無人機光電探測技術范文

導語：如何才能寫好一篇無人機光電探測技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

研發(fā)概況

2015年8月，“彩虹”-5無人機完成了首飛試驗，并接受了CCTV的現(xiàn)場采訪?！安屎纭?5延續(xù)了“彩虹”-4的成熟氣動布局。相比“彩虹”-4，“彩虹”-5采用了更大的展弦比和具有自主知識產權的高升阻比翼型。據(jù)悉，“彩虹”-5全機干凈構型（干凈構型是指沒有外掛設備，只是純理論外形下的狀態(tài)）的升阻比達到了25以上，比波音737高出40%以上。

2016年8月，“彩虹”-5無人機在西北某機場完成了余度飛控系統(tǒng)的集成飛行驗證試驗。新一代余度飛控系統(tǒng)突破了若干軟硬件故障隔離、故障重構技術，提高了飛控系統(tǒng)的耐用性，從設計源頭上提高了“彩虹”無人機系統(tǒng)的飛行可靠性和安全性，使“彩虹”-5無人機在惡劣條件下、執(zhí)行長航時廣域偵察打擊任務時始終擁有一顆清醒而強健的“大腦”。

“彩虹”-5無人機的載重效率與美國的“捕食者”B無人機相當。由于“彩虹”-5采用活塞發(fā)動機，“捕食者”B采用渦槳發(fā)動機，“彩虹”-5的耗油率和航時優(yōu)于“捕食者”B，未來采用重油發(fā)動機后，“彩虹”-5的航時將接近“捕食者”B的兩倍。

主要指標 進行夜間試驗的“彩虹”-5無人機

“彩虹”-5無人機的翼展達21米；最大起飛重量達3 300千克，比“彩虹”-4重了接近2 000千克；最大內部載荷200千克，最大外部載荷1 000千克；最大飛行速度300千米/小時，巡航速度180～ 220千米/小時；最大航程超過6 500千米，最大續(xù)航時間40小時，實用升限7 600米，巡航高度3 000～5 000米；可選用視距通信或衛(wèi)星中繼通信。

性能特點

中空長航時廣域偵察監(jiān)視“彩虹”-5無人機可以同時掛載高清光電偵察載荷和合成孔徑雷達，可進行高低空、遠近程組合偵察。利用合成孔徑雷達可以在數(shù)百千米外實現(xiàn)全天候高空遠程廣域偵察，利用高清光電偵察載荷可以對可疑區(qū)域進行低空近程精細偵察，并對目標進行最終的識別、定位，而且對、皮卡、坦克、艦船等低速移動目標還可以鎖定跟蹤。

大掛載能力――一次最多可載彈16枚“彩虹”-5無人機翼下設計有6個掛點，最大設計載彈量達1 000千克。在內側的4個掛點采用4聯(lián)裝掛架，一次可以掛載16枚50千克級的對地攻擊導彈或制導炸彈，一個架次即可摧毀一個坦克連。根據(jù)作戰(zhàn)對象的不同，用戶可以自由搭配50、100和200千克級的多型空面導彈或炸彈。“彩虹”-5無人機可通過機載衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)超視距作戰(zhàn)，地面站內的指揮操控人員只需輕點鼠標就可以“決勝于千里之外”，實現(xiàn)2 000千米內地面或海上目標的即察即打，是當之無愧的“重型狙擊手”。

多用途“彩虹”-5無人機由于載荷能力強，除了可以掛載高清光電偵察載荷和合成孔徑雷達外，相比“彩虹”-4還可以掛載體積和重量更大的任務載荷，如中型的多功能對海雷達、各種類型的電子戰(zhàn)設備等不同量級不同用途的武器，從而可以大幅提升其探測距離和作戰(zhàn)效能，以及應對多元化作戰(zhàn)任務的能力。 “彩虹”-5無人機機頭下方掛載有光電偵察載荷 “彩虹”-5無人機察打一體任務狀態(tài)正視圖 “彩虹”-5無人機在機身尾部裝一臺推進式活塞發(fā)動機，以后采用重油發(fā)動機后還會進一步增加航時

技術亮點

襟翼增升坐過民航客機的朋友，如果剛好你坐在機身中段附近靠窗的位置，在飛機滑入主跑道剎車停下準備起飛的時候，你會聽到發(fā)動機聲音突然增大，這時觀察飛機機翼，你會發(fā)現(xiàn)機翼后緣有一排翼面整體往下偏轉，這就是客機起飛時用來增加升力的高升力裝置，那一排偏轉的翼面叫做襟翼。通過襟翼增升可以使飛機在較小的起飛速度下就能飛起來，從而縮短飛機的起飛滑跑距離，這樣既能減少機場的用地需求，又能提高客機的經(jīng)濟性，可謂一舉兩得。

“彩虹”-5無人機就采用了襟翼增升技術，使起飛升力提高了近30%，大大縮短了起飛距離。而這種技術一般的無人機是沒有的，只有大型無人機才會采用。

重油動力重油主要是指餾分（分餾石油、煤焦油等液體時，在一定溫度范圍內蒸餾出來的成分）介于航空煤油與柴油之間的航空燃料。與汽油相比，重油分子含碳量高，燃值高，重油不容易揮發(fā)，儲運安全，生產成本低因而價格便宜。但重油燃燒劇烈，需要綜合精細的發(fā)動機設計和零部件精密制造技術。目前，國外通用航空領域已經(jīng)開始大面積推廣使用重油發(fā)動機，并壟斷了相關技術，國內航空重油發(fā)動機尚無工程化應用的先例。目前，“彩虹”-5無人機采用的是航空汽油發(fā)動機。據(jù)“彩虹”-5無人機技術負責人透露，“彩虹”-5有望在明年年底換裝國產重油發(fā)動機，打破了西方對重油發(fā)動機技術的壟斷。 進行飛行試驗的“彩虹”-5無人機

余度飛控軍迷朋友們都知道，飛控系統(tǒng)是飛機的大腦，飛控系統(tǒng)軟硬件故障對有人機而言或許還可以補救，對無人機而言，若沒有控制備份，很可能是致命的。因為無人機地面操控人員不能及時感知飛行情況，更不可能像有人機一樣可以依靠飛行員手動施加機械操縱?！安屎纭?5無人機由于體量大，載荷能力強，通過飛控系統(tǒng)冗余技術，可以以極小的重量代價，來大幅提升無人機的飛行可靠性和安全性。

未來應用

與“彩虹”-4、“彩虹”-3聯(lián)合編隊作戰(zhàn)未來，“彩虹”-5無人機可以與“彩虹”-4、“彩虹”-3無人機高低搭配，執(zhí)行不同級別的作戰(zhàn)任務，或編隊使用。通過不同梯度的作戰(zhàn)配合，發(fā)揮體系綜合作戰(zhàn)效能，完成單一無人機所無法完成的任務。

電子戰(zhàn)“彩虹”-5無人機可以搭載電子戰(zhàn)綜合系統(tǒng)，執(zhí)行通信偵察干擾、雷達偵察干擾等任務，對敵防空雷達、防空導彈等進行干擾壓制，前出支援、掩護我方飛機突防和實施對地攻擊。 “彩虹”-5無人機配用的AR-1（左）和AR-2空地導彈。AR-1導彈的射程為2～8千米，發(fā)射質量約為45千克，命中精度小于1.5米，典型目標為行駛中的坦克和裝甲車輛，具有大的下視角和離軸發(fā)射角，可發(fā)射前或發(fā)射后鎖定目標，使用靈活。AR-2是一種低成本、小型化空地導彈，射程2～8千米，發(fā)射質量不超過20千克，命中精度小于2米，可攻擊裝甲車輛、輕型車輛、房屋、掩體、地面武裝人員等目標。導彈的小型化可以使無人機攜帶更多彈藥或增加其航程航時。此外，“彩虹”-5無人機還可掛載其它類型的武器，如不同級別的制導炸彈等

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智能圖像傳感器應用廣泛，車感攝像頭和激光雷達蓄勢待發(fā)

