| 友尚推出ST SensorTile無人機感測與連接功能方案 |
| 日期：2017/7/19 14:20:41 作者： |
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無人機（drone）的正式名稱為無人飛行器（unmanned aerial vehicle），它是一種不需要人駕駛的飛行器，主要通過遙控或內(nèi)設(shè)的智能控件進行操控。該如何通過整合嵌入式系統(tǒng)，提供器具導(dǎo)航、自我平衡等功能并飛行到特定高度，同時還能和位于遠程的用戶或機器交換信息，無人機就是一個最好的實例。
傳統(tǒng)上來說，無人機常見于防御及科學(xué)方面的應(yīng)用，像是深入偏遠地區(qū)、監(jiān)控、氣象偵測或送貨到條件惡劣的地區(qū)。近來由于低成本的微型低功耗嵌入式技術(shù)問世，無人機逐漸被運用在消費性應(yīng)用。現(xiàn)在無人機已成為玩具、攝影輔助器材、送貨載農(nóng)藥噴灑的工具等。
無人機吸引了各類人的濃厚興趣，包括創(chuàng)新企業(yè)、學(xué)生、系統(tǒng)整合商、解決方案供貨商、電商以及科技供貨商。無人機可使人類的生活變得更好、更安全也更有效率。
傳感器以低功耗網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)出現(xiàn)重大進展，是近來無人機得以飛快成長的關(guān)鍵所在，而本文也將對此加以詳細說明。
無人機的特性
無人機的動作必須非常精確，除了穩(wěn)定，還要能到飛行到預(yù)期的高度并有效進行溝通。因此，一臺最基本的無人機必須具備以下特性：
a）穩(wěn)定：無人機應(yīng)該要穩(wěn)定，不可無預(yù)警突然震動、搖晃或傾斜，否則就會失去平衡并墜毀。
b）精確：無人機的動作要非常精確。至于動作可能指距離、速度、加速、方向與高度。
c）能抵抗各種環(huán)境條件：無人機要能抵抗下雨、灰塵、高溫等環(huán)境狀況。而且不止外部材質(zhì)，無人機內(nèi)部所使用的電子零件也要如此。
d）低功耗：無人機將會變得越來越輕，因此如何確保超低功耗以盡量縮小電池尺寸就顯得尤為重要。低功耗技術(shù)的崛起，已使得無人機技術(shù)得以普及化。
e）境感知：環(huán)境傳感技術(shù)逐漸崛起，成為無人機最關(guān)鍵的發(fā)展領(lǐng)域之一�，F(xiàn)在的無人機都具備好幾種傳感器以監(jiān)測環(huán)境。收集到的數(shù)據(jù)可用在各種應(yīng)用，例如氣象監(jiān)測、農(nóng)業(yè)等用途。
f）聯(lián)網(wǎng)功能：聯(lián)網(wǎng)功能是無人機崛起并廣為市場接受的重要因素。無人機可通過簡單的智慧手機、遙控器或直接通過云端加以控制。應(yīng)根據(jù)不同使用案例，提供適合的聯(lián)網(wǎng)功能解決方案。有的無人機會采用多種聯(lián)網(wǎng)功能解決方案，以滿足多用途使用案例的需求。
無人機的聯(lián)網(wǎng)功能
無人機有各種不同的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)選項可考慮。 低功耗藍牙（BLE）與Wi-Fi多半用于智能手機聯(lián)網(wǎng)，Sub-1GHz則是用在遠程控制器，能提供更遠距離的聯(lián)網(wǎng)功能。接下來我們將進一步討論BLE、RF sub-1GHz 以及Sigfox等低功率技術(shù)。
Bluetooth Smart低功耗藍牙技術(shù)（BLE）
Bluetooth Smart又稱為低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy，BLE），能提供無人機低功耗的聯(lián)網(wǎng)功能。這種技術(shù)適合低階機種，特別是玩具無人機。它能讓無人機和做為控制裝置的智能手機、平板、手提電腦或?qū)Ｓ眠h程控制器進行雙向通訊。低功耗藍牙能讓無人機具備絕佳的電池續(xù)航力，這是使用Wi-Fi、傳統(tǒng)藍牙（Classical Bluetooth）等傳統(tǒng)無線技術(shù)所不可能達到的。
低功耗藍牙使用的是2.4GHz免費授權(quán)ISM頻段。相關(guān)標準由藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）負責管理，并支持各大智慧手機品牌。低功耗藍牙裝置有兩種主要做法：
1）網(wǎng)絡(luò)處理器：網(wǎng)絡(luò)處理器是一種執(zhí)行低功耗藍牙通訊協(xié)議的低功耗藍牙裝置，其中包含控制器、主控組件與堆棧。但它需要一個獨立的微控制器，才能搭配執(zhí)行低功耗藍牙配置文件和應(yīng)用程序的主要微控制器并順利運作。它也是一套獨立的平臺，能提供更大的彈性空間，讓用戶選擇最適合的微控制器或操作系統(tǒng)。BlueNRG-MS是意法半導(dǎo)體所推出的網(wǎng)絡(luò)處理器，可支持BLE 4.1規(guī)范。這款I(lǐng)C能同時擔任主控（master）與從屬（slave），如此一來遠程搖控器就能做為智慧手機的從屬裝置，同時也是無人機的主控裝置。
