UAV andmesidesüsteem mitme drooni juhtimiseks

UAV andmesidesüsteemi ülevaade

The UAV andmesidesüsteem on loodud töökindlust võimaldama, reaalajas suhtlus, kontroll, ja mitme mehitamata õhusõiduki jälgimine (UAVS). Süsteem koosneb neljast UAV-st, igaüks varustatud a Datalinki õhuüksus, a Lennujuhtimisarvuti (FCC, Nt, VALE V5+), ja kaamera/otsija, samuti a Andmesideühenduse maapealne seade ühendatud a Maapealne juhtimisjaam (GC -d).

Põhijooned

• Konfiguratsioon: 1 Maapealne üksus suhtleb 4 Õhuüksused punkt-mitmepunkt kahesuunalise lingi kaudu (Ethernet + UART).
• Vahemik & Esinemine: ≥ 80 km nähtavus koos tugevate video- ja telemeetrialinkidega, toetab 1080p videot 30 fps ja telemeetria/juhtimisandmed kiirusega kuni 921600 bps.
• Liidesed: Õhuüksused pakuvad 1 UART port FCC telemeetria ja 1 Etherneti port kaamera andmete jaoks. Maapealne üksus koondab need vood ja esitab GCS-ile ühe UART-i ja Etherneti liidese.
• Kaabel & Juhtmed: Otsesed TTL UART-ühendused vähendavad latentsust ja keerukust. Etherneti kaablid toetavad standardseid Cat5e/Cat6 ühendusi koos varjestusega EMI kaitseks.
• Usaldusväärsus & Latentsus: Biti veamäär < 8×10⁻⁸, andmete viivitus < 1 Prl, paketi kadu < 1%, koos FEC-ga, CRC, ja ARQ mehhanismid pideva töö tagamiseks.
• Süsteemi paindlikkus: Iga andmevoog on märgistatud kordumatu linnu ID-ga, mis võimaldab GCS-il tuvastada ja hallata üksikuid UAV-sid. Süsteem jätkab tööd isegi siis, kui ühel või mitmel mehitamata õhusõidukil ühendus ajutiselt katkeb.

See andmesidesüsteem tagab UAV-de vahelise sujuva integreerimise, kaamerad, ja maapealne juhtimine, pakkudes kerget, suure jõudlusega lahendus reaalajas mitme drooniga operatsioonideks.

Andmeside nõude dokumendid

Süsteem koosneb kuueteistkümnest õhus olevast Datalink Air üksusest (üks linnu kohta), üks andmesideühenduse maapealne seade, ja maapealne juhtimisjaam (GC -d). Eesmärk on määrata liidesed, kaabli pikkused, sadamate arv, ja vastuvõtutestid, et tarnijate tarnitud üksused töötaksid koos olemasoleva FCC-ga (lennujuhtimise arvuti), kaamerad (otsijad), ja GCS.

A vahelise andmeside loomiseks on vaja terviklikku lahendust jahvatatud jaam ja 4 UAV õhk ühikud. Süsteem peaks võimaldama usaldusväärset sidet, kontroll, ja kõigi UAV-de samaaegne jälgimine. Üksikasjalikud tehnilised nõuded on toodud allpool.

Ülevaade:

• Konfiguratsioon: 1 × Maapealne juhtseade (GCU) suhtlemisel 4 × Õhuühikud (välja)
• Kommunikatsiooni tüüp: Punkt-mitmepunkt kahesuunaline link (Ethernet + UART)
• Vahemik: ≥ 80 km vaatevälja (THE)
• Tegevusbänd: 1.4GHz(L-bänd)
• Modulatsiooniskeem: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Võimsusnõue: tööpinge (12V), Praegune lävi (≤2A)
• Temperatuurivahemik: -20°C kuni 75 °C

Andmeedastus ja ribalaius:

Parameeter	Nõue	Märkused
Video andmeedastuskiirus (otsija kohta)	5 - 9 Mbps	1080p @ 30 fps H.264/265 tihendus
Telemeetria + Kontroll (FCC kohta)	200 - 300 kbps	UART-põhised kahesuunalised juhtimisandmed
Video koondläbilaskvus (4 välja)	24 - 36 Mbps	Kombineeritud video üleslink
Kogu telemeetria/juhtimine	1 Mbps	Videoga võrreldes tühine
Kokku nõutav üleslingi ribalaius	≥ 36 Mbps	Koos 20% FEC + üldkulud ≈ 42 Mbps

Latentsus- ja kvaliteedinõuded:

Parameeter	Nõue	Märkused
Biti veamäär	< 8×10-8	Maksimaalses vahemikus
Andmete viivitus	< 1Prl	Required for real-time seekeroperation and data transmission
Paketi kadu	< 1%	Koos FEC-ga + ARQ mehhanismid
Veaparandus	FEC + CRC + ARQ	Telemeetria töökindluse jaoks kohustuslik

