【導(dǎo)讀】無人機(jī)系統(tǒng)正以厘米級(jí)RTK定位、多光譜作物分析和4G DTU弱網(wǎng)通信等創(chuàng)新方案，重構(gòu)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、物流三大領(lǐng)域的效率邊界。在安徽農(nóng)田，搭載EBYTE E840-4G DTU模塊的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)3000畝弱網(wǎng)環(huán)境毫米級(jí)監(jiān)測(cè)；長(zhǎng)江航道船舶通過無人機(jī)補(bǔ)給降低停航成本；化工防爆巡檢機(jī)（ATEX認(rèn)證）替代人工高危作業(yè)。本文從傳感器選型、通信架構(gòu)到場(chǎng)景化方案，拆解無人機(jī)系統(tǒng)落地全鏈路。
無人機(jī)系統(tǒng)正以厘米級(jí)RTK定位、多光譜作物分析和4G DTU弱網(wǎng)通信等創(chuàng)新方案，重構(gòu)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、物流三大領(lǐng)域的效率邊界。在安徽農(nóng)田，搭載EBYTE E840-4G DTU模塊的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)3000畝弱網(wǎng)環(huán)境毫米級(jí)監(jiān)測(cè)；長(zhǎng)江航道船舶通過無人機(jī)補(bǔ)給降低停航成本；化工防爆巡檢機(jī)（ATEX認(rèn)證）替代人工高危作業(yè)。本文從傳感器選型、通信架構(gòu)到場(chǎng)景化方案，拆解無人機(jī)系統(tǒng)落地全鏈路。
方案概述
框圖 - 無人機(jī)
· 下面的框圖展示了安森美（onsemi）推薦的無人機(jī)方案。
· 大多數(shù)功能塊器件都可以通過安森美方案來獲取， 具體如下面的器件表所示。
Hyperlux SG - 全局快門圖像傳感器系列
安森美的 Hyperlux SG 圖像傳感器系列憑借專為廣泛應(yīng)用專門打造的先進(jìn)成像功能，給無人機(jī)技術(shù)帶來變革。這些傳感器尤其適合用于航空測(cè)量、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)和基礎(chǔ)設(shè)施巡檢等領(lǐng)域的無人機(jī)。
Hyperlux SG 的一大顯著特性是其全局快門，它能有效消除運(yùn)動(dòng)偽影，即便在無人機(jī)高速機(jī)動(dòng)過程中，也能確保拍攝出清晰穩(wěn)定的圖像。對(duì)于在復(fù)雜環(huán)境中導(dǎo)航且需要精確成像的無人機(jī)而言，這一點(diǎn)至關(guān)重要。此外，該系列傳感器還具備可編程感興趣區(qū)域 (ROI)，使操作員可以在飛行過程中關(guān)注特定的感興趣區(qū)域。
表 2.Hyperlux 圖像傳感器系列 - 產(chǎn)品詳細(xì)比較
Hyperlux LP - 圖像傳感器系列
最近， 安森美推出了 Hyperlux LP 系列圖像傳感器。該系列采用了先進(jìn)的電子卷簾快門技術(shù)，包含三種產(chǎn)品型號(hào)： 500萬像素的 AR0544、 830 萬像素的 AR0830 和 2000 萬像素的 AR2020。 Hyperlux LP 系列中的所有傳感器都具有相同的像素大小和光學(xué)性能。這些產(chǎn)品線提供了多種選擇，包括黑白、 RGB 和 RGBIR 型號(hào)，并有封裝和裸片兩種形式可供選擇。
如此廣泛的產(chǎn)品選擇讓視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠通過利用多樣化方案，優(yōu)化開發(fā)工作，降低成本，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間(TTM)。
功耗
· 在預(yù)檢測(cè)狀態(tài)下， Hyperlux LP 圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的 1/100。 這能實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效果， 對(duì)功耗敏感的視覺系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)。
表 3：全分辨率模式下的圖像傳感器功耗比較
Hyperlux LP AR0544特性和規(guī)格：
? 500 萬像素 CMOS 傳感器，采用先進(jìn)的 1.4 μm 像素堆疊BSI 技術(shù)
