村田：火星上也有无人直升机？-Ameya360 electronic components purchasing network

村田：火星上也有无人直升机？

Release time：2022-12-02

author：Ameya360

source：网络

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　　五十一年前的今天，苏联火星3号的登陆器成功在火星软着陆，成为第一个抵达火星的探测器。这些年来，人类对火星的探索从未停止。2021年2月18日下午3时55分（美国加利福尼亚时间），肩负着寻找火星古老生命迹象的使命，火星探测器 “毅力”号成功登陆火星。和“毅力”号火星探测器一起驶向太空的还有它的小跟班，被称作“小机灵”的“机智”号无人直升机。

　　不要小瞧这架只有玩具大小的无人机，它满载着工程师团队们的心血和期待，是第一架“在另一个星球进行动力控制飞行”的飞行器。

村田：火星上也有无人直升机？

　　困难重重

　　要想让无人直升机在火星表面起飞，难度要比想象得大得多。火星的大气浓度不足地球的1%，因此作用在直升机螺旋桨上的反作用力就小，使得飞机很难产生升力，直升机不容易起飞。另外由于稀薄的大气无法维持热量，火星昼夜温差非常大。火星表面温度白天时最高温度大约27摄氏度，晚上最低温度大约零下133摄氏度。这就意味着除锂离子电池、传感器和摄像机外，无人机还需要配备保温和绝缘材料来保证它能够在火星环境下正常工作。

　　姿态掌控是关键

　“小机灵”在火星上起降的姿态掌控也比地球难很多。火星的重力加速度只有3.71m/s，比地球9.81m/s?要小, 也就是相比地球的1g火星上的重力加速度只有0. 38g。当无人机姿态（倾斜角度）发生改变时需要通过星球的重力加速度进行三角函数换算。能够在极端温差下工作又能准确测量“ 机智” 号的倾角传感器就非常关键。

　　工程师团队击破横在眼前的限制，敲定了无人直升机的最后设计。

　　“机智”号采用共轴双旋翼设计，旋翼长度为1.2米，最高转速约2400转/分钟，确保直升机能够在火星稀薄的大气中飞起来。起落架选用超轻碳纤维管材质，桨叶采用碳纤维泡沫芯材质来控制整体的重量。

　　其中村田制作所的双轴加速度传感器与高度计，摄像头等被选拔参与火星任务。

　　“毅力”号测探车在火星行驶的时候，会时常停下钻取岩石，收集岩石和土壤样本。采集的样本将在2030年送回地球，供研究团队寻找样本材料中保存的生命印记，以及分析火星过去存在生命的可能性。

　　如果说“毅力”号是探测家的角色，那“机智”号扮演的角色是一只会飞的眼睛。

　　它可以获取太空轨道上无法获得的近距离图像，探测车不能开进的复杂地形如悬崖或深坑，灵巧的“机智”号无人机都可以从容应对。它以更广阔更清晰的独特视角，为探测器和“毅力”号火星团队提供高清的讯息。

　　NASA认为，如果这次“ 毅力”号携带的无人机证明可以在火星表面稳定飞行并且拍摄影像，那么一次性拍摄15分钟的收获，基本要超过火星地面巡视车活动一个月才能探测的区域。

　　卓越表现

　　在JPL的最初计划中，“机智”号只用执行五次飞行任务。但“机智”号超出众人预期的实力，使得团队决定让它进行更复杂的飞行任务并帮助“毅力”号探测器在火星表面规划最有效的路线。

　　截至2022年11月30日，“机智”号共成功执行了34次飞行任务。

　　6月至8月，由于 “机智” 号所处的地区是冬季，空气中的灰尘增多，太阳能电池板可获得的阳光大幅减少，因此团队决定让“机智” 号直升机休息几周，以便重新建立日常充电状态。