我們認為車用、無人機、AR/VR用智能圖像傳感器將會成為未來5年的新增需求增長點，并預測車用攝像頭的市場規(guī)模可由2016年58億美元增長至2020年214.5億美元，年均復合增速為38.6%；保守估計車用激光雷達可由2016年6億美元增長至2025年80億美元，年均復合增速33%；無人機用攝像頭可由2016年1200萬美元增長至2020年1億美元，年均復合增速為35.4%。由于激光雷達成本過高，目前各種成像技術多以攝像頭運用為主，但未來隨激光雷達成本的降低，其在各個領域對攝像頭的替代作用也將凸顯。

MEMS傳感器是智能傳感器的未來，重點關注固態(tài)激光雷達

具有微米量級特征的MEMS傳感器正逐步取代傳統(tǒng)機械傳感器的主導地位。初步估算MEMS(微機處理系統(tǒng))智能傳感器將會從2015年的115億美元增長至2021年的200億美元。攝像頭技術應用比較成熟，3D成像、虹膜識別、手勢識別是技術發(fā)展的主要趨勢。激光雷達成本高昂，尚未實現(xiàn)商業(yè)量產，未來，為降低成本而取消其機械旋轉結構的集成方式將會成為未來技術的突破口，應當重點關注能夠實現(xiàn)固態(tài)激光雷達掃描的MEMS微振鏡技術和光相控陣列技術。

溢價收購+高額融資，資本市場熱衷激光雷達和無人駕駛

Mobile eye2014年在美上市，IPO當日募資8.9億美元，后被英特爾收購，溢價達34.4%，以色列Luminar種子輪融資達3600萬美元，以色列Oryx A輪融資1700萬美元，美國Quanergy B輪融資9億美元，中國禾賽科技A輪融資1.1億元，無人駕駛和激光雷達，備受資本市場的追捧。

投資邏輯，未來市場可關注

硅基材料仍然是市場主流的智能圖像傳感器材料，但Luminar激光雷達所用的InGaAs材料具有更高的敏感性，或未來實現(xiàn)大規(guī)模應用，或對硅基材料有一定的替代性。

人工智能領域，專業(yè)化、集成化將會成為未來傳感器模組的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)專業(yè)化的核心在于算法與功能的匹配，不同類型的傳感器的集成，可使之功能互補，揚長避短。目前先進的算法被國外壟斷，集成模式將會成為未來3-5年內中國智能圖像傳感器市場發(fā)展的主要趨勢。

手機、PC行業(yè)的發(fā)展已相當成熟，AR、VR是市場熱點。隨各國對汽車ADAS系統(tǒng)的重視與推廣，車用智能圖像傳感器將會是行業(yè)的新增長點。另外，無人機、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市，也將會是行業(yè)未來的風口。

最后，從算法來看，嵌入式技術有更強的針對性，在解決本地問題具備優(yōu)越性。人工智能領域的深度學習將成為業(yè)內主流算法，而大數(shù)據(jù)結合端對端的高速傳輸將會推進深度學習算法的實際應用。

我們認為車用、無人機、AR/VR用智能圖像傳感器將會成為未來5年的新增需求點，預計2020年攝像頭市場規(guī)模達223億美元，2016-2020年均復合增速為37%；2025年車用激光雷達市場規(guī)模可達80億美元，2016-2025年均復合增速33%，且隨激光雷達成本不斷降低，其對攝像頭的替代作用也將凸顯。

一、智能圖像傳感器簡介

國家標準將傳感器定義為：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉換成為可用輸出信號的器件或裝置，通常傳感器包括兩部分：敏感元件和轉換器。IEEE協(xié)會從最小化傳感器結構的角度，將能提供受控量或待感知量大小且能典型簡化其應用于網(wǎng)絡環(huán)境的集成的傳感器稱為智能傳感器。其本質特征為集感知、信息處理與通信于一體，具有自診斷、自校正、自補償?shù)裙δ堋?/p>

目前智能傳感器廣泛應用于消費電子、汽車工業(yè)、航空航天、機械、化工及醫(yī)藥等領域。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興產業(yè)的興起，智能傳感器在智能農業(yè)、智能工業(yè)、智能交通、智能電網(wǎng)、健康醫(yī)療、智能穿戴等領域，都有著廣闊的應用空間。

智能圖像傳感器是能夠捕捉和分析視覺信息，代替人眼做各種測量和判斷的設備，由圖像傳感器和視覺軟件組成，前者用于捕捉圖像，后者用于分析“看到”的內容。典型的圖像傳感器可以分為：圖像采集、圖像處理和運動控制三個部分。它綜合了光學、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個領域。

根據(jù)感光器件的不同，圖像傳感器可以分為CCD和CMOS兩種。兩者都執(zhí)行相同的步驟：光電轉換——電荷累積——輸出——轉換——放大。

CCD成像儀主要由兩部分構成：濾色器和像素陣列，微透鏡將光線漏光到每個像素的光敏部分上，當光子通過濾色器陣列時，像素傳感器開始捕獲通過的光的強度，然后對光信號進行組合，統(tǒng)一輸送到外部線路進行A/D處理。與CCD相比，CMOS是具有像素傳感器陣列的集成電路，其每個像素傳感器都有自己的光感傳感器、信號放大器和像素選擇開關。

智能傳感器的實現(xiàn)結構主要有三種：非集成化實現(xiàn)、混合形式、集成化實現(xiàn)。按照智能化的程度，分別對應：初級、中級和高級形式。MEMS傳感器是指采用微機械加工和半導體工藝制造而成的新型傳感器。與傳統(tǒng)的機械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現(xiàn)智能化等特點。從集成化的角度來說，MEMS傳感器是智能傳感器的未來。

目前最常見的智能圖像傳感器組件便是攝像頭，已普遍應用于手機和可穿戴設備等消費電子，目前手機、平板電腦市場趨于飽和，未來無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、AR、VR、無人機等新興智能領域將會成為智能圖像傳感器的新增需求點。在這些領域的主流傳感器組件分別是：攝像頭、毫米波雷達、激光雷達。其中激光雷達在探測距離、探測精準度、天氣適應性和夜視功能方面具有極大的優(yōu)勢，將會成為未來高端成像設備的主流。

激光雷達的成像原理可簡單概括為：激光雷達的發(fā)射模塊發(fā)射出一束具有一定功率的激光束或者是光脈沖，然后經(jīng)散射鏡將光線散射出去，打到待探測目標面上；反射回來的信號由激光雷達的接收模塊接收，經(jīng)過內部的信號處理，結合強度像和距離像的融合，經(jīng)顯示設備輸出待測目標的三維圖像。

與相機圖像不同，激光雷達可通過測量光線的飛行時間，測量物體距離。除此之外，相機的數(shù)據(jù)源單一，不可靠，雖具有完全360°的覆蓋范圍，但很容易被迎面而來的光線、黃昏或陰影中看不到東西所遮擋，無法區(qū)分遠處的重要場景。以車用傳感器為例，分別對比攝像頭、毫米波雷達、激光雷達，三者之間的區(qū)別如下圖所示：

二、智能圖像傳感器主要應用領域及市場空間

20世紀90年代末期，隨著CMOS圖像傳感器工藝和設計技術的進步，市場份額不斷擴大，近年來市場占有率已經(jīng)超過90%，取代CCD成為主流。2016年CMOS的市場規(guī)模為103億美元，三大巨頭索尼(Sony)、三星(Samsung)和豪威(Omnivision)分別占比全球市場份額35%、19%和8%，合計占比62%，市場格局相對比較集中。

從區(qū)域市場的分布來看，根據(jù)Globle image sensor的預測，2012-2018年全球全球圖像傳感器市場規(guī)模同比增長率為4.35%，到2018年，市場規(guī)模可達106.6億美元，增長主要集中在亞洲，中國將會成為最大的受益國。2012年北美、亞洲和歐洲和其他區(qū)域的市場份額分別為35%、34%、22%和9%，而到了2018年四大區(qū)域的市場份額分別為：27%、40%、18%和15%。

