無人機市場前景

 

無人機可分為個人興趣用和競技用的小型輕量普通民用無人機
，以及可用於專業的空中拍攝
、測量、監控
、檢查、農業、物流等領域的工業用無人機。自被稱為無人機元年的2015年以來，普通民用無人機一直占據著主要市場，近年來隨著工業用無人機銷售數增長率大幅提升，預測在2023年以後工業用無人機出貨數量將超過普通民用無人機（圖1）。

 

圖1：截至2025年全球無人機出貨數量預測表

 

無人機與遙控型旋翼機等的不同之處是：無人機是搭載有各種傳感器和被稱為飛行操縱器軟件的自主飛行型無人航空器；使用GPS等導航功能
，持續獲取自身的位置信息，邊回避可視範圍內外的障礙物邊飛行，並自動返航；更可通過連接網絡，在網絡雲盤上共享多台無人機的數據，通過AI解析進行有效的信息運用。

 

目前，無人機的市場規模和範圍持續蓬勃發展
，隨著新應用的不斷湧現
，無人機的應用也越來越普遍
，無論是運送郵件還是包裹、為兒童和老年人提供娛樂、安全監控
、農業或工業管理
，或開辟航空攝影的新視野。這種普遍應用背後的關鍵因素之一便是使用了高性能微機電係統（MEMS）傳感器。

 

MEMS傳感器對無人機飛行性能的影響

 

得益於采用慣性MEMS傳chuan感gan器qi，無wu人ren機ji可ke確que保bao其qi方fang向xiang穩wen定ding
，並bing可ke由you用yong戶hu精jing確que控kong製zhi，甚shen至zhi可ke自zi主zhu飛fei行xing。然ran而er，依yi然ran存cun在zai一yi些xie挑tiao戰zhan讓rang無wu人ren機ji係xi統tong設she計ji變bian得de十shi分fen複fu雜za，例li如ru電dian機ji未wei經jing過guo完wan美mei的de校xiao準zhun
，有you效xiao載zai荷he不bu同tong會hui影ying響xiang係xi統tong的de動dong態tai性xing能neng，外wai在zai飛fei行xing條tiao件jian可ke能neng會hui發fa生sheng急ji劇ju的de改gai變bian，或huo者zhe傳chuan感gan器qi本ben身shen也ye可ke能neng引yin入ru誤wu差cha。這zhe些xie挑tiao戰zhan會hui造zao成cheng定ding位wei處chu理li偏pian差cha
，並bing最zui終zhong導dao致zhi導dao航hang期qi間jian的de位wei置zhi偏pian差cha，甚shen至zhi造zao成cheng無wu人ren機ji失shi靈ling。

 

要使無人機超越玩具的範疇，高品質MEMS傳感器和先進軟件至關重要。無人機的慣性測量單元（IMU）、氣壓傳感器、地磁傳感器、應用特定型傳感器節點（ASSN）和傳感器數據融合的精度對其飛行性能有著直接和實質性的影響。

 

尺寸限製以及苛刻的環境和操作條件（如溫度變化和振動）都對傳感器提出了更高的要求。MEMS傳感器必須盡可能避免這些影響，並提供精確、可靠的測量。有多種方法可以實現出色的飛行性能：軟件算法
，如傳感器校準和數據融合；機械係統設計，例如減少振動，以及根據無人機製造商自己的要求和需求選擇MEMS傳感器。下麵就讓我們通過一些示例來仔細研究一下MEMS傳感器。

 

多種MEMS傳感器技術在無人機中的具體應用

 

無人機的核心是姿態航向參照係統（AHRS），其中包括慣性傳感器、磁力計和處理單元。AHRS估算設備定位，例如滾動
、俯仰和偏航角。傳感器誤差（如偏移
、靈敏度誤差或熱漂移）會導致定位錯誤。下圖顯示了加速度計偏移函數形式的定位誤差（滾動、俯仰角）
，這通常是造成傳感器連續誤差的核心根源（圖2）。例如，僅20mg的加速度計偏移便會導致設備方向出現1度誤差。

 

圖2：加速度計偏移引起的傾斜誤差

 

慣性測量單元（IMU）baokuojiasuduchuanganqihetuoluoyi，yijixiangyingdeqianrushichulinengli
，zheshiqinenggouzaixianxingyidonghexuanzhuanfangmianshibieyundong。cilijirutongyibuzhinanzhen，keyigenjudiqiudecichangjianyiwurenjidehangxiang。

 

無人機內置的高性能氣壓傳感器可精確測量高度，可以與IMU的de測ce量liang結jie果guo結jie合he使shi用yong，一yi起qi進jin行xing高gao度du控kong製zhi。氣qi壓ya傳chuan感gan器qi必bi須xu盡jin可ke能neng避bi免mian外wai部bu影ying響xiang和he不bu準zhun確que性xing。對dui無wu人ren機ji中zhong壓ya力li傳chuan感gan器qi的de要yao求qiu通tong常chang非fei常chang苛ke刻ke。由you於yu受shou到dao不bu理li想xiang天tian氣qi和he溫wen度du條tiao件jian的de影ying響xiang，必bi須xu將jiang傳chuan感gan器qi的de精jing度du保bao持chi在zai嚴yan格ge的de公gong差cha範fan圍wei內nei
，而er且qie傳chuan感gan器qi必bi須xu具ju有you低di延yan遲chi性xing

，以yi及ji在zai長chang時shi間jian下xia的de極ji低di漂piao移yi。

 

應用特定型傳感器節點（ASSN）提(ti)供(gong)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)的(de)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)集(ji)線(xian)器(qi)，將(jiang)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)合(he)在(zai)一(yi)個(ge)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)，並(bing)配(pei)有(you)可(ke)編(bian)程(cheng)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)。它(ta)為(wei)運(yun)動(dong)傳(chuan)感(gan)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)靈(ling)活(huo)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

 

除chu了le單dan獨du傳chuan感gan器qi之zhi外wai
，我wo們men還hai可ke以yi在zai係xi統tong層ceng麵mian對dui無wu人ren機ji的de整zheng體ti信xin號hao處chu理li結jie構gou進jin行xing查zha看kan，並bing確que定ding集ji成cheng傳chuan感gan器qi讀du數shu和he控kong製zhi所suo需xu的de軟ruan件jian。通tong過guo使shi用yong這zhe些xie集ji成cheng傳chuan感gan器qi
，以yi及ji對dui各ge種zhong傳chuan感gan器qi數shu據ju進jin行xing融rong合he，可ke以yi直zhi接jie在zai芯xin片pian上shang執zhi行xing某mou些xie軟ruan件jian功gong能neng（比如定向處理）。除了MEMS傳感器，Bosch Sensortec還提供用於定位處理的傳感器數據融合軟件，其中包括傳感器校準、傳感器數據預處理和定位處理等功能。對於無人機製造商而言，這可以顯著降低工程和軟件的複雜性、避免不必要的風險並縮短產品上市時間。

 

 

推薦閱讀：