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隨著科技的飛速發(fā)展和航空技術(shù)的日益成熟，低空經(jīng)濟(jì)正逐漸嶄露頭角，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長和創(chuàng)新發(fā)展的新引擎。低空經(jīng)濟(jì)是以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動(dòng)為牽引，輻射帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)。它不僅廣泛體現(xiàn)于第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)之中，還在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)社會(huì)保障、服務(wù)國防事業(yè)等方面發(fā)揮著日益重要的作用。在這個(gè)充滿潛力的市場(chǎng)中，傳感器技術(shù)扮演著舉足輕重的角色。

飛行姿態(tài)與導(dǎo)航傳感器

低空飛行器，如無人機(jī)、直升機(jī)和eVTOL（電動(dòng)垂直起落飛行器），主要面向應(yīng)急、物流、交通、娛樂消費(fèi)、農(nóng)林巡檢五大場(chǎng)景。這些飛行器自主導(dǎo)航系統(tǒng)中用到的傳感器除了超聲波雷達(dá)，還有GPS、慣性測(cè)量單元（IMU）、視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、MEMS超聲波傳感器、紅外傳感器、氣壓計(jì)、磁力計(jì)和電子氣象儀等。

超聲波雷達(dá)

在近地面范圍內(nèi)，氣壓傳感器無法應(yīng)對(duì)精準(zhǔn)測(cè)距的要求，而超聲波雷達(dá)在近地面探測(cè)精準(zhǔn)度有明顯優(yōu)勢(shì)，它與氣壓傳感器結(jié)合使用，能為無人機(jī)、飛行汽車等提供實(shí)時(shí)障礙物信息，避免碰撞，可保障低空飛行器在空中或近地面的平穩(wěn)飛行。此外，超聲波雷達(dá)可與其他傳感器如毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等配合，增強(qiáng)環(huán)境感知能力。
毫米波雷達(dá)因其高精度測(cè)距和速度測(cè)量能力，在低空飛行器懸停測(cè)距中發(fā)揮重要作用。它采用毫米波透鏡天線技術(shù)和高精度測(cè)距算法測(cè)量目標(biāo)速度，并通過電磁波傳播實(shí)現(xiàn)全天候工作。毫米波雷達(dá)波束角度小，能量集中，測(cè)量精度達(dá)毫米級(jí)別，測(cè)量范圍達(dá)到100m，具有高空間分辨率、抗外部環(huán)境干擾能力強(qiáng)和多目標(biāo)跟蹤等優(yōu)勢(shì)，特別適合低空探測(cè)。
MEMS超聲波傳感器對(duì)無人機(jī)低空飛行至關(guān)重要，它能夠精確探測(cè)障礙物，確保避障和安全飛行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自動(dòng)著陸。這種采用MEMS微納工藝與封裝制造方法，兼具超聲波發(fā)射與接收復(fù)用功能，基于高性能壓電功能薄膜與硅基MEMS異質(zhì)集成的新一代超聲波傳感器能與IMU、GPS等傳感器數(shù)據(jù)融合，提高導(dǎo)航精度，增強(qiáng)飛行穩(wěn)定性和控制精度，從而提升無人機(jī)的整體飛行性能。
傳感器還廣泛應(yīng)用于飛行器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、電池包狀態(tài)、貨物狀態(tài)以及物流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等，需用到壓力傳感器、電池包熱失控傳感器、電流傳感器、振動(dòng)傳感器等。

