Además, la competencia cada vez más feroz ha obligado a la industria se vio obligado antes de que el mercado todavía no se estaba formando la primera en lanzar productos mencionados en este artículo, la principal es la cantidad de la innovación de RF y la tecnología de microondas y eliminar los obstáculos a las cuestiones reglamentarias, así como ayuda para poner de relieve sus fabricantes de vehículos aéreos no tripulados La diferencia en la solución, para atacar las oportunidades de mercado.
Con robots industriales, piloto automático, apareció para promover nuevas tecnologías, así como los sistemas de energía, vehículos aéreos no tripulados transferido a convertirse en una evolución natural. Máquinas de vuelo no tripulados pueden realizar diversos ajustes después de demasiado peligroso, que consume tiempo o difíciles de aplicar al personal la obra, que es una gran amplitud de la onda salto adelante, nos está llevando hacia un mundo más automatización y una mayor productividad. concepto de UAV / UAS no es nueva, ya en el período tenía un tipo similar de avión era un gran número de aplicaciones El uso de.
Sin embargo, debido a la ciencia de los materiales, propulsión, poder y las limitaciones de la batería, sensores y tecnología de software capacidades, limitar la aplicabilidad de vehículos aéreos no tripulados en las industrias y aplicaciones particulares. Sólo los militares en el pasado tiene suficientes recursos financieros para invertir en el desarrollo y el uso de vehículos aéreos no tripulados, personal de despacho encargado de la escena de soportar entorno de alto riesgo en el que llevar a cabo los servicios de inteligencia de reconocimiento para reemplazar la tarea financiación. incluso hoy en día, muchas personas todavía serían aviones no tripulados y a menudo en las noticias y escuchar La misión militar llegó a.
Por otro lado, los aviones no tripulados de bajo costo sin equipo desnudo (Bare Bone) rápidamente desencadenaron un auge en los jugadores ocasionales y círculos entusiastas. Los aviones no tripulados no se han utilizado ampliamente en aplicaciones comerciales en el pasado, pero con la industria en la tecnología de piezas y El software informático ha avanzado mucho y esta situación se está invirtiendo gradualmente.
El mercado de drones comerciales es optimista
Se espera que el tamaño del mercado de drones crezca a 21 mil millones de dólares en 2020. La fuerza principal del territorio de mercado actual (alrededor del 82%) se centra en aplicaciones militares. Se espera que los ingresos del mercado de UAV comercial lleguen a 25 en 2021. Miles de millones de dólares estadounidenses, la tasa de crecimiento anual alcanzará el 19%.
Los mercados de drones comerciales e industriales tienen una amplia gama de escenarios de uso: los drones son aplicaciones pioneras como la agricultura de precisión (pulverización de plaguicidas), la geomorfología y el monitoreo ambiental, la supervisión de la infraestructura (puentes y embalses), la vigilancia de la seguridad pública, Flete comercial, control fronterizo, monitoreo de oleoductos y gasoductos y muchos otros usos. Cada mes, decenas de recién llegados lanzan productos y servicios, utilizando la tecnología de drones para resolver problemas comerciales. En pocas palabras, las aplicaciones UAV comerciales Casi no hay límite en el primer plano.
Aunque el calor del mercado de drones continúa calentándose, muchos fabricantes han comenzado a expandir sus diversos usos, como Amazon y Google, que es propiedad de Alphabet Holdings. La industria enfrenta muchos desafíos que limitan el crecimiento.
Regulaciones / Talento se Convierte en Obstáculos para el Desarrollo
La Administración Federal de Aviación (FAA) limitar estrictamente el uso de aviones no tripulados en el espacio aéreo pública. De acuerdo con las regulaciones de 2015, vehículos aéreos no tripulados que pesan menos de 55 libras se limita a volar diurna en la línea de visión del operador y el rango, En otras palabras, las autoridades prohibieron que esos drones volaran de forma completamente autónoma sin supervisión del personal. La FAA estableció estas reglas para prevenir accidentes y mantener la seguridad pública. Desde el punto de vista del gobierno, estos drones no están equipados con dispositivos confiables. Los sensores precisos, que implican un riesgo demasiado elevado de derivación, no deben volar en áreas públicas abiertas. Sin embargo, las autoridades todavía tienen espacio aéreo abierto (por ejemplo, en tierras abiertas, abiertas), pero en la mayoría de los casos, dada la cantidad limitada de sensores La tecnología y la confiabilidad de los sensores que no se han verificado realmente, FAA tomaron una posición más conservadora para prevenir accidentes y mantener la seguridad pública.
