無人機

早期對繫留無人飛艇的實驗暴露了一個基本挑戰，那就是它們在強風條件下，相對而言無法保持靜止不動。需要一種新解決方法，Dragonfly Pictures(DPI)日前開發了一種新型無人機—原地懸空繫留無人機。 不同於電池供電的多旋翼無人機需要每20分鐘更換一次電池，繫留無人機通過一根連接基站的電線接收電源。因此，它們可以在空中停留數小時，甚至幾天時間。DPI的繫留多旋翼無人機旨在用於跟蹤尾隨移動主機平台，包括船艦、船隻、卡車以及其它無人駕駛地面交通工具等。 與固定翼無人機相比，它們具有多項優勢，包括垂直起降功能。它們不需要跑道和發射台，也不需要回收設備。與飛艇不同的是，它們還能實現持續、靜止不動的定位，即使是在天氣不穩定以及風速變化莫測的情况下也是如此。 他們的繫留無人機在實際操作條件下進行了廣泛的測試，現時已經完全達到美國海軍在海洋/海洋環境中用於情報、監控與偵察(ISR)、通訊與影片應用的標準。 DPI的軍用/工業級無人多旋翼空中繼電器(UMAR)繫留無人機具有防雨、防雪、防塵和防熱效能，同時針對鹹水海洋環境進行了專門優化。 UMAR無人機的獨特優勢在於：通過繫線持續供電，它可以在500英尺的高空提供長達超過400個小時的不間斷運行時間和工作。但繫留架構存在重大的設計挑戰。電源需要以極高的電壓和極低的電流從主艦輸送給多旋翼無人機，這有助於使用較細、較輕的繫線，反過來又能新增無人機的機動性和機載有效載荷。 UMAR無人機在8至10kW的功率級下工作，功能非常強大，能夠在惡劣的海洋風暴條件下保持持續、靜止不動的定位。這一挑戰通常會因影響主艦定位的洶湧海水/海浪而變得更複雜。因此，無人機需要足夠的功率容量和敏捷性，才能加速旋翼提升的速度並即時響應短期或長期爆發的偏航。 在多旋翼無人機中，必須在盡可能較小的輕量級封裝外殼中實現高壓轉換。UMAR上帶的8個獨立旋翼需要複雜的互連PCB電路，因此電源組件層的任何空間節省，都可以重新用於其它加值組件。

AI人工智慧及5G是被預期下一個十年最重要的技術，工研院舉辦一年一度的ICT TechDay(資通訊科技日)，展示超過20項最新資通訊創新技術，從AI晶片與應用、資訊安全、自駕車與無人機，到5G通訊與邊緣運算四大領域，臺灣在半導體和資通訊產業已有一定優勢，在AI人工智慧與5G物聯網催生下，業者有機會在全球供應鏈搶進核心地位，扮演下世代資訊科技重要角色。 工研院舉行2020 ICT TechDay，邀請重量級貴賓分享ICT產業趨勢。圖左至右為臺灣雲端物聯網產業協會理事長徐爵民、工研院資通所所長闕志克、電電公會理事長李詩欽 工研院資訊與通訊研究所所長闕志克表示，隨著AI人工智慧技術快速發展，AI人工智慧發展重點將從軟體走向硬體，從集中式運算走向邊緣運算(Edge Computing)；工研院從晶片、架構及應用三方面著手，開發AI推論晶片(DNN Inference Chip)、AI推論架構(DNN Inference Architecture)，到DNN Model與應用的AI人工智慧Total solution，為產業提供多元的AI人工智慧端到端解決方案。 工研院研發「AI深度學習演算法」，影像辨識可由類神經網路自我學成，技術精準度超過99% 闕志克認為，5G多元應用所帶動的新市場也備受關注，尤其是5G專網方面。製造業對生產可靠度需求高，精準掌握生產及設備數據，長年都有蒐集智慧發展所需的數據資訊，加上產業上中下游供應連結度強，互動性高，因此，在面對快速少量、彈性、多元製造需求下，運用5G專網發展智慧製造將是製造業者具備差異化的重要工具，也是所有應用場域中最早落實的產業。目前看到5G專網將有三種方式推動，公網、公網白牌化、專網專頻，公網白牌化採用開放架構設備，網通業者及系統整合商將有更多投入的新機會；專網專頻有機會因工廠等智慧場域已普遍採用Wi-Fi系統，可透過Wi-Fi技術升級與5G專網整合，Wi-Fi設備商及提供應用服務的系統整合業者也可望迎來另一波成長的機會。 工研院研發無人機AI美學攝影技術，透過蒐集網美照片整理出多種拍照風格，再搭配AI影像辨識，讓無人機模仿專業攝影師的拍照手法，自動取景拍出最優畫面 在AI相關解決方案部分，ICT TechDay展示「AI深度學習演算法」、「應用程式白名單」、「無人機AI美學攝影體驗」、「自駕車管理系統與運算平台」、「行動邊緣運算系統專網」等20餘項關鍵技術。例如工研院研發 AI深度學習演算法，攜手新創公司邁爾凌科技及遠東集團旗下軟體公司遠創智慧，開發國產AI車牌辨識解決方案，提供關鍵演算法、訓練器打造國產AI軟韌體訓練整合模組，搶攻新市場。

