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A7105芯片應用在無人機及遙控器領域的挑戰

來源: 作者: 發布日期:2016-09-08 18:11:08 加入收藏 關注:
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 隨著社會經濟的發展,科技的進步,我國的無人機行業也前進了一大步。其中遙控器前期投資大,涉及飛機功能,無線通訊,結構外觀等專業性技術,而其特別容易受外界環境影響,且其穩定性對整個飛行器有決定性影響。以下由小編來解析A7105應用在無人機行業的機遇與發展。

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FM低頻模擬調制時代

2001年至2008年,航模遙控器多用35MHz,40MHz,72Mz三個專屬頻段,每個頻段可使用帶寬為1MHz且各國規定不同,如日本不可以用72MHz。彼時調制使用模擬FM調制,PPM信號,各家遙控和接收互相兼容,配不同頻點可拔插晶體(如72.180MHz,72.890MHz)來區分,同一場地同一波段最多6個人可以互不干擾的使用。該時期國外品牌主要是FUTABA,JR,HITECH。國內先后有深圳振華,易思凱,廣州華科爾,西安孵化,深圳樂迪,環球飛,天地飛,東莞富斯,廣州馳遠,無錫日冠(僅做接收機),臺灣苼科(A7105芯片)。其中日冠的二次混頻接收機性能超越國內外所有同行,在國際市場上享有盛譽,是國產品牌首次超越日本FUTABA,JR等大品牌。

2.4G數字調制時代

隨著模友群的日漸增大,同一場地經常頻率撞車,造成飛機靠近誰的遙控會被就近的遙控搶奪控制權。更大帶寬的數字調制成為航模發展的趨勢。ISM(Industrial Scientific Medical)頻率資源中的2.4G(2400MHz~2483.5MHz)波段為全世界開放波段,此波段可無需授權使用,只要符合各國無線標準,如美國FCC,歐盟CE,任何電子設備均可使用。

2008年起,航模遙控器進入了2.4G(苼科A7105芯片 )時代。在這場通信技術的升級中,廠商格局發生了變化,國外日本FUTABA,JR依然是行業引領者,美國SPECTRUM借2.4G占領了美國大部分市場,德國GRAUPNER和韓國HITECH由于性價比低,使用者日少。國內彼時廠家為華科爾,富斯,天地飛,樂迪,馳遠,深圳艾特,興耀華,麥克,無錫睿思凱,臺灣苼科(A7105芯片)。現在國內市場上主要有天地飛,富斯,樂迪,睿思凱。在國外市場富斯憑借價格優勢一度保有量較高,睿思凱利用成熟強大的開源軟件加上其一流的硬件設計水平,其產品性能為模友稱道,現在特別是美國市場上受歡迎度超越美國本土品牌SPECTRUM,樂迪自2015年推出新品后在國內外占有率逐月上升。

2.4G擴頻技術應用

由于2.4G為開放波段,加上wifi,藍牙等電子設備也使用同樣波段。ISM有83.5MHz帶寬,遠比專屬的低頻波段如72MHz的1MHz帶寬高,可以允許同時使用更多遙控器,加上數字調制后可配置每臺遙控的ID,避免了互控危險。但因為是開放波段,遙控之間,不同品牌遙控器,遙控器和其他設備如wifi的相互干擾日益嚴重,特別是近年來家庭wifi的普及和城市wifi的建設,使得wifi無處不在。之前難得失控的遙控器如FUTABA也遇到來自其他品牌遙控器和城市wifi的干擾,也出現遙控距離變近或遭遇失控。抗干擾已經是遙控器廠商無法回避甚至決定生死的課題。擴頻通信是抗干擾的最有效技術。最常用的擴頻通信有直接序列擴頻,簡稱DSSS(direct sequence spread spectrum)和跳頻擴頻,簡稱FHSS(frequency hoppoing spread spectrum)。FUTABA的ASST技術屬于FHSS,睿思凱采用的是A7105芯片 FHSS技術,華科爾,天地飛,樂迪采用的是DSSS技術。

