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【揭秘】台湾芯片商如何布局让无人机飞得更安全?

2016-09-02 09:20
水墨黯月
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  提供不同“视角”吸引消费者关注

  过去无人机在军用领域除了投递炸弹外,最重要的就是侦查环境的工作,因此无人机几乎都装上了‘眼睛’,也就是摄影镜头。无论在军用或是专业民用领域上,无人机具备‘视力’是不可或缺的条件,而消费型无人机若是配备摄影功能,带给消费者不同的‘视角’感受,会是相当吸引消费者目光的新商品。

  赖孟煌指出,虽然民用无人机的发展脚步快于商用或消费性应用,代替人力进行一些较危险的工作,如喷洒农药或肥料,甚至无人机在商用领域还摇身变为快递机等。不过,相较于专用型无人机,消费型无人机对一般普罗大众来说,不仅可与生活结合,还能够提供不同的自拍角度,与在天空上的视野,可以说为消费者提供的新的、吸引人的价值,因此未来消费型无人机在市场上应该也能占有一席之地。

  另一方面,无论从会飞的手机或是会飞的机器人角度来看,无人机本身就是深具话题与新颖性的产品。杨顺帆认为,这几年来,无人机持续改善令人诟病的问题,一些技术如手动抛飞、双目视觉、自动悬停等功能的实现也使得无人机操作朝向更加“傻瓜化”。现在无人机已不再是只有专家或玩家才能驾驭的设备,已逐渐变成是人人皆有可能轻松掌控的娱乐设备,不但有想象空间又有无穷的乐趣,在消费市场必然会持续受到瞩目。更重要的是,消费型也就是小型无人机每个人都可以使用,现代人对自拍或是在社群媒体直播消息相当热衷,消费型无人机将是相当好的新媒介。

  不仅如此,无人机在物联网世界中,也可以是一个连网的设备,进一步与其他物联网设备沟通。举例来说,恩智浦(NXP)擘画未来自动驾驶汽车时,即将无人机整合在内,负责实时传递路况,或是担任快递惊喜的工具。

  杨顺帆认为,无人机是一种需要机电整合的技术,这与物联网应用中的机器人/手臂机电整合技术相近,而这也是芯片商有志一同进入无人机领域的主因,藉由先投资、练兵,进而累积物联网连网机电设备的发展能力。

  专业或娱乐都得顾及安全性

  无论是专业或是消费性无人机,安全性都是未来无人机相当重要的课题。有鉴于无人机飞行安全事故频传,在台湾就曾经发生过无人机在知名景点日月潭坠毁砸伤游客;因为使用者操作不当使无人机直接撞上101大楼…等意外;无人机发展较快的国外,更是有‘花样百出’的事故,因此除了法规的约束之外,无人机的智能化是另一个提升安全性的重要途径。

  杨顺帆表示,法规规范应区分为商用或是消费型无人机,毕竟两者使用情境有所不同,但相关标准与法规对于安全性的提升来说相当必要,而法规对于产业的健康发展也有所帮助。

  赖孟煌指出,无人机飞行安全事件频传的其中一项原因是,机械设计不够好。这肇因于无人机市场起飞,厂商一窝蜂进入,为了快速让产品上市而忽略了机械设计上的优化,因此美国FAA已着手制定法规要求无人机须采用实名制度,并透过GPS卫星定位防止无人机飞入禁航区。此外还可以无人机规格如电池续航力、飞行距离来进一步管理与限制飞航地区。

  另外,台湾近期也针对无人机禁飞区域制订相关法令。亦即日月潭国家风景区管理处拟订《日月潭国家风景区辖区遥控无人机使用注意事项》,已确认潭区4大码头、向山及水社坝共6个区块,将公告订为限制飞航区域,违反者最高开罚新台币100万元。虽然这仅是针对某个风景区所提出的无人机禁飞规则,但已迈出第一步。

  关键组件赋予无人机更多智能与安全性

  除了法规、无人机机械设计之外,半导体组件也能为无人机的安全性把关。杨顺帆说明,相较于商用或专业民用无人机,消费型无人机对于组件的规格不需达成车规或军规等级,若是在自动避障与室内悬停功能能够做到相当精准,即可确保一定的安全性。

  先不论机械设计好与坏的问题,若单就无人机飞行安全这部份来说,担任大脑的微控制器(MCU)或微处理器,搭配精密的传感器即能进一步提升无人机的飞行智能。赖孟煌进一步说明,9轴或10轴的动作传感器、距离/光传感器、磁性传感器、角度传感器,甚至电流传感器,都与无人机飞行安全有密切的关系。现阶段无人机业者相当看重的自动避障与悬停功能,则需要距离/光传感器、磁性传感器。

  磁性传感器可协助外型设计为四角或八角的无人机在飞行时,判断航向该朝向哪个方位。还可在飞行时计算出最接近于直线的距离,避免折线前进浪费油料;最后在定点时,磁性传感器还能帮助无人机做出悬停与维持水平状态,让用户在拍照或是录像时能以最佳角度进行。

  要做好自动避障功能,距离/光传感器就相当重要。杨顺帆指出,目前使用双目计算机视觉(CV)或是用红外线(IR)三角定位技术做出深度与位置信息是最热门的两种避障技术基础,关键的组件是具备高性能CV运算能力的系统单芯片(SoC)或是红外线传感器。

  除了红外线传感器之外,也有业者认为利用雷射的飞时测距传感器(ToF),将较一般传统红外线传感器精准度更高,能为无人机的飞行提供更佳的避障效果。意法半导体(STMicroelectronics)影像事业部技术营销经理林国志表示,以雷射进行测距的好处是可提供精确到毫米(mm)距离的测量,且目标物体的颜色和反射率不会影响到测距结果。

  事实上,太阳光对/ToF光传感器的精确度影响相当的大,这也考验着芯片供应商的研发能力,若能尽其所能地发展出精准度高;且能同时侦测多点、多物体,并实时回报的产品,对于无人机的发展将有正面综效。

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