yè)
無(wú)人機在農業(yè)的應用在過(guò)去幾年中大幅增加。農民使用無(wú)人機監測和提高作物的健康狀態(tài)和灌溉系統以及牲畜位置。鑒于嚴重干旱處理等問(wèn)題，無(wú)人機將成為越來(lái)越重要的農業(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，農業(yè)無(wú)人機的市場(chǎng)潛力，將創(chuàng )造超過(guò)10萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，2015年至2025年的市場(chǎng)容量將達到820億美元。
醫療健康
無(wú) 人機在醫療保健領(lǐng)域的使用也日益受到關(guān)注。小型無(wú)人機可以有效地使用內部的醫療設施和自主投放，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 析和醫療用品，而救護車(chē)無(wú)人機也正在測試之中。這些無(wú)人機可以用于傳送自動(dòng)體外除顫器來(lái)增加心臟驟?；颊叩拇婊盥?。荷蘭代爾夫特大學(xué)已經(jīng)完成該產(chǎn)品的設計 及定義。
傳感器成就無(wú)人駕駛
根據目前的無(wú)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(wú)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(dòng)姿態(tài)，一種類(lèi)型的技術(shù)能夠感知微型集成電路的微小運動(dòng)。這類(lèi)“跳水板”的運動(dòng)改變了結構中電流的移動(dòng)，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(gè)明顯的優(yōu)勢。它沒(méi)有移動(dòng)部件，而是通過(guò)一個(gè)“熱氣團”的位移來(lái)感知的運動(dòng)變化。這類(lèi)傳感器靈敏度較高，在穩定車(chē)載攝像機、電影制作等應用起著(zhù)至關(guān)重要的作用。通過(guò)控制上下運動(dòng)和防振功能，制片人就能夠非常順利的捕獲畫(huà)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(wú)人機螺旋槳運動(dòng)的抗震性有著(zhù)完美的表現。
慣性測量單元
慣性測量單元結合GPS是維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著(zhù)無(wú)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)上都是精準度極高的小型指南針，通過(guò)感知方向將數據傳輸至中央處理器，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提供保持水平飛行的數據。這是在易碎品運輸和投遞過(guò)程中最重要的穩定性監測應用程序。這類(lèi)傳感器和陀螺儀，結合加速度計，能夠測量到細微的運動(dòng)變化，使得傾角傳感器能夠應用于移動(dòng)程序，如汽車(chē)或無(wú)人駕駛飛機的陀螺儀補償。
電流傳感器
在無(wú)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測和優(yōu)化電能消耗，確保無(wú)人機內部電池充電和電機故障檢測系統的安全。電流傳感器工作通過(guò)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(hù)系統的機會(huì )。
同時(shí)，具有快速的響應時(shí)間和高精度的傳感器可以?xún)?yōu)化無(wú)人駕駛飛機電池的壽命和性能。
磁傳感器
在 無(wú)人機，電子羅盤(pán)提供關(guān)鍵性的慣性導航和方向定位系統的信息?；诟飨虍愋源抛?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(shí)具有高 精度、響應時(shí)間短等特點(diǎn)，非常適用于無(wú)人機的應用。整體解決方案為無(wú)人駕駛飛機制造商提供質(zhì)了量數據傳感穩定且緊湊的封裝。
發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣流量傳感器
流量傳感器可以用于有效地監測電力無(wú)人機燃氣發(fā)動(dòng)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的燃料空氣比值，從而改善功率和效率，并減少排放量。
許多氣體發(fā)動(dòng)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(gè)溫度傳感器來(lái)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利用熱原理及其適用于對重量要求較高的領(lǐng)域。
朱先生