무인기 열용용량용 고민성 IR 모듈: 기술 분석

야간 수색 및 구조, 산불 모니터링, 농업 해충/질병 열 매핑과 같은 시나리오에서 드론 열화상 페이로드는 필수적인 도구가 되고 있습니다. 이를 통해 드론은 온도를 "확인"할 수 있습니다. 완전한 어둠 속에 갇힌 개인의 위치를 ​​찾고, 짙은 연기 속에서 화재 지점을 찾아내거나, 농경지에서 가뭄으로 스트레스를 받거나 질병에 감염된 지역을 식별할 수 있습니다. 그러나 소비자용 드론(예: DJI Mavic 시리즈, Autel EVO 등)은 페이로드의 크기, 무게, 전력 소비에 엄격한 제한을 가하므로 기존의 전문 열화상 장비를 통합하기가 어렵습니다.

민간 드론을 위한 경량 열 탑재체의 출현으로 이러한 모순이 해결되었습니다. 컴팩트한 크기, 낮은 전력 소비 및 높은 프레임 속도 설계를 통해 소비자 드론이 전문가 수준의 열화상 기능을 쉽게 획득할 수 있습니다. 이 기능의 핵심은 페이로드 내부의 적외선 코어 어셈블리에 있습니다. 적외선 모듈의 감도, 해상도, 프레임 속도 및 전자 줌 기능은 드론이 복잡한 환경에서 정찰, 모니터링 및 분석 임무를 효율적으로 수행할 수 있는지 여부를 직접적으로 결정합니다.

드론 탑재 열 탑재체에는 어떤 종류의 적외선 모듈이 필요합니까?

지상 기반 휴대용 장치와 달리 드론 탑재 열 탑재체는 다음과 같은 고유한 문제에 직면해 있습니다.

• 작은 크기, 가벼운 무게:소비자용 드론은 탑재량 용량이 제한되어 있습니다. 모듈은 비행 성능이나 지구력을 저하시키지 않을 정도로 가벼워야 합니다.

• 낮은 전력 소비:드론은 배터리 전원을 사용합니다. 과도한 전력 소모로 인해 비행 시간이 크게 단축됩니다.

• 높은 프레임 속도:드론은 끊임없이 움직이기 때문에 선명하고 번짐 없는 열 이미지를 캡처하려면 높은 프레임 속도가 필요합니다.

• 높은 감도:야간 수색 및 구조 또는 조기 화재 감지에는 미세한 온도 차이를 해결하여 적시에 표적을 발견할 수 있는 능력이 필요합니다.

• 전자 줌:안전한 거리에서 대상을 관찰할 때 모듈은 이미지 품질의 과도한 손실 없이 세부 사항을 확대해야 합니다.

드론을 이해하는 적외선 모듈은 어떤 모습일까요?

드론 페이로드 및 적외선 열화상 애플리케이션에 대한 이해를 바탕으로 경량 드론 탑재 페이로드에 적합한 모듈은 감지기, 광학, 전력 소비 및 인터페이스라는 4가지 측면에서 정밀한 정렬을 달성해야 합니다.

소형, 저전력 소비: 드론의 "부하 감소, 주행 거리 연장"

드론 페이로드의 모든 추가 그램은 비행 시간과 안정성에 영향을 미칩니다. 이 적외선 코어 어셈블리는 크기가 21mm × 21mm(렌즈 제외)이고 무게가 20g ± 3g에 불과한 컴팩트한 디자인이 특징입니다. 이 작은 "그림"을 사용하면 DJI Mavic 및 Autel EVO와 같은 드론용으로 설계된 경량 페이로드에 쉽게 통합할 수 있으며 페이로드 용량을 무시할 수 있습니다.

전력 소비 측면에서 모듈은 일반적으로 1.1W(25°C에서) 미만, 최대 1.4W를 소비합니다. 이는 비행 내구성을 크게 저하시키지 않고 드론 자체의 5V 공급 장치에서 직접 전원을 공급받을 수 있음을 의미합니다. Mavic 3 시리즈를 예로 들면, 이러한 열 탑재체를 장착한 드론은 20분 이상 효과적인 작동을 유지할 수 있습니다.