Lingi eelarve & RF parameetrid:

Parameeter	Sihtmärk Value	Märkused
Energiat edastama (Õhuüksus)	4 – 5 W	–
Energiat edastama (Maapealne üksus)	4 – 5 W	–
Antenni võimendus (Õhuüksus)	>3dB	Antenni muster: Isotroopne
Antenni võimendus (Maapealne üksus)	12 - 18 dB	Suunatud antenn
Vastuvõtja tundlikkus	–103dBm @10 MHz	10⁻⁵ BER jaoks
Lingi veeris @ 80 km	> 10 dB	Tagab tugeva video + andmeside

Märkus:

• For seamless integration between the CUAV V5+ flight controller and external peripherals, on oluline, et UART kangas säilitaks a direct and uncomplicated wiring structure. Täpsemalt, UART-pordist lähtuv kangastelg peaks olema konstrueeritud a single straight line connection without introducing any additional converters or intermediary boards. See vähendab võimalikke tõrkepunkte, vähendab latentsust, ning tagab kerge ja usaldusväärse juhtmestiku arhitektuuri.
  • Lisaks, kangastelg peab töötama Transistor-Transistor Logic'il (Ttl) pingetasemed, kuna V5+ lennujuht suhtleb TTL UART kaudu. Igasugune kõrvalekalle TTL-ist (näiteks RS-232 või RS-485 tasemed) vajaks väliseid tasemelüliteid või muundureid, mis on vastuolus otsese kangastelje nõudega. Järgides TTL standardeid, signaali ühilduvus säilib, tagamine:
    • Otsene side V5+ ja ühendatud moodulite vahel.
    • Vähendab riistvara keerukust, kõrvaldades muundurid või tõlkijad.
    • Väiksem kaal ja parem töökindlus, kuna signaaliteel osaleb vähem komponente.
    • Parem signaali terviklikkus, kuna täiendavad konversioonietapid võivad tekitada müra või ajastuse ebakõlasid.

Kokkuvõtteks,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.

Süsteemi ülevaade:

Kõrgetasemeline süsteemi kirjeldus:

1. Neli UAV-d, igaüks varustatud:
   1. 1 × Datalink Air Unit
   1. 1 × FCC (Lennujuhtimisarvuti, Nt, VALE V5+)
   1. 1 × Otsija / Kaamera
2. 1 × Datalink Ground Unit ühendatud maapealse juhtimisjaamaga (GC -d).

Andmevoog (ülevaadet): 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; maapealne üksus demultipleksib vood ja esitab need GCS-ile ühe Etherneti voona (kaamera video ja andmed) ja üks seeria (UART/USB) telemeetria voog.

Nõuded õhuüksusele:

Iga andmelingi õhuüksus (üks UAV kohta) peab vastama järgmistele kohustuslikele nõuetele:

1.  Liidesed & Sadamad (miinimum):

• 1 × UART-port (miinimum). Seda porti kasutatakse telemeetria/juhtimisühenduse loomiseks FCC-ga (telemeetria pordid Telem1 / Telem2 FCC-s).
  • 1 × Etherneti port (miinimum). Seda porti kasutatakse kaamera/otsija Etherneti andmete vastuvõtmiseks.

2.  Kaabli ühenduvus (tarnitakse koos AirUnitiga):

• 1 × UART kaabel (esmane) - pikkus: 1.0 m (± 5%). Kaabel peab kandma TX-i, RX, GND ja VCC. Kaabel peab olema otsas, et see ühtiks Datalink UART-pistikuga ühes otsas ja FCC telemeetriapistikuga teises otsas.
  • 1 × Etherneti kaabel (esmane) - pikkus: 1.0 m (± 5%). Kaabel peab olema standardne varjestatud Cat5e või Cat6 patchkaabel RJ45 pistikutega.
  • 2 × varukomplektid (õhuühiku kohta) — st., two additional UART cables and two additional Ethernet cables shall be supplied with each Air Unit (total supplied per unit = 3 UART kaablid, 3 Etherneti kaablid).

3.  Mehaaniline & Füüsiline:

• Cables should be color-coded (soovitatav) and have clear directionality markings if pinouts are not symmetric.

4.  Elektriline / Protokoll:

UART: Toetage tavalisi andmeedastuskiirusi kuni vähemalt 921600 bps. Provide user- configurable UART parameters.

Ethernet: Toetage vähemalt 100 Mbps töö (Eelistatakse gigabitist). Support common transport protocols (UDP, RTSP video jaoks ja UDP juhtimiseks) — specific protocol selection shall be configurable.

