全局快门VS超低功耗：无人机传感器选型指南

【导读】无人机技术正深度重构多行业作业模式。无论是精准农业的植株分析、工业设施的毫米级巡检，还是紧急物资的高效投送，其核心驱动力均来自高性能成像系统。作为行业方案引领者，安森美（onsemi）通过Hyperlux系列图像传感器与CQD SWIR技术，打造覆盖全域应用场景的无人机视觉解决方案。本文将从实际场景需求出发，解析关键器件的技术特性与选型逻辑。

方案概述

框图 - 无人机

  ●  下面的框图展示了安森美（onsemi）推荐的无人机方案。

  ●  大多数功能块器件都可以通过安森美方案来获取， 具体如下面的器件表所示。

Hyperlux SG - 全局快门图像传感器系列

安森美的 Hyperlux SG 图像传感器系列凭借专为广泛应用专门打造的先进成像功能，给无人机技术带来变革。这些传感器尤其适合用于航空测量、农业监测和基础设施巡检等领域的无人机。

Hyperlux SG 的一大显著特性是其全局快门，它能有效消除运动伪影，即便在无人机高速机动过程中，也能确保拍摄出清晰稳定的图像。对于在复杂环境中导航且需要精确成像的无人机而言，这一点至关重要。此外，该系列传感器还具备可编程感兴趣区域 (ROI)，使操作员可以在飞行过程中关注特定的感兴趣区域。

表 2.Hyperlux 图像传感器系列 - 产品详细比较

Hyperlux LP - 图像传感器系列

最近， 安森美推出了 Hyperlux LP 系列图像传感器。该系列采用了先进的电子卷帘快门技术，包含三种产品型号： 500万像素的 AR0544、 830 万像素的 AR0830 和 2000 万像素的 AR2020。 Hyperlux LP 系列中的所有传感器都具有相同的像素大小和光学性能。这些产品线提供了多种选择，包括黑白、 RGB 和 RGBIR 型号，并有封装和裸片两种形式可供选择。

如此广泛的产品选择让视觉系统设计人员能够通过利用多样化方案，优化开发工作，降低成本，并缩短产品上市时间(TTM)。

功耗

  ●  在预检测状态下， Hyperlux LP 图像传感器的功耗不到原生模式下功耗的 1/100。 这能实现显著的节能效果， 对功耗敏感的视觉系统的续航时间将会更长。

表 3：全分辨率模式下的图像传感器功耗比较

Hyperlux LP AR0544特性和规格：

• 500 万像素 CMOS 传感器，采用先进的 1.4 µm 像素堆叠BSI 技术

• 850 nm 和 940 nm 波长下的增强近红外响应

• 增强动态范围 (eDR)

• 超低功耗模式

• 运动唤醒 (WOM)/运动检测

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理

Hyperlux LP AR0830

特性和规格：

• 800 万像素 CMOS 传感器，采用 1/2.9 英寸背照 (BSI) 堆叠式 CMOS 传感器和 1.4 µm 像素技术

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理

• 超低功耗模式 (SLP)

• 运动唤醒 (WOM)/运动检测

• MIPI 接口支持位深度压缩

• 支持电子卷帘快门 (ERS) 和全局复位释放 (GRR) 模式

Hyperlux LP AR2020

特性和规格：

• 2000 万像素 CMOS 传感器，采用 1/1.8 英寸背照 (BSI) 堆叠式 CMOS 传感器和 1.4 µm 像素技术

• 850 nm 和 940 nm 波长下的增强近红外响应

• LI－HDR：支持行交错式 T1/T2 读出，可在 ISP 芯片中实现 HDR 处理 (eDR)

• MIPI 接口支持位深度压缩

• 具备多种触发模式，可实现多传感器同步

• 支持电子卷帘快门 (ERS) 和全局复位释放 (GRR) 模式

Hyperlux LH - 图像传感器系列

安森美 Hyperlux LH 系列图像传感器专为无人机打造， 旨在提供出色的性能， 确保在各种光照条件下都能实现高质量成像。 这些传感器拥有先进的三重曝光嵌入式高动态范围 (eHDR) 技术， 动态范围高达 120 dB。 这项技术具备精细的灵活曝光比控制， 确保带来出色的视频质量， 并且支持在线性模式和 eHDR 模式下拍摄图像。 其增强的近红外 (NIR) 灵敏度针对低光和夜间场景进行了优化， 能在传统传感器可能失效的情况下提供清晰的视觉效果。

