说到近几年大火的词,人工智能必定是其中之一,而无人机又是人工智能当中的爆款。无人机被称为“空中机器人”,是利用无线电遥控设备和自备控制程序装置操纵的不载人飞机。从技术角度来分,无人机可分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。按不同使用领域来划分,又可分为军用、民用和消费级三大类。

 

无人机产业是一个新兴的高科技产业,从研发、制造到使用、管理及服务涉及诸多领域。其产业链上游主要是新型材料、电子云器件、软件设计等,产业链下游除了军用这个主要市场外,还涉及科学研究、农业、电力、运输、气象等诸多行业。目前,军用无人机数量最多,技术水平也最高。民用无人机主要集中在科学研究和政府相关部门内,产业链下游尚未完全形成规模化且长期稳定的商业客户群体。

 

图|无人机产业链

 

无人机产业链具体可分为电池、电机、机体结构件、电调、飞行控制(系统和主控芯片)、遥控接收器、图传系统、摄像机和云台等。

 

图|无人机产业链全景图

 

本期《与非情报局》,与非网小编就来梳理一下无人机产业链,看看都有哪些厂商在“闷声发大财”?

 

飞行控制系统
飞行控制系统之于无人机就好比大脑之于人,其重要程度不言而喻。无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统,是区别于航模的最主要标志,简称飞控。按照功能划分,飞控系统的硬件包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。

 

图|无人机工作原理图

 

大疆——WooKong 和 Naza 飞控系统
大疆创新作为消费级无人机的巨头,十年前就是从飞控做起家的。

 

大疆无人机在飞控系统上,大致可分为两类。第一类的 WooKong-M/A2/A3/A3Pro 等都属于工业级商用的飞控系统。第二类则是 Naza 系列飞控系统,主打性价比,面向电子、模型爱好者。

 

WooKong-M 为 A 系列的前身,A2 是 A 系列的第一款产品,不支持 DJIGO(大疆旗下的视频编辑器,可用来实时查看图片等)。A3 是 A2 升级版,采用全新的工业系统解决方案,集成厘米级精度的 D-RTKGNSS 模块且支持 DJIGO。A3Pro 配备三套 IMU 和 GNSS 模块,A3 可通过两个 IMU+GNSS 升级套件升级至 A3Pro。

 

Naza 系列飞控系统主要分为 NAZA-MLite、NAZA-MV1、NAZA-MV2。Lite 为入门级产品,以 V1 平台开发,可以加 GPS,无更多扩展功能;V1 为第一代 Naza 产品,V2 为第二代 Naza 产品,在 V1 的基础上硬件结构做了优化,极强的扩展性能。支持 ZenmuseH3-2D/NAZAOSD/NAZA 蓝牙模块 /IOSD/ 地面站。

 

在工业级应用上,A3 和 A3Pro 提供全新的工业系统解决方案,可集成厘米级精度的 D-RTKGNSS 模块、智能电调、智能电池和 Lightbridge2 高清图传。开发者可使用 DJIOnboardSDK 和 MobileSDK 定制专属应用,实时获取飞行器状态信息,并且控制飞行器、云台和相机。A3 系列配备 CAN、API 等丰富的硬件接口,可连接第三方传感器或其他设备,针对各种行业应用对飞行平台进行灵活定制。

 

零度智控——双子星(GEMINI)双余度安全飞控系统
零度智控虽然 2015 年初才踏进消费级无人机市场,但公司很早之前即开始专攻无人机核心技术——飞控系统。

 

双子星(GEMINI)双余度安全飞控系统是零度智控推出的飞行控制系统,其内集成了两套独立工作的 MC(内置 IMU)、GPS、磁罗盘,当主控设备出现意外时热备的从控设备会自动接管对飞行器的控制,提供多重安全保障。支持零度安全伞,意外情况自动开伞,保障飞行作业安全。

 

图|双子星飞控系统

 

 

极飞科技——SUPERX 和 MINIX 飞控系统
目前,极飞科技拥有专业航拍的 SUPERX 和智能多旋翼的 MINIX 飞控系统。

 

