无人机系统方案宝典：从选型到落地

[导读]无人机以高效创新的方案，改变了多个行业的格局。在农业领域，无人机助力精准农业、作物监测和牲畜追踪。工业部门利用无人机进行现场勘测、基础设施检查和项目监控。无人机还在革新配送服务，尤其在向偏远地区运送包裹、医疗用品和紧急援助物资方面表现出色。近期已陆续介绍了市场趋势、系统实现，本文将介绍具体方案。

无人机以高效创新的方案，改变了多个行业的格局。在农业领域，无人机助力精准农业、作物监测和牲畜追踪。工业部门利用无人机进行现场勘测、基础设施检查和项目监控。无人机还在革新配送服务，尤其在向偏远地区运送包裹、医疗用品和紧急援助物资方面表现出色。近期已陆续介绍了市场趋势、系统实现，本文将介绍具体方案。

方案概述

框图 - 无人机

下面的框图展示了安森美（onsemi）推荐的无人机方案。

大多数功能块器件都可以通过安森美方案来获取，具体如下面的器件表所示。

Hyperlux SG - 全局快门图像传感器系列

安森美的 Hyperlux SG 图像传感器系列凭借专为广泛应用专门打造的先进成像功能，给无人机技术带来变革。这些传感器尤其适合用于航空测量、农业监测和基础设施巡检等领域的无人机。

Hyperlux SG 的一大显著特性是其全局快门，它能有效消除运动伪影，即便在无人机高速机动过程中，也能确保拍摄出清晰稳定的图像。对于在复杂环境中导航且需要精确成像的无人机而言，这一点至关重要。此外，该系列传感器还具备可编程感兴趣区域 (ROI)，使操作员可以在飞行过程中关注特定的感兴趣区域。

表 2.Hyperlux 图像传感器系列 - 产品详细比较

Hyperlux LP - 图像传感器系列

最近，安森美推出了 Hyperlux LP 系列图像传感器。该系列采用了先进的电子卷帘快门技术，包含三种产品型号： 500万像素的 AR0544、 830 万像素的 AR0830 和 2000 万像素的 AR2020。 Hyperlux LP 系列中的所有传感器都具有相同的像素大小和光学性能。这些产品线提供了多种选择，包括黑白、 RGB 和 RGBIR 型号，并有封装和裸片两种形式可供选择。

如此广泛的产品选择让视觉系统设计人员能够通过利用多样化方案，优化开发工作，降低成本，并缩短产品上市时间(TTM)。

功耗

在预检测状态下， Hyperlux LP 图像传感器的功耗不到原生模式下功耗的 1/100。这能实现显著的节能效果，对功耗敏感的视觉系统的续航时间将会更长。

表 3：全分辨率模式下的图像传感器功耗比较

Hyperlux LP AR0544特性和规格：

• 500 万像素 CMOS 传感器，采用先进的 1.4 µm 像素堆叠BSI 技术

• 850 nm 和 940 nm 波长下的增强近红外响应• 增强动态范围 (eDR)

• 超低功耗模式• 运动唤醒 (WOM)/运动检测

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理

Hyperlux LP AR0830特性和规格：

• 800 万像素 CMOS 传感器，采用 1/2.9 英寸背照 (BSI) 堆叠式 CMOS 传感器和 1.4 µm 像素技术

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理

• 超低功耗模式 (SLP)

• 运动唤醒 (WOM)/运动检测

• MIPI 接口支持位深度压缩

• 支持电子卷帘快门 (ERS) 和全局复位释放 (GRR) 模式

Hyperlux LP AR2020

特性和规格：

• 2000 万像素 CMOS 传感器，采用 1/1.8 英寸背照 (BSI) 堆叠式 CMOS 传感器和 1.4 µm 像素技术

• 850 nm 和 940 nm 波长下的增强近红外响应

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理 (eDR)

• MIPI 接口支持位深度压缩

• 具备多种触发模式，可实现多传感器同步

• 支持电子卷帘快门 (ERS) 和全局复位释放 (GRR) 模式

Hyperlux LH - 图像传感器系列

安森美 Hyperlux LH 系列图像传感器专为无人机打造，旨在提供出色的性能，确保在各种光照条件下都能实现高质量成像。这些传感器拥有先进的三重曝光嵌入式高动态范围 (eHDR) 技术，动态范围高达 120 dB。这项技术具备精细的灵活曝光比控制，确保带来出色的视频质量，并且支持在线性模式和 eHDR 模式下拍摄图像。其增强的近红外 (NIR) 灵敏度针对低光和夜间场景进行了优化，能在传统传感器可能失效的情况下提供清晰的视觉效果。

此外， Hyperlux LH 系列的 eHDR功能会动态调整曝光水平，并与传感器的有效 LED 闪烁消除功能相配合，既能防止过度曝光，又能避免阴影区域的关键细节丢失以及 LED 照明引起的闪烁现象。

Hyperlux LH 系列传感器支持 4K 视频分辨率，可提供超高清图像，这对于捕捉细节丰富的图片和视频至关重要。这些传感器采用 2.0 µm 像素尺寸设计，有助于实现高灵敏度和清晰的图像效果。此外，这些传感器具备低功耗特性，非常适合电池供电的设备，并能降低无人机系统的总体能耗成本。这些特性相结合，确保配备 Hyperlux LH 系列传感器的无人机能够提供可靠、高质量的视觉数据，这对于实现高效的监测工作至关重要。

Hyperlux AR0246 特性：

• 1080p（1920 x 1080，全分辨率 200 万像素）、60 fps 线性模式视频拍摄

• 带曝光比控制的全分辨率、 30 fps 三重曝光嵌入式高动态范围 (eHDR) 视频拍摄

• 多重曝光、全分辨率、 30 fps 双重曝光行交错式增强动态范围 (LI-eDR) 视频拍摄

• 全分辨率、 30 fps 双重曝光行交错式 HDR (LI-HDR)视频拍摄

• 超低功耗模式 (SLP)

Hyperlux AR0822 特性：• 4k（800 万像素）、 60 fps，视频性能出色• 在三重曝光 eHDR 模式下，以高达 30 fps 的速度快速拍摄 3840 x 2160 的全分辨率视频• 先进的片上嵌入式高动态范围 (eHDR) 重建技术，以及灵活的曝光比控制• 增强动态范围 (eDR) 模式可实现增强动态范围，并且多重曝光不会产生运动伪影－ eDR 模式：单次曝光即可实现增强动态范围。• 双重曝光 LI-HDR 输出• 增强近红外响应

CQD SWIR - 用于导航系统的最佳深度感知技术

安森美的短波红外 (SWIR) 技术通过将胶体量子点 (CQD) 与 CMOS 传感器相结合，为无人机应用提供了出色的成像能力。

这些先进的 SWIR 相机可提升无人机在雾霾、黑夜以及有障碍物等具有挑战性的环境下的性能，使其在工业巡检、环境监测和国防侦察领域发挥重要作用。安森美的 SWIR 传感器具有出色的深度感知和 3D 成像能力，确保无人机能够收集精确可靠的数据，从而显著提高其在各种环境下的作业效率和效果。