四旋翼无人机方案浅析

2021-07-23 17:25

而无人机按飞行平台构型分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机、复合翼无人机六类；按用途可划分为民用无人机和军用无人机。

四旋翼无人机方案浅析

图1 无人机详细分类（来源：DronePlus无人机联盟）

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图2 无人机构型分类实例（来源：DronePlus无人机联盟）

Frost＆Sullivan ＆中商产业研究院数据显示，中国民用无人机市场规模2020年达到361亿元，预计2021年市场规模可达401亿元。民用无人机主要分为消费级无人机和工业级无人机两种，我国消费级无人机市场占比更多达65．12％，工业级无人机市场占比达34．88％。

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图3 中国民用无人机市场规模（来源：中商情报网）

今天我们从元器件选型及方案简单剖析一下四旋翼无人机，它结构简单、机动性强、可垂直起降、定点悬停、安全性高、操控灵活、携带方便等特点，已经被广泛的应用于航拍、灯光秀表演、巡检、勘探测绘、应急救援等场景。无人机的核心系统是传感器系统和控制系统，有角速度传感器（陀螺仪）、加速度传感器（加速度计）、地磁传感器（数字罗盘）、气压传感器（气压计）、红外传感器、超声波传感器、位置传感器（GPS、GNSS）等感官器件，还有微处理器（MCU）、通用处理器（MPU）、数字信号处理器（DSP）、视频处理器（VPU）FPGA等大脑器件。话不多说，我们盘点一下四款不同无人机的方案及BOM，一探究竟。

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图4 四旋翼无人机硬件结构图（来源：传感器技术）

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图5 DJI Mavic Air 2及遥控器组件图（来源：eWisetech）

品牌	型号	描述
大疆创新（DJI）	－	四个螺旋桨电机
思特威（SMARTSENS）	SC031GS	机身底部前后两组每组两颗避障传感器
ACTIVE－SEMI	PAC5223	电源板飞行螺旋桨电机驱动芯片
万国（AOS）	AON7934	电源板30V双路非对称N沟道AlphaMOS
安霸（AMBARELLA）	H6	主板DSP图像处理芯片
SK海力士（SK HYNIX）	H9HCNNN8KUMLHR－NME	主板LPDDR4内存芯片，8Gbit容量
三星（SAMSUNG）	KLMAG1JETD－B041	主板闪存芯片，16GB容量eMMC
大疆创新（DJI）	S1	主板数据传输系统芯片
德州仪器（TI）	OPT3101	主板避障接近和距离传感器（AFE），用于基于飞行时间（ToF）的连续波接近感应和测距
ACTIVE－SEMI	ACT8846	主板电源管理芯片
IMAGINATION	IMG IE1000	主板Ensigma Explorer RPUs，低功耗Wi－Fi芯片
UBLOX	UBX－M8030－KT	通讯板GNSS定位芯片
爱盛（ISENTEK）	IST8310	电子罗盘芯片
意法半导体（ST）	LSM9DS0	六轴加速度计和陀螺仪芯片
索尼（SONY）	IMX586	4800万像素主传感器
大疆创新（DJI）	PB2－3500mAh－1155V	11．55V，3500mAh锂电池，由新能安（POWERAMP）提供
华大半导体（HDSC）	HC32F030J8TA	遥控板MCU
大疆创新（DJI）	S1	遥控板数据传输系统芯片
IMAGINATION	IMG IE1000	遥控板Ensigma Explorer RPUs，低功耗Wi－Fi芯片
德州仪器（TI）	BQ24253	遥控板充电芯片，单节 2A 独立降压型锂离子电池充电器
华邦（WINBOND）	W25Q128JVSSIQ	遥控板128MB存储芯片
索尼（SONY）	IMX586	4800万像素主传感器
大疆创新（DJI）	－	遥控器两颗3．7V，2600mAh，18650型锂电池
－	－	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表1 DJI Mavic Air 2（包含遥控器） BOM表

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图6 DJI Spark组件及主板（来源：电子技术设计）

