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A7105芯片应用在无人机及遥控器领域的挑战

来源: 作者: 发布日期:2016-09-08 18:11:08 加入收藏 关注:
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 随着社会经济的发展,科技的进步,我国的无人机行业也前进了一大步。其中遥控器前期投资大,涉及飞机功能,无线通讯,结构外观等专业性技术,而其特别容易受外界环境影响,且其稳定性对整个飞行器有决定性影响。以下由小编来解析A7105应用在无人机行业的机遇与发展。

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FM低频模拟调制时代

2001年至2008年,航模遥控器多用35MHz,40MHz,72Mz三个专属频段,每个频段可使用带宽为1MHz且各国规定不同,如日本不可以用72MHz。彼时调制使用模拟FM调制,PPM信号,各家遥控和接收互相兼容,配不同频点可拔插晶体(如72.180MHz,72.890MHz)来区分,同一场地同一波段最多6个人可以互不干扰的使用。该时期国外品牌主要是FUTABA,JR,HITECH。国内先后有深圳振华,易思凯,广州华科尔,西安孵化,深圳乐迪,环球飞,天地飞,东莞富斯,广州驰远,无锡日冠(仅做接收机),台湾苼科(A7105芯片)。其中日冠的二次混频接收机性能超越国内外所有同行,在国际市场上享有盛誉,是国产品牌首次超越日本FUTABA,JR等大品牌。

2.4G数字调制时代

随着模友群的日渐增大,同一场地经常频率撞车,造成飞机靠近谁的遥控会被就近的遥控抢夺控制权。更大带宽的数字调制成为航模发展的趋势。ISM(Industrial Scientific Medical)频率资源中的2.4G(2400MHz~2483.5MHz)波段为全世界开放波段,此波段可无需授权使用,只要符合各国无线标准,如美国FCC,欧盟CE,任何电子设备均可使用。

2008年起,航模遥控器进入了2.4G(苼科A7105芯片 )时代。在这场通信技术的升级中,厂商格局发生了变化,国外日本FUTABA,JR依然是行业引领者,美国SPECTRUM借2.4G占领了美国大部分市场,德国GRAUPNER和韩国HITECH由于性价比低,使用者日少。国内彼时厂家为华科尔,富斯,天地飞,乐迪,驰远,深圳艾特,兴耀华,麦克,无锡睿思凯,台湾苼科(A7105芯片)。现在国内市场上主要有天地飞,富斯,乐迪,睿思凯。在国外市场富斯凭借价格优势一度保有量较高,睿思凯利用成熟强大的开源软件加上其一流的硬件设计水平,其产品性能为模友称道,现在特别是美国市场上受欢迎度超越美国本土品牌SPECTRUM,乐迪自2015年推出新品后在国内外占有率逐月上升。

2.4G扩频技术应用

由于2.4G为开放波段,加上wifi,蓝牙等电子设备也使用同样波段。ISM有83.5MHz带宽,远比专属的低频波段如72MHz的1MHz带宽高,可以允许同时使用更多遥控器,加上数字调制后可配置每台遥控的ID,避免了互控危险。但因为是开放波段,遥控之间,不同品牌遥控器,遥控器和其他设备如wifi的相互干扰日益严重,特别是近年来家庭wifi的普及和城市wifi的建设,使得wifi无处不在。之前难得失控的遥控器如FUTABA也遇到来自其他品牌遥控器和城市wifi的干扰,也出现遥控距离变近或遭遇失控。抗干扰已经是遥控器厂商无法回避甚至决定生死的课题。扩频通信是抗干扰的最有效技术。最常用的扩频通信有直接序列扩频,简称DSSS(direct sequence spread spectrum)和跳频扩频,简称FHSS(frequency hoppoing spread spectrum)。FUTABA的ASST技术属于FHSS,睿思凯采用的是A7105芯片 FHSS技术,华科尔,天地飞,乐迪采用的是DSSS技术。