2）系統(tǒng)芯片（SoC）：系統(tǒng)芯片是一種獨立的芯片組，包含控制器、主控組件、堆棧配置文件和應(yīng)用程序。 意法半導(dǎo)體的BlueNRG-1是一款通過BLE 4.2認證的系統(tǒng)單芯片，其中包含15個GPIO、I2C、SPI、UART、PWM、PDM以及160kb的RAM。因為支持BLE 4.2規(guī)范，這種IC還能提供先進的安全與隱私功能。
RF sub-1GHz
正如名稱所顯示，RF sub-1GHz是利用低于1GHz的頻率傳送訊號。 每個國家所定義的頻率不同，免費提供做為工業(yè)或科學(xué)研究用途。以下為各國所提供的免費頻段：
North America：315、433、915MHz；
Europe：433、868MHz；
India：433, 865-867MHz；
北美：315、433、915MHz；
歐洲：433、868MHz；
印度：433、865-867MHz。
sub-1GHz頻率的好處是這些頻段相對較為安靜、距離較長且電流消耗量極低。 缺點是無法直接提供智能手機聯(lián)機功能，而且并不是每個地方都能使用。
Sigfox
Sigfox是采用sub-1GHz頻率的一種訂閱制低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）服務(wù)。Sigfox能直接連結(jié)電信基礎(chǔ)架構(gòu)，然后轉(zhuǎn)接上云端。 它的連網(wǎng)功能有效范圍可達數(shù)公里之遠。用在無人機時，Sigfox可追蹤并將傳感器數(shù)據(jù)傳送到云端。它是一種直接連結(jié)電信基礎(chǔ)架構(gòu)的低資料率技術(shù)，因此一般預(yù)料將無法取代可以直接進行控制的聯(lián)網(wǎng)選項，例如低功耗藍牙，還有RF sub-1GHz直接點對點聯(lián)機。
意法半導(dǎo)體最近推出了RF sub-1GHz與Sigfox收發(fā)器S2-LP。這款產(chǎn)品能在430-470MHz以及860-940MHz頻段進行通訊。輸出功率最高達+16dbm，靈敏度最低到-130dbm。這款超低電流IC可用于點對點聯(lián)機，在無人機與遠程搖控器之間建立連結(jié)。這款產(chǎn)品還通過Sigfox認證，經(jīng)過設(shè)定即可讓無人機直接連上Sigfox網(wǎng)絡(luò)。
開發(fā)平臺
無人機等新興應(yīng)用程序的崛起，主要是由創(chuàng)新企業(yè)與年輕一代的工程師所帶動。此外因為市場演化速度加快，成功的機率絕大部分取決于花費的時間與成本。因此，一個價格合理、彈性、生產(chǎn)就緒且可隨時擴充的開放原始碼平臺環(huán)境，就顯得非常重要。
意法半導(dǎo)體已推出STM32開放式開發(fā)環(huán)境平臺，讓設(shè)計人員可以利用意法半導(dǎo)體的微控制器、傳感器、射頻與模擬產(chǎn)品，以非常具有彈性且價格合理的方式開發(fā)產(chǎn)品。這個硬件平臺還提供搭配的軟件驅(qū)動程序、中間件函式庫與應(yīng)用程序，還有相關(guān)的Android與iOS程序代碼。
用戶也可以透過一份簡單的計算機授權(quán)協(xié)議，存取各種先進數(shù)據(jù)庫。一旦經(jīng)過平臺測試，設(shè)計人員就能開發(fā)自己專用的印刷電路板，并加載他們在平臺上開發(fā)的固件。用戶只有在想要測試專用電路板時，才必須簽署數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)授權(quán)。
SensorTile
SensorTile是一種方形的微型化設(shè)計平臺，其中包含遠程感測及測量動作、環(huán)境與聲學(xué)參數(shù)所需要的一切組件。開發(fā)人員能即刻專注于無人機的空氣動力學(xué)、馬達控制與物理設(shè)計，而不必擔心聯(lián)網(wǎng)功能與傳感器整合。
無人機是近年來最重要的創(chuàng)新技術(shù)之一。隨著低功耗傳感器與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的問世，現(xiàn)在的無人機已可廣泛應(yīng)用于各種消費性及工業(yè)應(yīng)用。無人機為開發(fā)人員及創(chuàng)新企業(yè)提供了新的商機，解決一些過去被認為是不實際或過于昂貴的復(fù)雜問題。意法半導(dǎo)體深信無人機是一個值得關(guān)注的重要市場，將持續(xù)致力于相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的開
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