UAV Datalink System Multi-Drone Control

UAV Datalink -järjestelmän yleiskatsaus

The UAV Datalink System on suunniteltu mahdollistamaan luotettava, reaaliaikainen viestintä, ohjata, ja useiden miehittämättömien ilma-alusten valvonta (Uavit). Järjestelmä koostuu neljästä UAV:sta, jokainen varustettu a Datalink Air Unit, a Lennonohjaustietokone (FCC, ESIM., EPÄTOSI V5+), ja kamera/etsijä, sekä a Datalink-maayksikkö kytkettynä a Maaohjausasema (GCS).

Keskeiset ominaisuudet

• Kokoonpano: 1 Maayksikkö kommunikoi kanssa 4 Lentoyksiköt pisteestä monipisteeseen kaksisuuntaisen linkin kautta (konfiguroitava sarjaportti + UART).
• Alue & Suorituskyky: ≥ 80 km näköyhteyttä vahvoilla video- ja telemetrialinkeillä, tukee 1080p-videota osoitteessa 30 fps ja telemetria/ohjaustiedot jopa 921600 bps.
• Liitännät: Ilmayksiköt tarjoavat 1 UART-portti FCC-telemetriaa ja 1 Ethernet-portti kameratiedoille. Maayksikkö yhdistää nämä virrat ja esittää yhden UART- ja Ethernet-liitännän GCS:lle.
• Kaapeli & Johdotus: Suorat TTL UART -yhteydet minimoivat latenssin ja monimutkaisuuden. Ethernet-kaapelit tukevat standardinmukaisia ​​Cat5e/Cat6-liitäntöjä, joissa on suojaus EMI-suojausta varten.
• Luotettavuus & Viive: Bittivirheprosentti < 8×10⁻⁸, tiedon viive < 1 ms, pakkaushäviö < 1%, FEC:n kanssa, CRC, ja ARQ-mekanismit jatkuvan toiminnan varmistamiseksi.
• Järjestelmän joustavuus: Jokainen tietovirta on merkitty yksilöivällä Bird ID:llä, antaa GCS:lle mahdollisuuden tunnistaa ja hallita yksittäisiä UAV:ita. Järjestelmä jatkaa toimintaansa, vaikka yksi tai useampi UAV katkaisee tilapäisesti yhteyden.

Tämä Datalink System varmistaa saumattoman integraation UAV:iden välillä, kamerat, ja maaohjaus, tarjoaa kevyen, korkean suorituskyvyn ratkaisu reaaliaikaiseen usean droonin toimintaan.

Tietolinkkivaatimusasiakirjat

Järjestelmä koostuu kuudestatoista ilmassa olevasta Datalink Air -yksiköstä (yksi lintua kohden), yksi Datalink Ground Unit, ja maaohjausasema (GCS). Tarkoituksena on määritellä rajapinnat, kaapelien pituudet, portti laskee, ja hyväksyntätestit, jotta toimittajien toimittamat yksiköt ovat yhteensopivia olemassa olevan FCC:n kanssa (lennonohjaustietokone), kamerat (etsijöitä), ja GCS.

Tarvitaan täydellinen ratkaisu tietoyhteyden muodostamiseen a maahan asemalle ja 4 UAV ilma yksiköt. Järjestelmän tulee mahdollistaa luotettava viestintä, ohjata, ja kaikkien UAV-laitteiden seuranta samanaikaisesti. Yksityiskohtaiset tekniset vaatimukset on esitetty alla.

Yleiskatsaus:

• Kokoonpano: 1 × Maaohjausyksikkö (GCU) kanssa kommunikoimassa 4 × Ilmayksiköt (Out of)
• Viestintätyyppi: Point-to-Monipiste kaksisuuntainen linkki (konfiguroitava sarjaportti + UART)
• Alue: ≥ 80 km näköyhteyttä (LOS)
• Toiminta bändi: 1.4GHz(L-bändi)
• Modulaatiojärjestelmä: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Tehovaatimus: käyttöjännite (12V), Nykyinen kynnys (≤2A)
• Lämpötila-alue: -20°C - 75 °C

Tiedonsiirtonopeus ja kaistanleveys:

