En outre, la concurrence de plus en plus féroce a obligé l'industrie à être la première à lancer des produits avant que le marché n'ait encore à se former.Cet article s'intéresse au nombre d'innovations en technologie RF et micro-ondes qui éliminent les barrières réglementaires. La différence dans la solution, afin d'attaquer les opportunités du marché.
Avec des robots industriels, pilote automatique, semblait promouvoir de nouvelles technologies, ainsi que des systèmes d'alimentation, UAV transféré à devenir une évolution naturelle. Machines sans pilote de vol peuvent effectuer différents réglages après trop dangereux, de temps ou difficiles à mettre en œuvre le personnel Notre travail, cette vague de grand pas en avant, nous conduit vers un monde plus automatisé et plus productif.Le concept de UAV / UAS n'est pas nouveau.Des schémas similaires sont apparus dès l'usage intensif des avions pilotés. L'utilisation de.
Cependant, en raison de la science des matériaux, la propulsion, la puissance et les limites de la batterie, le capteur et les capacités technologiques de logiciel, restreindre l'applicabilité des UAV dans certaines industries et applications. Seuls les militaires dans le passé ont suffisamment de ressources financières pour investir dans le développement et l'utilisation de véhicules aériens sans pilote, le personnel d'expédition chargés sur les lieux pour porter environnement à haut risque dans lequel effectuer les agents du renseignement de reconnaissance pour remplacer tâche de financement. aujourd'hui encore, beaucoup de gens encore drones et souvent dans les nouvelles et écouter La mission militaire est arrivée.
D'autre part, n'est pas équipé d'équipements (nu os) est un drone à faible coût rapidement mis hors d'un boom des joueurs occasionnels et les cercles de passionnés. Drones dans le passé n'a pas été largement utilisé dans un usage commercial, mais avec l'industrie dans la technologie et des pièces Le logiciel informatique a fait de grands progrès, et cette situation s'inverse progressivement.
Le marché des drones commerciaux est optimiste
La taille du marché des drones est attendue en 2020 passera à 21 milliards $. À l'heure actuelle le principal territoire du marché (environ 82%) sont concentrés dans l'application militaire pour les recettes du marché commercial de drones devrait 2021 viendra à 25 Milliards de dollars américains, le taux de croissance annuel atteindra 19%.
L'existence d'un usage commercial et industriel de nombreux types de la situation du marché des drones. Drones être ouvert de nombreuses applications, telles que l'agriculture de précision (pesticides de pulvérisation), de la topographie et de surveillance de l'environnement, l'infrastructure de surveillance (ponts et réservoirs), la surveillance de la sécurité publique, Fret commercial, contrôle des frontières, surveillance des oléoducs et gazoducs, et bien d'autres utilisations Chaque mois, des douzaines de nouveaux arrivants lancent des produits et des services, utilisant la technologie des drones pour résoudre leurs problèmes commerciaux. Il n'y a presque aucune limite au premier plan.
Bien que la chaleur du marché des drones continue de chauffer, de nombreux fabricants ont commencé à étendre leurs divers usages, tels que Amazon et Google, qui appartient à Alphabet Holdings.L'industrie est confrontée à de nombreux défis qui limitent la croissance.
Les règlements / talents deviennent des obstacles au développement des drones
La Federal Aviation Administration (FAA) limitent strictement l'utilisation des drones dans l'espace aérien public. Selon les règlements de 2015, les UAV pesant moins de 55 livres est limité à vol diurne dans la ligne de l'opérateur de la vue et la plage, ce sont les autorités totalement indépendantes ont interdit ce type de drones vol sans personnel suivi de la situation. pour la FAA pour maintenir la sécurité publique et prévenir les accidents avant le développement de ces spécifications. du point de vue du gouvernement, parce que ces drones ne sont pas équipés fiables et capteurs précis, de sorte que le risque de dérivés est trop élevé, ne pas les laisser voler dans les lieux publics ouverts. mais les autorités ont encore à ouvrir une espace aérien (par exemple, grand ouvert de terres agricoles), mais dans la plupart des situations, étant donné le capteur limité et la technologie des capteurs n'a pas été une fiabilité éprouvée sur le terrain, la FAA, afin de prévenir les accidents et à protéger la sécurité publique, afin de prendre une position plus conservatrice.
Outre les obstacles réglementaires à la formation de la concurrence sur le marché des drones de plus en plus féroce, la pression des prix sur les fabricants pour produire. Par le potentiel de croissance des drones et des occasions d'affaires attirés dans le monde entier il y a actuellement plus de 400 entreprises à investir dans une variété de recherche et de développement UAV. Entre-temps, le centre de la plupart des fabricants sont placés dans Différencier de premier plan leur matériel, plutôt que d'insister sur la valeur ajoutée créée par son propre drone.