亞馬遜(Amazon)已獲得美國聯邦航空總署(FAA)認證，獲准使用無人機運送包裹，此舉將大幅所短物流時間至30分鐘以下。FAA日前表示，已向亞馬遜的Prime Air無人機頒發航運Part 135證書(Part 135 air carrier certificate)。然而亞馬遜尚未公布實際啟用無人機送貨的時間，只表示FAA認證為無人機物流技術的重要進展，並將繼續測試此技術。 亞馬遜的Prime Air無人機頒發航運Part 135證書　(圖片來源：Amazon) 亞馬遜表示，需要向代理商提出無人機物流的安全證明。Prime Air副總裁David Carbon表示，FAA的認證表示航空單位認可亞馬遜無人機物流的技術及安全性，團隊將繼續整合無人機技術，並與FAA及相關監管單位合作，以朝向30分鐘內到貨的目標邁進。 2020年在拉斯維加斯的會議上，亞馬遜公開了一個全電動的六角型無人機，最多可以運送5磅(約2.27公斤)的貨物。該無人機具備空間感知技術，可以避免碰撞障礙物。 亞馬遜已在許多地區提供當日到貨的服務，但是縮短物流時間仍是其CEO貝佐斯重要的目標。2013年，貝佐斯曾在採訪中提出無人機將在五年內普及。七年後的現在，亞馬遜僅是第三家取得航運Part 135認證的公司，而前兩家也尚未廣泛使用無人機送貨。 雖然如此，FAA仍持續投資無人機技術，日前美國聯邦運輸部長趙小蘭表示，聯邦運輸將捐款750萬美元給大學，用以研究無人機如何安全地在國家的領空內飛行。

網路上有一個很夯的Youtube影片，是日本新婚夫妻去環遊蜜月400天時，用空拍機拍下6大洲48個國家的影片，獨特的上帝視角讓人驚艷不已；但看過電影《全面攻佔3：天使救援》的人，一定也會被一群無人機對美國總統發動攻擊的畫面驚嚇不已。 近幾年掀起熱潮的無人機，跟許多科技工具的演進一樣，一直受到不同的正負面評價，不過，隨著交通部民航局制訂的「遙控無人機管理規則」於3月底正式上路，包括空域、註冊、考照、投保等都有明確規範，讓無人機產業有了可遵守的遊戲規則，不僅玩家躍躍欲試，產業應用也是蓄勢待發。 圖1　2014~2025年美國商用無人機各應用類別的市場規模 　 資料來源：www.grandviewresearch.com 無人機積極扮演科技救災關鍵角色 進入後疫情時代，屬於非接觸應用的無人機被視為關鍵的數位新科技，在工研院擘畫的「2030技術策略與藍圖」中，無人機結合人工智慧(AI)，已被列為三大應用領域之中「智慧生活」的重要一環，不管是空拍、競速、表演等消費性應用，或者農藥噴灑、建築工程、急難救災、智慧農業、安防巡檢等產業應用，都有令人期待的發展潛力。 在許多無人機的活動中，都會聽到「上帝視角」這個字眼，過去如果要從上空俯瞰地面進行國土測繪或災害管理，必須耗費相當的費用與人力出動直升機，但現在有了便捷的無人機，只要靠著專業飛手遙控無人機，就能透過上帝視角掌握空拍景象，以低成本、低風險的方式，創造出多元的應用場景。 舉例來說，近幾年在台灣發生的重大災害事件，包括2018年花蓮大地震、普悠瑪事故、2019年南方澳大橋斷裂等，翔隆航太就與科技部國家實驗研究院緊密合作，第一時間親上火線，運用無人機協助進行災難現場航空測量勘災、三維建模保存，在短短2~3個小時就能完成資料蒐集與分析，協助現場指揮官進行救援決策，有效提升第一線救災人員的生命安全。 在面對山崩、地震、水患、山區迷途受困、岸際釣客落海等狀況需要科技救災時，無人機不僅可以空拍，還能搭配不同酬載系統提供不同功能，例如夜間時可以搭配緊急照明、水域中可採用紅外線顯像儀、另可搭配語音擴音、救生吊掛、繩索牽引、醫療物資投放等功能。此外，無人機具備精準定位系統，也能協助蒐集各種災害狀況資料數據，用以分析災害程度與環境變化，作為未來災害防範與監控的重要依據。 助力智慧農業/智慧巡檢有一套 近幾年台灣有不少商用無人機新創公司成立，分別切入不同應用領域，其中農用無人機已為智慧農業帶來新面貌。台灣農村長期以來面臨人力短缺的問題，但現在有了無人機，透過精準定位與數據管理，可協助農民噴灑農藥或訓練農友自行操控。以擎壤科技為例，其統計可降低一半的農藥用量，且增加作業速度達30倍，過去傳統人力噴藥一分田需要一小時，利用無人機只要三分鐘即可完成。 圖2　小型無人機功能與應用產業　資料來源：MIC 此外，農用無人機也可進行AI農損即時辨識。中興大學AIPal團隊就開發出一套系統，透過空拍影像的標籤化與訓練大量水稻倒伏影像，建立AI影像辨識模型及深度學習架構，無人機在空拍時即可透過機上的微型電腦進行邊緣運算，辨識出稻田倒伏區並計算農損範圍，其辨識率超過9成，原本需要數十天的作業時間，可大幅縮短到幾個小時就能完成。 在安防巡檢方面，無人機可以成為保全業的重要幫手，與原有警勤作業相互搭配，達到全天候無間斷的安全巡檢及防護，彌補傳統人力不足或傳統監控有死角的問題。以中光電智能機器人公司為例，其研發之全自主巡警無人機系統，已經導入銅鑼科學園區進行場域驗證，可依據管理需求及預先設定的飛行任務，進行自動起飛、巡檢、降落及充電等作業，除了展開例行巡檢外，還可進行異常車輛辨識、施工進度確認、熱感應偵測、遠端即時監控及異常事件機動派遣等任務。 