　　灰尘消散后“机智”号就结束了短暂的休整，再次执行飞行任务。

　　“机智”号的意义非凡，不仅仅因为它是第一架“在另一个星球进行动力控制飞行”的飞行器，它更是给予了美国宇航局为未来的火星任务以及可能的其他星球的任务创造更先进的飞行器的信心。

　　未来将有更多精细先进的飞行器在各大星系探索，而村田也将一如既往地为点亮每个“可能”提供强有力的支持。

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行业新闻

村田：工业环境中的测距与定位应用解决方案

　　在现代工业环境中，随着自动化技术的迅速发展，准确的测距与定位技术成为了提高生产效率、保障工人安全和优化资源分配的关键因素。随着工业4.0的进一步推进，实时定位系统(RTLS)、激光测距技术、超宽带(UWB)技术等表现突出的测距与定位解决方案，已经成为实现精细化管理和智能化运营的重要技术。　　本文将探讨这些技术在工业环境中的应用现状、面临的挑战，与未来的发展趋势，以及由Murata(村田制作所)所推出的相关解决方案。　　准确测距，确保工业系统的效率和安全　　利用M2M(机器与机器)和H2M(人与机器)之间的准确测距功能，可以增强多种应用中的安全性，尤其是在工业自动化、智能交通和人机协作领域。测距应用通常会使用包括超声波、雷达、激光雷达(LiDAR)或超宽带(UWB)等技术。这些技术能够提供亚米级甚至厘米级的距离测量精度。通过实时测量机器或人之间的距离，可以生成准确的位置信息，并通过算法对其进行处理。　　在工业环境中，防碰撞系统相当重要，自动化设备和机器人之间的准确测距可以避免相互碰撞，确保设备的安全运行。此外，机器之间的准确测距还可以帮助优化其移动路径，减少不必要的能量消耗和磨损，从而提高系统的效率和安全性。　　在人与机器人协作的环境中，人机协作的安全便相当关键，通过测距技术实时监控两者之间的距离，当检测到人员过近时，系统可以自动减速或停止机器人以防止发生碰撞。此外，测距技术还可以用于监控危险区域，确保人类操作员不会无意中进入危险的工作区。　　目前已可采用多种技术结合的安全保障方式，像是进行多传感器组合，将多种测距技术和传感器数据结合(如摄像头、红外线传感器等)，可以提高测距的可靠性和准确性，从而进一步增强安全性，或是利用人工智能和机器学习算法分析测距数据，可以预估潜在危险，并提前发出警告，以避免事故发生。　　通过以上方式，M2M和H2M之间的准确测距功能，在保障工业和人机协作安全方面发挥着至关重要的作用。　　实时定位系统，有哪些常见关键技术?　　实时定位系统(RTLS, Real-Time Location Systems)是一种能够实时跟踪和监控物体或人员位置的技术，大量应用于安全管理和工人效率监控。　　RTLS实时定位系统的关键技术相当多样。　　像是UWB技术可提供高精度的定位，误差范围通常在几公分以内，非常适合需要准确跟踪的应用场景。　　或是采用射频识别(RFID)系统，通过在标签和读取器之间传输信号来跟踪物品或人员的位置，它通常用于较低精度的定位。　　此外，也可采用Wi-Fi定位，其可基于信号强度测量，可以在已有的网络基础设施上部署，但定位精度通常较低。　　另一方面，还可使用蓝牙低功耗(BLE)技术，BLE信标通过发送信号与设备通信来实现定位，精度适中，适合低功耗需求的场景。　　全球定位系统(GPS)则是适合在户外环境中使用，在室内定位的效果较差且耗电较多。　　此外，也可利用摄像头和计算机视觉技术来检测和跟踪物体或人员的位置，通常用于需要高精度的室内应用。　　RTLS的应用领域相当宽广。　　像是在工人安全监控应用中，RTLS可以实时跟踪工人在工作环境中的位置，确保他们不会进入危险区域。如果工人靠近危险设备或区域，系统可以发出警告或自动停止相关设备。在发生紧急情况时，RTLS也可以帮助迅速定位工人并引导救援人员进行迅速救援。　　此外，还可通过分析工人在不同区域的活动，可以评估工作流程的效率，优化任务分配，减少时间浪费，提高生产力。　　RTLS还可以用于跟踪和管理工具、设备和物料，减少丢失和误放的情况，确保设备的有效利用。　　