Das System besteht aus sechzehn luftgestützten Datalink Air Units (eine pro Vogel), a single Datalink Ground Unit, und eine Bodenkontrollstation (GCS). Der Zweck besteht darin, Schnittstellen zu spezifizieren, Kabellängen, port counts, and acceptance tests so that units delivered by suppliers will interoperate with the existing FCC (Flugsteuerungscomputer), Kameras (Suchende), and the GCS.
Für den Aufbau einer Datenverbindung zwischen a ist eine Komplettlösung erforderlich Bodenstation Und 4 UAV air units. Das System soll eine zuverlässige Kommunikation ermöglichen, Kontrolle, and monitoring of all UAVs simultaneously. Detailed technical requirements are provided below.
Überblick:
∙ Konfiguration: 1 × Bodenkontrolleinheit (AVV) kommunizieren mit 4 × Lufteinheiten (AUs) ∙ Kommunikationstyp: Bidirektionale Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung (Ethernet + UART) ∙ Reichweite: ≥ 80 km Sichtlinie (LOS)
∙ Betriebsband: 1.4GHz(L-Band)
∙ Modulationsschema: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
∙ Leistungsbedarf: Betriebsspannung (12V), Aktueller Schwellenwert (≤2A) ∙ Temperaturbereich: -20°C bis 75 °C
Datendurchsatz und Bandbreite:
| Parameter | Erfordernis | Notizen |
| Videodatenrate (pro Suchender) | 5 – 9 Mbit/s | 1080P @ 30 fps H.264/265 compression |
| Telemetrie + Kontrolle (gemäß FCC) | 200 – 300 kbit/s | UART-basierte bidirektionale Steuerdaten |
| Aggregierter Videodurchsatz (4 AUs) | 24 – 36 Mbit/s | Kombinierter Video-Uplink |
| Aggregierte Telemetrie/Steuerung | 1 Mbit/s | Vernachlässigbar im Vergleich zu Video |
| Gesamte erforderliche Uplink-Bandbreite | ≥ 36 Mbit/s | Mit 20% FEC + Overhead ≈ 42 Mbit/s |
Latenz- und Qualitätsanforderungen:
| Parameter | Erfordernis | Notizen |
| Bitfehlerrate | < 8×10-8 | Bei maximaler Reichweite |
| Datenverzögerung | < 1MS | Required for real-time seeker operation and data transmission |
| Paketverlust | < 1% | Mit FEC + ARQ-Mechanismen |
| Fehlerkorrektur | FEC + CRC + ARQ | Obligatorisch für die Zuverlässigkeit der Telemetrie |
Budget verknüpfen & HF-Parameter:
| Parameter | Target Value | Notizen |
| Sendeleistung (Lufteinheit) | 4 – 5 W | – |
| Sendeleistung (Bodeneinheit) | 4 – 5 W | – |
| Antennengewinn (Lufteinheit) | >3dB | Antennenmuster: Isotrop |
| Antennengewinn (Bodeneinheit) | 12 – 18 dB | Richtantenne |
| Empfängerempfindlichkeit | –103dBm @ 10 MHz | Für 10⁻⁵ BER |
| Link-Marge @ 80 km | > 10 dB | Sorgt für robustes Video + Datenverbindung |
NOTIZ:
⮚ For seamless integration between the CUAV V5+ flight controller and external peripherals, Es ist wichtig, dass der UART-Webstuhl a aufrechterhält direct and uncomplicated wiring structure. Speziell, Der Webstuhl vom UART-Port sollte als ausgelegt sein single straight line connection without introducing any additional converters or intermediary boards. Dies minimiert potenzielle Fehlerquellen, reduziert die Latenz, and ensures a lightweight and reliable wiring architecture.