在去年的貢寮海洋音樂祭，新北市政府警察局也與中光電智能機器人合作，推出全台第一輛車載式無人機系統，以自動排程飛行，全程毋須飛手操作，每小時可巡查龍門吊橋至東興宮之3公里區域範圍，並將即時影像回傳到現場指揮中心，用來掌握現場活動狀況，瞭解是否有民眾擅闖管制區，並進行安全監控、蒐證及車流管理等工作。 無人機共享經濟方興未艾 看完上述的無人機產業案例，讀者覺得無人機像什麼？許多飛手都說，無人機像是老鷹一樣，擁有犀利眼睛、快狠準的行動能力，平常在高空盤旋、俯瞰地面，必要時才採取行動、精準達成目標。 整體來說，當前無人機的主要應用，多半是在解決特定產業或使用情境的痛點，讓無人機搭配AI、數據管理進行自動化、高效能且精準的作業流程；不過，無人機的使用門檻終究偏高，如果要讓更多消費者願意接觸無人機，帶動無人機的快速普及，業界恐怕要發展更多以用戶視角為出發的生活應用，不能只是一味採取上帝視角、由上而下的提供開發者覺得消費者需要的產品或服務。 舉例來說，現在許多零售業與物流業，正在積極開發無人機送貨的服務，可以想像的是，只要可以解決精準定位、續航力、隱私權等問題，在不久的將來，無人機有機會取代現在滿街跑的美食外送、宅配物流車，直接將披薩、咖啡熱騰騰的空運到消費者手中。 另外一個很有趣的例子是，羽渡科技開發出應用於觀光旅遊產業的GoDrone共享無人機營運方案，可由旅遊景點業者、旅行社與旅遊通路業者進行建置，讓任何來訪的遊客使用手機免費App即時取得授權使用「隨叫即用」的無人機召喚空拍服務，讓旅客不用自行購置無人機，即可租借平台上開放的空拍機取得空拍視訊畫面影像、留下特殊回憶。 羽渡科技採用的是「純軟體定義無人機召用服務」(Software-Defined Drone-as-a-Service, SD-DaaS)，結合了雲端運算、人工智慧、資安授權、場域管理、即時自動技術，協助中小企業或社區團體輕鬆合法取得最新的無人機科技，除了用於旅遊景點空拍，也可擴展到運動賽事、戶外休閒、農產觀光等應用場域。如果市場上出現愈來愈多類似這樣的B2B2C解決方案，便有機會拉近消費者與無人機的距離，成為智慧生活的日常。

多射頻系統共存及抗干擾設計面臨新挑戰 從射頻的角度來看，5G技術先進性的原因之一是因為5G通訊設備工作在更高的頻率，擁有更多頻寬。根據3GPP的定義，5G包括了如下圖所示的兩個頻譜範圍，分別是Sub-6GHz和毫米波(mmWave)頻段，在每個範圍內又細分了數十個頻段號，分配給不同國家的不同電信運營商使用。 以中國為例，中國移動得到了2515MHz~2675MHz和4899MHz~4900MHz兩個頻段，中國電信得到了3400MHz~3500MHz頻段，而中國聯通則被分配到了3500MHz~3600MHz頻段，放眼全球則各個電信運營商頻段的分配就更加複雜。 不同頻段在5G通訊設備裡，都對應著特定的射頻前端系統的硬體支援，對於5G通訊設備而言，如何在擁擠而複雜的頻譜環境中讓自己不被其他頻段設備干擾就成為了設計師必須要考慮的問題。 此外，5G移動終端設備除了支持5G通訊制式以外，還必須向下相容老的移動通訊制式，比如2G GSM、3G WCDMA/CDMA2000/TDSCDMA、4G TD-LTE/FD-LTE等在未來相當長時間內仍然會繼續提供服務，所以隨著通訊技術的不斷發展，通訊設備上務必會搭載越來越多種類的通訊系統(圖1)。 圖1　典型5G手機的手機模擬模型 比如華為推出的Mate 30 Pro 5G手機，便採用了最先進的5G天線設計，機身共有21根天線，搭載了包括5G、4G、3G、2G、Wi-Fi、BT、GPS、NFC等在內，多達8種無線通訊系統，這些系統在單獨工作的時候不會產生干擾問題，但當不同的通訊系統同時工作的情況下，產生的互調/交調頻譜分量或者雜訊信號很可能被抬高，導致某些極度敏感的無線系統(比如GPS)被嚴重干擾到無法正常工作。 5G通訊技術下，物聯網應用場景大量爆發，除了移動通訊設備外，在汽車、工業設備，國防設備等平台上也會搭載包括5G通訊在內的導航、探測、通訊、測控、數傳等眾多射頻系統，豐富多樣的系統特性包括了複雜的調製類型、超寬的頻率範圍、豐富的功率電平等。 這些平台上往往包含數十個射頻發射設備，這些發射設備中的倍頻器、混頻器、功率放大器等由於諧波洩漏、雜散輻射等會產生大量的交調產物，而擴頻調製、調頻工作等使雜散輻射頻譜大量增加。 同時這些平台上還包括了相當數量的射頻接收設備，這些接收設備的工作頻段各有不同，其敏感頻率(如鏡像頻率、諧波頻率等)也各有不同，隨著軟體無線電、數位化中頻、寬頻接收等技術的採用，使這些接收系統受到干擾的潛在風險大大增加，這些複雜的電磁干擾以及與電磁頻譜相關的軍事力量、設備、系統和平台的影響，成為決定整體系統和平台效能至關重要的因素。 