SUPERX 是针对专业航拍设计的一款应用级飞行控制系统,采用了工业级陀螺仪、GPS 模块,飞行可靠,简单易用。无需安装调参软件,仅需少量设置和调试即可飞行。SUPERX 飞控系统内置飞行数据记录模块(黑匣子),可记录最近 40 分钟的飞行数据;并内置电源管理模块(PMU),可保障飞控系统稳定工作。

 

SUPERX 系列产品包括 SUPERX2、SUPERX2RTK。SUPERX2 是一款专为农业植保设计的多旋翼飞行控制器,主要实现农业作物喷洒、浇灌、农业作物生长状况及环境监控,能按照自主预定轨迹进行飞行,从而实现精准喷洒、避障停喷、断点续喷等主要功能,内置高精度 GPS 定位还可用于测量农田边界,在喷洒过程中,可实时监控飞行及喷洒状态。SUPERX2RTK 为 X2 升级版,基于 GNSSRTK 技术能提供厘米级别的高精度定位,同时具有强大的抗干扰能力,同时让航线避障功能也更加精准。

 

MINIX“极趣”是针对多旋翼模型爱好者设计的新一代智能飞行控制系统,它不仅很好地延续了极飞飞控的稳定性和安全机制,而且通过高度集成的设计原理,大幅度减小了飞控系统的体积,极大降低了飞控安装和调试的复杂度,让飞行变得简单而触手可及。

 

一飞智控——Finix 系列飞控系统
一飞智控全称一飞智控(天津)科技有限公司,是一家专注智能无人装备控制系统解决方案的研发与应用的高科技企业。其主要产品为无人机飞控系统——Finix 系列,有 Finix300/300M,Finix500/500M 等。

 

Finix300 主要适用于起飞重量 100 公斤以下的单旋翼无人直升机,Finix300M 适用于 4、6、8 轴多旋翼无人机。Finix 飞控拥有定宽喷洒功能,可以实现“推杆即走、松杆即停”,GPS 和北斗双模卫星定位,喷洒更精准;支持自主规划喷洒路径和断点续喷;采用工业级设计,能够更好的适应农业植保的环境要求。

 

Finix500/500M 采用高精度多模多频卫星定位系统,支持 GPS-L1、GPS-L2、北斗 B1、北斗 B2、北斗 B3、GLONASS-L1、L2 共七个频点,采用载波相位差分技术实现定位定向,保证飞行和喷洒精度控制在厘米级。Finix500/500M 支持大数据和云服务,在任何位置通过 Web 方式登录,即可实时查看或者事后回放无人机喷洒作业过程,远程监控无人机的各种参数和状态。且在作业过程汇总,当检测油量(电量)或者药量不足时,能够自主返航,降落在指定地点,完成补给之后,返回作业中断地点继续完成喷洒作业。

 

上海极翼——K3-A、P2、P2 Pro 飞控系统
极翼 JIYI 是以研发无人机飞控、云台等核心组件为主要业务的高科技企业。

 

该公司研发的 K3-A 飞控支持 4 轴、6 轴、8 轴多旋翼,最多可扩展至 12 轴旋翼无人机,完全工业一体化设计,可以实现定高定速飞行、航线规划,支持断点续喷,可抗 3 级风,同时支持姿态、GPS 自稳、智能方向等多种模式。K3A 拥有失控返航、低电压保护、一键侧移等多种功能,同时支持电脑、IOS 和安卓等系统。

 

P2、P2 Pro 这两款飞控都是针对发烧友、消费级无人机玩家的。P2 和 P2PRO 均各类多旋翼四轴,包括:四旋翼(+型、X 型),六旋翼(+型、X 型、IY 型和 YI 型共轴双桨),八旋翼(+型、X 型、V 型),只要 1200mm 轴距以内即可;支持 490HZ 以下 PWM 电调;最大输出通道为 8 通道,飞行姿态稳定,适合入门级用户。