높은 프레임 속도 및 고감도: 동작 중 "모든 핫스팟 캡처"

드론은 끊임없이 움직인다. 열 모듈의 프레임 속도가 너무 낮으면 이미지가 눈에 띄게 번지거나 흐릿해져서 감지를 놓치거나 잘못 감지할 수 있습니다.

이 모듈은 50Hz의 프레임 속도를 달성합니다. 즉, 초당 50개의 열화상 이미지를 출력합니다. 드론 페이로드 애플리케이션의 경우 50Hz는 다음을 제공합니다.

• 빠른 비행이나 바람으로 인한 교란 중에도 부드럽고 선명한 영상을 제공합니다.

• 움직이는 지상 표적(예: 달리는 사람, 움직이는 차량, 새)을 포착하는 능력.

• 전자 이미지 안정화 기능과 결합하면 안정적이고 지터 없는 비디오 스트리밍이 가능합니다.

또한 NETD(잡음 등가 온도차)는 25°C에서 50mK 이하입니다(옵션 25mK 이하). 이는 모듈이 밤에 배경과 인체의 열 신호를 구별하거나 초기 단계의 화재 지점(환경보다 몇 도만 높음)을 감지하는 데 충분한 0.05°C의 작은 온도 차이를 해결할 수 있음을 의미합니다. 농업 해충/질병 열 매핑의 경우 높은 감도를 통해 물 스트레스나 질병으로 인한 작물 캐노피의 작은 온도 이상 현상을 명확하게 드러냅니다.

640×512 해상도: 공중 정찰을 통해 "명확하게 확인"

해상도는 열화상 이미지의 세부 수준을 결정합니다. 640×512 유효 픽셀을 갖춘 이 모듈은 드론 비행 고도 50~100m에서 인체 윤곽, 나무 캐노피의 열 핫스팟, 건물의 열 누출 위치를 명확하게 구분할 수 있습니다. 저해상도 모듈(예: 336×256)에 비해 640×512는 약 4배의 픽셀 수를 제공하여 멀리 있는 대상을 단순한 흐릿한 핫스팟에서 식별 가능한 모양으로 변환합니다.

12μm의 작은 픽셀 피치와 결합된 이 모듈은 주어진 광학 초점 거리에 대해 더 긴 감지 거리를 달성합니다. 예를 들어 25mm 렌즈를 사용하면 수백 미터 떨어진 곳에서도 사람의 활동을 인식할 수 있습니다.

전자 줌: 안전한 거리에서 "목표물 끌어당기기"

산불 감시나 전력선 점검 시 드론은 나무나 고압선과의 충돌을 피하기 위해 안전거리를 유지해야 한다. 모듈에 확대/축소 기능이 없으면 멀리 있는 화재 지점이나 결함 위치가 몇 픽셀만 차지할 수 있어 정확한 위치 파악이 어려울 수 있습니다.

이 모듈은 1.0× ~ 4.0× 연속 전자 줌(0.1× 단계)을 지원하며 요구 사항에 따라 2× 전자 줌(2× 전자 줌) 기능을 통합할 수 있습니다. 2배 줌에서는 원래 화면의 1/4을 차지했던 대상이 화면의 절반으로 확대되어 더 선명한 세부 정보를 보여줍니다. 창고 검사와 같은 고정 시나리오의 경우 2배 전자 줌을 사용하면 드론이 하강하거나 충돌할 위험 없이 안전한 고도에서 높은 선반이나 전기 캐비닛의 열 이상 현상이나 서버 랙의 열 지점을 검사할 수 있습니다.

이미지 처리 및 출력: 드론 비행 제어 시스템에 적응

드론 열 탑재체는 지상국이나 비행 제어 시스템과 원활하게 작동해야 합니다. 이 모듈은 다양한 이미지 처리 기능 세트를 제공합니다.

• 밝기/대비 조정:다양한 온도 범위와 환경에 적합한 수동, 자동 또는 선형 모드.

• 극성 선택:다양한 보기 선호도에 맞게 블랙-핫/화이트-핫(수색 및 구조에는 화이트-핫이 선호되고 화재 지점 위치 파악에는 블랙-핫이 선호됨).