此外， Hyperlux LH 系列的 eHDR功能会动态调整曝光水平， 并与传感器的有效 LED 闪烁消除功能相配合， 既能防止过度曝光， 又能避免阴影区域的关键细节丢失以及 LED 照明引起的闪烁现象。

Hyperlux LH 系列传感器支持 4K 视频分辨率， 可提供超高清图像， 这对于捕捉细节丰富的图片和视频至关重要。 这些传感器采用 2.0 µm 像素尺寸设计， 有助于实现高灵敏度和清晰的图像效果。 此外， 这些传感器具备低功耗特性， 非常适合电池供电的设备， 并能降低无人机系统的总体能耗成本。 这些特性相结合， 确保配备 Hyperlux LH 系列传感器的无人机能够提供可靠、 高质量的视觉数据， 这对于实现高效的监测工作至关重要。

Hyperlux AR0246 特性：

• 1080p（1920 x 1080，全分辨率 200 万像素）、60 fps 线性模式视频拍摄

• 带曝光比控制的全分辨率、 30 fps 三重曝光嵌入式高动态范围 (eHDR) 视频拍摄

• 多重曝光、全分辨率、 30 fps 双重曝光行交错式增强动态范围 (LI-eDR) 视频拍摄

• 全分辨率、 30 fps 双重曝光行交错式 HDR (LI-HDR)视频拍摄

• 超低功耗模式 (SLP)

Hyperlux AR0822 特性：

• 4k（800 万像素）、 60 fps，视频性能出色

• 在三重曝光 eHDR 模式下，以高达 30 fps 的速度快速拍摄 3840 x 2160 的全分辨率视频

• 先进的片上嵌入式高动态范围 (eHDR) 重建技术，以及灵活的曝光比控制

• 增强动态范围 (eDR) 模式可实现增强动态范围，并且多重曝光不会产生运动伪影 － eDR 模式：单次曝光即可实现增强动态范围。

• 双重曝光 LI-HDR 输出

• 增强近红外响应

CQD SWIR - 用于导航系统的最佳深度感知技术

安森美的短波红外 (SWIR) 技术通过将胶体量子点 (CQD) 与 CMOS 传感器相结合， 为无人机应用提供了出色的成像能力。

这些先进的 SWIR 相机可提升无人机在雾霾、 黑夜以及有障碍物等具有挑战性的环境下的性能， 使其在工业巡检、 环境监测和国防侦察领域发挥重要作用。 安森美的 SWIR 传感器具有出色的深度感知和 3D 成像能力， 确保无人机能够收集精确可靠的数据， 从而显著提高其在各种环境下的作业效率和效果。

在工业巡检领域， 配备 SWIR 的无人机能够检测到肉眼难以觉察的材料和组件缺陷， 从而确保更高的质量控制水平。 在环境监测方面， 此类无人机可以更准确地评估植被健康状况、 水质以及污染程度。 在国防应用中， SWIR 技术增强了无人机的侦察能力， 使无人机能够在低能见度条件下高效工作， 并发现隐藏的物体或威胁。

SWIR 主要规格和特性

• 分辨率：配备全局快门，最高可达 630 万像素

• 像素间距：7 µm – 15 µm

• 光谱范围：可检测波长高达 1700 nm 的光， 安森美的扩展版本(eSWIR) 可检测波长高达 2500 nm 的光

• 接口：10 GigE Vision，可实现高速数据传输

• 技术：胶体量子点 (CQD) 与 CMOS 传感器相集成，以增强成像能力

在无人机系统中的应用

• 作物健康监测/精准喷洒

• 异物检测

• 自主设备导航（基于视觉）

• 作物健康监测/精准喷洒

• 异物检测

• 自主设备导航（基于视觉）

Hyperlux 图像传感器系列关键参数比较

通过全面的比较来深入了解安森美图像传感器系列的功能。 找到理想的传感器， 助力您的无人机系统开发更上一层楼。

表 4： Hyperlux SG 系列 - 全局快门

表 5： Hyperlux LP 系列 - 超低功耗

表 6： Hyperlux LH 系列 - 超高动态范围

本文详细对比了Hyperlux三大技术路线的核心参数：SG系列的全局快门消除高速运动伪影，LP系列以μW级功耗延长续航，LH系列120dB eHDR应对极端光变环境，结合CQD SWIR技术在雾霾/暗夜的穿透能力，共同构成完整的无人机视觉方案矩阵。欲获取具体传感器参数、开发支持或行业应用白皮书，请访问安森美官网无人机方案专区。通过模块化组合，开发者可精准匹配农业巡检、物流避障、工业检测等场景需求，加速产品商业化落地。