 

普洛特——UP-X 飞控系统
北京普洛特无人飞行器科技有限公司,从事无人驾驶仪飞行器以及自动驾驶仪研究设计、开发生产。

 

UP-X 型无人机飞控系统可以控制十字型、X 型及 4、6、8 等多轴飞行器,使用简单方便,控制精度高,GPS 导航自动飞行功能强。

 

UP-X 型可以做到不用遥控器,直接使用地面站控制自动起飞、执行预设航线任务或者指点飞行,并自动降落。UP-X 支持自动导航方式,在地面站上可以随意设置飞行路线和航点,支持飞行中实时修改飞行航点和更改飞行目标点。UP-X 重量仅 100 克,尺寸小巧。UP-X 拥有自动等高航线飞行、药量检测、无药自动返航、断点接续、一键完成飞行作业任务等功能。UP-X 配套的地面站可以自动根据设定的航带宽度和航线长度生成航拍耕地航线。

 

主控芯片
意法半导体——STM32 系列
意法半导体的 STM32 系列相信很多电子类相关专业的人都非常的熟悉,该系列主控芯片在无人机项目主控芯片里面的选择度以及认可度都比较高。

 

STM32 系列到目前为止,有 STM32 F0/F1/F2/F3/F4/F7/L0/L1/L4 多个产品系列,STM32 F4 系列在无人机中应用较为广泛。

 

基于 ARM Cortex-M4 的 STM32F4 系列 MCU 采用了意法半导体的 NVM 工艺和 ART 加速器,在高达 180 MHz 的工作频率下通过闪存执行时其处理性能达到 225 DMIPS/608 CoreMark,这是迄今所有基于 Cortex-M 内核的微控制器产品所达到的最高基准测试分数。

 

由于采用了动态功耗调整功能,通过闪存执行时的电流消耗范围为 STM32F410 的 89 µA/MHz 到 STM32F439 的 260 µA/MHz。

 

高通——骁龙 Flight 平台
高通的手机处理器已经占据智能手机的半壁江山,在无人机主控芯片方面高通也不甘示弱。在 CES2016 上,高通、腾讯和零度智控发布并展示了一款基于高通骁龙 Flight 平台的商用无人机 YING,并于 2016 年上半年在全球上市。

 

骁龙 Flight 是一块高度优化的 58x40mm 开发板,专门针对消费级无人机和机器人应用而设计。骁龙 Flight 包含一颗骁龙 801 SoC(由四颗主频为 2.26GHz 的核心组成),支持 GPS、4K 视频拍摄、强劲的连接性以及先进的无人机软件和开发工具,双通道 Wi-Fi 和蓝牙模块,支持实时飞行控制系统,拥有全球导航卫星系统(GNSS)接收器,支持 4K 视频处理,支持快速充电技术,而这一切全被整合在一张名片大小的主板上。带来了最前沿的移动技术以打造全新级别的消费级无人机。

 

英特尔——凌动处理器
CES 2016 上,英特尔展示了 Yuneec Typhoon H,该设备具有防撞功能,具有方便起飞、配备 4K 摄像头和 360 度万向接头,以及遥控器内置显示屏等特点,让运动爱好者们能够捕捉运动中的自己。

 

该设备采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的 PCI-express 定制卡,内置了高达 6 个英特尔的“RealSense”3D 摄像头,可以处理距离远近与传感器的实时信息,以及如何避免近距离的障碍物。

 

德州仪器——OMAP3630
德州仪器的 OMAP3630 曾经在单核时代的智能手机领域风光无限,但随着多核成为主流,以及德州仪器逐渐淡出消费电子,OMAP3630 的战场也转移到无人机这样的新兴市场。

 

Micron 闪存,德州仪器电源管理+USB 解决方案,Atheros802.11b/g/nWiFi 控制器,博世 BMA150 加速器,BMP180 气压传感器,应美盛的 IMU-3000 陀螺仪和运动处理器,微芯科技的 PIC24HJ 单片机。

 