? 850 nm 和 940 nm 波長(zhǎng)下的增強(qiáng)近紅外響應(yīng)
? 增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍 (eDR)
? 超低功耗模式
? 運(yùn)動(dòng)喚醒 (WOM)/運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
? LI－HDR：支持行交錯(cuò)式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實(shí)現(xiàn) HDR 處理
Hyperlux LP AR0830
特性和規(guī)格：
? 800 萬像素 CMOS 傳感器，采用 1/2.9 英寸背照 (BSI) 堆疊式 CMOS 傳感器和 1.4 μm 像素技術(shù)
? LI－HDR：支持行交錯(cuò)式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實(shí)現(xiàn) HDR 處理
? 超低功耗模式 (SLP)
? 運(yùn)動(dòng)喚醒 (WOM)/運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
? MIPI 接口支持位深度壓縮
? 支持電子卷簾快門 (ERS) 和全局復(fù)位釋放 (GRR) 模式
Hyperlux LP AR2020
特性和規(guī)格：
? 2000 萬像素 CMOS 傳感器，采用 1/1.8 英寸背照 (BSI) 堆疊式 CMOS 傳感器和 1.4 μm 像素技術(shù)
? 850 nm 和 940 nm 波長(zhǎng)下的增強(qiáng)近紅外響應(yīng)
? LI－HDR：支持行交錯(cuò)式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實(shí)現(xiàn) HDR 處理 (eDR)
? MIPI 接口支持位深度壓縮
? 具備多種觸發(fā)模式，可實(shí)現(xiàn)多傳感器同步
? 支持電子卷簾快門 (ERS) 和全局復(fù)位釋放 (GRR) 模式
Hyperlux LH - 圖像傳感器系列
安森美 Hyperlux LH 系列圖像傳感器專為無人機(jī)打造， 旨在提供出色的性能， 確保在各種光照條件下都能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像。 這些傳感器擁有先進(jìn)的三重曝光嵌入式高動(dòng)態(tài)范圍 (eHDR) 技術(shù)， 動(dòng)態(tài)范圍高達(dá) 120 dB。 這項(xiàng)技術(shù)具備精細(xì)的靈活曝光比控制， 確保帶來出色的視頻質(zhì)量， 并且支持在線性模式和 eHDR 模式下拍攝圖像。 其增強(qiáng)的近紅外 (NIR) 靈敏度針對(duì)低光和夜間場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化， 能在傳統(tǒng)傳感器可能失效的情況下提供清晰的視覺效果。
此外， Hyperlux LH 系列的 eHDR功能會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整曝光水平， 并與傳感器的有效 LED 閃爍消除功能相配合， 既能防止過度曝光， 又能避免陰影區(qū)域的關(guān)鍵細(xì)節(jié)丟失以及 LED 照明引起的閃爍現(xiàn)象。
Hyperlux LH 系列傳感器支持 4K 視頻分辨率， 可提供超高清圖像， 這對(duì)于捕捉細(xì)節(jié)豐富的圖片和視頻至關(guān)重要。 這些傳感器采用 2.0 μm 像素尺寸設(shè)計(jì)， 有助于實(shí)現(xiàn)高靈敏度和清晰的圖像效果。 此外， 這些傳感器具備低功耗特性， 非常適合電池供電的設(shè)備， 并能降低無人機(jī)系統(tǒng)的總體能耗成本。 這些特性相結(jié)合， 確保配備 Hyperlux LH 系列傳感器的無人機(jī)能夠提供可靠、 高質(zhì)量的視覺數(shù)據(jù)， 這對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效的監(jiān)測(cè)工作至關(guān)重要。
Hyperlux AR0246 特性：
? 1080p（1920 x 1080，全分辨率 200 萬像素）、60 fps 線性模式視頻拍攝
? 帶曝光比控制的全分辨率、 30 fps 三重曝光嵌入式高動(dòng)態(tài)范圍 (eHDR) 視頻拍攝
