Inoltre, la sempre più agguerrita concorrenza ha costretto l'industria è stata costretta prima che il mercato non era ancora formando il primo a lanciare prodotti discussi in questo articolo, il principale è il numero di tecnologia a microonde RF e l'innovazione e rimuovere gli ostacoli alla questioni normative, così come l'aiuto per evidenziare i suoi produttori UAV La differenza nella soluzione, al fine di attaccare le opportunità di mercato.
Con robot industriali, pilota automatico, è apparso per promuovere le nuove tecnologie, così come i sistemi di alimentazione, UAV trasferito a diventare una naturale evoluzione. Macchine volanti senza pilota in grado di eseguire varie impostazioni dopo troppo pericoloso, in termini di tempo o difficili da implementare il personale il lavoro, che è un grande balzo in ampiezza d'onda in avanti, ci sta portando verso un mondo più automazione e una maggiore produttività. concetto UAV / UAS non è nuova, già nel periodo ha avuto un simile tipo di velivolo è stato un gran numero di applicazioni L'uso di.
Tuttavia, a causa di scienza dei materiali, di propulsione, potenza e le limitazioni di batteria, sensori, e la tecnologia software di capacità, restringere l'applicabilità di UAV in particolare settori e applicazioni. Solo i militari in passato hanno risorse finanziarie sufficienti per investire nello sviluppo e l'uso di veicoli aerei senza equipaggio, il personale di spedizione incaricati per la scena di sopportare ambiente ad alto rischio in cui eseguire gli ufficiali di ricognizione di intelligence per sostituire compito finanziamento. ancora oggi, molte persone ancora avrebbero droni e spesso nelle notizie e ascoltare La missione militare è arrivata a.
D'altra parte, i droni a basso costo senza attrezzatura (Bare Bone) hanno fatto esplodere rapidamente un boom nei giocatori occasionali e nei circoli degli appassionati. I droni non sono stati largamente utilizzati in applicazioni commerciali in passato, ma con l'industria nella tecnologia delle parti e Il software informatico ha fatto grandi progressi e questa situazione si sta gradualmente invertendo.
Il mercato dei droni commerciali è ottimista
Si prevede che le dimensioni del mercato dei droni cresceranno fino a 21 miliardi di dollari USA nel 2020. La forza principale dell'attuale territorio di mercato (circa l'82%) è focalizzata sulle applicazioni militari: il fatturato del mercato UAV commerciale dovrebbe raggiungere 25 entro il 2021. Miliardi di dollari USA, il tasso di crescita annuale raggiungerà il 19%.
I mercati dei droni commerciali e industriali hanno una vasta gamma di scenari d'uso: i droni sono applicazioni pionieristiche come l'agricoltura di precisione (irrorazione di pesticidi), la geomorfologia e il monitoraggio ambientale, il monitoraggio dell'infrastruttura (ponti e serbatoi), la sorveglianza della sicurezza pubblica, Controllo commerciale delle merci, controllo delle frontiere, monitoraggio di oleodotti e gas, e molti altri usi: ogni mese, decine di nuovi arrivati lanciano prodotti e servizi, utilizzando la tecnologia dei droni per risolvere i problemi aziendali. Non c'è quasi nessun confine in primo piano.
Sebbene il calore del mercato dei droni continui a scaldarsi, molti produttori hanno iniziato ad espandere i loro vari usi, come Amazon e Google, di proprietà di Alphabet Holdings, che sta affrontando molte sfide che limitano la crescita.
I regolamenti / talenti diventano ostacoli allo sviluppo dei droni
La Federal Aviation Administration (FAA) limitano rigorosamente l'uso di droni nello spazio aereo pubblico. Secondo le norme 2015, gli UAV di peso inferiore a 55 libbre è limitato alle ore diurne che vola in linea dell'operatore della vista e la gamma, che è completamente autorità indipendenti vietato questo tipo di UAV volo senza alcun personale monitoraggio della situazione. FAA fine di mantenere la sicurezza pubblica e prevenire gli incidenti prima che lo sviluppo di queste specifiche. dal punto di vista del governo, perché questi UAV non è dotato di affidabili e sensori accurate, in modo che il rischio dei derivati è troppo alta, non permettendo loro di volare in luoghi pubblici aperti. ma le autorità devono ancora aprire parte dello spazio aereo (per esempio terreni agricoli aperti), ma nella maggior parte dei casi, dato il sensore limitata e tecnologia dei sensori non e 'stato affidabilità testata sul campo, FAA per prevenire incidenti e tutelare la sicurezza pubblica, in modo da prendere una posizione più conservativa.