從下游應用領域分布來看，當前CMOS圖像傳感器主要應用于智能手機和平板電腦，占比下游應用70%左右。隨著嵌入式數(shù)字成像技術迅速擴展，未來用于智能手機和平板電腦的CMOS的比例將會逐漸降低，汽車系統(tǒng)將成為CMOS圖像傳感器增長最快的應用，到2020年汽車行業(yè)傳感器市場規(guī)?？稍鲩L至22億美元，約占市場總額152億美元的14%。2015年-2020年，汽車用CMOS全球銷售額復合年增長率可達55%。

在汽車行業(yè)之外，未來2015-2020年間，安全監(jiān)控領域可保持36%的年均復合增速，增長至9.12億美元；醫(yī)療/科學應用領域可保持34%的年均復合增速，增長至8.67億美元；玩具/電子游戲可保持32%的年均復合增速，增長至2.74億美元；工業(yè)系統(tǒng)可保持18%的年均復合增速，增長至8.97億美元。

從應用形式來看，CMOS傳感器的主要應用為攝像頭模組(CCD)，2014年全球CCD市場規(guī)模為201億美元，其中封裝、AF(自動對焦系統(tǒng))& OIS(圖像穩(wěn)定系統(tǒng))供應商規(guī)模合計占比市場份額的72%，分別為72億美元和72.5億美元。根據(jù)Yole Développement預計，2020年CCD全球市場規(guī)?？稍鲩L至510億美元，6年間的年均復合增速為16.8%，其中封裝領域市場規(guī)模達225億美元，年均復合增速20%；AF & OIS市場規(guī)模達155億美元，年均復合增速13%。

目前手機、電腦用攝像頭是攝像頭模組下游應用的最廣泛領域之一，未來隨著無人駕駛技術的逐步推進，融合了圖像傳感器的車載攝像頭以及激光雷達，作為ADAS的解決方案將會面臨新一輪的增長，除了車感攝像頭之外，無人機和機器人領域、以及增強現(xiàn)實(AR)和虛擬現(xiàn)實(VR)領域都將是智能圖像傳感器的新的市場增長點。

1. 汽車領域的發(fā)展狀況

相比手機攝像頭，汽車攝像頭的進入壁壘更高，單價也是手機攝像頭的八倍左右(車載攝像頭價格在32美元(約合人民幣197元)左右，夜視用車感攝像頭更是高達上千美元。2016年ADAS的市場規(guī)模為105億美元，根據(jù)Strategy Analysis預測，到2020年ADAS市場規(guī)模可達300億美元，復合增長率可達24%。

隨著ADAS市場的爆發(fā)，車用攝像頭迎來了增長的風口，作為ADAS全景系統(tǒng)的重要組成部分，市場上主流的ADAS解決方案中，一輛車至少安裝7個攝像頭，按照安裝的位置，分別分為：前視、后視、側視以及車內監(jiān)控四大部分。目前來看歐美國家的ADAS的市場滲透率較高，在8%左右，而中國的滲透率較低，為3%左右。且歐美各國近期都紛紛出臺強制安裝ADAS系統(tǒng)的政策，未來ADAS系統(tǒng)的滲透率將會逐步提高，相關機構預測到2020年全球新車ADAS系統(tǒng)的滲透率可達20%。

2005年-2015年，全球汽車產量由6593.4萬輛增長至8967.8萬輛，年均復合增速3%，預計未來仍以該速度增長，至2020年全球汽車產量可達1.04億輛，由此預估車用攝像頭的市場規(guī)模到2020年可達214.5億美元，年均復合增速為38.6%。

ADAS系統(tǒng)是無人駕駛的基礎，未來隨著ADAS系統(tǒng)技術的不斷成熟，無人車也將會進入爆發(fā)增長階段。相比車感攝像頭，激光雷達可以探測到更遠的距離，對惡劣天氣的適應性更強，因而成為無人車視覺系統(tǒng)的首選。根據(jù)激光雷達的激光發(fā)射器的數(shù)量不同，目前Velodyne Lidar無人車系統(tǒng)用激光雷達售價在7999美元-8.5萬美元，未來隨著激光雷達技術的不斷發(fā)展，成本可進一步降低，對車感攝像頭的替代效應也將凸顯。

根據(jù)BI Intelligence預測，未來自動駕駛車輛(包括L1-L5)將會由2016年的50萬輛增長至2025年的2200萬輛，其中不包括能夠實現(xiàn)L5的全自動駕駛車輛，達到L5級別的全自動駕駛車輛預計2025年之后將會出現(xiàn)。由于激光雷達的價格較貴，假設只有高自動駕駛車才會安裝，目前高端車占比市場總量的4%左右，保守估計2017年到2025年車用激光雷達的市場規(guī)?？梢杂?0.5億美元增長至80億美元，年均復合增長率在33%左右。

2. 無人機和機器人領域的發(fā)展狀況

無人機和機器人有著極其廣泛的細分市場，包括消費者無人機，自動駕駛車輛，招待機器人，遠程呈現(xiàn)等，預計無人機和機器人業(yè)每年將新增至少10種應用，帶來約10億美元的收入。目前無人機和機器人傳感器的市場規(guī)模為3.51億美元，預計到2021年可增長至7.09億美元，年均復合增速可達12.4%。

具體到智能圖像傳感器在無人機領域的應用，目前主要是以相機模組的方式，搭載在無人機上，作航拍或者地圖測繪等需要成像的領域，2014年無人機出貨量為45萬臺，市場規(guī)模約7億美元，高盛預測，未來到2020年，無人機出貨量可達780萬臺，市場規(guī)模可達33億美元，出貨量年均復合增速達60%。隨著無人機市場的爆發(fā)，無人機用攝像頭也將會迎來新增長，預計到2020年無人機用攝像頭市場規(guī)?？蛇_1億美元，2013-2020年年均復合增速達35.4%。目前激光雷達成本較高，多用于測繪用無人機上，未來隨著激光雷達技術不斷成熟，成本不斷下降，激光雷達在無人機市場的應用也將會越來越多。

3. AR(增強現(xiàn)實)和VR(虛擬現(xiàn)實)領域的發(fā)展狀況

隨著AR和VR的應用越來越廣泛，該市場包括了音頻、圖像、存儲器和處理器，幾乎可以涵蓋我們生活的方方面面。就近期而言，推動AR/VR發(fā)展的九大動力主要是：游戲、現(xiàn)場活動、電影娛樂、保健、不動產、零售、工業(yè)以及軍事，其初始驅動力來源于個人消費。高盛預計2025年，AR/VR軟件收入的60%將來源于個人，40%源自于企業(yè)和公共部門，而推動AR/VR的應用的三大動力主要是：用戶體現(xiàn)、技術突破和內容的拓展。

相關機構預測2016年-2025年，AR/VR的市場規(guī)?？蓮?0億美元增長至800億美元，年均復合增速可達40%，其中硬件規(guī)?？捎?0億美元增長至420億美元。在未來市場增長一般的情況下，AR/VR設備的出貨量可由2016年的120萬臺增長至2020年的730萬臺，年均復合增速為57%。而在未來市場增長較好的情況下，AR/VR設備的出貨量由2016年的840萬臺增長至2020年的7000萬臺，年均復合增速可達68%。

由市場和出貨量我們可以估算出2016-2020年AR/VR設備的平均售價為2380美元/臺，未來隨著技術的不斷成熟，價格將會進一步降低。保守估算AR/VR領域用攝像頭市場規(guī)模由2016年8400萬美元增長至2020年的7億美元，年均復合增速為70%。

具有微米級特征的MEMS傳感器正逐步取代傳統(tǒng)機械傳感器的主導地位，預計2021年，MEMS智能傳感器市場規(guī)?？蛇_200億美元，2016-2021年均復合增速為9%。攝像頭技術應用比較成熟，激光雷達尚未實現(xiàn)商業(yè)量產，未來可重點關注能夠降低成本的固態(tài)激光雷達的實現(xiàn)方式。

