또한, 점점 더 치열한 경쟁은 UAV 제조업체를 강조하기 위해 주요 얼마나 많은 RF 및 마이크로 웨이브 기술 혁신, 시장이 아직이 문서에서 설명하는 제품을 출시하는 첫번째 형성되지 않은 전에 업계가 강제 강제 규제 문제에 장애물뿐만 아니라, 도움을 제거했다 해결책의 차이는 시장 기회를 공격하기위한 것입니다.
산업용 로봇, 자동 파일럿으로, UAV는 자연 진화되기 이전, 새로운 기술뿐만 아니라 전력 시스템을 촉진하기 위해 나타났다. 무인 비행 시스템이 너무 위험, 시간이 많이 소요이나 어려운 사람을 구현하는 후 다양한 설정을 수행 할 수 있습니다 UAV / UAS의 개념은 새로운 것이 아니며, 유인 항공기의 과도한 사용과 비슷한 초기 패턴이 나타났습니다. 의 사용.
그러나 재료 과학, 발전, 전력 및 배터리, 센서 및 소프트웨어 기술 기능의 한계로 인해 특정 산업 및 용도에 대한 무인 항공기의 적용 가능성은 제한적입니다. 과거에는 군대 만이 개발 및 무인 항공기의 사용, 현장에 임무 파견 직원이 자금 조달 작업. 심지어 오늘을 대체 할 정찰 정보 장교를 수행 할 수있는 위험이 높은 환경을 부담, 아직도 많은 사람들이 드론 종종 뉴스와 듣지도 않을거야 군사 사절단이 도착했습니다.
반면에, 장비가 장착되지 않은 (베어 뼈)이 빠르게 캐주얼 게이머와 매니아 서클에서 붐을 설정 저가의 UAV입니다. 과거에 드론 널리 상업적 사용에 사용하지만, 기술 및 부품의 업계되지 않았습니다 컴퓨팅 소프트웨어는 큰 발전을 이루었고 이러한 상황은 점차적으로 바뀌고 있습니다.
상업용 무인 항공기 시장은 낙관적입니다.
무인기 시장의 크기는 $ (21) 억 달러로 성장할 것으로 2020 년 예상된다. 현재 주요 시장 지역에서 (약 82 %) (25)에 올 것이다 2021 예상된다 상업 UAV 시장 수익에 대한 군사 응용 프로그램에 집중되어있다 10 억 달러, 연간 성장률은 19 %에 달할 것입니다.
UAV 시장 상황. 드론이되는 많은 종류의 상업 및 산업용의 존재는 이러한 정밀 농업 (스프레이 살충제), 지형 및 환경 모니터링, 감시 인프라 (다리와 저수지), 공공 보안 모니터링과 같은 많은 응용 프로그램을 열어 상업화물, 국경 통제, 석유 및 가스 파이프 라인 모니터링 및 다른 많은 사용합니다. 매월. 간단히 말해서 제품과 서비스, 사업의 다양한 문제를 해결하기 위해 무인 항공기 기술의 사용을 시작하는 새로운 참가자 수십, 상업 UAV 응용 프로그램이 있습니다 포 그라운드에는 경계가 거의 없습니다.
무인기 시장 열이 가열을 계속하지만, 많은 기업이 직접 산업이 직면, 구글 소유의 회사를 유지하는 것은 많은 제약을 성장 도전 아마존 (아마존)와 알파벳 등의 용도의 다양성을 확장하기 시작한다.