Oltre alle barriere normative alla formazione di concorrenza di mercato UAV diventando sempre più agguerrita, la pressione sui prezzi per i fabbricanti di produrre. Con potenziale e la crescita aziendale droni opportunità attratti in tutto il mondo ci sono attualmente più di 400 imprese a investire in una varietà di ricerca e sviluppo UAV. nel frattempo, l'attenzione della maggior parte dei produttori sono posti in rilievo differenziare il loro hardware, piuttosto che sottolineando il valore aggiunto creato da un proprio UAV.
Fai commerciale e droni di consumo sono ampiamente utilizzati, queste macchine volanti devono essere dotate di sensori di navigazione per assisterli in modo sicuro e navigazione affidabile autonoma. Come automobilistico e mercato delle apparecchiature industriali, ci sono molti tra questi sensori wireless si basano su frequenze radio e la tecnologia a microonde Eppure oggi la maggior parte degli sviluppatori stanno creando nuovi biglietti da UAV maggior parte delle aziende, è specializzata in una serie limitata della sua RF del personale e il design forno a microonde. anche attrezzature industriali ormai consolidata OEM fonderia, anche se ha un certo numero di radio frequenza speciale solo, ma devono spesso costretti a valutare rapidamente, la progettazione e la fabbricazione di un sensore radar soluzioni per soddisfare la rapida evoluzione mercato veicolo aereo senza pilota.
La mancanza di talento così come le soluzioni radar RF commerciali per l'industria per formare un circolo vizioso. Mercato UAV non è in grado di fornire sensori affidabili per supportare volo completamente autonoma, fino al punto di portare alla autorità contro il governo non può sciogliere il limite di corrente UAV indipendente L'ordinanza
La tecnologia di rilevamento protegge la sicurezza dei droni
Analog Devices pensare produttori UAV hanno la possibilità di influenzare le autorità competenti del volo UAV metodo è quello di utilizzare la frequenza radio, microonde, e la tecnologia delle onde millimetriche, e dotate di sofisticati sensori sul velivolo senza pilota per mantenere il volo sicuro. Un esempio L'implementazione del radar a 24 GHz è una delle soluzioni più semplici e versatili, dimostrando la capacità di navigare in sicurezza in molti contesti perché è una banda di utilità industriale / scientifica / medica (ISM) accettata a livello mondiale.
radar banda 24GHz ISM può essere utilizzato in tutto il mondo, senza dover ottenere una licenza, può essere utilizzato per operazioni come sistema anticollisione automobilistico ed altimetro radio e altre attrezzature. Il radar banda può anche essere utilizzato per rilevare e monitorare un certo numero di oggetti, e misura no Altezza di volo del robot umano, e queste due sono le funzioni di base del volo di droni sicuri.
Si noti inoltre che un errore comune è che il radar 77GHz può essere usato con il radar 24 GHz ISM. Secondo le normative vigenti, banda 77GHz è un veicolo per oggetto applicabile non contiene UAV / UAS. Dal punto di vista tecnico, radar 77GHz non fornisce maggiore La larghezza di banda aiuta a migliorare la risoluzione, ma in base alle normative vigenti, non può essere utilizzata sugli UAV.
Fornendo soluzioni che possono operare autonomamente a livello tecnico, i produttori possono prendere l'iniziativa di influenzare le normative esistenti piuttosto che aspettare passivamente che le autorità specifichino come dovrebbe operare l'industria.
A tal fine i produttori di droni devono fare tre passi:
1. Stabilire una conoscenza di base del radar e delle sue varie modalità.
2. Comprendere gli elementi della catena del segnale RF che costituiscono una soluzione radar completa.
3. Utilizzare soluzioni radar appropriate che forniscano una configurazione hardware completa e algoritmi software che consentano loro di introdurre i prodotti sul mercato più rapidamente.
Questi passaggi sono descritti di seguito, così come la costruzione di una delle possibili soluzioni per aiutare i produttori di UAV nello sviluppo di applicazioni quali l'evitare le collisioni e gli altimetri radio utilizzando il radar a 24GHz.
Stabilire una conoscenza di base del radar e delle sue varie modalità
Il mercato delle apparecchiature automobilistiche e industriali utilizza spesso sensori radar per rilevare, misurare e tracciare oggetti, come il rilevamento di punti ciechi e sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) .Secondo sensori ottici / visivi o ultrasonici, i sensori radar possono rilevare con precisione E misurare oggetti, anche in ambienti difficili come polvere, fumo, neve, nebbia o scarsa luce, può anche rilevare distanze estreme e angoli spalancati.
I tipici radar RF / microonde possono funzionare in una varietà di modi per adattarsi alla modalità di rilevamento e tracciamento desiderata.