三、智能圖像傳感器的技術現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

1.MEMS是智能傳感器的未來

智能傳感器的基本技術主要包括：功能集成化、人工智能材料的應用、微機械加工技術、三維集成電路、圖像處理及DSP(數(shù)字信號處理)、數(shù)據(jù)融合理論(嵌入式數(shù)字成像技術)，有兩種設計結構，分別是：數(shù)字傳感器信號處理(DSSP)和數(shù)字控制的模擬信號處理(DCASP)，一般采用DSSP模式，通常至少包括兩個傳感器：被測量傳感器(如圖像傳感器)和補償傳感器，傳感信號經(jīng)由多路調制器送到A/D轉換器，然后在送到微處理器進行信號補償和校正，測量的穩(wěn)定性只能由A/D轉換器的穩(wěn)定性決定。

具有微米量級特征的MEMS傳感器可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。因此，MEMS傳感器正逐步取代傳統(tǒng)機械傳感器的主導地位，在消費電子產品、汽車工業(yè)、航空航天、機械、化工及醫(yī)藥等領域得到廣泛的應用。

MEMS傳感器的門類品種繁多，目前壓力傳感器、加速度計和陀螺儀是MEMS器件應用最廣泛的器件，MEMS的市場總額為54.25億美元，其中壓力傳感器、加速度計和陀螺儀合計占比約45%，隨著各國對ADAS系統(tǒng)的重視，以及無人駕駛的爆發(fā)，未來汽車電子市場的增長將會成為驅動MEMS市場增長的主要動力。

Yole Développement預測，未來MEMS(微機處理系統(tǒng))智能傳感器將會從2015年的115億美元增長至2021年的200億美元，年均復合增速為9%，在相同時期，出貨量的同比增長率達13%。

智能圖像傳感器涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個領域，主要分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)包含了處理器、存儲器和控制器，軟件系統(tǒng)主要包括各種驅動和算法。

目前較為先進的應用主要有：激光雷達、3D成像和傳感技術、虹膜識別。

激光雷達的成像主要涉及以下幾個主要部件：激光發(fā)射器——散射片——接收器——處理器——輸出顯示，其中關鍵部件在于激光發(fā)射光系統(tǒng)和接收光系統(tǒng)。

發(fā)射光系統(tǒng)中的激光器的輸出波長因工作物質的不同而不同，根據(jù)工作物質(氣體、光纖、半導體、自由電子、液體激光器)、激勵能源(光泵、電激勵、化學式)以及輸出的波長(紅外激光器、紫外激光器和可見激光器)可以對激光器進行不同的分類，目前主流激光器主要有：固體Nd：YAG激光器、光纖激光器、半導體激光器等。

用于激光雷達系統(tǒng)的激光器的關鍵技術指標在于光波可探測的距離，對于激光雷達來說，激光器發(fā)出的光波越長，可探測的距離就越長，而光波長度不僅取決于光波本身的特性還取決于激光器的功率，一般而言，功率越高光波可探測的距離越長。

激光雷達接收器的作用在于將目標反射或者散射的激光回波信號轉換為相應的電信號，主要由：接收光學系統(tǒng)、光電探測器、前置放大器、主放大器和探測器偏壓控制電路構成。就接收器使用的材料而言，主要是IV族中的Si、Ge和III-V族的GaAs、InP等材料，但硅材料以其晶體完整性、大尺寸、優(yōu)良的熱學性能等以及硅微電子技術的成熟性等優(yōu)勢，廣泛應用與目前的集成電路。但具最新消息，在Luminar公司即將推出的1000臺性能優(yōu)越的激光雷達(40陣列、探測距離可達200米)，所用激光接收器為InGaAs接收器。相比硅基的激光接收器，InGaAs接收器具有更高的敏感性，但成本更高，未來隨著成本的降低，將會有越來越廣泛的應用。

除了有可以接收直線光的接收器之外，還有另外一種形式接受光信號的形式，即是Oryx獨家開發(fā)的“相干光雷達系統(tǒng)”。不像激光雷達那樣通過光電傳感器來偵測光線粒子，該系統(tǒng)根據(jù)光的“波粒二象性”，以波的形式使用納米天線來感知反射回來的信號(光)。

其原理是：用激光束照亮前方，用第二套光學儀器，將入射光導引到大量的微型整流納米天線中。由于系統(tǒng)不需要機械鏡面或一系列通道來引導激光、捕捉環(huán)境，只需要發(fā)出激光束來照亮前方，所以可大大降低成本。另外，系統(tǒng)所使用長波紅外光被水吸收的比率很低，也很少受到太陽輻射的影響，所以不會在大霧或強光直射環(huán)境下失效。

激光雷達按有無機械旋轉部件分類，包括機械激光雷達和固態(tài)激光雷達。根據(jù)線束數(shù)量的多少，又可分為單線束激光雷達與多線束激光雷達。而未來的發(fā)展方向將會從機械走向固態(tài)，從單線束走向多線束。

目前激光雷達遲遲沒有大規(guī)模應用的原因在于組裝和調試成本高，為了實現(xiàn)激光在水平視角的360°掃描，需要為激光雷達安裝機械旋轉裝置，而降低激光雷達成本的根本手段便是取消機械旋轉結構。方法一是：利用MEMS微振鏡來控制激光的方向，把所有的機械部件集成到單個芯片，目前荷蘭Innoluce公司正在著手這一技術的研發(fā)，預計2018年量產，成本不超過100美元。方法二是：完全取消機械結構，采用相控陣列的原理實現(xiàn)固態(tài)激光雷達。光相控陣列的原理是：采用多個光源組成陣列，通過控制各光源發(fā)射的速度和時間差，靈活合成角度，且精密可控的主光束，目前Quanergy公司的S3產品用的就是這一原理，成本可降低至250美元/臺。

隨著激光雷達技術的推進，微型化、低成本、高性能將會成為必然趨勢，固態(tài)激光雷達也將會成為最終的激光雷達形式。全球現(xiàn)有的激光雷達的主要生產廠家，如下表所示：

3D成像能夠識別視野內空間每個點位的三維坐標信息，從而使得計算機得到空間的3D數(shù)據(jù)并能夠復原完整的三維世界并實現(xiàn)各種智能的三維定位。目前在高端市場如：醫(yī)療和工業(yè)領域的應用逐漸成熟，呈現(xiàn)出加速趨勢，預計2018年在移動和計算領域將會有大量3D成像和傳感產品面市，如：iPhone 8將采用前置3D攝像頭、Kinect游戲配件和Leap motion手勢控制器，3D成像技術將是解決人機交互的突破口。

目前主流的3D成像技術有三種：

(1)結構光(Structure Light)。具有特別結構的光投射特定的光信息到物體表面后，由攝像頭采集。根據(jù)物體造成的光信號的變化來計算物體的位置和深度等信息，進而復原整個三維空間，代表公司如：以色列PrimeSense公司Light Coding方案。Light Coding發(fā)射940nm波長的近紅外激光，透過diffuser(光柵、擴散片)將激光均勻分布投射在測量空間中，再透過紅外線攝影機記錄下空間中每個參考面上的每個散斑，形成基準標定。標定時取的參考面越密，則測量越精確。獲取原始數(shù)據(jù)后，IR傳感器捕捉經(jīng)過被測物體畸變(調制)后的激光散斑pattern。通過芯片計算，可以得到已知pattern與接收pattern在空間(x， y， z)上的偏移量，求解出被測物體的深度信息。

(2)TOF(Time Of Flight，飛行時間)。通過專有傳感器，捕捉近紅外光從發(fā)射到接收的飛行時間，判斷物體距離。TOF的硬件實現(xiàn)方式和結構光類似，區(qū)別只是在于算法上，結構光采用編碼過的光pattern進行投射，而TOF直接計算光往返各像素點的相位差。

(3)雙目測距(Stereo System)。原理類似人的雙眼，在自然光下通過兩個攝像頭抓取圖像，通過三角形原理來計算并獲得深度信息，目前的雙攝像頭就是雙目測距的典型應用。

