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Amazon快递无人机的UAV设计如何应对SWaP挑战?

时间:2018-10-11 11:14来源:无人机网 作者:中国通航 点击:

 

Amazon Prime Air是亚马逊正在部分地区测试的无人机快递服务,这种专门针对快递业务而设计的UAV采用复杂的“感应和避免碰撞”技术,以高度自动化的工作方式在低于120米的高空飞行,可在30分钟内将重达2.3公斤的包裹安全地送达客户手中,服务范围在16公里以内。
Amazon快递无人机的UAV设计如何应对SWaP挑战?

图一:Amazon Prime Air服务所使用的无人机型号之一(来源:Amazon)

民用无人机市场预测

无论是亚马逊的专业快递无人机,还是大疆的消费娱乐无人机,都是广泛意义的UAV市场的分支。据市场调研公司Tractica的UAV统计数据显示,全球UAV数量将从现今约8万架增长到2025年的270万架,年销售额高达82亿美元。另据前瞻产业研究院数据,不考虑军用无人机,单就中国民用无人机市场来说,2018年市场规模将超过100亿元,预计到2020年可以增长到600亿元,而到2025年将高达1800亿元。

什么是SWaP?

无人机市场的飞速增长也在驱动着UAV复合材料和航空电子技术的发展。UAV设计的电子部分涉及计算处理、通信、传感、成像和电源管理等。无论采用哪种技术方案,UAV设计都必须应对SWaP的挑战。SWaP代表尺寸(Size)、重量(Weight)和电源(Power)的缩写,是UAV设计要考虑的重要因素。本文将从微处理器、传感器、RF和微波器件,以及电源等技术角度来探讨应对SWaP挑战的方法。

SWaP的首要挑战:系统模块(SOM)

除了计算处理性能和网络通信功能外,UAV设计还对核心处理器系统有稳定性和安全方面的严格要求。做为通用的嵌入式计算平台,NXP QorIQ系列通信处理器已被证明可以满足这些要求。QorIQ微处理器包括基于64位e5500 Power Architecture处理器内核的T系列,以及基于ARM CORTEX A72内核的Layerscape系列,特别适用于低功耗、高处理性能的混合控制和数据应用,比如交换机、路由器和互联网接入设备等。例如,以Teledyne e2v 公司名为Qormino系列的新通用计算平台解决方案,结合强大的PowerPC或ARM的多核微处理器(具高密度DDR4内存)也是理想的嵌入式计算平台,适用于工业控制和航空航天等高可靠性应用。

虽然NXP为设计工程师在微处理器解决方案上提供了完整的参考设计板和软硬件开发平台,但针对像UAV无人机这样的高可靠性嵌入式计算应用,有不少设计经验丰富的服务商在为系统设计师提供更为专业和定制化的系统级模块(SOM)及相应服务,其中包括荷兰的Sintecs公司开发的参考设计板和法国的Teledyne e2v公司的Qormino产品。图二对参考设计板做了尺寸上的对比。由于可见的内存模块整合,Qormino拥有巨大的尺寸优势。这表明Qormino在应对SWaP挑战上,克服了尺寸这个首要障碍。

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