原创四旋翼无人机方案浅析

 2023-12-29 11:26  654 5 5 分类: 无人机

无人机按飞行平台构型分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机、复合翼无人机六类；按用途可划分为民用无人机和军用无人机。

图1、无人机详细分类(来源：DronePlus无人机联盟)

图2、无人机构型分类实例(来源：DronePlus无人机联盟)

Frost&Sullivan & 中商产业研究院数据显示，中国民用无人机市场规模2020年达到361亿元，预计2021年市场规模可达401亿元。民用无人机主要分为消费级无人机和工业级无人机两种，我国消费级无人机市场占比更多达65.12%，工业级无人机市场占比达34.88%。

图3、中国民用无人机市场规模(来源：中商情报网)

今天我们从元器件选型及方案简单剖析一下四旋翼无人机，它结构简单、机动性强、可垂直起降、定点悬停、安全性高、操控灵活、携带方便等特点，已经被广泛的应用于航拍、灯光秀表演、巡检、勘探测绘、应急救援等场景。无人机的核心系统是传感器系统和控制系统，有角速度传感器（陀螺仪）、加速度传感器（加速度计）、地磁传感器（数字罗盘）、气压传感器（气压计）、红外传感器、超声波传感器、位置传感器（GPS、GNSS）等感官器件，还有微处理器（MCU）、通用处理器（MPU）、数字信号处理器（DSP）、视频处理器（VPU）FPGA等大脑器件。话不多说，我们盘点一下四款不同无人机的方案及BOM，一探究竟。

图4、四旋翼无人机硬件结构图(来源：传感器技术)

图5、DJI Mavic Air 2及遥控器组件图(来源：eWisetech)

品牌	型号	描述
大疆创新(DJI)	-	四个螺旋桨电机
思特威(SMARTSENS)	SC031GS	机身底部前后两组每组两颗避障传感器
ACTIVE-SEMI	PAC5223	电源板飞行螺旋桨电机驱动芯片
万国(AOS)	AON7934	电源板30V双路非对称N沟道AlphaMOS
安霸(AMBARELLA)	H6	主板DSP图像处理芯片
SK海力士(SK HYNIX)	H9HCNNN8KUMLHR-NME	主板LPDDR4内存芯片，8Gbit容量
三星(SAMSUNG)	KLMAG1JETD-B041	主板闪存芯片，16GB容量eMMC
大疆创新(DJI)	S1	主板数据传输系统芯片
德州仪器(TI)	OPT3101	主板避障接近和距离传感器(AFE)，用于基于飞行时间(ToF)的连续波接近感应和测距
ACTIVE-SEMI	ACT8846	主板电源管理芯片
IMAGINATION	IMG IE1000	主板Ensigma Explorer RPUs，低功耗Wi-Fi芯片
UBLOX	UBX-M8030-KT	通讯板GNSS定位芯片
爱盛(ISENTEK)	IST8310	电子罗盘芯片
意法半导体(ST)	LSM9DS0	六轴加速度计和陀螺仪芯片
索尼(SONY)	IMX586	4800万像素主传感器
大疆创新(DJI)	PB2-3500mAh-1155V	11.55V，3500mAh锂电池，由新能安(POWERAMP)提供
华大半导体(HDSC)	HC32F030J8TA	遥控板MCU
大疆创新(DJI)	S1	遥控板数据传输系统芯片
IMAGINATION	IMG IE1000	遥控板Ensigma Explorer RPUs，低功耗Wi-Fi芯片
德州仪器(TI)	BQ24253	遥控板充电芯片，单节 2A 独立降压型锂离子电池充电器
华邦(WINBOND)	W25Q128JVSSIQ	遥控板128MB存储芯片
索尼(SONY)	IMX586	4800万像素主传感器
大疆创新(DJI)	-	遥控器两颗3.7V，2600mAh，18650型锂电池
-	-	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表1、DJI Mavic Air 2(包含遥控器) BOM表

图6、DJI Spark组件及主板(来源：电子技术设计)