射頻系統抗干擾模擬方案需具備五大要素 ANSYS射頻系統抗干擾模擬方案提供了一個複雜射頻環境中電磁干擾模擬的資料管理與分析的整體框架，將尖端的模擬引擎與多保真參數化模型相結合，實現對任何環境下共址干擾的準確預測，如運載平台、通訊基地台以及個人電子設備的共存和靈敏度降低等。並且針對不同傳真度登記的已知數據，可以進行不同層級的模擬分析。 這套模擬解決方案的設計理念是允許設計師在設計早期階段就開始模擬，直至整個系統設計完成後的維護階段。在設計和整合的早期就可定位出共址干擾問題，當定位出干擾問題，在對設備或系統進行否認和修改之前，便可以在軟體中進行改善策略的探索對比，從而說明客戶節省大量成本。 射頻系統共址及抗干擾模擬解決方案，所需要注重的能力包括以下幾個方面。 內建無線電模型庫和RF部件庫 多通訊系統共存情況下的射頻抗干擾模擬的第一步是對射頻系統的建模，射頻系統包含了收發機、濾波器、雙工器、放大器、混頻器、天線等諸多元件，能夠支援用戶方便快捷地實現射頻系統建模成為抗干擾模擬工具的重要技術要求。 ANSYS EMIT內置了多種通用的無線電模型庫(圖2)，包括GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS、Wi-Fi、藍牙、VHF/UHF通訊、SINCGARS、CDL等許多通用的無線電模型，使用者可以直接調出使用。對於實現特殊功能的定制化無線電模型，客戶也可以通過參數化輸入對其發射頻譜和接收頻譜進行定義，也可通過導入測試資料的方式實現對未知無線電模型的建模。 圖2　EMIT內建的無線電模型庫以及可擴充的無線電模型 EMIT軟體中的無線電模型(Radio)可以是收發信機(Tranceiver)、發射機(Transmitter)或接收機(Receiver)，一個無線電模型中可以定義多個頻段(Band)，EMIT可對每個頻段配置相應的頻率、功率電平、調製方式等無線系統參數。對於發射機頻譜可以配置頻譜類別、發射功率、近端相位雜訊、遠端相位雜訊、諧波、雜散等指標，對於接收機頻譜則可以配置帶內敏感度閾值、混頻器產物、帶外雜散、飽和電平等參數。 ANSYS EMIT是用於複雜環境中射頻干擾(RFI)模擬的軟體。EMIT與ANSYS HFSS緊密配合，將射頻系統干擾分析與產業領先的電磁模擬相結合，能夠對天線到天線耦合進行建模，能夠可靠地預測多天線環境(具有多個發射器和接收器)中的RFI影響。眾所周知，在測試環境中診斷複雜環境內的RFI非常困難而且成本高昂，但是，利用EMIT的動態連結結果視圖，就可以通過圖形化信號跟蹤和診斷總結功能顯示干擾信號的源頭以及其到達接收器的路徑，從而快速確定任何干擾的根源。一旦找到干擾原因，EMIT就能快速評估各種RFI緩解措施，從而實現解決方案優化。 除了對無線電模型的快速參數化建模外，EMIT還內置包含濾波器、多工器、環形器、隔離器、功分器、放大器、線纜等在內的全面RF部件庫，這些寬頻部件模型可以生成搭建射頻系統所用的模組，這些部件模型可以利用EMIT內置參數化模型指定指標，或者通過其他模擬工具或測量獲得的特性資料生成模型。射頻系統模型中用到的無線電模型、RF部件和天線等模型的定義可保存在EMIT部件庫中以供將來使用，也可以共用給其他用戶使用。 支援多種傳真度的天線耦合模型 射頻系統的干擾路徑主要基於各系統天線之間的空間耦合，所以天線耦合資料成為決定射頻系統抗干擾模擬準確性的重要組成部分。對於設計初期的系統共存模擬驗證工作而言，該階段一般尚不具備搭載通訊系統的平台設備模型以及各系統天線的具體設計模型，所以此時並不能通過傳統電磁場模擬工具得到天線耦合資料。 而EMIT有多種天線耦合資料的定義方式，提供包括恒定耦合、路徑損耗、路徑損耗+增益、以及S參數等在內的多傳真度天線耦合資料供使用者選擇，耦合資料的精度隨之增加。 定耦合是指天線耦合量為使用者設定的與頻率無關的常數，用於系統設計初期的天線耦合度指標分配。路徑損耗天線模型的耦合量為基於自由空間內天線之間的路徑損耗，用於在設計初期考慮天線放置的不同位置對干擾程度的影響。 EMIT還可以考慮自由空間內天線之間路徑損耗以及相對方向上的增益計算得到的耦合量，用於獲悉天線設計類型之後的更準確的天線耦合資料提取，最準確的方法則是通過測試或電磁場模擬得到的寬頻S參數資料用於表徵耦合量，此資料充分考慮搭載通訊系統平台和天線的相互影響，適合用於系統設計完成後的最終抗干擾性能模擬驗證(圖3)。 圖3　EMIT多傳真度的天線耦合數據模型 EMIT內置了多種近似天線耦合模型，用於在具備更精確的天線隔離資料之前進行系統共址的抗干擾分析，在缺乏特定耦合資料的情況下，EMIT也可以用來計算避免產生干擾所需的天線間的耦合量。 快速準確的天線耦合模擬演算法 為了實現更準確的系統抗干擾模擬，使用者需要用到更準確的天線耦合資料來實現對射頻系統的建模，EMIT能夠導入天線測試資料作為耦合模型，支援使用工業標準Touchstone檔案格式描述的寬頻多埠隔離資料，而無需將所有的資料容納在單個Touchstone檔中，因為EMIT會將所有待考慮天線間的多組資料自動整合在一起。 