Además de las barreras regulatorias para la formación de la competencia en el mercado UAV cada vez más feroz, la presión de precios sobre los fabricantes para producir. Por potenciales y de negocios de crecimiento zánganos oportunidades atraídos por todo el mundo en la actualidad hay más de 400 empresas para invertir en una variedad de investigaciones y desarrollo de UAV. Al mismo tiempo, el enfoque de la mayoría de los proveedores es destacar las diferencias en su hardware en lugar de enfatizar el valor agregado creado por sus propios drones.
Para que los drones comerciales y de consumo sean ampliamente utilizados, estas herramientas voladoras deben estar equipadas con sensores de navegación para ayudarlos a navegar de manera segura y confiable. Como el mercado de equipos automotrices e industriales, muchos de estos sensores inalámbricos usan tecnologías de RF y microondas. Sin embargo, la mayoría de las compañías que usan UAVs hoy en día son empresas de nueva creación. La cantidad de personas talentosas que se especializan en diseño de radiofrecuencia y microondas es limitada. Incluso las fábricas de OEM OEM establecidas desde hace mucho tiempo tienen experiencia en RF. Sin embargo, a menudo se ve forzado a evaluar, diseñar y fabricar rápidamente soluciones de sensores de radar para atender el cambiante mercado de UAV.
La falta de talento, así como soluciones de radar RF comerciales para la industria para formar un círculo vicioso. Mercado de UAV no es capaz de proporcionar sensores fiables para apoyar el vuelo totalmente autónoma, tan lejos como para dar lugar a las autoridades contra el gobierno no puede desatar el UAV independiente del límite de corriente La ordenanza
La tecnología de detección protege la seguridad de los drones
Analog Devices pensar fabricantes de vehículos aéreos no tripulados tienen la oportunidad de influir en las autoridades competentes del vuelo del UAV método es el uso de radiofrecuencia, microondas, y la tecnología de ondas milimétricas, y están equipados con sensores sofisticados en los aviones no tripulados para mantener un vuelo seguro. Un ejemplo es desplegar el radar 24 GHz, esta tecnología puede ser una de las soluciones más básicas y versátiles, la capacidad de demostrar la seguridad de la navegación en muchas situaciones de uso, ya que es un científico / médica (ISM) pública banda reconocida a nivel mundial industriales /.
24GHz ISM de radar de banda se puede utilizar en todo el mundo, sin tener que obtener una licencia, que puede ser utilizado para operaciones tales como el sistema de evitación de colisión del automóvil y un altímetro de radio y otros equipos. El radar de banda también se puede utilizar para detectar y realizar un seguimiento de un número de diferentes objetos, y la medición no Altitud de vuelo humano-robot, y estas dos son las funciones más básicas del vuelo seguro en drones.
También note que un error común es que 77GHz radar puede ser utilizado con 24GHz ISM de radar. De acuerdo con la normativa vigente, la banda de 77GHz es un vehículo para, objeto de aplicación no contiene UAV / UAS. Desde una perspectiva técnica, 77GHz radar proporciona mayor El ancho de banda ayuda a mejorar la resolución, pero de acuerdo con las regulaciones actuales, no se puede usar en UAV.
Al proporcionar soluciones a nivel técnico puede funcionar de forma autónoma, los fabricantes pueden tomar la iniciativa para afectar a las leyes vigentes, en lugar de esperar pasivamente a las autoridades que dictan cómo la explotación de la rama
Para ello, los fabricantes de drones deben tomar tres pasos:
1. Establecer una comprensión básica del radar y sus diversos modos.
2. Comprenda los elementos de la cadena de señal de RF que componen una solución de radar completa.
3. Utilice soluciones de radar apropiadas que proporcionen una configuración de hardware completa y algoritmos de software que les permitan lanzar productos al mercado con mayor rapidez.
Estos pasos se describen a continuación, así como la construcción de una de las posibles soluciones para ayudar a los fabricantes de UAV a desarrollar aplicaciones como la prevención de colisiones y los radioaltímetros con un radar de 24 GHz.
Establecer una comprensión básica del radar y sus diversos modos
El mercado de equipos automotrices e industriales a menudo utiliza sensores de radar para detectar, medir y rastrear objetos, como la detección de puntos ciegos y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS). En comparación con los sensores ópticos / visuales o ultrasónicos, los sensores de radar pueden detectar con precisión Y la medición de objetos, incluso en ambientes hostiles como polvo, humo, nieve, niebla o poca luz, también puede detectar distancias extremas y ángulos amplios.
Los radares típicos de RF / microondas pueden operar en una variedad de modos para adaptarse al modo deseado de detección y rastreo.