. Misura del modo radar FMCW di più oggetti
Nella modalità FMCW, il radar DVD-R / RW è la distanza dall'oggetto fisso. Regolando l'onda di frequenza, nota anche come rampa o cicalino FMCW, il radar può misurare Per riflettere la risposta dell'onda, quindi calcolare la distanza dell'oggetto target, la velocità e la risoluzione dell'angolo
La figura 1 mostra il meccanismo di generazione di onde acustiche o chirp FMCW durante la trasmissione radar e l'intero insieme di equazioni radar importanti utilizzate per definire le informazioni di progetto del sensore radar:
Fig. 1 Concetto radar FMCW
· Risoluzione a distanza:
Dipende dalla larghezza di banda della sweep portante del trasmettitore (ampiezza della banda di sweep): maggiore è la larghezza di banda della sweep del trasmettitore, maggiore è la velocità di scansione del sensore radar.
Risoluzione della velocità:
Dipende dal Tempo di sosta e dalla frequenza portante: maggiore è la frequenza portante o più lungo è il tempo di illuminazione, maggiore è la risoluzione della velocità.
· Risoluzione angolare:
Dipende dalla frequenza portante: maggiore è la frequenza portante, maggiore è la risoluzione angolare.
Rispetto al rilevamento laser o ai metodi di rilevamento della telecamera che misurano un singolo punto di posizione, viene catturata solo un'immagine 2D dal campo visivo della telecamera.I laser FMCW non solo misurano continuamente, ma misurano anche il target. L'informazione di riflessione prende la media di più dati e quindi integra informazioni quali velocità, angolo e distanza dell'oggetto misurato e disegna una vista 3D.La distanza varia da alcuni centimetri a centinaia di metri e può misurare singoli oggetti e più oggetti.
Distanza - Distanza / velocità dell'analisi della modalità Doppler
Nella modalità Distanza-Dupuy, è possibile analizzare distanza e velocità dell'oggetto. La modalità Doppler a distanza è una delle modalità di funzionamento più potenti in quanto è in grado di misurare trasformazioni di Fourier bidimensionali e quindi di elaborare contemporaneamente Rampe di trasmissione multiple o frequenze del Radon. La distanza dopo l'elaborazione - I dati Doppler vengono visualizzati su una mappa per distinguere oggetti di velocità diverse, anche se sono distanziati dal sensore. Lo stesso si può distinguere, utile per distinguere gli oggetti che si trovano in diversi orientamenti e muoversi ad alta velocità, ad esempio quando molti veicoli viaggiano nella direzione opposta o quando stanno passando, possono utilizzare questo metodo per risolvere il problema. Calcola la complessa situazione del traffico.
La modalità di formazione del raggio digitale visualizza l'angolo di mira
Nella modalità di beamforming digitale (DBF), è possibile visualizzare la distanza e l'angolo del target.I segnali ricevuti dai quattro canali vengono utilizzati per stimare l'angolo di azimuth del target.Il messaggio visualizzato riflette il target nel piano di coordinate xy. Distribuzione spaziale Nella modalità DBF, l'impostazione di sistema è simile alla modalità FMCW, ma il segnale convertito in basso a frequenza intermedia (IF) viene trattato diversamente: dopo aver calcolato la distanza, l'obiettivo viene risolto in base alle quattro informazioni sul canale ricevuto. Angolo azimutale.
In modalità DBF, il sistema radar deve essere corretta per il front-end, per eliminare la variazione di fase tra canale di ricezione qualitativa. Radar Analog Devices (Demorad) con dati di fabbrica-sistema corretto che è caricato durante l'esecuzione interfaccia grafica GUI Quindi, il sistema correggerà il segnale IF campionato, quindi valuterà i dati misurati dal sensore.
A causa della sua alta precisione, del basso consumo energetico e delle caratteristiche di dimensioni micrometriche, il radar a 24 GHz è ampiamente utilizzato in applicazioni commerciali e industriali e rende il radar a 24 GHz adatto per la maggior parte dei produttori di droni commerciali e consumer. La figura 2 mostra una catena di segnali radar multicanale completa, mentre la tabella 1 mostra le soluzioni radar di Analog Devices all'antenna, consentendo agli ingegneri di sviluppare rapidamente le applicazioni.
Figura 2 Soluzione radar multicanale a 24 canali di Analog Devices
Vantaggio radar a 24 GHz
Nello sviluppo del sensore radar, una sensibilità del ricevitore per ogni dB miglioramento influenzerà il campo di rilevamento. Mercato più soluzioni si concentrano sulla riduzione dei costi sono pertanto le prestazioni di rumore di fase deve essere sacrificato, e il numero di canale ristretto .