從技術角度來說，3D成像并不是近年才新出現(xiàn)的。自2009年微軟基于3D成像的游戲體感交互設備Kinect已經(jīng)有8年時間，而Google的Project Tango也提出了4年。3D成像已經(jīng)過了技術基礎期，即將進入長達5年以上的高速成長期。

虹膜識別是一種新興的生物特征識別技術，通過采集虹膜圖像，提取和比對虹膜紋理特征點之間的差別來識別身份，相比于傳統(tǒng)的指紋、人臉等生物特征識別技術具有唯一性、穩(wěn)定性和高度的防偽性等優(yōu)勢。對比其他生物測定技術只能讀取13-60個特征點，虹膜測定技術可以讀取266個特征點，準確率高達99.29%。虹膜識別技術的過程一般來說包含如下四個步驟：虹膜圖像獲取——圖像預處理——特征提取——特征匹配。

虹膜識別系統(tǒng)自進入21世紀之后開始大量應用于安防、監(jiān)控、特種行業(yè)身份識別等領域，但由于其硬件的笨重和算法的低靈敏度，并沒有突破消費級電子市場。直到2015年5月，日本手機廠商富士通了全球首款限量產虹膜識別智能手機Arrows NXF-04G，才被人們認知。但相比目前的指紋識別，并沒有得到廣泛的應用，其原因在于以下三大挑戰(zhàn)：虹膜算法，基于互聯(lián)網(wǎng)的安全解決方案以及虹膜支付的生態(tài)建設。

同時，虹膜識別技術本身也存在著以下幾點主要難題：圖像難采集、睫毛和眼皮的遮掩、瞳孔彈性形變、頭或眼球的轉動帶來虹膜旋轉誤差、戴眼鏡的反光影響、不同攝像頭設備帶來圖像質量的差異等。

3.融合智能傳感器的ADAS解決方案(以Mobile eye為例)

ADAS即是汽車駕駛輔助系統(tǒng)，Mobileye ADAS在功能方面覆蓋了安全增強、便利提高兩個方面功能，詳情如下表所示：

Mobile eye的ADAS系統(tǒng)主要有三大核心技術，分別是：傳感器識別(Sensing)、高精地圖定位(Mapping)和駕駛策略系統(tǒng)(Driving Policy)

(1)傳感器識別包括車輛搭載的所有傳感器設備：攝像頭、雷達、激光雷達、超聲波傳感器等，所有這些傳感器所收集到的信息，都將作為原始數(shù)據(jù)被傳輸?shù)礁咝阅茈娔X當中并加以分析，為車輛建立環(huán)境模型(environmental model)。

Mobileye的圖像識別技術主要是基于EyeQ芯片技術的基礎，研發(fā)單眼攝像頭。EyeQ芯片是Mobileye的核心技術，具備異構可編程性，用來支持包括機器視覺、信號處理、機器學習任何以及深度神經(jīng)網(wǎng)絡的部署。從EyeQ5開始，Mobileye將會正式支持全自動駕駛標準的操作系統(tǒng)以及全套開源SDK用于開發(fā)者進行算法開發(fā)。Mobileye下一步布局三目攝像頭識別以及傳感器融合，完成360°全車周圖像傳感識別的覆蓋。

(2)高精地圖定位：用于幫助車輛在整個路徑規(guī)劃中精確定位，提供無人駕駛系統(tǒng)安全冗余，高精度地圖的車輛定位精確度達到了10cm，遠高于GPS的定位精確度。Mobileye推出道路體驗管理系統(tǒng)(Road Experience Management， REM)——一個端到端地圖和定位引擎。這個引擎包含三個主體：數(shù)據(jù)采集主體、地圖整合服務器(云端服務器整合眾包數(shù)據(jù))、地圖使用主體(無人駕駛車輛)。

數(shù)據(jù)采集主體采集包括車輛路徑幾何數(shù)據(jù)、靜止路標等數(shù)據(jù)，然后Mobileye進行實時幾何及語義分析，之后這些數(shù)據(jù)被封裝為道路段數(shù)據(jù)(Road Segment Data)并傳送到云端服務器。云端服務器進行數(shù)據(jù)整合以及源源不斷的RSD數(shù)據(jù)流量協(xié)調，最終打造為一張高精度、低反應時間的全球路書Roadbook。最后就是路書的本地化：讓無人駕駛車輛能夠使用這張路書，REM會讓車輛在路書地圖中自動定位并根據(jù)實時更新來確保定位準確。

篇3

該同志長期從事飛行器導航、制導與控制技術，以及光電探測技術的研究。“九五”以來，先后承擔了總裝備部、各軍兵種、國防科工局和863等領域多個重大項目的攻關工作和型號論證工作，為多個型號的國家立項做出了重要貢獻；主持研發(fā)了光電探測敏感器、慣性測量組合、空間執(zhí)行機構等多款彈、箭、星領域控制系統(tǒng)核心產品，大部分產品已成功實現(xiàn)型號應用。

先后榮獲國家技術發(fā)明獎一等獎1項，國防科技進步獎等省部級獎項5項，獲得授權發(fā)明專利7項，在國內外期刊發(fā)表科技論文多篇。榮獲中國航天科技集團公司“技術創(chuàng)新先進個人”、“航天人才培養(yǎng)先進個人”和“航天貢獻獎”等榮譽。

本刊記者凌翔（以下簡稱記者）：上海航天控制技術研究所是我國紅外精確制導技術和便攜式防空導彈核心產品研發(fā)的專業(yè)研究所和重要基地。

您作為所長和精確制導控制技術專家，請首先介紹一下所里的科研情況。

劉付成（以下簡稱劉所長）：很高興利用這個機會談談我的認識。上海航天控制技術研究所隸屬中國航天科技集團八院，五十多年來一直從事紅外制導技術和便攜式防空導彈核心產品的研發(fā)，及時掌握國內外發(fā)展動態(tài)，緊跟國際技術路線，自主研發(fā)了四代產品，形成了完整的技術體系和齊全的產品體系，是我國在這個領域的領頭羊，為部隊和軍貿提供了大量裝備，實戰(zhàn)性能優(yōu)良。

精確制導防空導彈歷經(jīng)六十多年的發(fā)展已經(jīng)到第四代了，成為防空武器系統(tǒng)一種極為重要的作戰(zhàn)武器，在國土、要地防空防御中發(fā)揮非常重要的作用。小巧輕便、靈活機動、價廉物美的便攜式防空導彈作為末端防御武器，主要承擔防御低空、超低空威脅，如噴氣戰(zhàn)斗機、直升機、無人機、巡航導彈等。

這些裝備在各國防空導彈裝備中占有65%以上數(shù)量份額，并在20世紀歷次局部戰(zhàn)爭中，尤其在近期中東的幾次局部戰(zhàn)爭和反恐戰(zhàn)爭中，國際上幾種典型便攜式防空導彈均取得了良好的戰(zhàn)績。

記者：請結合精確制導技術，談談便攜式防空導彈在戰(zhàn)爭中的作用。 便攜式防空導彈結構示意圖

劉所長：現(xiàn)代實戰(zhàn)數(shù)據(jù)表明，精確制導武器因擊毀敵方80%以上的目標而成為高技術戰(zhàn)爭的主要殺傷工具。其中紅外精確制導武器在各國裝備的各種戰(zhàn)術導彈中占60%以上。在近幾年的幾次局部戰(zhàn)爭中占被擊落飛機的90%以上，在實戰(zhàn)中取得了輝煌成果，因而引起各國軍方的高度重視，隨著紅外精確制導技術的發(fā)展而裝備的新一代便攜式防空導彈，將在未來靈活多變的局部戰(zhàn)場中扮演著越來越重要的角色。

精確制導技術目前分為光學制導、射頻制導和復合制導三大類，光學制導又分為紅外制導、激光制導和可見光制導。其中光學制導技術，尤其是紅外制導技術由于具有制導精度高、環(huán)境適應性強、小型低成本等特點，而成為便攜式防空導彈的首選方案，并帶動這類導彈從上世紀60年代的第一代，發(fā)展到目前的第四代。在役和在研裝備中以紅外制導的便攜式導彈為主，它具有精度高、隱蔽性好、抗干擾能力強和全天時作戰(zhàn)能力。