三星——Artik 系列
三星的 Artik 芯片有三个型号,其中应用于无人机的主要是 Artik 5,Artik 5 尺寸为 29x25mm,搭载 1GHz ARM 双核处理器(Mali 400 MP2 GPU),搭配的是 512MB LPDDR3 内存以及 4GB eMMc 闪存。支持 Wi-Fi、低功耗蓝牙,支持 802.11 b/g/n。此外,该芯片还能对解码 H.264 等格式 720p 30fps 的视频进行解码,并提供了 TrustZone。

 

ARTIK 5 采用三星下一代 ePoP 封装技术,为广泛的设备和应用提供计算能力和存储容量的最佳组合,在性能和功耗之间实现平衡。

 

Atmel——Mega2560
Atmel 的无人机主控芯片在国外的无人机中被采用的很多,但在国内被意法半导体占去了大部分市场。

 

图|Mega2560 性能参数

 

新塘——MINI 51 系列
虽然中国无人机研发水平处于世界比较领先的位置,但主控芯片厂商比起欧美来说,数量还是非常有限。新塘来自台湾,但也终是给国产处理器扳回一点。

 

Mini51 为 Cortex-M0 32 位微控制器系列,其特点为宽电压工作范围 2.5V 至 5.5V 与 -40℃~ 105℃工作温度、内建 22.1184 MHz 高精度 RC 晶振(±1%精确度,25℃ 5V)、并内建 Data Flash、欠压检测、丰富外设、整合多种串行传输接口、高抗干扰能力(8KV ESD/4KV EFT)、支持在线系统更新(ISP)、在线电路更新(ICP)与在线应用程序更新(IAP),提供封装有 TSSOP20、QFN33(4mm*4mm 与 5mm*5mm)与 LQFP48。

 

XMOS——xCORE 多核微控制器
XMOS 是一家活跃在机器人市场的欧洲处理器厂商。无人机产业蓬勃向上发展的生命力也吸引了 XMOS 进军无人机领域。目前 XMOS 的 xCORE 多核微控制器系列已被一些无人机 / 多轴飞行器客户采用。

 

xCORE 多核微控制器拥有数量在 8 到 32 个之间的、频率高达 500MHz 的 32 位 RISC 内核。xCORE 器件也带有 Hardware Response I/O 接口,它们可提供硬件实时 I/O 性能,同时伴随很低的延迟。多核解决方案支持完全独立地执行系统控制与通信任务,不产生任何实时操作系统(RTOS)开销。xCORE 微控制器的硬件实时性能使得客户能够实现精确的控制算法,同时在系统内无抖动。

 

NVIDIA(英伟达)——Jetson TX1 芯片方案
2015 年英伟达相继为 Parrot 及其竞对大疆提供芯片,针对无人机市场,英伟达开发了 Jetson TX1 芯片方案,可以胜任各类图像图形识别和高级人工智能任务,使用它的无人机可以在空中停留更长时间。

 

图|Jetson TX1 核心模块

 

Jetson TX1 内建 256 个 CUDA 核心的 NVIDIA Maxwell GPU,64 位 ARM A57 CPU,4GB LPDDR4 内存、16GB 闪存、蓝牙、802.11ac Wi-Fi 模块和千兆以太网卡,运行 Linux for Tegra 操作系统。提供了 USB 3.0 Type A、USB 2.0、HDMI、M.2 Key E、PCI-E x4、千兆以太网、SD、SATA 数据和供电等接口;GPIO、I2C、I2S、SPI、带流控制的 TTL UART、显示器扩展头和摄像头扩展头等扩展接口。

 

瑞芯微——RK3288
瑞芯微是国内独资的专业集成电路设计公司。

 

瑞芯微设计的 RK3288 号称是全球首款 ARM 全新架构内核芯片,全球第一个最新 Mali-T76x 系列 GPU 的芯片,以及全球第一个 4Kx2K 硬解 H.265 视频的芯片。

 