壓力傳感器

在無人機(jī)系統(tǒng)中，壓力傳感器可基于氣壓隨海拔升高而降低的物理規(guī)律，通過測(cè)量大氣壓力變化來計(jì)算無人機(jī)的相對(duì)高度，同時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)身飛行狀態(tài)。在氣流擾動(dòng)的空中，壓力傳感器提供的高度信息有助于無人機(jī)在飛行中保持穩(wěn)定。如遇到GPS信號(hào)弱或無信號(hào)的情況，壓力傳感器與毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器融合應(yīng)用，也能為無人機(jī)提供準(zhǔn)確的定位。
振動(dòng)傳感器通過將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來監(jiān)測(cè)飛行器的振動(dòng)狀態(tài)。它們通常基于質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的質(zhì)量塊會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)，通過傳感器檢測(cè)這一運(yùn)動(dòng)變化。例如，加速度傳感器通過測(cè)量物體加速度變化來間接測(cè)量振動(dòng)，而位移傳感器則直接檢測(cè)物體在振動(dòng)中的位移變化。這些傳感器能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械部件的松動(dòng)、磨損等問題，如不平衡、不對(duì)中和軸承磨損，從而預(yù)防故障和事故，保障飛行器安全。
在巡檢過程中，傳感器還用于采集各種數(shù)據(jù)，如地形地貌、建筑物結(jié)構(gòu)、管道線路等，如激光傳感器、飛行器離地檢測(cè)傳感器等用于測(cè)量地形地貌的高度、距離等信息，內(nèi)置壓電調(diào)焦馬達(dá)的圖像傳感器用于拍攝建筑物的外觀、管道的分布等圖像信息，為后續(xù)的分析和處理提供數(shù)據(jù)支持。此外，以飛行汽車為代表的載人飛行器還需應(yīng)用CPD方案對(duì)艙內(nèi)人員健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

飛行器離地檢測(cè)傳感器

飛行離地檢測(cè)傳感器通過TOF原理，從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收超聲波信號(hào)的時(shí)間，實(shí)時(shí)計(jì)算檢測(cè)飛行器的離地安全距離，為低空飛行器降落提供了離地距離的數(shù)字式信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)。
壓電調(diào)焦馬達(dá)通過精確控制和快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)調(diào)焦精度，迅速適應(yīng)不同距離目標(biāo)，使圖像傳感器攝取快速聚焦，其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、大推力，且無電磁干擾，適合緊湊空間。壓電調(diào)焦馬達(dá)提供的穩(wěn)定圖像質(zhì)量為后續(xù)分析處理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持，其可擴(kuò)展性使其適用于各種圖像傳感器格式，確保飛行器在拍攝建筑物外觀、管道分布等圖像信息時(shí)，能夠獲得清晰、高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。
飛行過程中，生命體征監(jiān)測(cè)方案能持續(xù)檢測(cè)乘客的心率、血壓和體溫，對(duì)心臟病患者至關(guān)重要。一旦檢測(cè)到異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整飛行計(jì)劃、尋找降落點(diǎn)或聯(lián)系救援。這種全航程監(jiān)測(cè)增強(qiáng)了飛行安全，提升了乘客信任。該方案收集的數(shù)據(jù)還能分析飛行對(duì)健康的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)和策略，預(yù)防健康問題引發(fā)的事故，實(shí)現(xiàn)健康管理。
環(huán)境感知傳感器

在低空飛行過程中，飛行器需要實(shí)時(shí)感知周圍環(huán)境的變化，以確保飛行安全。適用于低空飛行器的環(huán)境感知傳感器有空氣懸架溫度傳感器、光流傳感器、MEMS麥克風(fēng)等。此外，飛行中的信號(hào)傳輸對(duì)于飛行安全極為重要，而信號(hào)增強(qiáng)器射頻模塊能夠保障飛行器在多變的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

信號(hào)增強(qiáng)器射頻模塊

信號(hào)增強(qiáng)器射頻模塊通過提升通信質(zhì)量和距離、增強(qiáng)抗干擾能力，以及提高定位精度，確保飛行器在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定傳輸信號(hào)。該模塊能夠提供高帶寬、低時(shí)延、高可靠的通信能力，滿足飛行控制和數(shù)據(jù)傳輸需求，確保用戶和無人機(jī)等操控類飛行器之間的保持良好的通訊質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率，確保飛行任務(wù)順利完成。
低空經(jīng)濟(jì)的崛起為傳感器技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。傳感器作為低空飛行器的“眼睛”和“耳朵”，負(fù)責(zé)收集外部環(huán)境的信息，是實(shí)現(xiàn)飛行器自主導(dǎo)航、避障、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集等功能的關(guān)鍵元器件。在低空經(jīng)濟(jì)中，傳感器技術(shù)不僅提升了飛行器的性能和安全性，還推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。未來，隨著低空經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步拓展和傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感器將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為低空經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展貢獻(xiàn)力量。