EMIT還可以與ANSYS高頻電磁場模擬工具HFSS聯合工作，使用其商業化的電磁求解器對多天線、大尺寸的問題進行快速準確求解得到天線耦合資料。 HFSS具有的增強彈跳射線法(SBR+)求解器，利用射線追蹤技術求解天線在載入到大型平台上以後的輻射性能和耦合資料，而且SBR+在傳統的彈跳射線法基礎上添加了多種改良演算法，可以計算以前SBR演算法無法求解的邊緣電流修正、入射波衍射、陰暗區電流分佈、以及平台表面爬行波等各方面的影響，是業界最精準的射線法求解工具，可以輕鬆得到多副天線的互耦資料。 除了演算法層面，HFSS作為專業的電磁場模擬軟體還具有其他方面的巨大優勢，整合了天線設計庫，包含有數十種實際工程中常見的天線種類，使用者可以直接方便快捷地調用各種天線形式，還具備其他射線追蹤工具所不具備的物理模型，擁有與業界主流三維MCAD軟體的介面，準確高效地實現大型平台模型的導入匯出。 軟體具有強大的圖形介面，可以直觀地瞭解天線在大型平台上的輻射場圖，以及表面電流的分佈情況等。絕大多數任務都在不超過8G記憶體下完成求解，再配合HPC，利用硬體多核CPU和GPU加速，實現快速模擬得到結果。 考慮多射頻系統所有干擾因素 EMIT的1對1收發系統模擬對一對單獨Tx/Rx通道進行模擬，同時包括了收發系統相關的元件(如濾波器、電纜、放大器等)和天線的耦合度(ATA)，最後計算出接收機Rx的射頻干擾冗餘度(圖4)。 圖4　以EMIT功率流分析模擬射頻系統干擾 EMIT寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果如圖5所示，上面的線條為接收機的敏感度閾值，該線條代表了接收機的寬頻敏感度指標。 圖5　接收通道寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果 由於接收通道上混頻器的非線性效應，所以不僅接收帶內的干擾信號會影響靈敏度，在帶外某些頻點的干擾信號與接收混頻器進行高階互調，產生的互調產物也可能落在接收帶內，從而引起接收機敏感度惡化，所以接收通道需要同時考慮頻道內和頻道外干擾信號對靈敏度的影響。 圖5下面的線條是從發射系統耦合至接收埠的頻譜分量，低於上方敏感度閾值的頻點表示不會對接收機靈敏度造成干擾，而對超過閾值的頻點則是引起接收通道性能惡化的來源。 EMIT還能計算帶內的峰值射頻干擾餘量。由於混頻器、放大器等通道上的多個非線性器件，導致經過多次複雜交調互調後可能落在接收帶內的干擾信號譜非常豐富，如果分別考慮這些信號對接收敏感度的影響，從上面的寬頻射頻冗餘度結果來看都不會對接收系統靈敏度造成干擾。 但是，這些信號疊加起來產生的頻道內雜訊電平就很有可能超過接收機敏感度閾值，造成靈敏度惡化。所以如圖6所示，EMIT的頻道內峰值射頻干擾餘量則把多個落在接收帶內的干擾信號疊加起來，觀察是否超越了接收機閾值。 圖6　頻道內峰值射頻干擾餘量  EMIT還可以模擬當多個發射系統同時工作時，在多通道之間產生的有源互調交調產物，這些產物主要來源於兩個方面。 第一是多發射機同時工作，產生的發射頻譜耦合到接收機後與接收通道上的射頻前端非線性器件(如低雜訊放大器、混頻器等)產生的交叉調試。 第二是不同發射通道之間的互調，發射頻譜耦合到其他發射通道中，與其他通道內的非線性元件(如功率放大器、隔離器等)發生互調，得到的互調產物會由該發射通道往外二次耦合至接收通道，從而影響接收機靈敏度。 直觀的結果顯示和干擾診斷功能 EMIT提供不同層級的直觀結果顯示，通過場景矩陣結果可快速查看平台上哪個射頻系統受到了干擾，而通過電磁干擾邊限圖(圖7)，則可以完整的獲得收發通道的寬頻干擾情況，並能夠自動識別每種類型干擾的根源。 圖7　多射頻系統干擾模擬結果的可視化呈現 利用結果分組篩檢程式，用戶很容易從結果中排除特定類型的干擾(如共通道干擾)，這樣便可以看到最關心問題的結果，從結果的角度快速定位出干擾因素，從而可建議採取合適的改善措施。 EMIT的快速“what if”分析功能可以快速評估可用的干擾改善措施。例如，在調頻系統干擾分析中，可以從庫中快速拖放一個可調濾波器加入接收機通道，從而可以立即評估該濾波器的干擾改善效果。 在EMIT先進的介面下，通過高層級和低層級的分析匯總，以及內置的自動化診斷功能，用戶可以輕而易舉地把射頻系統間的干擾情況顯現出來。 常見的射頻系統抗干擾模擬案例介紹 汽車 如今，汽車總體通常搭載多個無線通訊系統，這些通訊系統的天線往往被放置得比較靠近，天線之間的相互耦合會帶來共址干擾問題，惡化部分敏感系統的接收性能，甚至使其功能徹底喪失，這就使得在汽車上的多通訊系統共址干擾影響的研究十分必要。 