RK3288 芯片,搭载超强四核 Cortex-A17,四核 Mali-T760GPU,主频高达 1.8GHz,在业内处于领先水平。率先采用全新图像引擎技术及多项内存压缩技术,如 ASTC 纹理压缩技术、ARM 帧缓冲压缩格式、TransactionElimination 智能消除技术等,协助无人机航拍画面获得全面提升。

 

图传系统
如果飞控被称为无人机的“大脑”,那么图传系统就可以比做无人机的“眼睛”。无人机图传系统采用无线传输方式,在传输过程中,穿透力、传输距离、传输图像质量就显得尤为重要。

 

目前,市面上的无人机图传设备大多采用 5.8G 频段和 2.4G 频段。那么,这两个频段到底哪个更好呢?

 

5.8G 频段暂时是无人机图传使用最广泛的频段,是工信部规定的对消费级开放频段。该频段的优点是体积轻盈,低热量,距离远,并且价位很透明,频道最大可释放出 32 个可选。在画质的处理上,5.8G 视频传输器能够完全释放出 64 位模拟色彩度输出。并且部分厂家对 5.8G 频段在环境污染、辐射人体、干扰其他无线设施测试中,得到了影响最低的评分。但该频段的缺点是波长问题导致信号穿透力差,易受到外界干扰。

 

2.4G 频段广泛应用在日常家用电器。该频段的优点是极其廉价,频点容易把控,最大可释放出 12 个频道。2.4G 无线视频传输器应用最多的还是解决陆对陆无线监控问题。可让监控摄像机短程无线传输信号,发射器模块上的电子元器体积大,间隔距离较远,散热效果最好,适合长时间超负荷作业。波长略胜与 5.8G 有较好的穿透力和图像稳定性。功率甚至可以通过信号放大器、信号增益模块释放出 20 瓦以上的功率。但由于廉洁,导致儿童玩具、电视遥控器、路由器等日常用品都采用这个频段,因此使用该频段容易被干扰,传出来的画面会有大雪花点、断频、串频等情况。且 2.4G 信号段的视频传输器在市场上很少有实际标注功率的产品,用几百毫瓦的模块换一个大壳子就号称是 8w 或 10w 大功率。因此好多使用者会发现一个 2.4G 8w 的大功率传图竟然不如一个 5.8G 600mw 的发射器距离远。

 

下面来看看无人机图传系统厂商及产品。

 

深圳创欣科——BOSCAM 品牌
深圳创欣科电子科技有限公司(简称创欣科)成立于 2003 年,主要从事无线监控、FPV(即“第一人称主视角”,它是一种基于遥控航空模型或者车辆模型上加装无线摄像头回传设备,在地面看屏幕操控模型的新玩法)无线图传、无线影音传输等的研发、生产及销售。

 

从创欣科的官网,小编看到该公司在售的无线图传设备主要是 5.8G 和 2.4G 模拟图传设备,但主要以 5.8G 模拟图传设备为主。下图可以看出,创欣科 5.8G 图传设备的发射功率都较低,基本在 600mw 以下,因此大部分产品的传输距离并没有很远,在 2000m~5500m 之间,TS5832 的发射功率为 2w,传输距离可达 10000m。

 

图|创欣科官网在售无人机图传设备

 

创欣科 5.8G 模拟图传设备主要为 TS 系列的 TS351/352/353/5830/5832 和 BOS 系列的 BOS350/648/G20 等。

 

时代星光
成都时代星光科技有限公司成立于 2003 年,公司主营无人机侦察及遥感系统、无线图像传输系统、卫星通信系统三大业务。

 

时代星光的产品主要应用于公安、消防等。

 

图|时代星光图传设备官网截图

 

奥姆威(AOMWAY)
深圳市奥姆威科技有限公司成立于 2011 年,专注于 FPV 行业的模拟图像传输系统以及未来主流的 HDMI 高清数字图传技术的研发、生产及销售为一体的电子科技型企业。

 

