Dadansoddiad o dechnoleg modiwl trosi ffotodrydanol UAV

I. Pwyntiau Technegol Allweddol Nid synhwyrydd sengl yn unig yw'r modiwl trosi ffotodrydanol, ond is-system gymhleth sy'n integreiddio opteg, electroneg, mecaneg ac algorithmau. Mae ei bwyntiau technegol allweddol yn cynnwys:

1. Sensitifrwydd Uchel a Sŵn Isel

Amcan Craidd: Cael delweddau clir hyd yn oed mewn-amodau golau isel (fel yn y nos neu mewn amgylcheddau myglyd).

Dulliau Gweithredu: Defnyddio deunyddiau synhwyro perfformiad uchel (fel CMOS/CCD sy'n seiliedig ar silicon ar gyfer golau gweladwy, ac indium antimonide a cadmium telluride o ganol{2}}i-hir{{-tonn isgoch), optimeiddio strwythur picsel a chylched darllen allan tywyll, a lleihau sŵn darllen allan. Gall synwyryddion isgoch wedi'u hoeri leihau sŵn thermol yn sylweddol a gwella sensitifrwydd.

2. Cydraniad Uchel ac Ystod Deinamig Eang

Cydraniad Uchel: Po fwyaf o bicseli, yr uchaf yw'r cydraniad gofodol, gan ganiatáu ar gyfer delweddu manylion ymhellach. Fodd bynnag, mae angen cydbwyso hyn â maint picsel, system optegol, a lled band data.

Ystod Deinamig Eang: Yn cyfeirio at allu'r synhwyrydd i ddal y manylion mwyaf disglair a thywyllaf ar yr un pryd. Mae hyn yn hanfodol ar gyfer senarios drôn (fel edrych o goedwig dywyll i awyr lachar). Fe'i cyflawnir trwy dechnegau megis allbwn ennill deuol, picsel ymateb logarithmig, neu synthesis amlygiad lluosog.

3. Gallu Cyfuno Amlspectrol/Multiband

Arwyddocâd: Mae{0}}gwybodaeth band sengl yn gyfyngedig; mae asio gwybodaeth -bandiau lluosog yn gwella ymwybyddiaeth sefyllfaol yn fawr.

Dulliau Gweithredu:

Hollti Optegol: Mae camera golau gweladwy, delweddwr thermol isgoch, a darganfyddwr ystod laser wedi'u gosod yn annibynnol yn y pod. Mae dyluniad optomecanyddol cyfechelog yn sicrhau llinellau anelu cyson, gyda chyfuniad fideo (ee, llun-yn-llun, ymasiad lliw ffug-) yn cael ei berfformio ar y pen ôl.

Rhaniad Amser: Defnyddir synhwyrydd sengl gydag olwyn hidlo y gellir ei newid i gaffael delweddau o wahanol fandiau yn eu tro.

Integreiddio Monolithig: Megis synhwyrydd RGB{0}}IR (integreiddio golau gweladwy ac yn agos i -unedau ffotosensitif isgoch ar yr un arae picsel).

4. Ymateb Cyflym a Chyfradd Ffrâm Uchel

Mae -symudiad cyflym iawn o Gerbydau Awyr Di-griw a symudiadau targed cyflym yn gofyn am synwyryddion gyda chyfraddau ffrâm uchel (ee, uwch na 60fps) ac amseroedd datguddio/darllen allan hynod o fyr er mwyn osgoi bwganod delwedd a chyflawni tracio sefydlog.

5. Miniaturization, Dyluniad Ysgafn, a Defnydd Pŵer Isel

Mae cyfyngiadau llym llwyfannau UAV yn golygu bod angen integreiddio swyddogaethau pwerus o fewn maint a phwysau eithriadol o fach. Mae hyn yn gyrru integreiddio uchel a dyluniad cryno sglodion synhwyrydd, lensys optegol, a chylchedau prosesu.

Rheoli Defnydd Pŵer: Yn effeithio'n uniongyrchol ar amser hedfan y drone.