무인 항공기 발달 장애로 규정 / 재능
연방 항공국 (FAA)이 엄격 2015 규정에 따르면. 공공 영공에 드론의 사용을 제한 미만 55 파운드 무게 무인 항공기 시야와 범위의 운전자의 라인 비행 낮 제한됩니다, 즉, 독립 당국이 상황을 모니터링없는 직원에 UAV 비행의 유형을 금지 완전히이다. FAA 공공의 안전을 유지하고 이러한 사양의 개발 전에 사고를 방지 할 수 있습니다. 정부의 관점에서,이 무인 항공기는 신뢰성을 갖추고 있지 않기 때문에하기 위하여 및 정확한 센서, 제한된 센서 부여, 파생 상품의 위험이 그들에게 열려있는 공공 장소에서 비행시키는.하지만 당국은 여전히 영공 (예를 들어 활짝 열려 농지를) 열 필요가 없습니다, 너무 높은 정도로,하지만 대부분의 경우 실제로 입증되지 않은 센서의 기술과 신뢰성, FAA는 사고를 예방하고 공공 안전을 유지하기 위해보다 보수적 인 입장을 취했습니다.
생산 업체에 점점 더 치열한, 가격 압력을가되는 UAV 시장 경쟁의 형성에 규제 장벽뿐만 아니라. 드론의 성장 가능성과 비즈니스 기회함으로써 전세계 매력 UAV 연구 개발의 다양한 투자하는 400 개 이상의 기업이 현재있다. 동시에 대부분의 공급 업체는 자신의 무인 항공기로 인해 창출 된 부가가치를 강조하기보다는 하드웨어의 차이점을 강조해야합니다.
상업 확인하고 소비자 드론 널리 안정적으로 자율 주행을 안전하게을에서 지원하고 이러한 비행 기계는 내비게이션 센서가 장착되어 있어야 사용됩니다. 마찬가지로 자동차 및 산업용 장비 시장, 무선 주파수 및 마이크로 웨이브 기술을 기반으로 이러한 무선 센서 사이에 많은있다 이 특별한 무선 주파수의 번호를 가지고 있지만 그러나 오늘날 개발자의 대부분이 새로운 UAV 사업 대부분의 회사를 만드는, 그 인사 RF 및 마이크로 웨이브 디자인. 심지어 전통 산업 장비 OEM 주조 제한된 수의 전문 그러나 빠르게 변화하는 UAV 시장을 수용하기 위해 레이더 센서 솔루션을 신속하게 평가, 설계 및 제조해야하는 경우가 종종 있습니다.
재능의 부족뿐만 아니라 산업의 상용 RF 레이더 솔루션은 악순환을 형성한다. UAV 시장이 완전 자율 비행을 지원하기 위해 신뢰할 수있는 센서를 제공하기 위해, 지금까지와 같은 전류 제한 독립적 인 무인 항공기를 풀어 수없는 반 정부 당국에 인도 할 수 없습니다 조례.
무인 항공기를 보호하는 센싱 기술
Analog Devices는 무인 항공기 제조사가 무선 주파수, 전자 레인지 및 밀리미터 파 기술을 사용하고 비행 안전을 유지하기 위해 무인 항공기에 성숙 센서를 배치함으로써 무인 항공기 당국에 영향을 줄 수있는 기회가 있다고 생각합니다. 24GHz 레이더의 배치는 가장 기본적이고 다재다능한 솔루션 중 하나로서 전 세계적으로 인정 된 산업 / 과학 / 의료 (ISM) 유틸리티 밴드이기 때문에 다양한 상황에서 안전하게 탐색 할 수있는 능력을 보여줍니다.
24GHz ISM 대역 레이더는 자동차 충돌 방지 시스템 및 전파 고도계와 같은 장비를 작동하는 데 사용할 수 있으며, 여러 다른 물체를 탐지 및 추적하고 측정을 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 인간 - 로봇 비행 고도, 그리고이 두 가지는 안전한 무인 항공기 비행의 가장 기본적인 기능입니다.
또한 일반적인 오해는 77GHz 레이더는 24GHz ISM 레이더로 사용할 수 있다는 점에 유의. 현행 규정에 따르면, 77GHz 대역은 UAV / UAS가 포함되어 있지 않습니다 해당 개체의 차량이다. 기술적 인 관점에서, 77GHz 레이더가 높은 제공합니까 대역폭은 해상도를 향상시키는 데 도움이되지만 현재의 규정에 따라 UAV에서 사용할 수 없습니다.