Nõuded maapealsele seadmele:

The Ground Unit performs demultiplexing of data from all four Air Units and presents a unified interface to the GCS. Kohustuslikud nõuded on:

1.  Liidesed & Sadamad (miinimum):

• 1 × UART-port (esitati GCS-ile). The Ground Unit shall aggregate telemetry streams from all four air units and present them to the GCS as a single UART/USB interface (Nt, maandusseade UART, mis on ühendatud GCS-i USB-liidesega).
  • 1 × Etherneti port (esitati GCS-ile). 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.  Agregatsiooni käitumine:

• 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. GCS-ist’ perspective there shall be only one Ethernet link and one UART link to configure and monitor.
  • 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.  Kaabli ühenduvus (tarnitakse koos maapealse seadmega):

• 1 × UART kaabel (esmane) - pikkus: 400 mm (0.4 m). Kaabel peab võimaldama maandusseadme UART-pordi ühendamist GCS USB-porti (kui maandusseade UART on otsene UART, hankige USB-UART-adapterikaabel). Kaabel peab kandma TX-i, RX, GND ja VCC.
  • 1 × Etherneti kaabel (esmane) - pikkus: 400 mm (0.4 m). Kaabel peab olema RJ45 pistikutega varjestatud Cat5e/Cat6 patchkaabel.
  • 2 × varukomplektid — kaks täiendavat UART- ja kaks täiendavat Etherneti kaablit, mis tarnitakse maandusseadmega varuosadeks.

4.  Elektriline / Protokoll:

• Agregeerimine peab olema Etherneti videokaadrite suhtes läbipaistev; vajaduse korral võib maapealne üksus vood ümber pakkida üheks transpordivooks, kuid peab säilitama ajateabe ja lindude allika identifitseerimise.

Telemeetriline multipleksimine: Maapealne seade multipleksib või paketiseerib telemeetria voogusid üheks UART-vooks selge raami ja valikuliste siltidega, et eristada sõnumeid linnu ID järgi. Multipleksimiseks kasutatav protokoll peab olema dokumenteeritud ja seda peab toetama GCS-tarkvara.

Ühenduvus & Kaabli spetsifikatsioonid

Selles jaotises on loetletud soovitatavad kaabli ja pistiku spetsifikatsioonid, et tagada usaldusväärne jõudlus õhus ja maapinnal.

1. Etherneti kaablid (Õhuüksus -> Kaamera ja maapealne seade -> GC -d): Standardsed varjestatud Cat5e või Cat6 patchkaablid RJ45 otstega. Kasutage täielikult varjestatud (STP) kaabel, kui installatsioonil on kõrge EMI.
2. Ethernet pikkus (Õhk Ühik): 1.0 m ±5%.
3. Ethernet pikkus (Maapind Ühik): 400 mm ±5%.
4. UART kaablid (Õhuüksus -> FCC telemeetria): 4-juhtkaabel (TX, RX, GND, valikuline RTS/CTS). Pikkus: 1.0 m ±5%.
5. UART kaabel (Maapind Ühik -> GC -d USB/UART): 400 mm ±5% (kaasake USB-UART-adapter, kui GCS seda nõuab).
6. Kaabli varjestus ja maandus: Pakkuge ühist maandust ja tagage, et varjestus oleks ühes otsas lõpetatud vastavalt parimale praktikale, et vältida maandussilmusi. Kui on oodata vibratsiooni, kasutage lukustavaid RJ45 või lukustuspistikuid.

Andmeühenduse UART ja CUAV V5+ telemeetriapistikutega liidestamiseks andke adapterkaablid (kui andmesideseade ei avalda ühilduvat pistikut).

• Kus kaamera toetab Power-over-Etherneti (PoE) kuid Datalink Air Unit ei paku PoE-d, pakkuda PoE pihustit.

Funktsionaalne & Protokolli nõuded

Peamised funktsionaalsed nõuded ja soovitused:

1. Lindude identifitseerimine: Iga andmevoog (video või telemeetria) PEAB olema märgistatud ainulaadse linnu ID-ga, et GCS saaks vooge sõidukitele kaardistada.
2. Multipleksimine Skeem: Maapealne seade rakendab telemeetria jaoks deterministlikku multipleksimisskeemi (UART) võimaldades GCS-il sõnumeid Bird ID abil sõeluda ja suunata.
3. Latentsus ja Läbilaskevõime: Süsteem peab minimeerima täiendava koondamislatentsuse.
4. Usaldusväärsus: Maapealne üksus peab ühe või mitme õhuüksuse ajutise kadumise korral graatsiliselt hakkama saama ja jätkama ülejäänud voogude edastamist GCS-ile.
5. Konfiguratsiooniliides: Esitage konfiguratsioonimeetod (üksikasjalik dokument) linnu ID-de määramiseks, UART edastuskiirused, ja voopõhised prioriteedid.