? 多重曝光、全分辨率、 30 fps 雙重曝光行交錯(cuò)式增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍 (LI-eDR) 視頻拍攝
? 全分辨率、 30 fps 雙重曝光行交錯(cuò)式 HDR (LI-HDR)視頻拍攝
? 超低功耗模式 (SLP)
Hyperlux AR0822 特性：
? 4k（800 萬像素）、 60 fps，視頻性能出色
? 在三重曝光 eHDR 模式下，以高達(dá) 30 fps 的速度快速拍攝 3840 x 2160 的全分辨率視頻
? 先進(jìn)的片上嵌入式高動(dòng)態(tài)范圍 (eHDR) 重建技術(shù)，以及靈活的曝光比控制
? 增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍 (eDR) 模式可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍，并且多重曝光不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影 － eDR 模式：?jiǎn)未纹毓饧纯蓪?shí)現(xiàn)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍。
? 雙重曝光 LI-HDR 輸出
? 增強(qiáng)近紅外響應(yīng)
CQD SWIR - 用于導(dǎo)航系統(tǒng)的最佳深度感知技術(shù)
安森美的短波紅外 (SWIR) 技術(shù)通過將膠體量子點(diǎn) (CQD) 與 CMOS 傳感器相結(jié)合， 為無人機(jī)應(yīng)用提供了出色的成像能力。
這些先進(jìn)的 SWIR 相機(jī)可提升無人機(jī)在霧霾、 黑夜以及有障礙物等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境下的性能， 使其在工業(yè)巡檢、 環(huán)境監(jiān)測(cè)和國防偵察領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 安森美的 SWIR 傳感器具有出色的深度感知和 3D 成像能力， 確保無人機(jī)能夠收集精確可靠的數(shù)據(jù)， 從而顯著提高其在各種環(huán)境下的作業(yè)效率和效果。
在工業(yè)巡檢領(lǐng)域， 配備 SWIR 的無人機(jī)能夠檢測(cè)到肉眼難以覺察的材料和組件缺陷， 從而確保更高的質(zhì)量控制水平。 在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面， 此類無人機(jī)可以更準(zhǔn)確地評(píng)估植被健康狀況、 水質(zhì)以及污染程度。 在國防應(yīng)用中， SWIR 技術(shù)增強(qiáng)了無人機(jī)的偵察能力， 使無人機(jī)能夠在低能見度條件下高效工作， 并發(fā)現(xiàn)隱藏的物體或威脅。
SWIR 主要規(guī)格和特性
? 分辨率：配備全局快門，最高可達(dá) 630 萬像素
? 像素間距：7 μm – 15 μm
? 光譜范圍：可檢測(cè)波長(zhǎng)高達(dá) 1700 nm 的光， 安森美的擴(kuò)展版本(eSWIR) 可檢測(cè)波長(zhǎng)高達(dá) 2500 nm 的光
? 接口：10 GigE Vision，可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸
? 技術(shù)：膠體量子點(diǎn) (CQD) 與 CMOS 傳感器相集成，以增強(qiáng)成像能力
在無人機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
? 作物健康監(jiān)測(cè)/精準(zhǔn)噴灑
? 異物檢測(cè)
? 自主設(shè)備導(dǎo)航（基于視覺）
? 作物健康監(jiān)測(cè)/精準(zhǔn)噴灑
? 異物檢測(cè)
? 自主設(shè)備導(dǎo)航（基于視覺）
Hyperlux 圖像傳感器系列關(guān)鍵參數(shù)比較
通過全面的比較來深入了解安森美圖像傳感器系列的功能。 找到理想的傳感器， 助力您的無人機(jī)系統(tǒng)開發(fā)更上一層樓。
表 4： Hyperlux SG 系列 - 全局快門
表 5： Hyperlux LP 系列 - 超低功耗
表 6： Hyperlux LH 系列 - 超高動(dòng)態(tài)范圍
推薦閱讀：
對(duì)話新維度：解鎖內(nèi)在自我與外部世界的密鑰
電源轉(zhuǎn)換器技術(shù)全景：從毫瓦級(jí)IoT到千瓦級(jí)服務(wù)器的能量樞紐設(shè)計(jì)指南