기술 수준에서 자율적으로 운영 할 수있는 솔루션을 제공함으로써 제조업체는 업계가 어떻게 운영되어야하는지 지정하는 당국에 대한 수동적 인 노력보다는 기존 규제에 영향력을 행사할 수 있습니다.
이 목적으로 무인 항공기 제조사는 다음 세 단계를 수행해야합니다.
1. 레이더 및 다양한 모드에 대한 기본적인 이해를 구축하십시오.
2. 완전한 레이더 솔루션을 구성하는 RF 신호 체인의 요소를 이해하십시오.
3. 완벽한 하드웨어 구성 및 소프트웨어 알고리즘을 제공하는 적절한 레이더 솔루션을 사용하여 제품 출시 시간을 단축하십시오.
이 단계는 아래에 설명되어 있으며 24A 레이더를 사용하는 충돌 회피 및 전파 고도계와 같은 응용 프로그램을 개발하는 데 UAV 제조업체를 지원할 수있는 가능한 솔루션 중 하나를 구성합니다.
레이더 및 다양한 모드에 대한 기본적인 이해를 구축하십시오.
자동차 및 산업 장비 시장은 종종 사각 지 탐지 및 첨단 운전자 지원 시스템 (ADAS)과 같은 물체를 탐지, 측정 및 추적하기 위해 레이더 센서를 사용합니다. 광학 / 시각 또는 초음파 센서와 비교할 때 레이더 센서는 정확하게 먼지, 연기, 눈, 안개 또는 불량한 빛과 같은 거친 환경에서도 물체를 측정하면 극단적 인 거리와 광각을 감지 할 수 있습니다.
일반적인 RF / 마이크로파 레이더는 원하는 모드의 탐지 및 추적을 위해 다양한 모드로 작동 할 수 있습니다.
다중 물체의 FMCW 레이더 모드 측정
FMCW 모드에서 레이더 DVD-R / RW는 고정 된 물체로부터의 거리입니다 .FMCW 램프 또는 처프 (chirp)라고도하는 주파수 파를 조정함으로써 레이더가 파동의 응답을 반영하고 대상 객체의 거리, 속도 및 각도의 해상도를 계산합니다.
그림 1은 레이더 전송 중 FMCW 경사 파 또는 처프 발생 메커니즘과 레이더 센서 설계 정보를 정의하는 데 사용되는 중요한 레이다 방정식 세트를 보여줍니다.
그림 1 FMCW 레이더 개념
거리 분해능 :
송신기 반송파 스위프 대역폭 (스윕 대역폭)에 따라 다르지만, 송신기 스위프 대역폭이 높을수록 레이더 센서의 레인 징 속도가 높아집니다.
속도 해상도 :
드웰 시간과 반송파 주파수에 따라 다르며, 반송파 주파수가 높을수록 또는 조명 시간이 길수록 속도 분해능이 높아집니다.
· 각도 분해능 :
반송파 주파수에 따라 다르지만 반송파 주파수가 높을수록 각도 분해능이 높아집니다.
레이저 검출 또는 단일 카메라 위치 포인트를 검출하는 측정 방법에 비해 전용 비전 카메라의 시야를 통해 2 차원 화상을 포착, FMCW 레이저 측정은 계속하지 않을뿐만 아니라, 표적의 양을 측정하도록 평균 정보 데이터, 속도, 각도, 거리, 다른 메시지의 통합 후 측정 대상을 3D 뷰를 그릴 복수 회 반영, 수백 미터에 몇 센티미터에 이르기까지의 거리가, 단일 개체 측정 및 복수의 오브젝트 할 수 있습니다.