在仓库和物流中心，RTLS可以优化库存管理，减少订单处理时间，提升供应链的整体效率。　　在医院环境中，RTLS可用于跟踪医护人员、病人和关键医疗设备的位置，确保及时响应和资源的有效使用。　　超宽带技术，实现安全、准确的距离测量　　UWB技术利用基于无线电波飞行时间(ToF)技术，来进行的安全、准确的距离测量。　　Murata生产与开发了基于NXP的UWB模块，以及采用Qorvo与Nordic芯片的UWB模块。　　Murata的Type 2BP是超小型UWB模块，包括NXP的Trimension SR150 UWB芯片组、时钟、滤波器和外围器件，非常适合一般物联网设备。这款小尺寸UWB模块支持UWB 5与9频道，具有SPI接口与3天线支持(3D AoA或2D AoA)，并已通过FCC/CE参考认证，采用树脂模制结合共形屏蔽结构，尺寸仅有6.6 × 5.8 × 1.2 mm，支持功率校准和晶体校准。　　Murata还推出搭配Type 2BP的评估板──LBUA0VG2BP-EVK-P，该评估板上有Type 2BP和NXP QN9090(BLE芯片)、USB-UART转换IC，可通过USB电缆供电，并通过PC的COM端口运用QN9090控制Type 2BP。该开发套件已获得Apple®批准，用于评估支持UWB的配件，这些配件利用Apple的附近交互框架，可与包含U1芯片的Apple产品进行交互。　　Murata的另一款基于NXP UWB芯片组的UWB模块是Type 2DK，这是一款一体化UWB结合蓝牙®LE组合模块，集成了NXP Trimension™ SR040 UWB芯片组、NXP QN9090蓝牙® LE与MCU芯片组、板载天线和外围器件，非常适合使用钮扣电池供电的UWB标签/跟踪器，以及一般物联网设备，并已通过FCC/CE参考认证。　　Murata也有推出搭配Type 2DK的评估套件──LBUA2ZZ2DK-EVK，该评估套件上配有Type 2DK、UART-USB IC、SWD端口和币形电池座。　　Murata的Type 2AB模块则是被设计为超小型、高质量和低功耗的UWB模块，非常适合小型电池供电的物联网设备和应用。　　Type 2AB采用Qorvo QM33120W UWB芯片组，支持5和9频道，并通过FCC/IC/TELEC参考认证，集成了Nordic IC—nRF52840，是无主机模块，它还具有蓝牙低功耗功能，用于唤醒UWB和更新固件，集成的3轴传感器可节省电池电量，并嵌入UWB和MCU的参考时钟。Type 2AB是市场上特别小巧、高度集成的UWB模块，比CoB解决方案面积减少75%，每个器件的频率、发射功率和天线延迟均经过校准，可支持多天线设计和评估。　　LBUA5QJ2AB-828EVB评估套件是Murata UWB/蓝牙低功耗模块Type 2AB的评估板，可通过USB接口将板上的Type-C USB端子与PC连接并通电，且有串口，客户可以通过串口终端输入AT命令来评估RF性能。如果客户将演示固件重新编程到模块中，还可以评估简单的TWR和PDoA功能。　　应用于测距与定位的Wi-Fi与蓝牙模块　　除了UWB技术之外，Wi-Fi与蓝牙技术也可用于测距与定位应用，当Wi-Fi与蓝牙结合时还可让您直接连接到互联网，因此它是适合物联网产品特别灵活的无线技术。　　目前Murata已有多种Wi-Fi®与蓝牙模块可供选择，支持IEEE 802.11a、11b、11g、11n和11ac 2×2 MIMO标准、2.4GHz和5GHz频段，适用于无线LAN和蓝牙®4.1/4.2/5.0/5.1 BR/EDR /LE通信。　　Murata的Type 2AE是一款基于Infineon CYW4373E组合芯片组的小型高性能模块，支持Wi-Fi®802.11a/b/g/n/ac结合蓝牙® 5.2 BR/EDR/LE，Wi-Fi上的PHY数据速率达到433Mbps，蓝牙®则支持3Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持SDIO v3.0 DDR50接口，蓝牙®部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM，WLAN和蓝牙®部分也都支持USB 2.0接口。　　