公司官网在售图传设备有高清数字图传、模拟图传。但是型号并不是特别多,高清数字图传只有 Nexus V1 一款,其性能参数如下图所示。四款 TX 系列模拟图传设备,其中 TX200B 因体积小适用于小微型航模。

 

图|Nexus V1 性能参数

 

图|模拟图传

 

摄像机
很多消费者都会将买来的无人机用于拍摄上,那么,摄像机对无人机厂商来说也是至关重要的。这将直接决定照片的画质,简介决定消费者体验。

 

Parrot
Parrot 是法国上市品牌,主营无人机等智能产品。

 

Parrot AR.Drone 系列四轴遥控飞行器诸位遥控模型爱好者一定不会陌生,其初代产品在 2010 年推向市场,用户可以使用手中的 iPhone 手机和配套应用对这台设备做飞行控制。

 

 

目前,AR.Drone 上所载的高质量航拍摄像机是在空中拍摄照片与视频的利器,内建的 GPS 模块可用于预设的定点拍摄。配备的一个 1400 万像素前置“鱼眼镜头”,可拍摄全高清视频(1080p x 1920p)和照片。

 

大疆——禅思 X7
禅思 X7 是大疆 18 年 10 月发布的一款新品摄像机,是大疆目前规格最高的一款产品。其性主要特点如下:

 

  • 2400 万像素 S35 级别影像传感器
  • 6K(6016*3200)30 帧 / 秒的 CinemaDNG 无损 RAW 视频记录
  • 5.2K(5280*2160)30 帧 / 秒的 ProRes 422HQ 无裁切视频记录
  • 全新传感器可记录 14 档宽容度范围的细节
  • 全新开发的超短法兰距(16.84mm)DL 卡口
  • 4 款最大光圈 f/2.8 的 DL 卡口定焦镜头
  • 全新开发的 D-Gamut RGB 色彩空间与 D-log 曲线
  • 全新升级的影像处理系统 CineCore2.1

 

 

就以上的参数来看,大疆这款摄像机跟专业电影摄影机都有得一拼。但是这款相机的价格也是不菲,禅思 X7 云台相机(不含镜头)中国大陆官方售价为 16,999 元。16mm,24mm 及 35mm 镜头售价均为 8,499 元,50mm 镜头则为 7,499 元,四款镜头的套装价格为 26999 元。“人民币”玩家或许可以入手一台。

 

GoPro ——Hero 6
GoPro 是来自美国的运动相机品牌,自 2002 年创立以来,迅速填补了极限运动领域摄影的空缺。其生产的相机可以固定在腰带、头盔、船舷、汽车、滑雪杆上,具有良好的抗震、防水性能。

 

 

GoPro 于 2018 年 9 月发布全新的 HERO6 运动摄像机。它配备了 GoPro GP1 处理器以及 GoPro 有史以来最先进的视频稳定系统。最高可拍摄包括 4K/60fps 和 1080p/240fps 的超清视频及高帧率视频模式。此外还发布了 5.2K 全景相机 Fusion,新增了固定支架及配件,并为 Karma 无人机加入“跟随(Follow)”模式。

 

图|GoPro Hero 6 的一些主要特点
 

 

无人机和传统的航空制造业产业链一样,产业链长,涉及产业众多,从航空机载武器装备、机身复合材料、飞行器操纵控制、发射回收装置、无人机整机等到无人机的应用等等。

 

行业不同领域的专业发展代表着无人机行业产业链正处于高速整合的阶段,我们可以看到目前行业正在进行细致的分工和专业化的生产,各家都各展己长。将自身的价值链整合到整个行业的大产业链中,优势企业进行强强联合,优化产业环节,实现产业链的整体最优化,而优化后的产业链或许更加有助于无人机行业的发展。

 

无人机市场从一开始的火热涌入,到洗牌之后回归冷静。技术会不断更新,无人机行业也会不断往前推进。但不同于手机这样的必需品,无人机走入寻常百姓家,估计还需等到技术成熟,价格下降。我们期待看到那一天,毕竟就算只是拥有一台空中摄像机,也是一件很“cool”的事情。

 

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