使用HFSS對各個天線進行三維空間輻射場性能模擬，將通過模擬得到的各天線輻射場結果搭載在汽車的相應位置上，使用HFSS的增強彈跳射線法求解器計算得到考慮汽車平台效應的各天線之間的寬頻耦合S參數結果。 圖8是汽車天線模擬結果的可視化結果。左側矩陣圖的最右側一列則反映了三個發射通道同時工作時的受干擾情況，對GPS接收設備而言，每個發射系統單獨工作時都不會影響其敏感度，但是三個發射系統同時打開後，矩陣中的深色單元框表示GPS接收設備受到干擾了。而右圖顯示出影響GPS頻道內敏感度的雜散頻譜以及其來源。 圖8　EMIT軟體多射頻系統抗干擾分析結果 為了消除受擾影響，在VHF收發機和FM接收系統通道都加上帶通濾波器，可以濾除帶外雜散的影響，也可以減小不同發射通道間的互調產物，改善GPS接收帶內敏感度。 圖9為使用抗干擾方案後的抗干擾分析結果，所有矩陣單元都變回淺色，這表明所有干擾效應都已被消除。 圖9　添加抗干擾方案後的分析結果，干擾問題不復存在 無人機與基地台 5G時代，萬物互聯，無人機的使用將會越來越普及，在給人們生活帶來便利的同時，無人機作為工作在複雜電磁環境裡的設備可能對其他設備產生干擾，也可能被其他高功率發射的設備(如同通訊基地台)干擾，設計師需要知道無人機和基地台需要至少保持多遠的距離，才能確保無人機能夠正常工作而不被基地台干擾。 EMIT可以對基地台和無人機兩個系統的所有發射和接收通道進行建模，通過功率流的分析方法對接收系統是否受擾進行模擬，生成如圖10所示的豐富的結果報告。 圖10右上方的矩陣圖清晰地顯示LTE基地台的發射信號對C2接收通道產生了干擾，而且當LTE基地台和無人機視頻下載系統兩個發射通道同時工作時會使GPS接收通道的靈敏度冗餘量不足(矩陣中用粗線框起的儲存格所示)。 圖10　EMIT對無人機和基地台共存時的射頻系統干擾模擬結果 在圖10的正上方的系統交互框圖中，EMIT用線條明確指出了干擾的源頭和產生的路徑，對C2接收機造成的干擾來源於900MHz的LTE基地台發射系統，基地台的發射功率經過基地台與無人機之間的天線耦合進入了C2接收機的接收通道，直接惡化了接收機的靈敏度。 圖10正下方的頻譜曲線則顯示了造成干擾的所有頻點，以及造成干擾的雜訊類型，此案例中對C2接收機的干擾是因為LTE基地台的發射功率超過了接收機的頻道外飽和電平。 為解決該干擾問題，直接在系統原理圖裡通過簡單拖曳的方式，在C2接收機通道前端添加帶通濾波器，元件的頻道內損耗、頻道外抑制度等指標都可參數化定義，也可通過導入實際濾波器S參數的形式對其進行配置，重新模擬即可在矩陣中觀察到，C2接收機通道的干擾問題已被解決(圖11)。 圖11　快速實施抗干擾對策，以解決干擾問題 以上案例展示了利用模擬的必要性，在日益互聯的世界中，無線系統的數量激增，其發生干擾和性能劣化的可能性也隨之增加。工程師可以在設計過程的早期階段評估盡可能多的備選方案，然後評估設計空間以優化關鍵設計參數。通過利用專業模擬軟體在研發早期階段確定有可能發生干擾的位置，企業能夠避免干擾問題，減少後期修復問題的成本和降低風險。 (本文作者任職於Ansys)

高通(Qualcomm)日前基於過去成功的RB3平台，發布專為機器人設計的RB5平台。RB5平台由一系列機器人/無人機通用的軟硬體產品組合而成，將能整合高通的5G及人工智慧(AI)技術，有助於開發人員與製造商創造出下一世代所需的高算力、低功耗機器人/無人機設備，並預計2020年上市。 圖 RB5開發套件。來源：高通 RB5平台採用高通QRB5165處理器，客製化機器人所需的應用程式，提供強大的異構計算結構(Heterogeneous Computing Architecture)，加上第五代高通的AI 引擎，效能可達到每秒15兆次 (Tera Operations Per Second, TOPS)，用以運算複雜的AI與執行深度學習。此處理器同時使用新的高通Hexagon張量加速單元(Hexagon Tensor Accelerator, HTA)、可支援七顆鏡頭的影像處理器與強化影像分析能力的電腦視覺引擎。 整合RB5平台與QRB5165處理器，高通可以設計多元的產品，包括現成的系統模組，以及晶片上靈活的設計。該解決方案有多種組合，可依照商業或工業及的溫度範圍選擇。同時透過配套模組支援4G及5G連接，RB5機器人平台可為未來的5G機器人及智慧系統鋪路 RB5平台的主要技術包括： 1. 強力的異構計算功能：為了達到高功率的計算效能，平台所用的處理器整合Octa Core Qualcomm Kryo 585 CPU、powerful Qualcomm Adreno 650 GPU、多個數位訊號處理器(DSP)以及ISP，並且使用包含Hexagon張量加速單元的專用AI引擎、電腦視覺引擎。 2. AI引擎：新型的Hexagon張量加速單元基於第五代的高通人工智慧引擎，可以提供每秒15...