記者：請談談紅外制導技術與便攜式防空導彈的關系。

劉所長：紅外探測由早期的點源、線列發(fā)展到目前的面陣成像，由單一波段發(fā)展到雙波段、多光譜，靈敏度逐步提高，信息處理智能化，從而使武器裝備的作戰(zhàn)距離越來越遠，抗誘餌干擾能力越來越強。

可以說是以紅外制導為主的光電制導技術的發(fā)展帶動了便攜式防空導彈的發(fā)展和進步，隨著紅外制導技術向高靈敏大面陣成像、高光譜成像、偏振成像以及智能化方向發(fā)展，支持便攜式導彈遠距離高精度作戰(zhàn)、全天時作戰(zhàn)、復雜戰(zhàn)場環(huán)境下作戰(zhàn)。

記者：國外便攜式防空導彈的發(fā)展狀況如何？

劉所長：國外便攜式導彈裝備的導引頭主要有可見光導引頭、激光駕束、激光半主動和紅外導引頭，其中以紅外導引頭為主，所以后續(xù)重點談談紅外制導導彈。

紅外精確制導技術在全世界范圍內受到高度重視，歐美、俄羅斯、日本以及我國等均投入了巨大人力、物力和財力，開展了大規(guī)模的技術開發(fā)、產品研制，大量裝備和使用，加速了紅外制導技術的發(fā)展進程。

記者：請介紹一下紅外精確制導武器的發(fā)展特點，以及在局部實戰(zhàn)中發(fā)揮的作用？

劉所長：在歷次局部戰(zhàn)爭中，紅外精確制導武器的戰(zhàn)績卓越，顯示出強大的生命力。紅外制導的發(fā)展歷經(jīng)了點、線、面探測體制，光譜覆蓋近紅外、短紅外、中紅外和長紅外等幾個大氣窗口。如今已經(jīng)發(fā)展到成像制導技術為主，實現(xiàn)了全天時工作，可實現(xiàn)多波段、高靈敏度、高分辨率、高幀頻，能夠獲取更加豐富的場景信息，有利于在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下發(fā)現(xiàn)和識別目標，提高反隱身和抗干擾能力。發(fā)展總歷程按照技術特色和作戰(zhàn)能力可分為以下幾代。

第一代，比較著名的有美國“紅眼睛”，俄羅斯“箭”2，法國“吹管”，我國“紅纓”5。典型特點是采用短波點源非制冷硫化鉛探測器+單元調制盤式體制，靈敏度低，抗干擾能力差，只能尾追攻擊第一代戰(zhàn)機。 中國“飛鷹”6防空導彈屬于第二代便攜式防空導彈，具有優(yōu)秀的被動紅外尋的能力，制導精度高

第二代比較著名的有美國“毒刺”，俄羅斯“箭”3、“針”1，英國“標槍”，我國的“飛鷹”6。典型特點是采用短波/中波點源制冷硫化鉛或銻化銦探測器+圓錐掃描體制，靈敏度和抗背景干擾能力有一定提高，攻擊范圍擴大，具備后半球攻擊第二代戰(zhàn)機能力。

第三代比較著名的有美國“毒刺”，俄羅斯“針”S，法國“西北風”，英國“星爆”、“星光”，我國的“飛鷹”16。典型特點是采用點源或線列高靈敏度探測器+多元雙色掃描體制，具備探測距離遠、抗人工紅外誘餌干擾能力強、跟蹤速度大和一定的自動搜索與截獲能力，具備全向攻擊第三代戰(zhàn)機能力，具備一定的攔截巡航彈、反艦導彈的能力。

第四代比較著名的有美國“毒刺”BLOCKII和“長釘”SPIKE，日本“凱科”91式，國內正在研制過程中。典型特點是采用中/長焦平面探測器成像或線列機掃成像體制，具備高靈敏度、強抗干擾能力和自動搜索與截獲能力，真正具備全向攻擊和攔截第四代戰(zhàn)機能力，具備攔截巡航彈、無人機、空地導彈、反艦導彈等弱小目標能力。

國外主要軍事強國目前的主戰(zhàn)裝備以第三代為主，第四代少量裝備，在阿富汗戰(zhàn)爭、利比亞戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等多次局部戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用。 俄羅斯“針”S防空導彈屬于第三代便攜式防空導彈

便攜式地空導彈主要打擊對象是低空、超低空飛行的戰(zhàn)斗機、攻擊機、轟炸機和武裝直升機以及巡航導彈。

記者：我國光學精確制導技術及其武器裝備近幾年取得很大進步，請問這個領域國內的發(fā)展跟先進國家同步嗎？現(xiàn)狀如何？

劉所長：經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，我國光學精確制導技術應該說基本趕上世界先進水平，所有技術途徑和導引頭產品種類都有所涉及，裝備的導彈種類齊全，各代的戰(zhàn)技指標與國外同類產品基本相同，并在實戰(zhàn)中得到驗證。

我國的“飛鷹”6便攜式防空導彈與美國的“毒刺”性能相當，均屬于第二代技術特色便攜式防空導彈?！帮w鷹”16均屬于第三代技術特色便攜式防空導彈。技術水平高，使用效果好，受到廣泛好評。正在研制中的其它新一代便攜式防空導彈采用多種探測體制，技術水平和世界先進水平旗鼓相當。

另外需要說明的是，盡管我國光學精確制導技術及其武器裝備整體上和國外先進水平不相上下，不少技術還領先國際水平。但是我國在紅外、可見光和激光探測器的發(fā)展上，和美國、法國和日本等先進國家還存在差距。這些，我國科技人員正全力攻關，力求迎頭趕上。 美國“毒刺”防空導彈（FIM-92）。作為第二代便攜式防空導彈，“毒刺”使用了一個更靈敏的導引頭，擁有了更好的動力學性能，增加迎頭交戰(zhàn)能力和一個綜合“敵我識別”（IFF）系統(tǒng)

記者：未來光學精確制導技術的發(fā)展趨勢是什么？帶動新一代便攜式防空導彈向什么方向發(fā)展，在未來戰(zhàn)爭中的作用會發(fā)生什么變化？

劉所長：當今高科技的發(fā)展同樣會帶動光學精確制導技術的發(fā)展，從分析國內外的技術發(fā)展途徑來看，主要有以下幾個發(fā)展趨勢。

第一，在導引頭體制上，由單一制導體制和單波段制導向多波段多維多譜、多模復合成像制導技術方向發(fā)展，以提高武器裝備的目標識別和抗干擾能力。

第二，在靈敏度上，采取大面陣高靈敏高幀頻智能化探測器、先進光學系統(tǒng)、弱小目標識別信息處理技術等，以提高反巡航彈或無人機或制導炸彈等弱小目標探測能力。

第三，在低成本上，采用低成本非制冷成像技術、捷聯(lián)位標器技術、SOC技術以及制導控制一體化技術等，以提高武器裝備的性價比。

篇4

科技公司的黑科技正朝著越來越實用的方向走去。梳理各科技公司近期最感興趣的黑科技，不難發(fā)現(xiàn)，它們似乎正在令過去的想象不再遙遠，同樣也正令黑科技與生活變得越來越近。Google X和索尼大法讓我們見識到了什么叫做黑科技，從Google glass到平流層的Wi-Fi氣球，再到腦洞大開的宇宙電梯，隨即，越來越多的科技公司開始追隨他們的腳步，走上黑科技的“不歸路”。好像只要給自己產品的廣告詞貼上了“黑科技”的標簽，就能瞬間變酷。