品牌	型号	描述
大疆创新（DJI）	－	四个螺旋桨电机
意法半导体（ST）	STM32F303	主板MCU芯片，负责电机控制
芯源（MPS）	MP6536	主板3通道半桥驱动芯片，负责电机驱动
英特尔／MOVIDIUS（INTEL／MOVIDIUS）	MA2155	主板VPU芯片
微芯／爱特梅尔（MICROCHIP／ATMEL）	ATSAME70Q21	主板MCU芯片，负责飞控
美光（MICRON）	MT29TZZZ4D4BKERL－125 W．94M	主板存储芯片，集成了4GB eMMC和512MB LPDDR3
联芯科技（LEADCORE）	LC1860C	主板CPU，4核ARM Cortex－A7处理器，主频1．5GHz，集成双核MaliT628 GPU，具备1300万像素摄像处理能力及1080P＠30fps编解码
联芯科技（LEADCORE）	LC1160	主板电源管理芯片
创惟科技（GENESYS）	GL850G	主板USB2．0的HUB芯片
高通 ATHEROS（QUALCOMM ATHEROS）	AR1021X	主板双频Wi－Fi芯片
思佳讯（SKYWORKS）	SKY85809－11	双频WLAN FEM芯片，集成2．4 GHz PA，5 GHz PA，发射滤波器，双工器和T／R开关
德州仪器（TI）	BQ25700	主板充电管理芯片
UBLOX	UBX－M8030－KT	通讯板GNSS定位芯片
索尼（SONY）	－	1200万像素主传感器
大疆创新（DJI）	－	11．4V，1480mAh锂电池
－	－	3D ToF深度相机模块
－	－	声纳和红外测距模块
－	－	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表2 DJI Spark（不含遥控器）BOM表

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Parrot Bebop 2 （来源：硬件十万个为什么）

品牌	型号	描述
Parrot	CPICS01642A	自研应用处理器芯片
南亚（NANYA）	NT5CB128M16FP－DII	256MB容量DDR3 SDRAM存储芯片
东芝（TOSHIBA）	TC58BYG0S3HBAI6	256MB SLC EEPROM
Parrot	CPICS01544A	电源管理芯片
博通（BROADCOM）	BCM43526KMLG	5G WiFi 2－Stream 802．11ac收发器
思佳讯（SKYWORKS）	SKY85803－11	双通道802．11ac FEM
英飞凌／赛普拉斯（INFINEON／CYPRESS）	CY8C3445AXI－104	8位微控制器－MCU 32K Flash 50MHz 8051 1．71V to 5．5V
东芝（TOSHIBA）	THGBMBG6D1KBAIL	8GB eMMC
TDK／应美盛（TDK／INVENSENSE）	MPU－6050	三轴加速度计和三轴陀螺仪
UBLOX	NEO－M8N－0－01	通讯板GNSS定位芯片
－	－	1400万像素主传感器
Parrot	－	11．1V，2700mAh锂电池
－	－	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表3 Parrot Bebop 2 BOM表

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图7 睿炽特洛（Tello）核心板（来源：贸泽电子）

品牌	型号	描述
美满（MARVELL）	88W8801－NMD2	2．4 GHz Wi－Fi SoC芯片
英特尔／MOVIDIUS（INTEL／MOVIDIUS）	MA2155	VPU芯片
ACTIVE－SEMI	ACT8846QM460－T	电源管理芯片
武汉新芯（XMC）	XM25QU64B	存储芯片
德州仪器（TI）	BQ24253	充电管理芯片
西安芯派（SAMWIN）	SW15P02	充电器板P沟通MOS管
英集芯（INJOINIC）	BCM43526KMLG	充电器板锂电充电管理芯片
昂宝（ON－BRIGHT）	OB38S08A	充电器板微控制器
－	－	500万像素主传感器
大疆创新（DJI）	－	3．8V，1100mAh锂电池
大疆创新（DJI）	－	四个螺旋桨电机
大疆创新（DJI）	－	飞控系统
－	－	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表4 睿炽特洛（Tello）BOM表

飞控算法是四旋翼无人机的核心技术，无人机厂商的核心竞争力或在于自研芯片、算法、软件和应用场景上的创新。大疆凭借技术创新，作为无人机领域的经典范例让人称道。而飞控技术与无人驾驶技术上有着共通性，大疆Livox以激光雷达入局自动驾驶，也就不足为奇。拍明芯城作为快速撮合的元器件交易平台，聚焦服务长尾市场的中小微电子企业，帮助每一颗芯片的Design In、Design Win和流通买卖更高效，深入落地到千行万业，做最好的元器件搬运工和SaaS工具提供商，帮原厂和代理商找到并成功将芯片Design Win进下一个“大疆”，同时让创造“大疆”的工程师们得到更好的服务与支持！