【導讀】無人機系統(tǒng)正以厘米級RTK定位、多光譜作物分析和4G DTU弱網(wǎng)通信等創(chuàng)新方案，重構(gòu)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、物流三大領(lǐng)域的效率邊界。在安徽農(nóng)田，搭載EBYTE E840-4G DTU模塊的無人機實現(xiàn)3000畝弱網(wǎng)環(huán)境毫米級監(jiān)測；長江航道船舶通過無人機補給降低停航成本；化工防爆巡檢機（ATEX認證）替代人工高危作業(yè)。本文從傳感器選型、通信架構(gòu)到場景化方案，拆解無人機系統(tǒng)落地全鏈路。
無人機系統(tǒng)正以厘米級RTK定位、多光譜作物分析和4G DTU弱網(wǎng)通信等創(chuàng)新方案，重構(gòu)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、物流三大領(lǐng)域的效率邊界。在安徽農(nóng)田，搭載EBYTE E840-4G DTU模塊的無人機實現(xiàn)3000畝弱網(wǎng)環(huán)境毫米級監(jiān)測；長江航道船舶通過無人機補給降低停航成本；化工防爆巡檢機（ATEX認證）替代人工高危作業(yè)。本文從傳感器選型、通信架構(gòu)到場景化方案，拆解無人機系統(tǒng)落地全鏈路。
方案概述
框圖 - 無人機
· 下面的框圖展示了安森美（onsemi）推薦的無人機方案。
· 大多數(shù)功能塊器件都可以通過安森美方案來獲取， 具體如下面的器件表所示。
Hyperlux SG - 全局快門圖像傳感器系列
安森美的 Hyperlux SG 圖像傳感器系列憑借專為廣泛應用專門打造的先進成像功能，給無人機技術(shù)帶來變革。這些傳感器尤其適合用于航空測量、農(nóng)業(yè)監(jiān)測和基礎(chǔ)設(shè)施巡檢等領(lǐng)域的無人機。
Hyperlux SG 的一大顯著特性是其全局快門，它能有效消除運動偽影，即便在無人機高速機動過程中，也能確保拍攝出清晰穩(wěn)定的圖像。對于在復雜環(huán)境中導航且需要精確成像的無人機而言，這一點至關(guān)重要。此外，該系列傳感器還具備可編程感興趣區(qū)域 (ROI)，使操作員可以在飛行過程中關(guān)注特定的感興趣區(qū)域。
表 2.Hyperlux 圖像傳感器系列 - 產(chǎn)品詳細比較
Hyperlux LP - 圖像傳感器系列
最近， 安森美推出了 Hyperlux LP 系列圖像傳感器。該系列采用了先進的電子卷簾快門技術(shù)，包含三種產(chǎn)品型號： 500萬像素的 AR0544、 830 萬像素的 AR0830 和 2000 萬像素的 AR2020。 Hyperlux LP 系列中的所有傳感器都具有相同的像素大小和光學性能。這些產(chǎn)品線提供了多種選擇，包括黑白、 RGB 和 RGBIR 型號，并有封裝和裸片兩種形式可供選擇。
如此廣泛的產(chǎn)品選擇讓視覺系統(tǒng)設(shè)計人員能夠通過利用多樣化方案，優(yōu)化開發(fā)工作，降低成本，并縮短產(chǎn)品上市時間(TTM)。
功耗
· 在預檢測狀態(tài)下， Hyperlux LP 圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的 1/100。 這能實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果， 對功耗敏感的視覺系統(tǒng)的續(xù)航時間將會更長。
表 3：全分辨率模式下的圖像傳感器功耗比較
Hyperlux LP AR0544特性和規(guī)格：
? 500 萬像素 CMOS 傳感器，采用先進的 1.4 μm 像素堆疊BSI 技術(shù)
? 850 nm 和 940 nm 波長下的增強近紅外響應
? 增強動態(tài)范圍 (eDR)
? 超低功耗模式
? 運動喚醒 (WOM)/運動檢測
? LI－HDR：支持行交錯式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實現(xiàn) HDR 處理
Hyperlux LP AR0830
特性和規(guī)格：
? 800 萬像素 CMOS 傳感器，采用 1/2.9 英寸背照 (BSI) 堆疊式 CMOS 傳感器和 1.4 μm 像素技術(shù)
? LI－HDR：支持行交錯式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實現(xiàn) HDR 處理
? 超低功耗模式 (SLP)
? 運動喚醒 (WOM)/運動檢測
? MIPI 接口支持位深度壓縮
? 支持電子卷簾快門 (ERS) 和全局復位釋放 (GRR) 模式
Hyperlux LP AR2020
特性和規(guī)格：
? 2000 萬像素 CMOS 傳感器，采用 1/1.8 英寸背照 (BSI) 堆疊式 CMOS 傳感器和 1.4 μm 像素技術(shù)
? 850 nm 和 940 nm 波長下的增強近紅外響應
? LI－HDR：支持行交錯式 T1/T2 讀出，可在 ISP 芯片中實現(xiàn) HDR 處理 (eDR)
? MIPI 接口支持位深度壓縮
? 具備多種觸發(fā)模式，可實現(xiàn)多傳感器同步
? 支持電子卷簾快門 (ERS) 和全局復位釋放 (GRR) 模式
Hyperlux LH - 圖像傳感器系列
