Отвъд линията на видимост BLOS FANET

Съдържание

Ние сме стартираща фирма, специализирана в системен дизайн и интеграционни услуги. Нашият фокус е в предоставянето на иновативни електронни и механични дизайнерски решения за малки предприятия. Като част от нашите текущи проекти. Търсим вашето съдействие с услуга, която е в съответствие с продуктите и предложенията, предоставяни от вашата компания. По-долу, очертахме конкретните детайли на нашите изисквания.

Описание на безпилотната система за наблюдение на горски пожар:

Наскоро един от нашите клиенти помоли за осъществимо решение за създаване на мрежа с дрон за наблюдение на горски пожар извън линията на видимост, чрез предоставяне на данни и видео в реално време, и работят на големи разстояния. За да покрием големи площи, тъй като сме толкова голяма държава, ние сме предложили тази архитектура:

Основен UAV, способен да лети до 6 км надморска височина и покриване на разстояние от 50 км, контролирани директно чрез пряка видимост (LOS) от наземната контролна станция (GCS). Майката UAV е оборудвана с инспекционна камера с висока разделителна способност, която предава висококачествен видео поток надолу към GCS, и обменя командни и телеметрични данни с GCS чрез пълен дуплекс, двупосочна комуникация.

Освен това, има шест дъщерни квадрокоптерни дрона, които се свързват изключително с основния UAV чрез двупосочни телеметрични данни и изпращат своите видео потоци към основния UAV, който действа като реле за предаване на всички данни към GCS. Дъщерните дронове могат да работят едновременно, и както майката UAV, така и дъщерните дронове могат да бъдат командвани от GCS. Максималното разстояние между основния UAV и дъщерните квадрокоптери е зададено на 15 km LOS, които позволяват да се покрие голяма площ и да се установи система извън линията на видимост.

Фиг. преглед на работния сценарий с всички комуникационни връзки.

Ето как може да се прилага ефективно:

1. Основният UAV като център за командване и контрол

Висока надморска височина, наблюдение на дълги разстояния: Майката UAV, със способността си да лети до 6 км надморска височина и покритие 50 км, може да действа като платформа за наблюдение на голяма надморска височина за цялата зона на пожара. Може да заснема изображения и видео с висока разделителна способност, които могат да се предават в реално време към наземната контролна станция (GCS).
Координационен център за дъщерни дронове: Майката UAV може да служи като релейна точка за управление на дъщерните дронове, координиране на техните траектории на полета, за да покрият конкретни участъци от пожара.

2. Дъщерни дронове за събиране на детайлни данни

Едновременно многоточково наблюдение: Дъщерните дронове могат да бъдат разположени на по-ниски височини, за да събират подробни видео и телеметрични данни в различни участъци от пожарната зона. С техните висококачествени камери, те могат да осигурят фокусирани изгледи на активни пожарни фронтове, горещи точки, или области, които се нуждаят от внимание.
Картографиране и телеметрия в реално време: Данните от дъщерните дронове могат да бъдат препредадени през майчиния UAV към GCS за картографиране на поведението при пожар в реално време. Това позволява на наземните екипи да вземат бързи решения за ограничаване и евакуация.

3. Обработка на данни в реално време в наземната контролна станция

Планиране и координация на мисии: GCS може да получава телеметрия и видео потоци както от майката, така и от дъщерните дронове, което позволява на операторите да коригират траекторията на полета на дрона и да се съсредоточат върху критичните зони.
Анализ на развитието на пожара: Видео потоците с висока разделителна способност от дроновете могат да помогнат да се оцени как се разпространява огънят, идентифициране на горещи точки, и предоставят представа къде трябва да бъдат разгърнати ресурси.
Интеграция с географски информационни системи (ГИС): Дроновете’ данните могат да се наслагват върху карти, за да се визуализира разширяването на пожара, терен, и безопасни маршрути за наземния персонал.

4. Предимства на мрежата с дронове за проучване на горски пожари

Широкообхватно покритие: И майката, и дъщерята работят заедно, можете да покриете огромна територия за кратко време, проследяване на разпространението на пожара и наблюдение на множество зони.
Интелигентност в реално време: Способността на системата да предоставя видео на живо и телеметрия гарантира, че пожарникарите и аварийните служби разполагат с актуална информация за състоянието на пожара.
Безопасност и ефективност: С помощта на дронове, можете да намалите риска за човешкия живот, като минимизирате нуждата от пилотирани самолети или наземен персонал в опасни зони.
Операция на дълги разстояния: Обхватът на системата, с майчиния UAV, предаващ данни на големи разстояния, позволява на GCS да работи от безопасно разстояние от огъня, като същевременно поддържа пълен контрол над дроновете.