⮚ Furthermore, Der Webstuhl muss mit Transistor-Transistor-Logik arbeiten (TTL) voltage levels, da der V5+ Flugcontroller über TTL UART kommuniziert. Jede Abweichung von TTL (wie RS-232- oder RS-485-Pegel) would necessitate external level shifters or converters, was der Forderung nach einem direkten Webstuhl widerspricht. By adhering to TTL standards, Die Signalkompatibilität bleibt erhalten, sicherzustellen:
o Direct communication between the V5+ and connected modules.
o Reduced hardware complexity by eliminating converters or translators. o Lower weight and improved reliability, as fewer components are involved in the signal path.
o Improved signal integrity, since additional conversion stages can introduce noise or timing mismatches.
Abschließend, the loom design should strictly provide a straight-through UART wiring harness operating at TTL voltages, aligning with the CUAV V5+ electrical specifications and guaranteeing optimal performance in airborne applications.
Systemübersicht:
Systembeschreibung auf hoher Ebene:
1. Vier UAVs, jeweils ausgestattet mit:
o 1 × Datalink-Lufteinheit
o 1 × FCC (Flugkontrollcomputer, z.B., FALSCH V5+)
o 1 × Sucher / Kamera
2. 1 × Datalink-Bodeneinheit, verbunden mit der Bodenkontrollstation (GCS).
Datenfluss (Überblick): Video and sensor data from each camera is provided to its associated Datalink Air Unit via the camera’s Ethernet port. Telemetry and control data between the FCC and the Air Unit is carried over a UART link. The Datalink Air Unit transmits these streams over the data link to the Ground Unit; the Ground Unit demultiplexes the streams and presents them to the GCS as a single Ethernet stream (Kameravideos und Daten) und eine einzelne Serie (UART/USB) telemetry stream.
Anforderungen an die Lufteinheit:
Jede Datalink-Lufteinheit (eine pro UAV) muss die folgenden verbindlichen Anforderungen erfüllen:
1. Schnittstellen & Häfen (Minimum):
o 1 × UART-Port (Minimum). This port shall be used for telemetry/control connectivity to the FCC (Telemetrie-Ports Telem1 / Telem2 auf der FCC).
o 1 × Ethernet-Anschluss (Minimum). This port shall be used to receive camera/seeker Ethernet data.
2. Kabelverbindung (delivered with the Air Unit):
o 1 × UART-Kabel (primär) - Länge: 1.0 M (±5 %). Das Kabel muss TX tragen, RX, GND and VCC. Cable must be terminated to match the Datalink UART connector on one end and the FCC telemetry connector on the other.
o 1 × Ethernet-Kabel (primär) - Länge: 1.0 M (±5 %). Cable shall be standard shielded Cat5e or Cat6 patch cable with RJ45 connectors.
o 2 × Ersatzsätze (pro Lufteinheit) – d.h., two additional UART cables and two additional Ethernet cables shall be supplied with each Air Unit (total supplied per unit = 3 UART cables, 3 Ethernet-Kabel).
3. Mechanisch & Körperlich:
o Cables should be color-coded (empfohlen) and have clear directionality markings if pinouts are not symmetric.
4. Electrical/Protocol:
o UART: Unterstützt gängige Baudraten bis mindestens 921600 bps. Provide user configurable UART parameters.
o Ethernet: Zumindest unterstützen 100 Mbit/s-Betrieb (Gigabit bevorzugt). Support common transport protocols (UDP, RTSP für Video und UDP zur Steuerung) — specific protocol selection shall be configurable.
Anforderungen an die Bodeneinheit:
The Ground Unit performs demultiplexing of data from all four Air Units and presents a unified interface to the GCS. Zwingende Anforderungen sind:
1. Schnittstellen & Häfen (Minimum):
o 1 × UART-Port (dem GCS vorgelegt). The Ground Unit shall aggregate telemetry streams from all four air units and present them to the GCS as a single UART/USB interface (z.B., Der UART der Bodeneinheit ist mit einer USB-Schnittstelle am GCS verbunden).
o 1 × Ethernet-Anschluss (dem GCS vorgelegt). The Ground Unit shall aggregate camera/video and data streams from the four air units and present them as a single Ethernet interface to the GCS.