縱觀這些最新的黑科技產品，出現(xiàn)頻次最高的種類聚焦在AR/VR、人工智能、觸屏和WiFi覆蓋，這些概念雖然已經(jīng)不新鮮，就像微軟早在2011年就用OmniTouch實踐了將物體表面直接變成可觸控屏幕的想法，還有Google被說爛了的無人駕駛。但它們依舊是主流，因為這些黑科技相比那些停留在概念，距離人們生活過分遙遠的“宇宙電梯”，更加接近人們的生活和實際，所以這些“陳舊”的黑科技，在每一次迭代的新成果出現(xiàn)時，總能夠登上科技媒體的頭條，重新成為最新的熱點。

越來越接近現(xiàn)實的AR技術

DAQRI AR頭盔

作為一家專門研發(fā)用于工業(yè)生產增強現(xiàn)實（Augmenten Reality，簡稱AR）智能頭盔的科技公司，在今年的CES2016消費電子展上，DAQRI與英特爾宣布達成了合作，英特爾將為DAQRI的智能頭盔提供英特爾酷睿M7處理器和英特爾RealSense 3D實感技術。

和VR（Viture Reality，虛擬現(xiàn)實）技術相比，戴上AR頭盔，你所見到的虛擬影像和物體將會直接出現(xiàn)和投射在現(xiàn)實世界中。但是DAQRI目前并沒有將技術運用到生活娛樂中的打算，它們更關注于如何利用這項科技使得工業(yè)生產更加安全和高效。DAQRI的AR頭盔上帶有三維高清紅外線攝像機、紅外線鐳射探測器和個性化定制的相機功能，比如當工人在下水管道作業(yè)的時候，它不僅能夠實時反饋用戶的安全信息和定位，同時不再需要另一隊人馬待在監(jiān)控室里監(jiān)測數(shù)據(jù)并同步給工友，AR頭盔的360度陣列傳感器能夠幫助在下水管道作業(yè)的工人直接發(fā)現(xiàn)哪個地方安裝有誤，哪個地方的數(shù)據(jù)測量不對。

Holoportation技術

大家一直覺得微軟的科技不酷，現(xiàn)在這個想法需要改變一下了。微軟的黑科技，Holoportation眼鏡的出現(xiàn)實現(xiàn)了人體的“瞬間移動”，擁有了它，即便是身在遠方的親友，你也能夠讓他瞬間“回到身邊”。

Holoportation是微軟最新的AR全息通訊技術，此前，微軟已經(jīng)推出了其AR的全息眼鏡HoloLens，事實上用AR的全息眼鏡進行娛樂和工作已經(jīng)并不新鮮了，但Holoportation的特別之處在于，一旦具備了這種技術，用戶的HoloLens可以進行遠程數(shù)據(jù)的傳輸，這里的數(shù)據(jù)包括實時的圖像和聲音。為了能夠完整地實現(xiàn)全息傳送，微軟研發(fā)了一套3D影像相機群組，用以捕捉用戶的每一個動作。使用時，用戶將被相機群組所包圍，它們實時紀錄用戶的每一個行為，隨后HoloLens會將用戶的全息影像傳送出去。換句話說，Holoportation能夠將遠在千里之外的人全息傳送到你的眼前，如果雙方都裝備齊全，即便是遠在千里之外，互相說話、互相擁抱，甚至是一起吃飯也是完全有可能的。

VR技術破題

VR的競爭已經(jīng)進入白熱化的階段了，但還有一個關鍵的問題沒有解決。事實上，限于對虛擬現(xiàn)實復雜且擬真的沉浸式圖像處理技術要求，目前市面上99%的電腦還無法處理和實現(xiàn)真正的虛擬現(xiàn)實運用。即便是目前市面上最好的虛擬現(xiàn)實眼鏡廠商，F(xiàn)acebook的Oculus，也需要用戶配有最強功能的電腦配置才能得以運行VR技術。當然，這并不意味著所有的VR廠商都要等到電腦的技術達標的那一天。

就在今年，索尼互動娛樂高級副總裁Masayasu lto表示，未來PlayStation VR有望支持PC電腦。PlayStation VR是索尼的VR產品，現(xiàn)在已經(jīng)在Playstation 4（PS4）中得以運用，在索尼看來，PS4的內部結構與PC電腦是非常相似的，或許在未來一段時間內，索尼PlayStation VR將支持PC端，解決VR在一般電腦無法運行的難題。

但單就在VR技術上，F(xiàn)acebook似乎要更先人一步了。就在今年GPU技術大會上，F(xiàn)acebook介紹了最新技術，神經(jīng)網(wǎng)（neural net）。這張神經(jīng)網(wǎng)絡首先需要接受一定的機器學習，人們將成千上萬張不同的圖片與和圖片相關的特定詞語聯(lián)系起來，一旦機器學習達成，當人們輸入一個詞組，與詞組相關的圖案將會自動呈現(xiàn)。在VR領域，這張神經(jīng)網(wǎng)將能夠打造出3D內容，通過VR創(chuàng)造出一個完整的虛擬世界成為可能。

觸屏無處不在

E-Skins

或許在以后的生活中，我們不再需要電子表了。東京大學近日研制出了一種叫做“e-skin”的薄片電子感應器。將電子感應器放在手背上，再用極薄的塑料膜將其覆蓋住，感應器上顯示的內容將透過塑膠薄膜顯示出來。

東京大學的研究院表示，這個設計主要是為了解決智能手機過于笨重的問題。通過e-skin，人們可以直接在手背上了解時間、外界氣溫、部分身體狀況，甚至是個人的情緒以及壓力大小。當然，東京大學的研究員表示，這項技術距離走出實驗室還有很長的一段路，目前還有許多問題需要解決，比如在感應器上覆蓋薄膜是否會有礙皮膚呼吸，感應器的壽命問題，佩戴是否舒服和安全等。

Tesla Model 3抬頭顯示功能

在3月31日的會上，特斯拉的新款車型Model 3亮相，但它的內飾卻留給大家許多的遐想空間，原因在于車內沒有儀表盤。Model 3的前排擁有一塊15英寸大的懸浮觸控屏，所有的操作和顯示信息將通過這塊可觸控的屏幕進行呈現(xiàn)，但令人疑惑的是，難道儀表盤也會通過在駕駛位右側的這塊顯示屏進行顯示嗎？

然而，另一種聲音占據(jù)了主流位置：Model 3將擁有抬頭顯示功能。

特斯拉的內部員工表示，特斯拉最近招聘了一位來自Skully Systems的員工，目前就職于特斯拉自動駕駛（Autopilot）部門。Skully Systems主要的業(yè)務是開發(fā)擁有抬頭顯示功能的頭盔，它們開發(fā)的頭盔擁有內部的傳感器及攝像頭，佩戴者可以在頭盔內部看到相關的行駛數(shù)據(jù)，甚至能夠進行分段導航，從而避免駕駛者需要低頭查看儀表盤而影響行駛的問題。

有分析人士猜測，如果Model 3采用抬頭顯示功能，那么顯示器或將被設置于擋風玻璃處。特斯拉的CEO Elon Musk在會上表示，更多的新功能將在2017年年底前亮相。

蘋果的懸浮操控

蘋果的技術突破一直離不開自家的產品，日前，蘋果長期研究的非接觸性互動技術終于獲得專利，換句話說，這項技術能夠讓蘋果的用戶不接觸屏幕，實現(xiàn)隔空操控。

在iPhone 6s中，蘋果已經(jīng)實現(xiàn)了3D Touch壓力觸控技術，而最新的懸浮操控技術同樣是3D Touch技術類似的原理，但是不同的是，它是運用在屏幕的上空。手機屏幕中的紅外LED和光電二極管將會產生照射光線，這些光線將會照射在懸浮于屏幕上空的手指上，隨后它們將通過手指反射回屏幕，被二極管抓取，再通過多個傳感器，感應到懸浮的手指以及其動作的變化。如此一來，就能夠真正做到零觸碰操控。

老玩家的新構想

Facebook的網(wǎng)絡連接科技

Facebook在今年4月啟動了一項名為“Terragraph”的新計劃。在這項計劃里，城市中所有的電線桿、交通等、路燈，甚至是街角的柱子等，全部都將被安裝上高速的WiFi，如此一來，城市的每個角落基本都能被無線網(wǎng)絡所覆蓋。Terragraph在城市中所使用的是WiGig標準的60Hz頻段來運行，數(shù)據(jù)的速率高達7Gbps，而針對不同城市有不一樣流量的需求和壓力，F(xiàn)acebook將使用云計算來進行流量在不同城市和區(qū)域的分配。