Medición FMCW en modo radar de múltiples objetos
En el modo FMCW, el radar DVD-R / RW es la distancia desde el objeto estacionario. Al ajustar la frecuencia de onda, también conocida como rampa o chirrido FMCW, el radar puede medir Para reflejar la respuesta de la onda, y luego calcular la distancia del objeto objetivo, la velocidad y la resolución del ángulo
La Figura 1 muestra el mecanismo de generación de onda inclinada o chirrido FMCW durante la transmisión de radar y todo el conjunto de ecuaciones de radar importantes utilizadas para definir la información de diseño del sensor de radar:
Fig. 1 Concepto de radar FMCW
· Resolución de distancia:
Depende del ancho de banda del barrido del portador del transmisor (ancho de banda de barrido); cuanto mayor sea el ancho de banda del barrido del transmisor, mayor será la velocidad de alcance del sensor del radar.
Resolución de velocidad:
Depende del tiempo de permanencia y la frecuencia de la portadora: cuanto mayor sea la frecuencia de la portadora o mayor sea el tiempo de iluminación, mayor será la velocidad de resolución.
· Resolución de ángulo:
Depende de la frecuencia de la portadora: cuanto mayor es la frecuencia de la portadora, mayor es la resolución angular.
En comparación con los métodos de detección láser o detección de cámara que miden un solo punto de ubicación, solo se captura una imagen 2D del campo de visión de la cámara. Los láseres FMCW no solo miden continuamente, sino que también miden el objetivo. refleja una pluralidad de veces para tomar los datos medios de información, el objeto de medición después de la integración de la velocidad, el ángulo, la distancia y otros mensajes, dibujar una vista 3D, la distancia que va desde unos pocos centímetros hasta cientos de metros, un único objeto puede ser medido y una pluralidad de objetos.
Distancia - distancia / velocidad de análisis del modo Doppler
En el modo Distancia-Dupuy, se puede analizar la distancia y la velocidad del objeto. El modo distancia-Doppler es uno de los modos de operación más potentes porque puede medir transformadas bidimensionales de Fourier, procesando simultáneamente Múltiples rampas de transmisión o frecuencias de radón La distancia después del procesamiento: los datos Doppler se muestran en un mapa para distinguir objetos de diferentes velocidades, incluso si están distanciados del sensor. Se puede distinguir lo mismo. Esto es útil para distinguir objetos que están en diferentes orientaciones y moverse a alta velocidad, por ejemplo, cuando muchos vehículos viajan en la dirección opuesta, o cuando están pasando, pueden usar este método para resolver el problema. Calcule la situación del tráfico complejo.
Ángulo de visualización del modo de formación de haz digital
En digital de formación de haz (DBF) modo, la distancia y el ángulo del objetivo se puede visualizar a partir de las señales recibidas para ángulo de acimut de cuatro canales del objetivo estimada. Pantalla de mensajes reflejan el objeto en el plano de coordenadas xy distribución espacial del modo de DBF, el sistema está configurado y el modo FMCW similar, pero una frecuencia intermedia (IF) abajo-convierte la señal a adoptar un enfoque diferente. después de calcular la distancia, y luego resuelve para el mensaje de destino de acuerdo con el canal de cuatro recepción Ángulo acimutal
En el modo DBF, el sistema front-end del radar debe calibrarse para eliminar los cambios de fase cualitativos entre los canales recibidos. El sistema de visualización de radar analógico (Demorad) contiene datos de calibración de fábrica que se cargan cuando la GUI GUI está en funcionamiento. Luego, el sistema corregirá la señal de FI muestreada y luego evaluará los datos medidos por el sensor.
Debido a su alta precisión, bajo consumo de energía y características de tamaño micro, el radar de 24 GHz es ampliamente utilizado en aplicaciones comerciales e industriales. Estas características también hacen que el radar de 24 GHz sea adecuado para ayudar a la mayoría de los fabricantes de drones comerciales y de consumo. Puede reducir la necesidad de carga útil y electricidad. La Figura 2 muestra una cadena completa de señales de radar multicanal. La Tabla 1 muestra las soluciones de radar de Analog Devices a la antena, lo que permite a los ingenieros desarrollar aplicaciones rápidamente.
Figura 2 Solución de radar multicanal de 24 GHz de Analog Devices
Ventaja de radar 24GHz
Al desarrollar sensores de radar, una mejora de un dB en la sensibilidad del receptor afecta la distancia de detección. La mayoría de las soluciones en el mercado se enfoca en reducir costos, por lo que debe sacrificarse el rendimiento de ruido de fase y debe reducirse el número de canales. .