Vicor日前宣布，搭載Vicor DCM4623電源模組的極客橋GBI2020-Ⅰ型照明無人機已於夜間施工現場成功使用，並確保應急施工現場通宵照明。極客橋照明無人機飛行元件僅1.3公斤重，這對系統中各個環節的重量有著較為苛刻的要求，需要將電源模組重量控制在幾十克，而Vicor的電源模組滿足了該照明無人機特定需求。 極客橋GBI2020-Ⅰ型照明無人機可適應-30°C-60°環境溫度，抗7級風和10級大雨，3分鐘內完成部署，提供不間斷長時間照明。升空高度50米，單機模式能有效照亮約6000平方米，光通量10萬流明，可多機操作可無限疊加。 基於Vicor DCM4623體積小47.91mm×22.8mm×7.21mm，-55℃~125℃寬工作溫度，1244W/in3的功率密度，高達92%轉換效率的特性，使極客橋照明無人機能夠實現輕量化設計，將1.3公斤的機體元件搭載30克的電源模組。 該產品系列是一款隔離穩壓DC-DC轉換器，可在非穩壓寬範圍輸入，產生隔離輸出。憑藉其高頻零電壓開關(ZVS)拓撲結構，DCM轉換器為其各種輸入電壓範圍提供高效率。DCM模組轉換器可獨立使用，也可和下游負載點(PoL)產品一起使用，支援高效配電，為一系列非穩壓電源到負載點提供卓越的電源系統性能和連線性。DCM系列包括多種規格，支援±1%精度的穩壓調節。採用VIA封裝的DCM模組可利用整合的EMI濾波、精確的穩壓輸出和副邊地的控制介面提供更高級的功能。產品採用ChiP封裝技術，雙面散熱，提供了更為靈活的熱管理。

隨著消費端走向客製自主消費、製造端面臨缺工問題日甚，促使製造業須具備能適應快速多變且多元環境的能力，製造系統變得較過往而言更加複雜。而拜新技術成熟發展所賜，製造業現今可藉由部署先進的感測技術並結合AI演算法、導入機器人等科技，進而提高資訊可視化及系統可控性，進一步推升工業4.0智慧製造的發展。根據TrendForce旗下拓墣產業研究院預估，2022年全球智慧製造的市場規模將會逼近3,700億美元，年複合成長率達10.7%。 奠基於虛實整合的基礎，智慧製造在應用端相當多元，從規模較大的智慧工廠、智慧供應鏈、現場災害回復，乃至自動物流車、簡易型機器手臂等皆是使用案例。綜觀2019年產業動態與德國漢諾威工業展(Hannover Messe)等指標性活動，現行智慧製造以協作機器人(Cobot)、數位雙胞胎(Digital Twin)、預測性維護(PdM)、無人機、製造執行系統(MES)、AI應用等為發展焦點，Universal Robots、Siemens、STMicroelectronics、Xilinx、GE等廠商亦持續推陳出新強化布局。 鑒於智慧製造帶出的龐大數據量將排山倒海湧向企業，延遲性與頻寬成本已讓製造業從雲端技術逐漸轉向邊緣運算。而數據海量化、分析精準化以及硬體高效化等三大驅動力也使AI從雲端往終端設備邁進，推升邊緣結合AI的趨勢。 Edge邊緣運算處理是具地緣關係的AI運算，透過於靠近數據產生源處進行收集處理，並結合參數學習等AI技術讓設備能做到缺陷即時偵測、使用狀況預判等用途，讓機器不需時時聯網、減少運算資源，仍能具備部分決策力與即時反應力，成為預測性維護的重要基礎，同時亦可強化工業機器人的即時協作。而將資料留在當地取代回傳雲端，也更能滿足製造業提升數據資安與隱私的需求。 智慧製造與Edge AI的連結為製造業帶來即時決策、降低成本、營運可靠及提高安全等優勢，也使精密機械蛻變為名副其實的智慧系統。現行從晶片大廠NVIDIA、Intel、Qualcomm、NXP，乃至雲端龍頭AWS、Google、Microsoft等皆積極投入該領域。台廠若要切入Edge AI的市場，考量產業優勢及政府資源挹注，晶片仍是最好發揮的著力點，並成為串連上下游廠商的發動機。 從自動化到智動化，TrendForce指出，工業4.0的浪潮持續推動企業數位轉型，物聯網、大數據、機器人等技術也成為打造智慧製造的重要節點。然而，不論是工業物聯網布建、智慧製造的導入、抑或智慧工廠的建置，由於耗時較長且所費不貲，對企業而言皆非一蹴可幾，在佈署及執行過程中可透過工業物聯網聯盟(IIC)等組織提出的工具來評估自身的成熟度，進而調整步調與方向，如根據基礎設施的完成度來選擇被動性維護、預防性維護、以及預測性維護的採用。  