Parametri	Vaatimus	Huomautuksia
Videon tiedonsiirtonopeus (per etsijä)	5 - 9 Mbps	1080p @ 30 fps H.264/265 pakkaus
Telemetria + Hallinta (FCC:n mukaan)	200 - 300 kbps	UART-pohjaiset kaksisuuntaiset ohjaustiedot
Kokonaisvideon läpimenokyky (4 Out of)	24 - 36 Mbps	Yhdistetty video uplink
Aggregate Telemetria/Control	1 Mbps	Videoon verrattuna mitätön
Vaadittu kokonaiskaistanleveys	≥ 36 Mbps	Kanssa 20% FEC + yläpuolella ≈ 42 Mbps

Latenssi- ja laatuvaatimukset:

Parametri	Vaatimus	Huomautuksia
Bittivirheprosentti	< 8×10-8	Maksimialueella
Tietojen viive	< 1ms	Tarvitaan reaaliaikaiseen hakutoimintoon ja tiedonsiirtoon
Pakettien menetys	< 1%	FEC:n kanssa + ARQ mekanismit
Virheen korjaus	FEC + CRC + ARQ	Pakollinen telemetrian luotettavuuden kannalta

Linkin budjetti & RF-parametrit:

Parametri	Kohde Arvo	Huomautuksia
Lähettää virtaa (Ilmayksikkö)	4 – 5 W	–
Lähettää virtaa (Maayksikkö)	4 – 5 W	–
Antennisuhde (Ilmayksikkö)	>3dB	Antenni kuvio: Isotrooppinen
Antennisuhde (Maayksikkö)	12 - 18 dB	Suunta-antenni
Vastaanottimen herkkyys	–103 dBm @ 10 MHz	10⁻⁵ BER:lle
Linkin marginaali @ 80 km	> 10 dB	Varmistaa kestävän videon + datalinkki

Huomautus:

• CUAV V5+ -lennonohjaimen ja ulkoisten oheislaitteiden saumattomaan integrointiin, on tärkeää, että UART-kutomakone ylläpitää a suora ja mutkaton johdotusrakenne. Erityisesti, UART-portin kangaspuut tulee suunnitella a yhden suoran linjan liitäntä ilman lisämuuntimia tai välilevyjä. Tämä minimoi mahdolliset vikakohdat, vähentää latenssia, ja varmistaa kevyen ja luotettavan johdotusarkkitehtuurin.
  • Lisäksi, kutomakoneen on toimittava Transistor-Transistor Logicilla (TTL) jännitetasot, koska V5+ lennonohjain kommunikoi TTL UART:n kautta. Mikä tahansa poikkeama TTL:stä (kuten RS-232- tai RS-485-tasot) edellyttäisi ulkoisia tasonsiirtimiä tai muuntimia, mikä on ristiriidassa suoran kutomakoneen vaatimuksen kanssa. Noudattamalla TTL-standardeja, signaalin yhteensopivuus säilyy, varmistamalla:
    • Suora yhteys V5+:n ja liitettyjen moduulien välillä.
    • Vähentynyt laitteiston monimutkaisuus eliminoimalla muuntimet tai kääntäjät.
    • Pienempi paino ja parempi luotettavuus, koska signaalitiellä on vähemmän komponentteja.
    • Parannettu signaalin eheys, koska lisämuunnosvaiheet voivat aiheuttaa kohinaa tai ajoitusvirheitä.

Lopuksi,kutomakoneen suunnittelussa tulee ehdottomasti tarjota suora läpivienti UART-johtosarja, joka toimii TTL-jännitteillä,vastaa CUAV V5+ -sähköä ja takaa optimaalisen suorituskyvyn ilmasovelluksissa.

Järjestelmän yleiskatsaus:

Korkean tason järjestelmäkuvaus:

1. Neljä UAV:ta, jokainen varustettu:
   1. 1 × Datalink Air Unit
   1. 1 × FCC (Lennonohjaustietokone, ESIM., EPÄTOSI V5+)
   1. 1 × Etsijä / Kamera
2. 1 × Datalink Ground Unit yhdistetty Ground Control Stationiin (GCS).

Tiedonkulku (yleiskatsaus): Jokaisen kameran video- ja anturitiedot toimitetaan siihen liittyvään Datalink Air Unit -yksikköön kameran Ethernet-portin kautta. Telemetria- ja ohjaustiedot FCC:n ja ilmayksikön välillä siirretään UART-linkin kautta. Datalink Air Unit lähettää nämä virrat datalinkin kautta maayksikköön; maayksikkö demultipleksoi virrat ja esittää ne GCS:lle yhtenä Ethernet-virtana (kameran video ja data) ja yksi sarja (UART/USB) telemetriavirta.

