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传感器在无人机中的应用

传感器在无人机中的应用

无人机发展迅速,进入一个又一个应用领域,并成为不可或缺的工具之一,包括农业、房地产和电影摄影等诸多领域。尽管成果显著,但无人机仍拥有无限潜力待挖掘,因为它们几乎可用于各种各样的用途,包括交付、检查、搜救、监控和测绘等等。

无人机的成功基础是传感器技术,需要依赖不同的传感器达成两个主要目的。首先是实现自身的功能,尤其是飞行和导航;其次是辅助功能,比如用于视觉的摄像头、用于感知活动的运动探测器、用于检测温度的热传感器等。

随着无人机的性能和安全性不断提高,其用途会更广,实用性会更强。而随着传感器集成的数量更多、种类更丰富、性能更好,无人机的能力和安全性都会变得更强。

IMU(惯性测量单元)

IMU结合了3轴加速度计和3轴陀螺仪,能为无人机提供维持稳定飞行所需的数据,并能与GPS等其他系统融合用于航迹推算导航。由于这些功能至关重要,一架无人机通常可以使用多个IMU以实现更高的准确性和冗余。

例如,IMU可用作备用,在无人机至关重要的其他导航系统(如GPS或北斗)被屏蔽、中断或完全失效时发挥作用。此外,对于根本无法使用GPS等类似服务的应用,IMU更不可或缺。

气压传感器

压力传感器长期以来一直用于商用航空,帮助确定飞行高度。而无人机自然能将其用于相同的目的。压力传感器搭配IMU一起使用时,能帮助控制无人机的飞行高度,从而改善飞行稳定性。

随着无人机的应用日益普及,其飞行管制也变得更严格,包括美国联邦航空管理局在内的许多监管机构都设定了飞行高度上限。因此对无人机飞行高度的精准控制也是一个重要的课题。

MEMS麦克风

功能强大的麦克风阵列能帮助捕获音频特征并提供可靠的解决方案。如螺旋桨降噪和主动降噪(ANC)等功能可以帮助无人机更好地捕获来自摄像机的高清音频/视频。

通过麦克风还有望实现无人机的自诊断功能。比如电机损伤通常具有独特的声音特征。随着无人机日趋复杂的同时其价格也越来越昂贵,因此,提前发现问题并系统故障发生前进行纠正很有必要。

此外,麦克风的集成提供了实现语音控制的可能性。随着TDK不断改进MEMS麦克风和ANC技术,无人机厂商正在考虑实施更多用户友好的界面选项,如语音命令。

超声波ToF传感器

超声波飞行时间(ToF)传感器是基于MEMS的PMUT(压电微机械超声换能器),能够准确探测10厘米至5米范围内的物体。一架配备了ToF传感器的无人机可以探测到前方障碍物,从而规避绕行。防撞功能至关重要,因为不仅要防止无人机因碰撞而受损,还要保障附近人和物的安全。

使用向下探测的ToF传感器可达成上述目标,同时还有助于实现无人机的精准和自动着陆。TDK的超声波ToF技术还可以准确探测到即将着陆的表面的性质,从而能够避免无人机“降落”到水面上等经常出现的乌龙问题,这一点也至关重要。

温度传感器

温度传感器可实现无人机电机绕组的温度控制。

通过测量运行时的温升并检测高温电位,可优化热管理,从而确保无人机的安全运行,延长电池和电机的使用寿命。

温度传感器还可用作传统的基于功率的温度计算之外的冗余温度控制,确保无人机实现可控操作和下降。G541系列具有尺寸小、响应时间快和工作温度高(高达260℃)的特点。

磁力计

磁力计在定位方面非常有用,通过与传感器融合已经能够成功用于智能手机的定位,而这种成熟的技术可以轻松地应用到无人机上。

另外,磁力计还能非常精确的测量电机的转数。为什么这很有用呢? 这是因为无人机通常通过调整其转子之间的相对速度来实现导航。提高无人机飞行精度的一种方法是更精确地控制无人机的电机,这就需要更精确地检测电机转速。

文章来源:TDK


如果需要无线传感器功能,可以通过增加无线物联网控制器实现。
● 内置电池或外接5V电源供电
● 无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA
● 支持所有传感器接口

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