거리 - 도플러 모드 분석 거리 / 속도
이 이차원 푸리에 변환, 동시에이 공정을 수행 할 것으로 추정되기 때문에, 도플러 모드는 동작의 가장 강력한 모드 중 하나 - 거리는 - 도플러 모드는 타겟 거리 사이의 거리와 속도를 분석 할 경사 파 전송의 복수의 거리에 걸쳐 (램프를 전송) 또는 처리 후에 처프 - 도플러 데이터함으로써 다른 속도로 대상체를 구별지도 (맵)에 표시되고, 그들 사이의 거리에도 센서가 있다면 이 방법은 구별이 서로 다르며 고속으로 움직이는 물체를 구별하는 데 유용합니다. 예를 들어, 많은 차량이 반대 방향으로 주행하거나 지나가는 경우이 방법을 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다. 복잡한 교통 상황을 계산하십시오.
디지털 빔 포밍 모드 표시 목표 각도
디지털 빔 포밍 (DBF) 모드, 거리 및 대상의 각 타겟의 네 채널 방위각에 수신 된 신호에서 표시 할 수있는 예상. 메시지 표시가 XY의 목적은 좌표 평면 반영 공간 분포 : DBF 모드에서 시스템 설정은 FMCW 모드와 유사하지만 중간 주파수 (IF) 하향 변환 된 신호는 다르게 처리됩니다. 거리를 계산 한 후 수신 된 4 개의 채널 정보에 따라 목표가 해결됩니다. 방위각.
DBF 모드에서, 상기 레이더 시스템은 질적 수신 채널 간의 위상 변화를 제거하기 위하여, 선단부에 대해 보정되어야한다. 아날로그 디바이스 레이더 (Demorad)와 공장 시스템 보정 데이터 GUI 그래픽 인터페이스를 실행할 때 로딩 그런 다음 시스템은 샘플링 된 IF 신호를 보정 한 다음 센서가 측정 한 데이터를 평가합니다.
24GHz 레이더는 고정밀, 저전력 소비 및 마이크로 크기 기능으로 상업 및 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며 24GHz 레이더는 대부분의 상업 및 소비자 무인 제조 업체를 지원하는 데 적합합니다. 그림 2는 완벽한 다중 채널 레이더 신호 체인을 보여 주며, 표 1은 Analog Devices에서 안테나까지의 레이더 솔루션을 보여주기 때문에 엔지니어가 신속하게 애플리케이션을 개발할 수 있습니다.
그림 2 아날로그 장치의 24 GHz 다중 채널 레이더 솔루션
24GHz 레이더 장점
레이더 센서를 개발할 때 수신기 감도가 1dB 향상되면 감지 거리에 영향을 미치므로 시장에 나와있는 대부분의 솔루션은 비용 절감에 중점을두고 있으므로 위상 잡음 성능을 희생해야하며 채널 수를 줄여야합니다. .
따라서, 전체 잡음 비 (SNR)로 수신 된 신호는 다음으로 큰 객체 작은 타겟을 감지 할 수없는 작은 물체 나 물체 검출 레이더의 능력을 제한하는 거부한다. 실제 레이더 애플리케이션의 얼굴, 시스템의 위상 잡음이 유지 레이더 수신기의 감도 감소의 결과로 증가되도록 종종 비지 또는 혼잡 상황이 발생한다. 높은 시스템 노이즈가 센서로 이어지는 불명료 또는 객체를 검출하기 위해보다 작은 레이더 결과 일정한 작은 부피를 숨길 예를 들어, 미세한 분기를 감지하면 건물에 의해 가려져 감지되지 않을 수 있습니다. 대부분의 단일 채널, 단일 칩, 저비용 솔루션은 이러한 식별을 수행하는 데 필요한 성능을 제공 할 수 없습니다.
UAV 제조업체는 24GHz 다중 채널 플랫폼을 활용하여 다음을 수행 할 수 있습니다.
1. FMCW 레이더를 사용하여 물체로부터 거리와 속도를 탐지합니다. 최대 탐지 거리는 최대 200 미터이며 해상도는 최대 60cm입니다 (특정 응용 프로그램의 안테나 설계를 채택하면 해상도를 15cm까지 향상시킬 수도 있습니다). ).