Ilmayksikön vaatimukset:

Jokainen Datalink Air Unit (yksi per UAV) on täytettävä seuraavat pakolliset vaatimukset:

1.  Liitännät & Portit (minimi):

• 1 × UART-portti (minimi). Tätä porttia käytetään telemetria-/ohjausyhteyttä varten FCC:hen (telemetriaportit Telem1 / Telem2 FCC:ssä).
  • 1 × Ethernet-portti (minimi). Tätä porttia käytetään kameran/sekerin Ethernet-tietojen vastaanottamiseen.

2.  Kaapeliliitäntä (toimitetaan AirUnitin mukana):

• 1 × UART-kaapeli (ensisijainen) - pituus: 1.0 m (± 5%). Kaapelin tulee kuljettaa TX, RX, GND ja VCC. Kaapeli on päätettävä vastaamaan Datalink UART -liitintä toisessa päässä ja FCC-telemetrialiitintä toisessa päässä.
  • 1 × Ethernet-kaapeli (ensisijainen) - pituus: 1.0 m (± 5%). Kaapelin tulee olla standardisuojattua Cat5e- tai Cat6-patch-kaapelia RJ45-liittimillä.
  • 2 × varasarjat (ilmayksikköä kohti) – eli, kaksi ylimääräistä UART-kaapelia ja kaksi ylimääräistä Ethernet-kaapelia tulee toimittaa kunkin ilmayksikön mukana (toimitettu yhteensä yksikköä kohti = 3 UART kaapelit, 3 Ethernet-kaapelit).

3.  Mekaaninen & Fyysinen:

• Kaapeleiden tulee olla värikoodattuja (suositellaan) ja niissä on selkeät suuntamerkinnät, jos tapit eivät ole symmetrisiä.

4.  Sähköinen / pöytäkirja:

UART: Tukee yleisiä siirtonopeuksia vähintään 921600 bps. Tarjoa käyttäjä- konfiguroitavat UART-parametrit.

konfiguroitava sarjaportti: Tukea ainakin 100 Mbps toiminta (Gigabit mieluiten). Tukee yleisiä siirtoprotokollia (Udp, RTSP videolle ja UDP ohjaukseen) — tietyn protokollan valinnan on oltava konfiguroitavissa.

Maayksikön vaatimukset:

Maayksikkö suorittaa datan demultipleksoinnin kaikista neljästä ilmayksiköstä ja tarjoaa yhtenäisen rajapinnan GCS:lle. Pakolliset vaatimukset ovat:

1.  Liitännät & Portit (minimi):

• 1 × UART-portti (esitettiin GCS:lle). Maayksikkö kokoaa telemetriavirrat kaikista neljästä ilmayksiköstä ja esittää ne GCS:lle yhtenä UART/USB-liitäntänä (ESIM., maadoitusyksikkö UART liitettynä GCS:n USB-liitäntään).
  • 1 × Ethernet-portti (esitettiin GCS:lle). Maayksikön tulee yhdistää kamera-/video- ja datavirrat neljästä ilmayksiköstä ja esittää ne yhtenä Ethernet-liitäntänä GCS:lle..

2.  Aggregaatiokäyttäytyminen:

• Maayksikkö hyväksyy neljä itsenäistä saapuvaa datavirtaa (yksi jokaiselta ilmayksiköltä) ja demultipleksoi ne yhdistetyksi Ethernet-virraksi ja yhdistetyksi sarjavirraksi. GCS:stä’ näkökulmasta konfigurointia ja valvontaa varten saa olla vain yksi Ethernet-linkki ja yksi UART-linkki.
  • Aggregoinnin on säilytettävä lähdeosoitteet, joten GCS voi tunnistaa, mikä virta on mistäkin linnusta. Maayksikkö ei menetä lintukohtaisia ​​tunnistustietoja.