安森美 Hyperlux LH 系列圖像傳感器專為無人機打造， 旨在提供出色的性能， 確保在各種光照條件下都能實現(xiàn)高質(zhì)量成像。 這些傳感器擁有先進的三重曝光嵌入式高動態(tài)范圍 (eHDR) 技術(shù)， 動態(tài)范圍高達 120 dB。 這項技術(shù)具備精細的靈活曝光比控制， 確保帶來出色的視頻質(zhì)量， 并且支持在線性模式和 eHDR 模式下拍攝圖像。 其增強的近紅外 (NIR) 靈敏度針對低光和夜間場景進行了優(yōu)化， 能在傳統(tǒng)傳感器可能失效的情況下提供清晰的視覺效果。
此外， Hyperlux LH 系列的 eHDR功能會動態(tài)調(diào)整曝光水平， 并與傳感器的有效 LED 閃爍消除功能相配合， 既能防止過度曝光， 又能避免陰影區(qū)域的關(guān)鍵細節(jié)丟失以及 LED 照明引起的閃爍現(xiàn)象。
Hyperlux LH 系列傳感器支持 4K 視頻分辨率， 可提供超高清圖像， 這對于捕捉細節(jié)豐富的圖片和視頻至關(guān)重要。 這些傳感器采用 2.0 μm 像素尺寸設(shè)計， 有助于實現(xiàn)高靈敏度和清晰的圖像效果。 此外， 這些傳感器具備低功耗特性， 非常適合電池供電的設(shè)備， 并能降低無人機系統(tǒng)的總體能耗成本。 這些特性相結(jié)合， 確保配備 Hyperlux LH 系列傳感器的無人機能夠提供可靠、 高質(zhì)量的視覺數(shù)據(jù)， 這對于實現(xiàn)高效的監(jiān)測工作至關(guān)重要。
Hyperlux AR0246 特性：
? 1080p（1920 x 1080，全分辨率 200 萬像素）、60 fps 線性模式視頻拍攝
? 帶曝光比控制的全分辨率、 30 fps 三重曝光嵌入式高動態(tài)范圍 (eHDR) 視頻拍攝
? 多重曝光、全分辨率、 30 fps 雙重曝光行交錯式增強動態(tài)范圍 (LI-eDR) 視頻拍攝
? 全分辨率、 30 fps 雙重曝光行交錯式 HDR (LI-HDR)視頻拍攝
? 超低功耗模式 (SLP)
Hyperlux AR0822 特性：
? 4k（800 萬像素）、 60 fps，視頻性能出色
? 在三重曝光 eHDR 模式下，以高達 30 fps 的速度快速拍攝 3840 x 2160 的全分辨率視頻
? 先進的片上嵌入式高動態(tài)范圍 (eHDR) 重建技術(shù)，以及靈活的曝光比控制
? 增強動態(tài)范圍 (eDR) 模式可實現(xiàn)增強動態(tài)范圍，并且多重曝光不會產(chǎn)生運動偽影 － eDR 模式：單次曝光即可實現(xiàn)增強動態(tài)范圍。
? 雙重曝光 LI-HDR 輸出
? 增強近紅外響應
CQD SWIR - 用于導航系統(tǒng)的最佳深度感知技術(shù)
安森美的短波紅外 (SWIR) 技術(shù)通過將膠體量子點 (CQD) 與 CMOS 傳感器相結(jié)合， 為無人機應用提供了出色的成像能力。
這些先進的 SWIR 相機可提升無人機在霧霾、 黑夜以及有障礙物等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境下的性能， 使其在工業(yè)巡檢、 環(huán)境監(jiān)測和國防偵察領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 安森美的 SWIR 傳感器具有出色的深度感知和 3D 成像能力， 確保無人機能夠收集精確可靠的數(shù)據(jù)， 從而顯著提高其在各種環(huán)境下的作業(yè)效率和效果。
在工業(yè)巡檢領(lǐng)域， 配備 SWIR 的無人機能夠檢測到肉眼難以覺察的材料和組件缺陷， 從而確保更高的質(zhì)量控制水平。 在環(huán)境監(jiān)測方面， 此類無人機可以更準確地評估植被健康狀況、 水質(zhì)以及污染程度。 在國防應用中， SWIR 技術(shù)增強了無人機的偵察能力， 使無人機能夠在低能見度條件下高效工作， 并發(fā)現(xiàn)隱藏的物體或威脅。
SWIR 主要規(guī)格和特性
? 分辨率：配備全局快門，最高可達 630 萬像素
? 像素間距：7 μm – 15 μm
? 光譜范圍：可檢測波長高達 1700 nm 的光， 安森美的擴展版本(eSWIR) 可檢測波長高達 2500 nm 的光
? 接口：10 GigE Vision，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸
? 技術(shù)：膠體量子點 (CQD) 與 CMOS 傳感器相集成，以增強成像能力
在無人機系統(tǒng)中的應用
? 作物健康監(jiān)測/精準噴灑
? 異物檢測
? 自主設(shè)備導航（基于視覺）
? 作物健康監(jiān)測/精準噴灑
? 異物檢測
? 自主設(shè)備導航（基于視覺）
Hyperlux 圖像傳感器系列關(guān)鍵參數(shù)比較
通過全面的比較來深入了解安森美圖像傳感器系列的功能。 找到理想的傳感器， 助力您的無人機系統(tǒng)開發(fā)更上一層樓。
表 4： Hyperlux SG 系列 - 全局快門
表 5： Hyperlux LP 系列 - 超低功耗
表 6： Hyperlux LH 系列 - 超高動態(tài)范圍
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