2. 안테나 어레이의 설계 도면의 실제 분야에 따라 약 120 °, 15 °의 수직 시야각의 수평 시야각, 결합 디지털 빔 안테나의 복수 DBF 레이더함으로써 뷰의 넓은 분야의 철자, 각도 정보를 이용하여 계산 될 수있다.
3. 기존의 저가형 단일 채널 레이더 솔루션에 비해 감도는 2 배 이상, 감지 거리는 1.5 배, 전력 소비는 감소합니다.
Demorad 시스템으로 개발 효율성 향상
24GHz 레이더 Demorad 시스템은 사용자가 단 몇 분 만에 레이더 센서를 설계 할 수 있도록 해주는 즉시 사용 가능한 소프트웨어 예제가 포함 된 새로운 레이더 평가 플랫폼 솔루션이며, 사용자는 신속하게 제품을 만들 수 있습니다. 다양한 요인 원형, 레이더와 레이더 같은 타겟 / 객체의 존재 사이의 거리 등의 제품 개발을 통해 센서 측정 된 에너지 다양한 실시간 정보, 이동 방위각 및 속도 센서를 개발했다.
시스템 하드웨어 솔루션은 무선 주파수 안테나, 완벽한 RF-베이스 밴드 신호 체인 및 DSP로 구성되며 사용자는 GUI 소프트웨어 및 레이더 알고리즘 소프트웨어를 사용하여 노트북 / PC에 신속하게 연결할 수 있습니다.
이 제품군을 통해 사용자는 단 몇 분은 컴퓨터에 연결하고, 고속 푸리에 건설 변환 (FFT)을 소프트웨어를로드, 2D / 3D 레이더, 고정 허위 경보 율 (CFAR) 및 분류 알고리즘을 포함하여 완벽한 레이더을 프로토 타입 및 기능적인 레이더가 장착 된 새로운 무인기의 출시가 가속화되었습니다.
그림 3은 듀얼 채널 트랜스미터와 4 채널 리시버 안테나가 내장 된 24 GHz Demorad 키트의 다양한 시각을 보여줍니다.
그림 3 Demorad 24GHz 레이더 플랫폼 솔루션
완벽한 GUI 및 DSP 기능 라이브러리 지원 레이더와 Demorad. 디자이너가 연구 개발을 확대 할 수있을 것입니다 프로그램 코드를 작성하지 않아도 Demorad의 레이더 시스템 신호 체인, 많은 기본 소프트웨어 알고리즘이 포함되어 있습니다.이 사용하는 내장 된 소프트웨어 알고리즘의 엔지니어는 호스트 PC의 레이더를 사용하여 대상을 탐지하고 구분할 수 있습니다.
또한, 산업의 연구 개발도 감지하고 자신의 애플리케이션에서 다양한 개체 구별하여, 소프트웨어 프로그램 코드를 기존 편집 할 수 있습니다. Demorad을 제조업체에 관계없이 RF 설계 경험을 가지고 있는지 여부, 설계 유연성의 높은 수준을 제공하기 위해,이다 안전한 무인 항공기 비행을 용이하게하는 애플리케이션을 신속하게 개발할 수 있습니다.
UAV / UAS 시장은 빠르게 성장하고, 또한 많은 새로운 상용 응용을위한 끝없는 가능성을 가져왔다. 단, UAV 산업, 무선 주파수, 마이크로파 및 밀리미터 파 센서의 사용을 주도해야하는 제조업체, 증명이 비전을 달성하지 그들의 무인 항공기는 안전 및 자율 비행을 보호 할 수 있습니다.뿐만 아니라, 센서 기술의 상황이 빠르게 새로운 기술을 포함한 거리 TOF (), 초음파를 비행 할 때, 점차 증가하고있다 LIDAR (라이다)을 포함하여 진화하고있다.
UAV 제조업체는 무인 항공기에 대한 최신 기술을 선택하기 위해, 이러한 새로운 솔루션에 초점을 계속해야한다. 이러한 기술을 평가, 주요 평가 기준은 Naruleida 효율성과 기능의 다양 화, 그리고 단지 하드웨어에 대한 관심을 가져야 비용.