Como resultado, la relación señal-ruido (SNR) total del receptor disminuirá, lo que limitará la capacidad del radar para detectar objetos u objetivos más pequeños, de modo que no se puedan detectar objetos pequeños junto a objetos grandes. En aplicaciones prácticas, aplicaciones de radar, Las situaciones frecuentemente ocupadas o congestionadas pueden causar que el ruido de fase del sistema se acumule, causando que la sensibilidad del receptor del radar se degrade. El ruido más alto del sistema puede oscurecer u ocultar objetos más pequeños, causando que el radar detecte objetos, lo que a su vez conduce a sensores. Problemas de seguridad. Por ejemplo, cuando se detectan ramas finas, pueden quedar oscurecidas por los edificios y no se pueden detectar. La mayoría de las soluciones de un solo canal, de un solo chip y de bajo costo no pueden proporcionar el rendimiento requerido para realizar dicha identificación.
Utilizando la plataforma multicanal de 24 GHz, los fabricantes de UAV podrán:
1. El uso de FMCW radar para detectar la velocidad y la distancia al objeto, distancia de detección más larga de hasta 200 metros con una resolución de hasta aproximadamente 60 centímetros (Si el diseño de la antena de propiedad específica de la aplicación aprobada, la resolución se puede elevar a incluso 15 cm )
2. El ángulo de visión horizontal de aproximadamente 120 grados, un ángulo de visión vertical de 15 grados, en función del campo de visión real en el diseño de la red de antenas; una pluralidad de unión antena de haz digital, radar DBF se puede calcular usando la información de ángulo, con lo que deletrear más amplio campo de visión.
3. En comparación con las soluciones de radar tradicionales de bajo costo y de un solo canal, alcanzan al menos 2 veces la sensibilidad, hasta 1,5 veces la distancia de detección y reducen el consumo de energía.
El sistema Demorad ayuda a la eficiencia del desarrollo
sistema de radar Demorad 24GHz es un novedoso concepto de las soluciones de la plataforma de evaluación de radar, paradigma del software contiene sacarlo de la caja, permitiendo a los usuarios en tan sólo unos minutos para comenzar de inmediato el diseño del sensor de radar. Además, Demorad permite a los usuarios construir rápidamente los productos diversos factores prototipo, desarrollado para sensores de radar y de radar desarrollado en los productos, la diversa información en tiempo real energía medida, tales como la distancia entre la presencia de una diana / objeto, el azimut moviendo, y la velocidad, y sensores.
La solución de hardware del sistema consiste en una antena de radiofrecuencia, una cadena de señal completa de RF a banda base y un DSP. El usuario puede conectarse rápidamente a la computadora portátil / PC utilizando solo software GUI y software de algoritmo de radar.
Usuarios a través de este conjunto, a sólo unos minutos para conectar a un ordenador y cargar el software, la construcción de la transformada rápida de Fourier (FFT), incluyendo el radar 2D / 3D, tasa de falsas alarmas fijo (CFAR) y algoritmos de clasificación, hacen un radar completa Prototipos, y el lanzamiento acelerado de nuevos drones equipados con radares funcionales.
La Figura 3 muestra diferentes perspectivas del kit Demorad a 24 GHz con transmisor de doble canal incorporado y antena receptora de 4 canales.
Figura 3 Solución de radar Radar Demorad a 24 GHz
Demorad con una interfaz gráfica de usuario completa y DSP de radar apoyo biblioteca de funciones. La cadena de señal del sistema de radar en Demorad contiene muchos algoritmos de software básicos, por lo que los diseñadores no tienen que escribir el código del programa será capaz de ampliar la investigación y el desarrollo. Estos utilizan el incorporado en los algoritmos de software, la los ingenieros pueden dominar rápidamente el uso del radar desde el PC para detectar y diferenciar el objetivo.
Además, la investigación y el desarrollo de la industria también pueden editar el código de programa de software existente, por lo tanto detectar y distinguir entre los diversos objetos en sus aplicaciones. Demorad para los fabricantes para proporcionar un mayor nivel de flexibilidad de diseño, independientemente de si se tiene experiencia en el diseño de RF, son Puede desarrollar rápidamente aplicaciones para facilitar un vuelo seguro en drones.
mercado de UAV / UAS no sólo está creciendo rápidamente, pero también trajo un potencial ilimitado para muchas nuevas aplicaciones comerciales. Sin embargo, para lograr esta visión, el fabricante debe llevar a la industria UAV, el uso de radiofrecuencia, microondas, y un sensor de ondas milimétricas, para demostrar su UAV puede ser seguro y protegido vuelo autónomo. Además, la situación de las tecnologías de sensores están evolucionando rápidamente, incluyendo LIDAR (LIDAR), al volar distancia (TOF), y el ultrasonido, incluyendo las nuevas tecnologías está aumentando gradualmente.
fabricantes de vehículos aéreos no tripulados deben seguir centrándose en estas nuevas soluciones, con el fin de elegir la tecnología más avanzada para los vehículos aéreos no tripulados. En la evaluación de estas tecnologías, los criterios clave de evaluación deberían eficiencia Naruleida y diversificación de las funciones, y no sólo se preocupan por el hardware El costo