Faire des drones commerciaux et de consommation sont largement utilisés, ces machines volantes doivent être équipés de capteurs de navigation pour les aider à en toute sécurité et de manière fiable la navigation autonome. Comme le marché de l'équipement automobile et industriel, il y a beaucoup parmi ces capteurs sans fil sont basés sur la fréquence radio et de la technologie micro-ondes Pourtant, aujourd'hui, la majorité des développeurs créent de nouveaux drones affaires la plupart des entreprises, se spécialise dans un nombre limité de son personnel RF et la conception de micro-ondes. même équipement industriel établi de longue date la fonderie OEM, bien qu'il ait un certain nombre de fréquences radio spéciale Cependant, il est souvent forcé d'évaluer, de concevoir et de fabriquer rapidement des solutions de capteurs radar pour répondre aux besoins changeants du marché des UAV.
Le manque de talent ainsi que des solutions commerciales radar RF pour l'industrie pour former un cercle vicieux. Marché des drones ne sont pas en mesure de fournir des capteurs fiables pour supporter un vol totalement autonome, jusqu'à conduire à des autorités anti-gouvernementales ne peuvent pas délier la limite actuelle UAV indépendante L'ordonnance.
La technologie de détection protège la sécurité des drones
Analog Devices pense que les fabricants de drones ont la possibilité d'influencer les autorités compétentes de la méthode vol de drones est d'utiliser la fréquence radio, micro-ondes et la technologie des ondes millimétriques, et équipés de capteurs sophistiqués sur les avions sans pilote pour maintenir le vol en toute sécurité. L'un exemple est de déployer un radar de 24GHz, cette technologie peut être l'une des solutions les plus élémentaires et les plus polyvalents, la capacité de démontrer la sécurité de la navigation dans de nombreuses situations à utiliser, car il est un organisme public de bande industrielle / scientifique / médicale reconnue à l'échelle mondiale (ISM).
24GHz radar bande ISM peut être utilisé partout dans le monde, sans avoir à obtenir une licence, il peut être utilisé pour des opérations telles que le système automobile d'évitement de collision et radio-altimètre et d'autres équipements. Le radar de bande peut également être utilisé pour détecter et suivre un certain nombre d'objets différents, et ne mesurant pas L'altitude de vol du robot humain, et ces deux sont les fonctions les plus basiques du vol de drone en toute sécurité.
A noter également qu'une idée fausse très répandue est que le radar 77GHz peut être utilisé avec le radar 24GHz ISM. Selon la réglementation en vigueur, la bande de 77GHz est un véhicule, objet applicable ne contient pas UAV / SAMU. Du point de vue technique, le radar 77GHz ne fournit plus La bande passante permet d'améliorer la résolution, mais selon la réglementation en vigueur, elle ne peut pas être utilisée sur les drones.
En fournissant des solutions au niveau technique peut fonctionner de façon autonome, les fabricants peuvent prendre l'initiative d'influer sur les lois existantes, plutôt que d'attendre passivement les autorités de dicter comment le fonctionnement de l'industrie
À cette fin, les fabricants de drones doivent prendre trois mesures:
1. Établir une compréhension de base du radar et de ses divers modes.
2. Comprendre les éléments de la chaîne de signaux RF qui constituent une solution radar complète.
3. Utiliser des solutions radar appropriées qui fournissent une configuration matérielle complète et des algorithmes logiciels qui leur permettent d'accélérer la mise sur le marché des produits.
Ces étapes sont décrites ci-dessous, ainsi que la construction de l'une des solutions possibles pour aider les fabricants d'UAV à développer des applications telles que l'évitement des collisions et les radioaltimètres utilisant un radar 24GHz.
Établir une compréhension de base du radar et de ses divers modes
Le marché des équipements automobiles et industriels utilise souvent des capteurs radar pour détecter, mesurer et suivre les objets, tels que la détection des angles morts et les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) Comparés aux capteurs optiques / visuels ou ultrasoniques, les capteurs radar détectent avec précision Et la mesure d'objets, même dans des environnements difficiles tels que la poussière, la fumée, la neige, le brouillard ou une faible luminosité, peut également détecter des distances extrêmes et des angles larges.
Les radars RF / micro-ondes typiques peuvent fonctionner dans une variété de modes pour correspondre au mode désiré de détection et de poursuite.