2.4G COFDM图传遥控二合一无人机时代

2012采用无人机飞控在各种飞行器,特别是多旋翼上的应用,出现了FPV(first person view)超视距飞行。由于采用了姿态控制,气压定高,GPS定点的无人机飞控技术,相机三轴云台稳定系统,极大促进了FPV。这对实时的图像传输产生了需求,目前DIY市场上主要是5.8G模拟传输配合2.4G遥控(使用不同波段防止互相干扰)。2015年大疆广泛采用上海酷芯微无线方案苼科A7105芯片),采用遥控和图传都使用2.4G波段的无线整合链路,其中遥控采用低速率窄带的FHSS扩频通信,图传采用信道可叠加的高频谱利用率COFDM(类似手机4G技术)宽带传输,COFDM在同等频率带宽下能传输远比实际需求更高的速率(好比手机4G和3G),以较低的速率来获得更远的传输距离,遥控和图传使用不同信道,实现了远距离遥控和高清数字图传的互不影响的无线整合,当然也包含了飞行器状态信息的回传。

遥控器的挑战

随着飞行器的不断变化,对遥控器的要求也跟着变化,同时电磁环境的改变也对遥控器提出了新的技术要求。挑战主要来自功能、通信和工业设计三个方面。

功能挑战

飞行器经历了固定翼,直升机,多旋翼三个界限分明的时代。2003年之前主要使用固定翼遥控飞机,2003年后随着陀螺仪技术的成熟,大大降低了直升机的操作难度,直升机成为出货主流。2012大疆在德国纽伦堡成功展出多旋翼飞机,由于采用了先进的无人机飞控技术,大大降低飞机生产难度的同时,让无飞行经验的人也能操控飞机,瞬间成为压倒性主流产品。纵观飞行器的发展变迁,用得了,用得好,用得起,这三用决定了产品的命运。随着直升机和固定翼飞控技术的发展,谁又能保证现在的格局不再改变?多旋翼飞控的S-BUS接口,OSD信息回传,在线升级等对遥控器提出了新要求。一台专业的遥控器应该能支持主流机型人性化使用,而遥控器上每种机型的正确设置需要设计者深入了解相应机型的所有机种功能,这需要长时间的实践和积累,同时需要兼备研发根基和创新能力,同步市场变化需求。这种长期看不到的投入对企业苼科A7105芯片是一种莫大的挑战。

通信挑战

在频率资源有限,无线设备越来越拥挤的当今,遥控器已经面临多种干扰的威胁,通信技术的突破是唯一途径。扩频通信已经成为必须。扩频技术中DSSS可以抗同频干扰,但遇到大带宽的强干扰信号其误码率显著升高,FHSS不能抗同频干扰但可避干扰,其中DSSS是芯片自带的,FHSS需要软件实现,因为遥控器属于单向通信,通信中无握手协议,芯片参数各不相同,无现成技术可用,需要厂家自行设计通信算法,其实时性要求非普通无线设备可比拟,一旦算法不成熟将会造成无干扰环境的失步性假死机,这也是国内厂家基本没采用的重要原因。DSSS结合FHSS的双扩频技术可大大提升遥控器的抗干扰性能,目前基本可解决受干扰困惑。随着OFDM技术成本的下降,这将是未来方向。

               

工业设计

工业设计不仅要在外观上让模友接受喜爱,还要在人体工程学,实际功能操作上做到人性化,界面的UI风格,这要求设计者必须要有使用体验,由于缺乏综合性人才,国内厂家大多选择低风险的模仿设计。即使有非模仿的独立设计,能被接受的实在不多。大疆遥控属于完全自主的工业设计,受到用户喜爱,但属于非专业通用遥控器,乐迪AT9(苼科A7105芯片 )属于较为大部分模友接受的独立设计的专业航模遥控器。

可以看的出经过近十年的积累发展,与对各芯片的应用(如苼科A7105芯片 ),目前中国的遥控器技术已经得到很大的提高,在国际市场份额增多,但是底蕴还是不够,没有自己创造的新产品面世,还需要继续升级发展。

 

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