Pertanto, nel complesso il segnale ricevitore rumore (SNR) diminuirà, limitando la capacità del radar di rilevare oggetti piccoli o oggetti che non possono rilevare piccoli bersagli accanto a oggetti di grandi dimensioni. Sulla faccia di applicazioni pratiche radar, spesso si verificano situazioni occupato o congestione, in modo che il rumore di fase del sistema continua ad aumentare, con conseguente diminuzione della sensibilità del ricevitore radar. superiore rumore sistema oscurare o nascondendo certo volume più piccolo, con conseguente minore del radar di rilevare oggetti, portando al sensore Problemi di sicurezza: ad esempio, quando si individuano rami fini, possono essere oscurati dagli edifici e non possono essere rilevati.La maggior parte delle soluzioni a singolo canale, a singolo chip ea basso costo non è in grado di fornire le prestazioni richieste per eseguire tale identificazione.
Utilizzando la piattaforma multicanale a 24 GHz, i produttori di UAV saranno in grado di:
1. L'uso di radar FMCW per rilevare la velocità e la distanza dell'oggetto, la distanza più lunga di rilevamento fino a 200 metri con una risoluzione fino a circa 60 centimetri (Se l'antenna design proprietà specifiche dell'applicazione adottato, la risoluzione può essere portato a anche 15 cm ).
2. L'angolo di visione orizzontale di circa 120 gradi, un angolo di visione verticale di 15 gradi, a seconda del campo di vista reale sul disegno della schiera di antenne, una pluralità di antenne fascio digitale vincolante, radar DBF può essere calcolata usando l'informazione di angolo, quindi precisare ampio campo di vista.
3. Rispetto alla convenzionale a basso costo, soluzione radar monocanale almeno due volte la sensibilità del rilevamento utile fino a 1,5 volte e consumi ridotti.
l'efficienza di sviluppo del sistema di aiuto Demorad
sistema radar Demorad 24GHz è un concetto nuovo delle soluzioni di piattaforma di valutazione radar, software paradigma contiene fuori dalla scatola, consentendo agli utenti in pochi minuti per iniziare immediatamente la progettazione del sensore radar. Inoltre, Demorad consente agli utenti di costruire rapidamente i prodotti vari fattori prototipo, sviluppato per sensori radar e radar sviluppati sui prodotti, le varie informazioni in tempo reale energia misurata, come la distanza tra la presenza di un bersaglio / oggetto, azimut in movimento, e la velocità, e sensori.
soluzione hardware System include un'antenna radio frequenza, un RF completa in banda catena di segnale e DSP, l'utente solo tramite il software di interfaccia grafica (GUI), e il software algoritmo del radar, è possibile connettersi rapidamente al laptop / PC.
Gli utenti attraverso questa suite, a pochi minuti di connettersi a un computer e caricare il software, la costruzione di trasformata veloce di Fourier (FFT), tra cui il radar 2D / 3D, tasso di falsi allarmi fisso (CFAR) e algoritmi di classificazione, fanno un radar completa prototipi, e accelerare l'introduzione di nuovi veicoli aerei senza pilota dotati di radar funzionale.
La figura 3 è un kit differente prospettiva 24GHz Demorad, che trasmettitore incorporato doppio canale e canale antenna ricevitore 4.
Figura 3 soluzioni di piattaforma radar Demorad 24GHz
Demorad è dotato di una libreria completa di funzioni di supporto radar per GUI e DSP La catena di segnali radar di Demorad contiene molti algoritmi software di base che consentono ai progettisti di sviluppare il lavoro di ricerca e sviluppo senza dover scrivere codice di programma. Gli ingegneri possono utilizzare rapidamente il radar dal PC host per rilevare e distinguere i bersagli.
Inoltre, gli sviluppatori possono anche modificare il codice del programma software esistente per rilevare e distinguere vari oggetti nelle loro applicazioni Demorad offre ai produttori un livello superiore di flessibilità di progettazione, indipendentemente dal fatto che abbiano esperienza nella progettazione RF. Può sviluppare rapidamente applicazioni per facilitare il volo in drone sicuro.
Il mercato UAV / UAS non solo è cresciuto rapidamente, ma ha anche portato un potenziale infinito per molte nuove applicazioni commerciali, tuttavia, per realizzare questa visione, i produttori di droni devono guidare il settore, utilizzare sensori RF, a microonde e a onde millimetriche per dimostrare il proprio I droni possono volare in modo autonomo e sicuro, inoltre la tecnologia dei sensori è in rapida evoluzione e stanno emergendo anche nuove tecnologie tra cui LiDAR, ToF e ultrasuoni.
I produttori di droni dovrebbero continuare a prestare attenzione a queste nuove soluzioni per selezionare le tecnologie più recenti per i loro droni. Quando si valutano queste tecnologie, gli standard di valutazione critici dovrebbero incorporare prestazioni radar e funzioni diversificate, non solo hardware Il costo