事實上，網(wǎng)絡連接計劃一直是Facebook致力打造的。在兩年前，F(xiàn)acebook就開始陸續(xù)聯(lián)合微軟、高通、英特爾等企業(yè)聯(lián)合推動互聯(lián)網(wǎng)的普及。在今年的舊金山F8開發(fā)者大會上， Facebook展示了它的天鷹（Aquila）無人機，它的翼展比波音737科技更寬，全身覆蓋了太陽能板，擁有四臺用碳纖維制成的極輕的發(fā)動機。Facebook在未來將和更多地區(qū)的政府、運營商和通訊技術公司進行合作，成立一支有上千架無人機組合而成的無人機隊，無人機隊覆蓋的區(qū)域將與附近的信號站保持協(xié)作，向地面輸送無線網(wǎng)絡。目前，F(xiàn)acebook已經(jīng)考慮在南非、莫桑比克和馬達加斯加這三個南非國家進行無人機的試飛。

Google的人工智能

Google的無人駕駛汽車已經(jīng)算不上新鮮事兒了，但值得一提的是，Google最近申請了一項專利，這項新的技術能夠使無人駕駛的汽車對道路上行駛的其它汽車進行一個預判，預計該輛汽車下一步的行駛動作，從而在一定程度上規(guī)避了追尾風險。這項技術主要是根據(jù)車載的攝像頭，由機器對前面車輛進行圖像像素的識別，以確定該輛車是否有脈沖和進行下一步動作的趨勢。同時，該技術也能夠識別出前面一輛車轉向燈顏色的變化，從而判斷該車轉向的方向或者是否存在剎車的動作。

篇5

航空微電子及關鍵技術

以集成電路為核心的微電子技術，在軍事通信、軍事指揮、軍事偵察、電子干擾和反干擾、無人機、軍用飛機、導彈，雷達、自動化武器系統(tǒng)等方面得到廣泛應用，覆蓋了軍事信息領域的方方面面。因此，現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭又被稱為“芯片之戰(zhàn)”。出于國防裝備的需要，世界軍事強國不僅重視通用微電子技術發(fā)展，也十分重視專用微電子技術的發(fā)展。這是因為專用微電子產品不僅在國防裝備中應用廣泛，而且對國防裝備的作戰(zhàn)效能起著關鍵作用。美國提出，在其防務的技術優(yōu)勢中，集成電路是最重要的因素。20世紀80年代美國就將集成電路列為戰(zhàn)略性產業(yè)。決定航空電子系統(tǒng)成本和技術的關鍵和核心，是以航空關鍵集成電路和元器件為核心的航空微電子技術和產品。

當前微電子科學技術一個重要的發(fā)展方向，就是由集成電路（IC）向集成系統(tǒng)（IS）轉變，并由此產生了微系統(tǒng)。微系統(tǒng)有兩重含義：一是將電子信息系統(tǒng)集成到硅芯片上，即信息系統(tǒng)的芯片集成——片上系統(tǒng)或System on-a-Chip（SoC）。另一含義就是微電子機械系統(tǒng)（MEMS）和微光機電系統(tǒng)。

SoC將一個基于PCB上實現(xiàn)的系統(tǒng)功能盡可能的轉化為基于功能、性能高度集成的基于硅的系統(tǒng)級芯片實現(xiàn)。因此，SoC盡可能多的集成系統(tǒng)的功能，可以減小系統(tǒng)體積重量，提高系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的可靠性，并能降低系統(tǒng)的制造成本。

MCM（Multi-Chip Module）是利用先進的微組裝技術將多個（2個或以上)集成電路管芯及其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內，形成具有一定部件或系統(tǒng)功能的高密度微電子組件?；贛CM基礎上發(fā)展起來的系統(tǒng)級封裝SIP（System in Package），是將整個應用系統(tǒng)中所有的電路管芯和其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內的技術。MCM/SIP技術的開發(fā)應用將是突破傳統(tǒng)封裝固有瓶頸的一種有效途徑，實現(xiàn)信息技術的發(fā)展對集成電路的封裝密度、處理速度、體積、重量及可靠性等方面提出新的應用要求。

上世紀90年代，美國NASA為實現(xiàn)太空飛船小型和微型化提出先進飛行計算機計劃（AFC），將MCM 作為在微電子領域保持領先地位的重要技術加以發(fā)展，并確定其為2010年前重點發(fā)展的十大軍民兩用高新技術之一。 日本一直以來都是MCM 技術的推崇者，他們建立的MCM技術協(xié)會進一步促進多芯片組件的發(fā)展與應用。

雖然SoC可以集成多種功能IP，但多工藝混合的IP難以采用SoC在單一硅片上實現(xiàn), 因此雖然SoC發(fā)展迅速，但并不能取代MCM/SIP技術，一定程度上來講，MCM/SIP技術是對SoC實現(xiàn)小型化的重要補充。因此，SoC/MCM（SIP）技術固有的技術優(yōu)點，是航空電子系統(tǒng)低功耗、高性能、高可靠、超小型化的發(fā)展的永恒追求，也是航空電子系統(tǒng)發(fā)展迫切需要的核心技術之一。

航空微電子產業(yè)的國內外現(xiàn)狀

航空電子系統(tǒng)所用關鍵集成電路與元器件的基本上可以分為四大類別：通用高端芯片、航空專用集成電路、機載任務子系統(tǒng)專用處理芯片、航空核心元器件。

1、通用高端芯片，主要是指處理類、存儲類、電源類、A/D、D/A、OP等類別的集成電路。高端通用芯片決定航空電子系統(tǒng)的整體性能，是航空系統(tǒng)中不可缺少的一類重要器件。由于武器裝備發(fā)展的需求超前于我國集成電路的研制和國產化，各項主戰(zhàn)裝備進入設計定型時，國內出現(xiàn)無“芯”可用的狀況，導致定型裝備的高端通用芯片基本依賴于進口，在重點型號中幾款用量大的CPU芯片大都要依靠進口，只有少數(shù)是國產化的CPU芯片，而且性能都比較低。

2、航空專用集成電路，主要包是指總線網(wǎng)絡及相關標準協(xié)議，以及使用MCM、SIP設計的模塊。航空專用集成電路一般分為兩種：第一種是滿足航空標準、協(xié)議和規(guī)范的專用電路，如支持ARINC429協(xié)議、1553B協(xié)議、光纖通道FC-AE協(xié)議等的電路，它決定了航空電子系統(tǒng)的體系結構。這類芯片主要是總線協(xié)議處理類芯片，是航空電子系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)”，遍布飛機的各個部件和角落。第二種是滿足飛機應用環(huán)境要求的專用集成電路。這類芯片是面向航空電子系統(tǒng)的應用需求特點開發(fā)的芯片。歐美新一代飛機研制中，廣泛使用了SoC/MCM(SIP)技術手段，實現(xiàn)低功耗、高性能、高可靠性、超小型化的最終目標。為了達到F-22等新一代飛機綜合核心處理機（ICP）對“性能/體積”方面的要求，美國“寶石臺”計劃中定義了多達12種MCM。

3、機載任務子系統(tǒng)專用處理電路，主要包括彈載計算機小型化核心芯片、頭顯定位處理系統(tǒng)芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片以及機載防撞系統(tǒng)綜合信號處理芯片等。機載任務子系統(tǒng)專用處理電路是決定航電任務子系統(tǒng)或設備某些特定性能的專用集成電路，如彈載計算機、頭顯定位處理系統(tǒng)芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片和機載防撞系統(tǒng)綜合信號處理芯片。目前國內該類任務子系統(tǒng)多采用專用電路板卡實現(xiàn)，缺點主要在于體積大、功耗高、集成度低、數(shù)據(jù)處理時間長等。