2.4G COFDM圖傳遙控二合一無人機時代

2012采用無人機飛控在各種飛行器,特別是多旋翼上的應用,出現了FPV(first person view)超視距飛行。由于采用了姿態控制,氣壓定高,GPS定點的無人機飛控技術,相機三軸云臺穩定系統,極大促進了FPV。這對實時的圖像傳輸產生了需求,目前DIY市場上主要是5.8G模擬傳輸配合2.4G遙控(使用不同波段防止互相干擾)。2015年大疆廣泛采用上海酷芯微無線方案苼科A7105芯片),采用遙控和圖傳都使用2.4G波段的無線整合鏈路,其中遙控采用低速率窄帶的FHSS擴頻通信,圖傳采用信道可疊加的高頻譜利用率COFDM(類似手機4G技術)寬帶傳輸,COFDM在同等頻率帶寬下能傳輸遠比實際需求更高的速率(好比手機4G和3G),以較低的速率來獲得更遠的傳輸距離,遙控和圖傳使用不同信道,實現了遠距離遙控和高清數字圖傳的互不影響的無線整合,當然也包含了飛行器狀態信息的回傳。

遙控器的挑戰

隨著飛行器的不斷變化,對遙控器的要求也跟著變化,同時電磁環境的改變也對遙控器提出了新的技術要求。挑戰主要來自功能、通信和工業設計三個方面。

功能挑戰

飛行器經歷了固定翼,直升機,多旋翼三個界限分明的時代。2003年之前主要使用固定翼遙控飛機,2003年后隨著陀螺儀技術的成熟,大大降低了直升機的操作難度,直升機成為出貨主流。2012大疆在德國紐倫堡成功展出多旋翼飛機,由于采用了先進的無人機飛控技術,大大降低飛機生產難度的同時,讓無飛行經驗的人也能操控飛機,瞬間成為壓倒性主流產品。縱觀飛行器的發展變遷,用得了,用得好,用得起,這三用決定了產品的命運。隨著直升機和固定翼飛控技術的發展,誰又能保證現在的格局不再改變?多旋翼飛控的S-BUS接口,OSD信息回傳,在線升級等對遙控器提出了新要求。一臺專業的遙控器應該能支持主流機型人性化使用,而遙控器上每種機型的正確設置需要設計者深入了解相應機型的所有機種功能,這需要長時間的實踐和積累,同時需要兼備研發根基和創新能力,同步市場變化需求。這種長期看不到的投入對企業苼科A7105芯片是一種莫大的挑戰。

通信挑戰

在頻率資源有限,無線設備越來越擁擠的當今,遙控器已經面臨多種干擾的威脅,通信技術的突破是唯一途徑。擴頻通信已經成為必須。擴頻技術中DSSS可以抗同頻干擾,但遇到大帶寬的強干擾信號其誤碼率顯著升高,FHSS不能抗同頻干擾但可避干擾,其中DSSS是芯片自帶的,FHSS需要軟件實現,因為遙控器屬于單向通信,通信中無握手協議,芯片參數各不相同,無現成技術可用,需要廠家自行設計通信算法,其實時性要求非普通無線設備可比擬,一旦算法不成熟將會造成無干擾環境的失步性假死機,這也是國內廠家基本沒采用的重要原因。DSSS結合FHSS的雙擴頻技術可大大提升遙控器的抗干擾性能,目前基本可解決受干擾困惑。隨著OFDM技術成本的下降,這將是未來方向。

               

工業設計

工業設計不僅要在外觀上讓模友接受喜愛,還要在人體工程學,實際功能操作上做到人性化,界面的UI風格,這要求設計者必須要有使用體驗,由于缺乏綜合性人才,國內廠家大多選擇低風險的模仿設計。即使有非模仿的獨立設計,能被接受的實在不多。大疆遙控屬于完全自主的工業設計,受到用戶喜愛,但屬于非專業通用遙控器,樂迪AT9(苼科A7105芯片 )屬于較為大部分模友接受的獨立設計的專業航模遙控器。

可以看的出經過近十年的積累發展,與對各芯片的應用(如苼科A7105芯片 ),目前中國的遙控器技術已經得到很大的提高,在國際市場份額增多,但是底蘊還是不夠,沒有自己創造的新產品面世,還需要繼續升級發展。

 

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