无人机蕴藏庞大商机 扩展设计因应新市场需求

半导体业者强化3D ToF解决方案，让无人机的自动避障、导航设计更趋实用。Texas Instruments

无人机市场需求骤升，除了新颖的娱乐、竞技推升无人机产品市场能见度，其节约成本、智能化与增全新的物流、运输可能性，也让无人机的商业潜能备受关注，从芯片、系统、半导体业者均期待新市场带来的新商机...

根据CTA美国消费科技协会(Consumer Technology Association)预估，北美2016年无人机应用市场会售出约285万部无人机、创造超过9亿美元营收！可见这波无人机热潮带来的不仅是一个市场新趋势，而是形成一具体的商业环境生态系，甚至进阶应用还能为市场智能化、成本优化提升应用价值。

无人机商机庞大  加强核心设计因应新需求

若从无人机的应用市场观察，可以发现随着无人机从市场热议商品、逐步发展趋向更实用的应用情境，新颖的商业机会创造更趋实际市场价值，而随之而来的除了主流芯片商、MCU SoC业者纷纷投入开发针对无人机应用设计的解决方案益发成熟，完整的市场架构俨然成形，而新一代无人机除了针对不同应用市场进行垂直深化的产品优化外，现有无人机大体不外乎针对其机动性、更持久的滞空航行时间、更强化的机体结构设计、可应用更重的酬载设计等方面进行优化，以面对更严苛且更实用的产品价值而准备。

针对更进阶的市场需求，无人机设计必须思考延长滞空时间、扩展航行范围的必要系统优化，而提升滞空性能关键在于驱动无人机的动力系统设计，可从石化燃料或是电力驱动优化着手，而电力驱动系统则可导入太阳能电池作为扩充电力来源，若天候状态佳、酬载高效能太阳能电池设计也可增2~3性能表现。除滞空时间与航行范围外，其实无人机另一大问题在抗候能力表现方面，例如，台湾天候依季节变化大，如台风、季节强阵风、海岛岸边的强势海风等，均考验无人机的性能表现，必须打造高强度机体、高性能扇叶驱动能力，改善其抗候运动性能。

强化电控系统性能与酬载能力  成投入商用市场关键

同时，无人机机体除了运移动力来源的油料或电池酬载外，机体还需酬载电控系统、镜头镜头、传感或雷达设备，若是运输类无人机，还需考量运输货件的挂载设计，必须从整体无人机参与飞航任务属性与酬载设备内容进行整合设计，达到最佳稳定的机体构造，同时也不会对机体的机动性、运行效能造成影响，像是机体机构改换碳纤维轻量化材料打造，搭配易拆且容易组构的模块设计，因应不同飞行任务需求，整体设计的复杂度不是光电控系统组构就能达成，系统设计复杂度相当高。

尤其在无人机的电控系统、图传系统等，也是发展智能化无人机的重要关键，例如芯片大厂Intel与Qualcomm就积极度相当高，已各自专精的技术与资源抢食无人机的电控市场大饼。例如，Intel透过购并德国的Ascending Technologies进军无人机市场，以Intel的RealSense技术发展更进阶的环境识别、导航应用。

Qualcomm则在2016年CES展推出以Snapdragon嵌入式SoC为基础的Snapdragon Flight无人机飞控与多媒体应用解决方案，让原本采多系统分离式设计的无人机产品，也可以善用Snapdragon Flight系统平台为无人机提供结合智能回避、4K高清摄影等嵌入式运算环境，加速进阶无人机产品研发周期。

智能回避/避障  扩展未来无人机应用价值

尤其在传感与自动回避技术(Sense-and-avoid Algorithms)方便，也是新一代无人机飞控平台发展的重要关键，例如透过购并Intel汲取Ascending Technologies发展的Sense-and-avoid Algorithms技术、搭配RealSense技术团队资源，开发能实践智能闪避能力、自动导航、自动跟随应用的无人机航空器产品。

