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四旋翼无人机方案浅析

2021-07-23 17:25
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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)

四旋翼无人机方案浅析

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%。

四旋翼无人机方案浅析

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。

四旋翼无人机方案浅析

图4 四旋翼无人机硬件结构图(来源:传感器技术)

四旋翼无人机方案浅析

四旋翼无人机方案浅析

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

四旋翼无人机方案浅析

四旋翼无人机方案浅析

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

四旋翼无人机方案浅析

四旋翼无人机方案浅析

Parrot Bebop 2 (来源:硬件十万个为什么)

品牌型号描述
ParrotCPICS01642A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


四旋翼无人机方案浅析

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-NMD22.4 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!

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