馬達應用越來越廣泛，工業自動化、無人機、新能源車、風力發電等，無所不在的馬達，為現代生活提供了最重要的動力。各種馬達相關的挑戰亦接踵而來，隨著智慧化世代的來臨，馬達扮演的角色將越來越重要，其控制不僅要求更精準、即時，還必須加入大量創新設計以達到節能的效果。 但在馬達本體創新進展相對緩慢的情況下，如何用更先進的驅動控制技術來驅動馬達，提升能源效率，將是馬達產業鏈未來必須面對的課題。 威健將於8月6日於台中集合旗下Lattice、Microchip、Infineon及Vishay四大產品線，深入剖析全方位的馬達控制解決方案。現場特別準備多元的展示板，希望帶給國內馬達產業不同視野，深入了解馬達控制以建構的未來藍圖。研討會聯絡人:威健實業股份有限公司行銷企劃部Jenny：(02)2659 0202 #736

2019年可謂5G商用化的元年，無論是5G晶片、電信基礎建設或服務皆陸續起跑上路。如高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)接連宣布推出5G晶片，Verizon率先推出5G Home商用服務；雖說目前5G應用服務發展尚未完全明朗，但大致5G生態環境已有了雛型。根據2019 CES展會上電信商與各產業推出的解決方案來看，預計將以媒體、無人機與醫療科技應用率先起跑，期能為相關產業帶來創新價值。 5G大頻寬、大連結與低延遲的特性，為各行各業帶來許多發展機會。而電信商做為串連各產業應用的角色尤其重要。為了創造更多5G應用機會，Verizon就曾祭出百萬獎金徵求5G應用點子的活動，期能從中找尋新的5G服務商機；與此同時，該公司更與媒體業、航空業及醫療產業有相關合作方案，由此可看出Verizon布局5G的企圖心。 工研院產科國際所組長紀昭吟表示，在媒體產業上，Verizon借助5G大頻寬特性，協助Disney製片廠打造5G網路，使拍片團隊即便到偏遠地區拍攝影片，也能快速的將拍攝內容回傳至製片中心；此外亦與紐約時報合作創建5G新聞實驗室，讓記者在新聞內容產製過程中，加入一些擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)的元素。 無人機應用則是發揮大連結的效能。紀昭吟談到，在飛行安全部分，Verizon致力於成為首家擁有100萬架接入其5G網路的無人機運營商，未來將與南方航空合作，採取無人機執行安全任務，讓能夠超越可視飛行視線的無人機，研究陸地上不可見的地點。 最後，在醫療科技的應用主要是訴求低延遲效能為主，無論是Verizon或AT&T在這個領域皆有所布局。紀昭吟指出，Verizon與Medivis合作，實現影像同步傳輸功能做為手術輔助的應用，醫生透過配戴無線AR眼鏡的方式，將影像傳到螢幕進行同步操作，進而提升手術操作的精準性；此外，遠距醫療部分，可看到AT&T攜手Rush大學醫療中心合作創建5G醫院，協助隨時提供民眾護理服務功能。 從晶片端來看，高通2018年底發表全球首款5G晶片，並獲得30款終端設備採用，預計2019將陸續上市。而英特爾(Intel)雖然時程較晚，但也不甘示弱預計於2019年下半年推出5G晶片，其將具備5G無線連接與邊緣運算效能，廣泛應用於雲、網、端運算設備。 紀昭吟認為，5G終端裝置將會以「聯網」設備先行，類型包含行動分享器(Hotspot)、家用網路設備(Router、CPE)小型基地台(Small Cell)，和手機原型機等，不過手機並非主打重點。於日前2019 CES展會上，各家推出各式各樣具備聯網功能的產品，其中三星(Samsung)展示的5G方案最為齊全，在家用網路設備主要搭載高通X50 5G晶片，符合3GPP第15版5G NR規範。 綜合上述所言，紀昭吟分析，從5G的服務、終端裝置到晶片發展來看，看似與4G應用服務相似度極高，但深入來看其實大有不同。舉例來說，過去4G醫療重點在於遠距離的影音傳輸效能，而5G醫療則是強調低延遲效能，從規格上比較，可看到4G時代延遲性要求為100~1ms，而5G變成10~1ms的延遲，後者可滿足更精細的醫療應用，也是工研院產科國際所認為5G的發展重點。