在开发系统时可在NXP i.MX(Linux/FreeRTOS)上开发软件，若要在RTOS上开发软件，可采用Infineon的WICED™开发系统，可大大减少为嵌入式设备添加无线连接所需的工作量。该SDK使开发人员能够迅速创建针对资源匮乏的微控制器的网络连接应用。在评估工具方面，则可以在Linux系统上选择Embedded Artists的2AE M.2模块。　　Murata的Type 2EA则是一款基于Infineon CYW55573组合芯片组的小型高性能模块，支持Wi-Fi®802.11a/b/g/n/ac/ax 2×2 MIMO与蓝牙®5.3 BR/EDR/LE，Wi-Fi®上支持达到1.2 Gbps PHY数据速率，以及传统蓝牙(EDR)上的3Mbps PHY数据速率与蓝牙®LE上的2Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持PCIe v3.0 Gen 2和SDIO 3.0接口，蓝牙®部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM。　　Type 2EA同样拥有NXP i.MX Linux上支持的软件配置，以及适用于NXP i.MX平台的Linux驱动程序/固件，Murata建议的评估硬件则是Embedded Artists的2EA M.2模块。　　Type 1XL则是一款基于NXP 88W9098组合芯片组的小型高性能模块，支持Wi-Fi® 802.11a/b/g/n/ac/ax 2×2 MIMO与蓝牙®5.3 BR/EDR/LE，支持Wi-Fi®上的1200Mbps PHY数据速率，和蓝牙®上的3Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持PCIe 2.0接口，可选支持SDIO 3.0。蓝牙®部分支持高速4线UART接口(可选支持SDIO)和音频数据的PCM。　　在软件开发上同样支持对于NXP i.MX Linux上的配置，Murata建议的评估硬件则是Embedded Artists的1XL M.2模块。　　Murata的Type 2DL则是一款基于NXP IW611组合芯片组的小型高性能模块，支持Wi-Fi® 802.11a/b/g/n/ac/ax与蓝牙® 5.3 BR/EDR/LE，Wi-Fi®上达到601Mbps PHY数据速率，和蓝牙®上的2Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持SDIO v3.0 DDR50接口，蓝牙®部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM。　　Type 2DL的开发软件对于NXP i.MX Linux上支持的配置目前仍待定，Murata建议的评估硬件则为Embedded Artists的2DL M.2模块。　　总结　　随着工业环境的复杂性和自动化需求的提升，准确的测距与定位技术在保障安全、提升生产效率以及实现资源优化管理方面的作用日益重要。通过实施杰出的测距与定位解决方案，如实时定位系统(RTLS)、激光测距技术和超宽带(UWB)技术，企业不仅能够大幅度提高运营效率，还能够在智能化管理方面获得竞争优势。　　Murata生产多种UWB与WiFi/蓝牙模块，虽然测距与定位用例是“系统/解决方案”业务而不是模块业务，但有鉴于工业RTLS应用将是一个不断增长的市场，且需要定制和进行有限的扩展，因此Murata将可与市场上的这些第三方软件与厂商合作，积极切入这一领域。

2026-01-28 13:57 reading：313

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