而Qualcomm则挟其智能手机、移动运算SoC整合资源，释出专为无人机应用需求发展的Snapdragon Flight系统平台，在CES展出YING商用无人机，即运用Snapdragon Flight平台的Snapdragon 4K进行超取样(Supersample)技术实现稳定、高分辨率的影像录制应用，甚至可以扩展以720p视讯串流提供无人机操作者进行第一人视角(First-person view；FPV)形式录影或进阶操控辅助，相关应用平台还能进一步衔接社群平台或连结云服务应用。

尤其是Snapdragon Flight平台，直接针对无人机飞控与进阶需求定义，在平台导入Snapdragon 801嵌入式高效能处理器，同时支持全球定位系统、4K影音录制、高效联网能力，无人机开发业者即有满足设计所需的运算与系统资源，不仅让飞控更具高效运行实力，同时也能达到简化设计、轻量化系统、降低终端成本效益。

深化垂直应用整合  扩展无人机新应用市场价值

除在硬件、效能、智能电控进阶整合外，无人机的应用发展，也逐步趋向采垂直深化的应用整合发展方向，原有无人机大多仅用于空拍、玩具产品定位，但在2016年的CES展中，会很明显发现新一代无人机不仅设计更多元，也跳脱空拍应用的市场刻版应用方向。

例如，无人机大厂DJI即与汽车厂Ford各自将其飞航电控系统与车载互联系统尝试结合，以Ford SYNC AppLink车载系统、或OpenXC开放平台连接无人机，扩展如利用无人基测绘环境地图、传回车载系统作为导航或救灾应用，而2016年除能看到无人机与汽车载具整合的应用架构外，无人机市场也能看到如无人机结合急难救助、环境探测、导航、虚拟实际等进阶应用，无人机也不仅搭载空拍设备，还能进阶扩展如4K高清摄影、360度VR摄影、红外线热感应摄影等进阶摄影设备。

更有趣的是，为了扩展无人机适应滞空与陆地运行的进阶能力，无人机结合多环境运输技术的进阶产品也有对应产品推出，例如B-Unstoppable即发展一款可陆/空两用的无人机，在无人机遭遇强风或环境限制无法飞行时，也可以变换类似履带或车轮的运输模式，适时转换成可陆地行驶的状态；另外，无人机大厂Parrot则看准无人机起飞与降落回收的操控难度较高，推出可以仅用抛丢就能自动起飞/降落的DISCO无人机产品，也是兼具实用与趣味的新设计概念。此外在性能方面的提升，例如扩展线上遥控距离可超过1km、或是时速可达100km/h、能酬载近100kg的货品等，让无人机的应用更趋近实用价值。

半导体整合关键元件  补足无人机未来应用需求

而为了让无人机的智能功能更趋实用，发展如智能避障、进阶自动导航等应用，半导体厂商也投入新款传感器开发，导入采ToF(Time of Flight)技术为基础，开发可侦测障碍物距离的量测芯片产品。

新款ToF芯片仍以传统近接传感器(Proximity Sensor)为基础，运用量测光线经由投射至目标(或障碍物)后反射时间变化、达到确认障碍物距离的设计目的，为改善传统ToF芯片产品容易受到环境或是光线影响侦测精确度，新一代ToF芯片结合GPS全球卫星定位系统进而提升定位精准度，同时也加强防撞、避障应用的人机安全条件。新型ToF芯片甚至导入能计算反射的光线相位差(Phase-based)差异获得更精确的物体测距能力，同时针对抗环境光干扰部分进行设计优化，再搭配传感与外部发射器整合的设计架构打造解决方案，不仅提升了ToF元件的传感能力，同时减少元器件的数量、降低元件载板占位面积，甚至还能降低整体功耗作用。

除ToF芯片的半导体优化方向外，无人机的联网能力也成为新一代产品关注重点，除了常见的Wi-Fi、蓝牙无线传输技术外，蜂巢式无线数据通讯需求也逐渐浮现，例如，以无人机搭载移动蜂巢式网络收/发基站，透过移动滞空盘旋，为需要扩展移动通讯服务的区域快速布署对应服务范围，或是仅单传单机搭载蜂巢式数据联网RF收/发器，达到扩展线上无线操控范围超过1km以上的应用需求，这类新型态的应用方案正逐渐成形，未来都可能建构相对实用的市场新应用商机。