6. Addasrwydd a Dibynadwyedd Amgylcheddol

Cryfder: Yn gallu gwrthsefyll dirgryniadau yn ystod esgyn a glanio dronau, ac effeithiau llif aer yn ystod hedfan.

Tri{0}}prawf:-prawf lleithder, -prawf llwch, a -prawf cyrydiad.

Ystod Tymheredd Eang: Yn gallu gweithredu'n sefydlog mewn tymereddau eithafol yn amrywio o -40 gradd i +70 gradd, yn arbennig o bwysig ar gyfer synwyryddion isgoch sy'n sensitif iawn i dymheredd.

7. Rhagbrosesu Deallus a-Prosesu Sglodion

Mae synwyryddion modern yn integreiddio fwyfwy ar{0}}ISP sglodion, gan allbynnu delweddau o ansawdd uchel yn uniongyrchol ar ôl cywiro picsel marw, cywiro anffurf, lleihau sŵn a gwella, gan leihau'r baich ar y prif brosesydd ôl-wyneb.

Ar gyfer synwyryddion isgoch, mae cywiro nad yw unffurfiaeth yn dechnoleg allweddol barhaus a ddefnyddir i ddileu sŵn patrwm sefydlog a achosir gan wahaniaethau mewn ymateb picsel.

II. Dadansoddiad o'r Prif Ddulliau Trosi
Mae trosi ffotodrydanol yn digwydd yn bennaf ar lefel y synhwyrydd. Yn seiliedig ar y band tonnau golau a ganfuwyd ac egwyddorion ffisegol, mae dulliau wedi'u rhannu'n bennaf i'r categorïau canlynol:

Dull 1: Canfod a Throsi Ffotodrydanol (Ffoton → Electron)

Dyma'r trawsnewidiad craidd, gan ddefnyddio'r effaith ffotodrydanol.

1. Gweladwy/Gagos-Band Isgoch

CCD
Egwyddor: Mae ffotonau yn arbelydru'r lled-ddargludydd i gynhyrchu gwefr. Trosglwyddir y wefr yn olynol rhwng picsel i nod allbwn cyffredin ar gyfer ymhelaethu a throsi.

Nodweddion: Sŵn isel, ystod ddeinamig fawr, unffurfiaeth delwedd dda, ond defnydd pŵer uchel, cyfradd ffrâm gyfyngedig, a bwgan.

Ceisiadau: Yn dal i gael ei ddefnyddio mewn codennau ffotograffiaeth awyr proffesiynol lle mae gofynion ansawdd delwedd yn hynod o uchel ac nid yw gofynion cyflymder yn uchel.

Egwyddor: Mae pob picsel yn integreiddio cylchedwaith mwyhau a thrawsnewid, gan drosi gwefr yn foltedd ar-safle a'i ddarllen ar goedd.

Nodweddion: Defnydd pŵer isel, cyflymder uchel (cyfradd ffrâm uchel), integreiddio uchel (gall integreiddio ISP), gwrth{0}} ysbrydion, ond yn draddodiadol mae ganddo anfanteision sŵn ychydig yn uwch ac unffurfiaeth ychydig yn waeth. Mae technolegau CMOS cefn modern wedi'u goleuo a'u pentyrru wedi gwella'r diffygion hyn yn fawr.

Cymwysiadau: Ar hyn o bryd y brif ffrwd absoliwt, a ddefnyddir yn eang ym mhob cod optegol UAV o raddau defnyddiwr i radd milwrol.

2. Canol-i-Band Isgoch Tonfedd Hir

Synwyryddion Isgoch heb eu hoeri

Egwyddor: Yn nodweddiadol mae'n defnyddio microbolomedr. Mae ymbelydredd isgoch yn achosi newid tymheredd yn y deunydd canfod, gan arwain at newid mewn gwrthiant. Mae'r ymbelydredd isgoch yn cael ei synhwyro trwy fesur y newid gwrthiant hwn. Yn y bôn, mae'n drawsnewidiad "thermal-i{-drydanol".

Nodweddion: Cost is, maint llai, defnydd pŵer is, dim angen oerach, ond mae sensitifrwydd a chyflymder ymateb yn gyffredinol yn is na mathau wedi'u hoeri.