品牌	型号	描述
大疆创新(DJI)	-	四个螺旋桨电机
意法半导体(ST)	STM32F303	主板MCU芯片，负责电机控制
芯源(MPS)	MP6536	主板3通道半桥驱动芯片，负责电机驱动
英特尔/MOVIDIUS(INTEL/MOVIDIUS)	MA2155	主板VPU芯片
微芯/爱特梅尔(MICROCHIP/ATMEL)	ATSAME70Q21	主板MCU芯片，负责飞控
美光(MICRON)	MT29TZZZ4D4BKERL-125 W.94M	主板存储芯片，集成了4GB eMMC和512MB LPDDR3
联芯科技(LEADCORE)	LC1860C	主板CPU，4核ARM Cortex-A7处理器，主频1.5GHz，集成双核MaliT628 GPU，具备1300万像素摄像处理能力及1080P@30fps编解码
联芯科技(LEADCORE)	LC1160	主板电源管理芯片
创惟科技(GENESYS)	GL850G	主板USB2.0的HUB芯片
高通 ATHEROS(QUALCOMM ATHEROS)	AR1021X	主板双频Wi-Fi芯片
思佳讯(SKYWORKS)	SKY85809-11	双频WLAN FEM芯片，集成2.4 GHz PA，5 GHz PA，发射滤波器，双工器和T/R开关
德州仪器(TI)	BQ25700	主板充电管理芯片
UBLOX	UBX-M8030-KT	通讯板GNSS定位芯片
索尼(SONY)	-	1200万像素主传感器
大疆创新(DJI)	-	11.4V，1480mAh锂电池
-	-	3D ToF深度相机模块
-	-	声纳和红外测距模块
-	-	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表2、DJI Spark(不含遥控器)BOM表

Parrot Bebop 2 (来源：硬件十万个为什么)

品牌	型号	描述
Parrot	CPICS01642A	自研应用处理器芯片
南亚(NANYA)	NT5CB128M16FP-DII	256MB容量DDR3 SDRAM存储芯片
东芝(TOSHIBA)	TC58BYG0S3HBAI6	256MB SLC EEPROM
Parrot	CPICS01544A	电源管理芯片
博通(BROADCOM)	BCM43526KMLG	5G WiFi 2-Stream 802.11ac收发器
思佳讯(SKYWORKS)	SKY85803-11	双通道802.11ac FEM
英飞凌/赛普拉斯(INFINEON/CYPRESS)	CY8C3445AXI-104	8位微控制器 -MCU 32K Flash 50MHz 8051 1.71V to 5.5V
东芝(TOSHIBA)	THGBMBG6D1KBAIL	8GB eMMC
TDK/应美盛(TDK/INVENSENSE)	MPU-6050	三轴加速度计和三轴陀螺仪
UBLOX	NEO-M8N-0-01	通讯板GNSS定位芯片
-	-	1400万像素主传感器
Parrot	-	11.1V，2700mAh锂电池
-	-	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表3、Parrot Bebop 2 BOM表

图7、睿炽特洛(Tello)核心板 (来源：贸泽电子)

品牌	型号	描述
美满(MARVELL)	88W8801-NMD2	2.4 GHz Wi-Fi SoC芯片
英特尔/MOVIDIUS(INTEL/MOVIDIUS)	MA2155	VPU芯片
ACTIVE-SEMI	ACT8846QM460-T	电源管理芯片
武汉新芯(XMC)	XM25QU64B	存储芯片
德州仪器(TI)	BQ24253	充电管理芯片
西安芯派(SAMWIN)	SW15P02	充电器板P沟通MOS管
英集芯(INJOINIC)	BCM43526KMLG	充电器板锂电充电管理芯片
昂宝(ON-BRIGHT)	OB38S08A	充电器板微控制器
-	-	500万像素主传感器
大疆创新(DJI)	-	3.8V，1100mAh锂电池
大疆创新(DJI)	-	四个螺旋桨电机
大疆创新(DJI)	-	飞控系统
-	-	按键、接口、连接器、阻容感、指示灯等

表4、睿炽特洛(Tello)BOM表

飞控算法是四旋翼无人机的核心技术，无人机厂商的核心竞争力或在于自研芯片、算法、软件和应用场景上的创新。大疆凭借技术创新，作为无人机领域的经典范例让人称道。而飞控技术与无人驾驶技术上有着共通性，大疆Livox以激光雷达入局自动驾驶，也就不足为奇。拍明芯城作为快速撮合的元器件交易平台，聚焦服务长尾市场的中小微电子企业，帮助每一颗芯片的Design In、Design Win和流通买卖更高效，深入落地到千行万业，做最好的元器件搬运工和SaaS工具提供商，帮原厂和代理商找到并成功将芯片Design Win进下一个“大疆”，同时让创造“大疆”的工程师们得到更好的服务与支持！

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