本文来自微信公众号“电子发烧友网”，作者/吴子鹏。
低空经济是指在垂直高度1000米以下、根据实际需要延伸至不超过3000米的低空空域范围内，以垂直起降型飞机和无人驾驶航空器为载体，以载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动为牵引，带动相关领域融合发展的综合性经济业态。
作为一个全新的产业形态，低空经济勾画出一个全新的产业链架构。4月初，工信部等四部门联合印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》，其中明确提到，精准定位、感知避障、自主飞行、无缝通信与监视、数字导航、智能化空域管理、低空智联网体系是产业关键技术，应急、物流、交通、娱乐消费、农林巡检则是五大重点应用场景。
在此前的文章中我们已经指出，5G-A带来的通感一体对于发展低空经济至关重要，今天我们的重点开始转移到传感器上，这是实现无人机、直升机和eVTOL(电动垂直起落飞行器）等低空航空器重要的元器件之一。
低空飞行器里的传感器需求
低空飞行器主要面向应急、物流、交通、娱乐消费、农林巡检五大场景，这些场景中有大量的传感器需求，比如气象监测、遥感航拍、物品运输等，另外为了能更好地控制低空飞行器的飞行，也需要大量的传感器。
我们说回5G-A，其带来的通感一体技术简单理解就是，基于现有的移动通信基站实现通信，然后借助雷达的感知能力对低空飞行器进行追踪。这里面雷达虽然不属于传感器的范畴，不过定位确实是一个很大的传感器需求。
我们比较熟知的定位是GPS。作为全球定位系统，GPS可以提供飞行器的位置信息和速度信息，是目前定位技术中最为先进和最为精确的一种。在低空飞行器自主导航系统中，GPS是用于确定飞行器位置、导航和航迹规划的基本传感器。它提供全球定位信息，帮助无人机在三维空间中准确定位。
除了GPS，在低空飞行器的自主导航系统中用到的传感器包括惯性测量单元（IMU）、视觉传感器、毫米波雷达、激光雷达（LiDAR）、超声波雷达、红外传感器、气压计、磁力计和电子气象仪等。
对于低空飞行器来说，自主导航系统感知三维信息非常关键。虽然GPS能够获取经度、纬度和高度，不过有时候GPS会受到干扰，于是飞行器上就需要一种组合的传感器体系用于确认飞行器的姿态。IMU便能够利用飞行器的姿态、加速度和角速度等信息来推测其位置和速度，算是GPS定位的一种补充。
不过，往往IMU确认的位置容易受到积分漂移、温度、制造工艺等方面的影响，产生一些测量的偏差。因此，在IMU起作用时，视觉传感器和雷达的融合系统在导航中的权重会更高，保障飞行器的安全飞行。
在低空飞行器的自主导航系统中，视觉传感器包括摄像头、红外相机和其他光学传感器，主要用于视觉导航、避障和实时图像捕捉；激光雷达可用于生成高分辨率的地形地图，进行三维地图构建、避障和环境感知；超声波雷达可用于近距离障碍物检测，帮助飞行器提高低高度时的安全性。
和无人机一样，预计光流传感器将会是低空飞行器的重要传感器。光流传感器是一种基于光学原理的传感器，它可以通过感知光线的变化来实现精准位置控制。举一个简单的例子，光流传感器在不同的高度向左位移同样的距离，相同物体在光流传感器相机视野中向右位移的距离是不同的。那么，光流传感器通过运动物体在成像平面上的像素运动的瞬时速度，从而计算出物体的运动信息以及高度。
同时，为了保持飞行器时刻处于正常的姿态，各种陀螺仪、加速度计和磁力计的用量也很大。这里面，陀螺仪能监测三轴的角速度，角度信息的变化能用来维持无人机稳定并防止晃动，陀螺仪对飞行器对抗风力也有非常大的帮助；加速度计能够测出飞行器在XYZ三轴方向所承受的加速力，确保飞行器在静止和运动时接受到的动力输出是正确的，加速度计还可以用来监测无人机所承受的震动。另外，为了降低载人飞行器的噪声，MEMS麦克风的应用也会非常广泛。
用到如此多的传感器，那么这些传感器是否会具备一些共同点呢？在产品特性方面，稳定、精确和低功耗将是低空飞行器对传感器的统一要求。稳定和精确都很好理解，我们简单说一下低功耗，低空飞行器主要采用电动的方式进行驱动，能量来源于电池，为了获得足够远的续航，各个零部件都要有低功耗的要求。另外，部分传感器还需要有联网功能，以及能够抵御严苛的环境挑战。
国际传感器大厂仍占主动
有人说，低空飞行机就是“传感器飞上天”，或者将低空飞行器称为“会飞行的传感器”，这些说法都有一定的道理，确实低空经济将是传感器领域巨大的发展机遇，带来很多全新的需求。当前，无论是政策还是产业都非常关注。传感器企业需要为通用航空器提供包括温度、压力、加速度、流量、位置等在内的各种类型传感器。
有业者曾说，打造低空飞行器本质上就是打造一架飞机。那么，在通用航空传感器的供应上，由于对传感器品质和性能有很高的要求，国际传感器大厂有很大的竞争优势。比如，霍尼韦尔提供的通用航空航天接近传感器(GAPS)系列，这款传感器传统ECKO（涡流杀振荡器）拓扑的改良技术，一直是航空航天应用中的标配技术。在通用航空市场，霍尼韦尔拥有丰富的传感、开关和装配方案。
Kulite在通用航空的压力传感器方面也很有名，主要应用场景包括辅助动力装置、液压传感器高压密封表压和绝压、推进/发动机、环境控制系统、电子压力开关和组合/双联。
在IMU和陀螺仪的供应上，也是TDK、ADI、ST、博世和霍尼韦尔等国际厂商处于性能领先的位置。在MEMS加速度计方面，博世、ST、NXP、ADI和村田的产品都很有优势。在低空飞行器市场，国内整体还面临着高端传感器缺失的问题。
不过，为了响应万亿规模的低空经济发展，国产传感器也已经有所谋划。2009年，国家就专门发文要在全国范围内推广应用国产低空无人飞行器航测遥感系统，主要承担单位基本是各科研院所。目前，国内也拥有安培龙、芯动联科、奥比中光等传感器厂商，皖科、海凌科、智芯等传感器模组厂商，以及豪恩汽电、星纵物联、博感科技等传感器方案商。不过，目前国产传感器在低空飞行器方面尚未形成完整的供应链。
结语
传感器是低空飞行器的“眼睛”和“耳朵”，负责收集外部环境的信息。在万亿级别的低空经济市场，对传感器有巨大的需求量，尤其是飞行姿态保持和自主导航方面，传感器更是不可或缺的器件。不过，在通用航空传感器方面，国产传感器目前的竞争力还比较弱，主要由国际厂商把持这一市场，和其他高端传感器市场情况类似。当然，国内传感器在低空飞行器领域的布局并非空白，也已经有了一些进展。