Mesure du mode radar FMCW de plusieurs objets
En mode FMCW, le radar DVD-R / RW est la distance de l'objet stationnaire.En ajustant l'onde de fréquence, aussi connue sous le nom de rampe ou de chirp FMCW, le radar peut mesurer Pour refléter la réponse de l'onde, puis calculer la distance de l'objet cible, la vitesse et la résolution de l'angle
La figure 1 montre le mécanisme de génération d'ondes obliques ou de chirp FMCW pendant la transmission radar et l'ensemble des équations radar importantes utilisées pour définir les informations de conception du capteur radar:
Fig. 1 Concept de radar FMCW
· Résolution de distance:
Dépend de la largeur de bande de balayage du porteur de l'émetteur (largeur de bande de balayage): plus la bande passante du balayage de l'émetteur est élevée, plus la vitesse de détection du capteur radar est élevée.
Résolution de vitesse:
Cela dépend du temps de pause et de la fréquence porteuse: plus la fréquence porteuse est élevée ou plus le temps d'illumination est long, plus la résolution de vitesse est élevée.
· Résolution d'angle:
Dépend de la fréquence porteuse: plus la fréquence porteuse est élevée, plus la résolution angulaire est élevée.
Par rapport à la détection de laser ou de la méthode de mesure de détection d'un point de position de la caméra, pour capturer une image à deux dimensions à travers le champ de vision de la caméra, les mesures laser FMCW continueront non seulement, mais aussi pour mesurer la quantité de cible réfléchie une pluralité de fois pour prendre les données d'information moyenne, l'objet de mesure après l'intégration de la vitesse, de l'angle, de distance et d'autres messages, établir une vue 3D, la distance allant de quelques centimètres à plusieurs centaines de mètres, un seul objet peut être mesurée et une pluralité d'objets.
Distance - distance d'analyse du mode Doppler / vitesse
Dans la distance - mode Doppler, vous pouvez analyser la distance et la vitesse de la distance cible - mode Doppler est l'un des modes les plus puissants de fonctionnement, car on estime que transformée de Fourier à deux dimensions, de prendre ce processus en même temps Rampes de transmission multiples ou fréquences de radon La distance après traitement - Les données Doppler sont affichées sur une carte pour distinguer les cibles de différentes vitesses, même si elles sont distantes du capteur. sont les mêmes, il peut être distinguée de la différence entre les différentes orientations de la pluralité d'objets qui se déplacent à grande vitesse et très utile, par exemple, lorsque de nombreux véhicules circulant dans le sens opposé, ou en cas de dépassement, ce procédé peut être utilisé pour résoudre Calculer la situation de trafic complexe.
Angle de cible d'affichage de mode de formation de faisceau numérique
Dans le mode de formation de faisceau numérique (DBF), la distance et l'angle de la cible peut être affichée à partir des signaux reçus à angle d'azimut quatre canaux de la cible estimée. Affichage du message reflète l'objet dans le plan de coordonnées xy la distribution spatiale du mode de DBF, le système est réglé et le mode de FMCW similaire, mais une fréquence intermédiaire (IF) vers le bas convertit le signal d'adopter une approche différente. après le calcul de la distance, et résout ensuite pour le message de cible selon les quatre canaux de réception Angle d'azimut.
Dans le mode de DBF, le système de radar doit être corrigée de l'extrémité avant, afin d'éliminer la variation de phase entre le canal de réception qualitative. Affichage radar Analog Devices (Demorad) avec des données corrigées par le système d'usine qui est chargé lors de l'exécution l'interface graphique GUI Ensuite, le système corrigera le signal FI échantillonné, puis évaluera les données mesurées par le capteur.
Grâce à sa grande précision, sa faible consommation d'énergie et ses caractéristiques de micro-taille, le radar 24GHz est largement utilisé dans les applications commerciales et industrielles, ce qui rend le radar 24GHz adapté à la plupart des fabricants de drones commerciaux et de particuliers. Il peut réduire le besoin de charge utile et d'électricité La figure 2 montre une chaîne de signaux radar multicanaux complète Le tableau 1 montre les solutions radar d'Analog Devices à l'antenne, permettant aux ingénieurs de développer rapidement des applications.
Figure 2 Solution radar multicanal 24 GHz d'Analog Devices
Avantage radar 24GHz
Lors du développement de capteurs radar, une amélioration de la sensibilité du récepteur de 1 dB affecte la distance de détection La majorité des solutions sur le marché se concentrent sur la réduction des coûts, le bruit de phase doit être sacrifié et le nombre de canaux réduit. .
