Das Konstruieren sowie das individuelle Anpassen von Drohnen für bestimmte Branchen optimiert die Produktivität, steigert die Sicherheit und verringert die Umweltauswirkungen gegenüber den aktuellen Methoden. Allerdings sehen sich Drohnen-Designer unzähligen Herausforderungen gegenüber, wenn es an den Einsatz in der realen Welt geht:

Bild 1. mmWave-Signalverarbeitung

Bild 1: Millimeterwellen-Signalverarbeitung. Texas Instruments

  • Betrieb unter allen Bedingungen
  • Leichte Konstruktion
  • Hohe Geschwindigkeit
  • Intelligenter Betrieb
  • Erkennen und Umfliegen von Objekten

Einsatz von Millimeterwellen-Siliziumsensoren

Der Millimeterwellen-Sensor (mm-Wave) von Texas Instruments (TI) fasst die HF-Verarbeitung, die Kalibrierung, einen schnellen A/D-Wandler (ADC), einen Mikrocontroller (MCU), die digitale Signalverarbeitung (DSP) sowie einen Speicher in einem monolithischen CMOS-Chip zusammen, der auf präzise Weise die Entfernung, die Geschwindigkeit und den Winkel zwischen den Sensoren und den Objekten im Umfeld der Drohne meldet. Der daraus resultierende Integrationsgrad ermöglicht eine skalierbare Familie von Bauelementen für unterschiedliche Verarbeitungs-Resultate (Bild 1). Diese Bauelemente eignen sich so für eine Vielzahl von Systemarchitekturen, um dem Drohnensteuerungs-System Echtzeit-Informationen über die Umgebung sowie über potenzielle Hindernisse zur Verfügung zu stellen.

Eckdaten

Die Integration von Millimeterwellen-Sensoren in einen monolithischen Halbleiterbaustein ermöglicht die Realisierung von Drohnen-Plattformen, die ganze Branchen verändern und die wirtschaftliche Produktivität verbessern. Dank ihrer herausragenden Leistungsfähigkeit können diese Sensoren unter jeglichen Bedingungen funktionieren – bei hohen Geschwindigkeiten, mit Intelligenz für die Start- und Landephase und der Fähigkeit zur Erkennung von Objekten wie etwa Überlandleitungen. Die Realisierung dieser Leistungsfähigkeit in Sensoren, die klein, leicht und robust sind und sich problemlos in die Kunststoffgehäuse von Drohnen einbauen lassen, hat den mm-Wave-Sensoren von TI zu einer Spitzenstellung unter den Sensorlösungen für Drohnenhersteller verholfen.

Diese Echtzeit-Informationen ermöglichen die Realisierung von Drohnensystemen, die in Echtzeit-Anwendungen mit hoher Produktivität arbeiten und dabei die oben skizzierten Design-Herausforderungen erfüllen können. Der Einsatz mehrerer Sensoren und Sensortypen sorgt für Redundanz in Sachen Betriebssicherheit, wobei das mm-Wave-Sensing besondere Attribute zur Bewältigung der genannten Herausforderungen mitbringt.

Betrieb unter beliebigen Bedingungen

Die Radartechnologie ist durchaus nicht neu. Bereits 1935 baute der britische Physiker Robert Watson-Watt das erste praktische System. Ähnlich dem Mikrowellen-Radar sind auch Millimeterwellen-Radarsysteme, die das Spektrum von 30 bis 300 GHz nutzen, bei allen Wetterbedingungen funktionsfähig. Das Funktionsspektrum von Millimeterwellen-Sensoren liegt jedoch im Bereich zwischen dem Licht und den Mikrowellen.

Die Nutzung dieses Spektrums macht Millimeterwellen-Sensoren aus den folgenden Gründen interessant:

  • Es können Materialien wie Kunststoff, Trockenmauern und Kleidung durchdrungen werden.
  • Sicht durch Regen, Schnee, Nebel und andere gefährliche Bedingungen hindurch möglich.
  • Stark gerichtete kompakte Strahl-Lenkung mit einer Winkelgenauigkeit von 1°.
  • Kurze Wellenlängen mit einer Entfernungsgenauigkeit von unter einem Millimeter.
  • Verwendung herkömmlicher optischer Techniken für Fokussierung und Lenkung.
  • Große absolute Bandbreiten mit der Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen zwei Objekten.

Auf der nächsten Seite finden Sie die wichtigsten Eckpunkte der Sensoren.

Seite 1 von 3123