Подробната информация за комуникационните връзки е показана в следващата таблица:

		функция	Подател / Цел	Посока	Тип данни	Битрейт
	Комуникация между UAV майка и дъщерен UAV	Контрол на полета и статус на полета	Автопилот	Up-link и Down-link	Телекоманда и телеметрия	≤ 200 Kbps
	Комуникация между UAV майка и дъщерен UAV	Видео връзка	Микрокамера на борда на дъщерен дрон	Връзка надолу	Визуализация 720P резолюция или по-малко.	наоколо 5 Mbps всеки
Комуникация между UAV на майката и CGS		Контрол на полета и статус на полета	Автопилот	Up-link	Телекоманда и телеметрия	Нисък профил ≤ 200Kbps
		Видео връзка	Майка UAV бордова HD камера	Връзка надолу	Визуализация 1080P резолюция	Наоколо 16 Mbps
		MUX видео връзка	Мини трансивър за дъщерен дрон	Връзка надолу	MUX на 6 видео поток	Наоколо 30 Mbps

Нашата молба:

Тъй като нашата идея е все още на етап проектиране, нашата стартираща компания в момента няма достатъчно експертни познания в технологията Datalink за дронове. След задълбочен преглед на експертния опит и доказан опит на вашата компания в областта на решенията за дронове Datalink, ние сме силно впечатлени от вашите възможности. Предвид сложността на нашия проект и специфичните технически изисквания, бихме искали любезно да помолим за вашето съдействие при предлагането на практично решение въз основа на вашите съществуващи продуктови предложения. Вярваме, че вашите обширни познания и технологии могат значително да подобрят успеха на нашия проект, и очакваме вашите експертни насоки при разработването на надеждна и ефективна система за връзка с данни за нашата мрежа от дронове.

Вашите прозрения и препоръки ще бъдат безценни, за да ни помогнат да продължим напред с проекта.

“Отвъд линията на видимост” (BLOS) комуникацията е критична за FANET (Летящи ad-hoc мрежи) поради децентрализирания характер на мрежите от дронове и техния оперативен обхват. Разширяването на BLOS във FANETs включва техники и технологии, които подобряват комуникацията, контрол, и изпълнение.

1. Комуникационни технологии

Сателитна комуникация (САТКОМ): Използването на сателити за комуникация с дрон осигурява стабилно покритие на големи площи, включително отдалечени и океански региони.
Високочестотен (HF) Радио: HF лентите позволяват комуникация на дълги разстояния, особено полезен в райони без клетъчни мрежи.
Мрежова мрежа: FANET използват мрежови мрежи за предаване на данни между дронове, заобикаляйки необходимостта от пряка видимост към базова станция.
LoRa WAN и LPWAN: Широкообхватните мрежи с ниска мощност са от полза за енергийно ефективна комуникация на дълги разстояния.

2. Релейни системи

Междинни дронове: Дроновете могат да действат като релейни точки за други, формиране на мулти-хоп мрежи.
Наземни релета: Разполагането на наземни станции на отдалечени места разширява комуникационния обхват.
Въздушни платформи: Височинни платформи (e.g., балони, по-големи UAV) служат като релета за подобряване на покритието.

3. Усъвършенствани антенни системи

Антени с насочена и фазирана решетка: Подобрете обхвата и намалете смущенията чрез фокусиране на сигналите.
ВЪПРЕКО (Множество входове Множество изходи): Подобрява пропускателната способност и надеждността при условия извън линията на видимост.
Формиране на лъчи: Динамично насочва сигнали към дронове, за да поддържа връзка.

4. AI и машинно обучение

Оптимизация на маршрута: AI-driven algorithms select the best paths for communication dynamically.
Predictive Maintenance: Analyzes patterns to prevent link failures before they occur.
Dynamic Frequency Allocation: AI identifies the best frequency bands to minimize interference and maximize range.

5. Протоколи и стандарти

Dynamic Spectrum Sharing: Efficiently allocates spectrum among FANETs and other users.
Adaptive Protocols: Protocols like AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector) can be tailored for FANETs to ensure optimal performance in BLOS scenarios.
5G and Beyond: Integration with 5G NR (New Radio) for ultra-reliable low-latency communication (URLLC).

6. Енергийна ефективност

Energy-Aware Routing: Minimizes power consumption in relays.
Harvesting Energy: Utilizing solar-powered drones or energy beams to recharge UAVs.

7. Сигурност

End-to-End Encryption: Ensures data security across the network.
Intrusion Detection Systems (IDS): Наблюдава и идентифицира злонамерени дейности.
Блокчейн: Сигурно, децентрализирано управление на комуникацията във FANET.