Cymwysiadau: Y dewis prif ffrwd ar gyfer codennau -gradd, diwydiannol-defnyddiwr, a'r codennau UAV mwyaf tactegol.

Synwyryddion Isgoch Wedi'u Oeri

Egwyddor: Mae synhwyrydd math ffoton (fel indium antimonide neu mercwri cadmium telluride) yn cael ei amgáu mewn fflasg Dewar dan wactod a'i oeri i dymheredd hylif nitrogen (ee, 77K) gan ddefnyddio oergell Stirling. Ar y tymheredd isel hwn, mae'r cludwyr tâl y tu mewn i'r deunydd yn cael eu "rhewi," a gall ffotonau isgoch digwyddiad gyffroi'r cludwyr hyn yn effeithlon, gan gynhyrchu signal trydanol. Yn y bôn, mae'n drawsnewidiad uniongyrchol o "ffoton-i-drydanol".

Nodweddion: Sensitifrwydd hynod o uchel, ystod canfod hir, manylion delwedd gyfoethog, ac ymateb cyflym; fodd bynnag, mae'n gostus, yn swmpus, yn drwm, yn cymryd pŵer, ac mae angen amser oeri ar gyfer cychwyn. Cymwysiadau: Cerbydau Awyr Di-griw milwrol uchel, -ystod hir, codau rhagchwilio/targedu, a ddefnyddir i ganfod ac adnabod targedau pell o dan amodau llym iawn.

Dull Dau: Trosi Optomecanyddol (Pwyntio a Sefydlogi)

Er nad yw'n perfformio trosi ffotodrydanol yn uniongyrchol, mae hyn yn hanfodol ar gyfer ymarferoldeb y pod ac mae'n gweithio'n agos gyda'r modiwl trosi ffotodrydanol.

Egwyddor: Mae platfform gyro wedi'i sefydlogi yn ynysu newidiadau agwedd a dirgryniadau'r Cerbyd Awyr Di-griw. Mae modur servo yn gyrru adlewyrchydd neu'r llwyfan synhwyrydd cyfan i symud i'r cyfeiriad arall, gan sicrhau bod yr echel optegol yn parhau i fod wedi'i bwyntio'n sefydlog tuag at y targed.

Perthynas â Throsi Ffotodrydanol: Mae echel optegol sefydlog yn golygu bod y ddelwedd darged yn parhau'n gymharol sefydlog ar awyren delwedd y synhwyrydd, sy'n hanfodol ar gyfer cyflawni delweddu clir tymor hir, sefydlogi delwedd electronig, ac olrhain awtomatig. Heb sefydlogi manwl gywir, ni all hyd yn oed y synhwyrydd gorau allbynnu delwedd y gellir ei defnyddio.

Dull 3: Trosi a Gwella Sbectrol

1. Delwedd Intensifier Tube

Egwyddor: Mae ffotonau uwchfioled gwan gweladwy/agos yn cael eu trawsnewid yn electronau trwy ffotocatod. Mae'r electronau hyn yn lluosi mewn plât microchannel ac yna'n peledu sgrin fflwroleuol, gan drawsnewid yn ôl yn olau gweladwy, gan gynyddu disgleirdeb.

Cymhwysiad: Dyfeisiau -golwg golau nos isel traddodiadol. Mewn codennau digidol modern, mae wedi cael ei ddisodli gan CMOS sensitifrwydd uchel, ond mae ganddo gymwysiadau arbennig o hyd.

2. Deunyddiau trosi-trosi/I lawr-i Fyny

Egwyddor: Gan ddefnyddio deunyddiau fflwroleuol arbennig, mae golau isgoch anweledig yn cael ei drawsnewid yn olau gweladwy (trosi i fyny-), neu mae golau uwchfioled yn cael ei drawsnewid yn olau gweladwy (trosi i lawr-).

Cais: Defnyddir yn bennaf ar gyfer rhagchwilio arbennig neu archwilio gwyddonol; nid cyfluniad pod prif ffrwd.