3.  Kaapeliliitäntä (toimitetaan maayksikön mukana):

• 1 × UART-kaapeli (ensisijainen) - pituus: 400 mm (0.4 m). Kaapelin tulee mahdollistaa yhteys maayksikön UART-portista GCS USB-porttiin (jos maayksikkö UART on suora UART, toimita USB-UART-sovitinkaapeli). Kaapelissa on oltava TX, RX, GND ja VCC.
  • 1 × Ethernet-kaapeli (ensisijainen) - pituus: 400 mm (0.4 m). Kaapelin tulee olla suojattua Cat5e/Cat6 patch-kaapelia RJ45-liittimillä.
  • 2 × varasarjat — kaksi ylimääräistä UART- ja kaksi ylimääräistä Ethernet-kaapelia, jotka toimitetaan varaosina maayksikön mukana.

4.  Sähköinen / pöytäkirja:

• Aggregoinnin tulee olla läpinäkyvää videon Ethernet-kehysten suhteen; Maayksikkö voi tarvittaessa pakata virrat yhdeksi kuljetusvirraksi, mutta sen on säilytettävä ajoitustiedot ja lintukohtainen lähteen tunniste..

Telemetrinen multipleksointi: Maayksikkö aikamultipleksoi tai paketoi telemetriavirrat yhdeksi UART-virraksi selkeällä kehystyksellä ja valinnaisilla tunnisteilla viestien erottamiseksi lintutunnuksen perusteella.. Multipleksoinnissa käytettävä protokolla on dokumentoitava ja GCS-ohjelmiston tuettava.

Yhteydet & Kaapelin tekniset tiedot

Tässä osassa luetellaan suositellut kaapelin ja liittimen tekniset tiedot luotettavan toiminnan varmistamiseksi ilmassa ja maassa.

1. Ethernet-kaapelit (Ilmayksikkö -> Kamera ja maayksikkö -> GCS): Vakiosuojatut Cat5e- tai Cat6-patch-kaapelit RJ45-liitännöillä. Käytä täysin suojattua (STP) kaapeli, jos asennuksessa on korkea EMI.
2. konfiguroitava sarjaportti pituus (ilmaa Yksikkö): 1.0 m ±5 %.
3. konfiguroitava sarjaportti pituus (Maadoitus Yksikkö): 400 mm ±5 %.
4. UART kaapelit (Ilmayksikkö -> FCC telemetria): 4-johdinkaapeli (TX, RX, GND, valinnainen RTS/CTS). Pituus: 1.0 m ±5 %.
5. UART kaapeli (Maadoitus Yksikkö -> GCS USB/UART): 400 mm ±5 % (sisällytä USB-UART-sovitin, jos GCS sitä vaatii).
6. Kaapelin suojaus ja maadoitus: Tarjoa yhteinen maa ja varmista, että suojaus päätetään toisessa päässä parhaan käytännön mukaisesti maasilmukoiden välttämiseksi. Käytä lukittavia RJ45-liittimiä tai lukittavia liittimiä, jos tärinää on odotettavissa.

Tarjoa sovitinkaapelit Datalink UARTin liittämiseksi CUAV V5+ -telemetrialiittimiin (jos Datalink-yksikkö ei natiivisti paljasta yhteensopivaa liitintä).

• Missä kamera tukee Power-over-Ethernetiä (PoE) mutta Datalink Air Unit ei toimita PoE:tä, tarjota PoE-injektori.

Funktionaalinen & Protokollavaatimukset

Keskeiset toiminnalliset vaatimukset ja suositukset:

1. Lintukohtainen tunnistus: Jokainen datavirta (video tai telemetria) TÄYTYY merkitä ainutlaatuisella Bird ID:llä, jotta GCS voi kartoittaa streameja ajoneuvoihin.
2. Multipleksointi Kaavio: Maayksikön tulee toteuttaa telemetrian deterministinen multipleksointimalli (UART) sallii GCS:n jäsentää ja reitittää viestejä Bird ID:n avulla.
3. Viive ja Läpäisykyky: Järjestelmän tulee minimoida ylimääräinen aggregointiviive.
4. Luotettavuus: Maayksikön on käsiteltävä yhden tai useamman ilmayksikön tilapäinen menetys sulavasti ja jatkettava jäljellä olevien virtojen esittämistä GCS:lle.
5. Määritysliittymä: Anna määritysmenetelmä (yksityiskohtainen asiakirja) asettaaksesi lintutunnuksia, UART-siirtonopeudet, ja virtakohtaiset prioriteetit.