En conséquence, le rapport global signal / bruit (RSB) du récepteur diminuera, ce qui limitera la capacité du radar à détecter des objets ou des cibles plus petits, de sorte qu'aucun petit objet à proximité de grands objets ne peut être détecté. Les situations fréquemment occupées ou congestionnées peuvent entraîner l'accumulation de bruit de phase du système, ce qui peut dégrader la sensibilité du récepteur radar, qui peut masquer ou cacher des objets plus petits, ce qui permet au radar de détecter des objets. Problèmes de sécurité Par exemple, lors de la détection de branches fines, elles peuvent être masquées par des bâtiments et ne peuvent pas être détectées.La plupart des solutions mono-canal, monopuce et à faible coût ne peuvent pas fournir les performances requises pour effectuer cette identification.
Utilisant la plate-forme multi-canal 24GHz, les fabricants d'UAV seront capables de:
1. Utilisez le radar FMCW pour détecter les distances et les vitesses à partir d'objets: la distance de détection maximale atteint 200 mètres et la résolution jusqu'à 60 cm (si la conception de l'antenne de l'application spécifique est adoptée, la résolution peut même être améliorée à 15 cm. ).
2. L'angle de vision horizontal est d'environ 120 degrés et l'angle de vision vertical est de 15 degrés.La combinaison de ces antennes avec plusieurs faisceaux numériques permet au radar de calculer les informations d'angle de manière à épeler un champ de vision plus large.
3. Par rapport aux solutions radar monocanal traditionnelles à faible coût, elles atteignent au moins deux fois la sensibilité, jusqu'à 1,5 fois la distance de détection et réduisent la consommation d'énergie.
Le système Demorad contribue à l'efficacité du développement
Le système radar Demorad 24GHz est une solution innovante de plate-forme d'évaluation radar avec des exemples de logiciels prêts à l'emploi qui permettent aux utilisateurs de commencer à concevoir des capteurs radar en quelques minutes et qui permet aux utilisateurs de créer rapidement des produits. Prototype, évaluation de divers facteurs de R & D radar et développement de produits de capteurs radar idéaux, mesure d'énergie de diverses informations en temps réel telles que la présence / absence d'une cible / objet, mouvement, azimut, vitesse et distance du capteur.
La solution matérielle du système se compose d'une antenne radiofréquence, d'une chaîne de signaux RF complète et d'un DSP L'utilisateur peut se connecter rapidement à l'ordinateur portable en utilisant uniquement un logiciel GUI et un logiciel d'algorithme radar.
Les utilisateurs peuvent utiliser ce kit pour se connecter à un ordinateur en quelques minutes et charger un logiciel pour construire une transformée de Fourier rapide (FFT) comprenant un radar 2D / 3D, un taux de fausse alarme fixe (CFAR) et des algorithmes de classification. Les prototypes, et le lancement accéléré de nouveaux drones équipés de radars fonctionnels.
La figure 3 montre différentes perspectives du kit Demorad 24 GHz avec émetteur intégré à deux canaux et antenne réceptrice à 4 canaux.
Figure 3 Solution de plate-forme radar Demorad 24GHz
Demorad est livré avec une bibliothèque complète de fonctions de support radar GUI et DSP La chaîne de signaux Radar dans Demorad contient de nombreux algorithmes logiciels de base qui permettent aux concepteurs de développer des travaux de R & D sans écrire de code de programme. Les ingénieurs peuvent rapidement utiliser le radar du PC hôte pour détecter et distinguer les cibles.
En outre, les développeurs peuvent également éditer le code de programme logiciel existant pour détecter et distinguer les différents objets dans leurs applications.Demorad offre aux fabricants un niveau plus élevé de flexibilité de conception, qu'ils aient ou non une expérience dans la conception RF. Peut développer rapidement des applications pour faciliter le vol de drones en toute sécurité.
Le marché des UAV / UAS a non seulement connu une croissance rapide, mais a aussi apporté un potentiel infini pour de nombreuses nouvelles applications commerciales, mais pour réaliser cette vision, les fabricants de drones doivent diriger l'industrie, utiliser des capteurs RF, micro-ondes et à ondes millimétriques. Les drones peuvent voler de manière autonome et sûre, et la technologie des capteurs évolue rapidement, et de nouvelles technologies comme le LiDAR, le ToF et l'ultrason émergent également.
Les fabricants d'UAV devraient continuer à prêter attention à ces nouvelles solutions afin de sélectionner les dernières technologies pour leurs drones.Lors de l'évaluation de ces technologies, les normes d'évaluation critiques devraient intégrer les performances radar et les fonctions de diversification, pas seulement les soins matériels. Le coût