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TDK技术专题:帮助无人机实现技术革新的传感器解决方案

2019-08-07
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除满足个人兴趣的小型无人机外,工业用无人机的开发也日渐活跃,近年来全球无人机市场正在急剧扩大。提高飞行稳定性及安全性、可靠性是正在朝向“飞行的智能机器”方向发展的无人机领域的最大课题,因此要求更先进的传感器技术和软件技术。TDK通过提供高性能的复合型传感器和创新型软件组成的传感器融合等,强势支援无人机的技术革新和市场发展。


无人机是一种电动型无人航空器(UAV),市面上的主流产品为超过4个以上的多螺旋桨型无人机,因此也被叫做多旋翼无人机。因其飞行稳定性和悬停性能卓越,促进鸟瞰摄影和视频,成为全球热门商品。

无人机可分为个人兴趣用和竞技用的小型轻量普通民用无人机,以及可用于专业的空中拍摄、测量、监控、检查、农业、物流等领域的工业用无人机。图1是截至2025年全球无人机出货数量预测表(2017年SkyWings公司调查结果)。自被称为无人机元年的2015年之后,出货的大多数的无人机基本是普通民用无人机,近年来工业用无人机销售数增长率大幅提升,预测在2023年以后工业用无人机出货数量将超过普通民用无人机。

无人机与遥控型旋翼机等的不同之处是,无人机是搭载有各种传感器和被称为飞行操纵器软件的自主飞行型无人航空器。使用GPS等导航功能,持续获取自身的位置信息,边回避可视范围内外的障碍物边飞行,并自动返航。更可通过连接网络,在网络云盘上共享多台无人机的数据,通过AI解析进行有效的信息运用。特别值得期待的是,无人机可监控、检查桥梁、道路、超大型太阳能发电站等基建设施的情况。因为这些工程采用人工需要花费庞大的劳动力和时间,所以通过灵活运用无人机可产生极大的经济效益,同时也会创造出各种与之相关的服务产业。

图1 全球无人机出货数量预测(来源:2017年SkyWings公司调查结果)


无人机要成功进化为“飞行的智能机器”,提高飞行稳定性以及避开冲撞、坠落等事故的安全性及可靠性是最大的技术难题。因此传感器和软件成为今后无人机技术革新的关键。

TDK的非光学领域传感器产品种类丰富,更通过组合多个传感器的先进复合传感器以及利用IC与软件完善传感器的技术,为全世界的客户提供多种解决方案的业务(图2)。

图2 TDK集团的主要传感器技术以及传感器事业的变革

隶属于TDK集团的InvenSense公司开发的ICM-20789是业内首创的7轴惯性气压传感器,它将提供与无人机的机体控制和位置信息有关的3轴陀螺仪传感器(※1)、3轴加速传感器(※2)、静电容量型气压传感器(※3)等MEMS传感器(※4)小型包装合为一体。尤其静电容量型MEMS气压传感器,实现业界最高水平的超低噪音特性,可检测出5cm以下的高度变化。导航系统除平面位置信息外,还可以取得高精准度的高度信息 ,工业用无人机自不待言,运用于普通民用无人机的高级机种等,也可实现高水平的飞行表现。

除了用于飞行操控的7轴传感器外,无人机的相机的万向图像稳定器还使用了6轴传感器。

TDK的7轴传感器ICM-20789将3轴陀螺仪传感器、3轴加速传感器及气压传感器组合在4mm x 4mm x 1.365mm LGA(※5)的包装中,提高了传感性能。详细产品信息,请长按以下二维码查看。

(长按此二维码查看详细产品信息)


面向未来,我们对无人机也有着无数的构想。我们期待着在不久的将来,用于医疗领域的无人机可以逐渐得到普及并为危险区域的患者提供药物。而TDK的7轴MEMS运动与压力传感器可帮助无人机稳定飞行。


  • 1、陀螺仪传感器是用于检测角速度的装置。角速度是描述正在进行旋转运动的物体在单位时间内转过多少角度的单位。被用于检测小型录像机、相机抖动和人工卫星的角度等。


  • 2、加速度传感器是用于检测某物体加速度的装置。例如被用于检测智能手机和游戏机画面方向的切换和手部动作。在无人机上与陀螺仪传感器共同用于控制角度和方位。


  • 3、气压传感器是用于测量大气压的装置。静电容量型气压传感器利用静电容量的变化测量因外部压力产生的隔膜的位移值。


  • 4、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术是利用类似于半导体集成电路的制造技术,在硅胶基板等上安装微细传感器和可动结构等配件的微机械加工技术。


  • 5、LGA (Land Grid Array)栅格阵列是一种表面封装型半导体包装。包装的下面替代焊锡将微小平面电极排列成格子状。

以上就是应用在无人机中的TDK产品介绍,如果您想了解更多相关信息,请点击“阅读原文”进行查看,如您对我们的产品有任何疑问,请给我们留言或者发送您的疑问至product@tdkchina.com,谢谢!

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