2. Aggregationsverhalten:
o The Ground Unit shall accept four independent incoming data streams (one from each Air Unit) and demultiplex them to a combined Ethernet stream and a combined serial stream. Aus dem GCS’ perspective there shall be only one Ethernet link and one UART link to configure and monitor.
o Aggregation must preserve source addressing, so the GCS can identify which stream is from which Bird. The Ground Unit shall not lose per-bird identification information.
3. Kabelverbindung (Wird mit der Bodeneinheit geliefert):
o 1 × UART-Kabel (primär) - Länge: 400 mm (0.4 M). Cable shall allow connection from the Ground Unit UART port to the GCS USB port (if the Ground Unit UART is a direct UART, Stellen Sie ein USB-UART-Adapterkabel bereit). The cable must carry TX, RX, GND and VCC.
o 1 × Ethernet-Kabel (primär) - Länge: 400 mm (0.4 M). Cable shall be shielded Cat5e/Cat6 patch cable with RJ45 connectors.
o 2 × spare sets — two additional UART and two additional Ethernet cables supplied as spares with the Ground Unit.
4. Electrical/Protocol:
o Aggregation shall be transparent with respect to Ethernet frames for video; where needed the Ground Unit may repackage streams into a single transport stream but must preserve timing information and per-bird source identification.
o Telemetrie-Multiplexing: The Ground Unit shall time-multiplex or packetize telemetry streams into a single UART stream with clear framing and optional tags to distinguish messages by bird ID. The protocol used for multiplexing must be documented and supported by the GCS software.
Konnektivität & Kabelspezifikationen
This section lists the recommended cable and connector specifications to ensure reliable performance in the airborne and ground environments.
1. Ethernet-Kabel (Lufteinheit -> Kamera- und Bodeneinheit -> GCS): Standard shielded Cat5e or Cat6 patch cables with RJ45 terminations. Vollständig abgeschirmt verwenden (STP) cable if the installation has high EMI.
2. Ethernet length (Lufteinheit): 1.0 m ±5%.
3. Ethernet length (Bodeneinheit): 400 mm ±5%.
4. UART-Kabel (Lufteinheit -> FCC-Telemetrie): 4-Leiterkabel (TX, RX, GND, optionales RTS/CTS). Länge: 1.0 m ±5%.
5. UART cable (Ground Unit -> GCS USB/UART): 400 mm ±5% (include USB-UART adapter if required by the GCS).
6. Kabelschirmung und Erdung: Provide common ground and ensure shielding is terminated at one end per best-practice to avoid ground loops. Use locking RJ45 or latching connectors if vibration is expected.
7. Stellen Sie Adapterkabel für die Verbindung von Datalink UART mit CUAV V5+-Telemetrieanschlüssen bereit (wenn die Datalink-Einheit keinen nativ kompatiblen Anschluss bereitstellt).
8. Wo die Kamera Power-over-Ethernet unterstützt (PoE) but the Datalink Air Unit does not supply PoE, provide a PoE injector.
Funktional & Protokollanforderungen
Wichtige funktionale Anforderungen und Empfehlungen:
1. Identifizierung pro Vogel: Jeder Datenstrom (Video oder Telemetrie) MUST be tagged with a unique Bird ID so the GCS can map streams to vehicles.
2. Multiplexing Scheme: The Ground Unit shall implement a deterministic multiplexing scheme for telemetry (UART) allowing GCS to parse and route messages by Bird ID. 3. Latency and Throughput: The system shall minimize additional aggregation latency. 4. Zuverlässigkeit: Ground Unit must handle temporary loss of one or more air units gracefully and continue to present remaining streams to the GCS.
5. Konfigurationsschnittstelle: Geben Sie eine Konfigurationsmethode an (ein ausführliches Dokument) to set Bird IDs, UART-Baudraten, und Prioritäten pro Stream.
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