• 유사 색상 지원:다양한 색상 팔레트(예: 아이언 레드, 레인보우)로 온도 차이를 더욱 직관적으로 만들 수 있습니다.

• 십자선:표적을 표시하거나 조종사의 조준을 안내하기 위해 표시/숨기기/이동할 수 있습니다.

• 전자 줌 및 이미지 뒤집기:페이로드 장착 방향에 맞게 수평 및 수직으로 뒤집습니다.

비디오 출력의 경우 모듈은 아날로그 비디오(PAL), 디지털 비디오(BT.656/MIPI CSI) 및 UART 직렬 통신을 지원합니다. 드론의 비디오 전송 모듈에 쉽게 연결하여 열화상 이미지를 조종기나 지상국에 실시간으로 보낼 수 있습니다. 열화상 모듈 제조업체로서 당사는 DJI PSDK 및 Autel과 같은 프로토콜과 호환되는 맞춤형 인터페이스 보드도 제공합니다.

신뢰성: 가혹한 항공 환경을 견딜 수 있음

드론 작동 환경은 고도에서의 낮은 온도, 강렬한 햇빛, 진동, 먼지 등을 요구합니다. 이 모듈의 작동 온도 범위는 -40°C ~ +80°C(온도 측정 버전의 경우: -20°C ~ +60°C), 보관 온도 범위는 -45°C ~ +85°C, 습도 허용 오차는 5% ~ 95% 비응축입니다. 폭넓은 온도 설계로 혹독한 겨울 추위나 여름 더위 속에서도 안정적인 작동을 보장합니다.

적용 시나리오: 야간 수색 및 구조부터 농업 모니터링까지

1. 야간 수색 및 구조:50Hz 프레임 속도 + 고감도를 통해 드론은 어둠 속에서도 넓은 지역을 빠르게 스캔하여 갇힌 개인의 체온 신호를 찾아낼 수 있습니다. 2배 전자 줌은 대상의 세부 사항을 확인하는 데 도움이 되어 오탐을 줄여줍니다.

2. 산불 모니터링:드론은 정기적인 순찰을 수행하고 열화상을 통해 표면 온도 분포를 분석하여 초기 단계의 연기가 나는 화재 지점을 식별합니다. 640×512 해상도를 통해 나무 캐노피의 뜨거운 지점을 고도에서 구별하고 화재 중심을 정확히 찾아낼 수 있습니다.

3. 농업 해충/질병 열 매핑:수분 스트레스나 질병은 비정상적인 잎 온도를 유발합니다. 열 페이로드가 장착된 드론은 농장 전체의 온도 분포 지도를 생성하여 농부들이 정밀 관개 및 표적 살충제 살포를 구현하는 데 도움을 줍니다.

4. 창고 및 산업 검사(창고와 같은 고정 시나리오에 이상적):대규모 창고, 데이터 센터, 공장 현장 및 기타 고정 환경에서 드론은 자동 검사를 위해 미리 설정된 경로를 따라갈 수 있습니다. 운영자는 2배 전자 줌을 사용하여 전기 캐비닛, 서버 랙 및 파이프 연결부의 열적 이상 현상을 확대 및 검사하여 화재 위험에 대한 조기 경고를 제공할 수 있습니다.

드론 열 페이로드를 위한 진정으로 신뢰할 수 있는 "하늘의 눈" 만들기

UAV/드론 열화상 카메라 모듈의 핵심 구성 요소인 이 적외선 코어 어셈블리는 21×21mm의 작은 설치 공간, <1.1W의 저전력 소비, 50Hz의 높은 프레임 속도 및 ≤50mK의 고감도를 갖추고 있어 소비자 드론의 페이로드 요구 사항과 완벽하게 일치합니다. 야간 수색 및 구조, 산불 모니터링, 농업 감시, 창고 검사 등 드론에 "온도 확인" 기능을 탑재합니다.

경량 드론 열 페이로드를 개발하는 경우 모듈 선택, 광학 렌즈 맞춤화, 기계 설계 및 비행 제어 프로토콜 적용에 대한 포괄적인 지원을 제공합니다. 코어부터 시작하여 드론에 모든 임무를 수행할 수 있는 안정적인 열화상 눈을 제공하세요.