विश्वसनीय मल्टी-ड्रोन नियंत्रण के लिए यूएवी डेटा लिंक सिस्टम

इस प्रणाली में सोलह एयरबोर्न डेटालिंक एयर इकाइयाँ शामिल हैं (प्रति पक्षी एक), एक एकल डेटालिंक ग्राउंड यूनिट, और एक ग्राउंड कंट्रोल स्टेशन (जेंटलमैन कैडेट). इसका उद्देश्य इंटरफेस निर्दिष्ट करना है, केबल की लंबाई, पोर्ट मायने रखता है, और स्वीकृति परीक्षण ताकि आपूर्तिकर्ताओं द्वारा वितरित इकाइयां मौजूदा एफसीसी के साथ परस्पर क्रिया कर सकें (उड़ान नियंत्रण कंप्यूटर), कैमरा (चाहने वालों), और जी.सी.एस.

के बीच डेटा लिंक स्थापित करने के लिए एक संपूर्ण समाधान की आवश्यकता है भूमि स्टेशन तथा 4 यूएवी वायु इकाइयाँ. सिस्टम को विश्वसनीय संचार सक्षम करना चाहिए, नियंत्रण, और सभी यूएवी की एक साथ निगरानी. विस्तृत तकनीकी आवश्यकताएँ नीचे दी गई हैं।

सिंहावलोकन: 

∙ विन्यास: 1 × ग्राउंड कंट्रोल यूनिट (जीसीयू) के साथ संवाद करना 4 × वायु इकाइयाँ (से बाहर) ∙ संचार प्रकार: पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट द्विदिशात्मक लिंक (ईथरनेट + यूएआरटी) ∙ रेंज: ≥ 80 किमी दृष्टि रेखा (लॉस) 

∙ ऑपरेटिंग बैंड: 1.4गीगा(एल बैंड) 

∙ मॉडुलन योजना: Tdd-ofdm / QPSK / 16-QAM

∙ बिजली की आवश्यकता: ऑपरेटिंग वोल्टेज (12वी), वर्तमान सीमा (≤2ए) ∙ तापमान की रेंज: -20डिग्री सेल्सियस से 75 डिग्री सेल्सियस

डेटा थ्रूपुट और बैंडविड्थ:

पैरामीटर	मांग	टिप्पणियाँ
वीडियो डेटा दर (प्रति साधक)	5 - 9 एमबीपीएस	1080पी @ 30 एफपीएस एच.264/265 संपीड़न
टेलीमेटरी + नियंत्रण (प्रति एफसीसी)	200 - 300 केबीपीएस	यूएआरटी-आधारित द्विदिश नियंत्रण डेटा
समग्र वीडियो थ्रूपुट (4  से बाहर)	24 - 36 एमबीपीएस	संयुक्त वीडियो अपलिंक
समग्र टेलीमेट्री/नियंत्रण	1 एमबीपीएस	वीडियो की तुलना में नगण्य
कुल आवश्यक अपलिंक बैंडविड्थ	≥ 36 एमबीपीएस	साथ 20% एफईसी + ओवरहेड ≈ 42 एमबीपीएस

विलंबता और गुणवत्ता आवश्यकताएँ: 

पैरामीटर	मांग	टिप्पणियाँ
बिट त्रुटि दर	< 8×10-8	अधिकतम सीमा पर
डेटा विलंब	< 1एमएस	वास्तविक समय साधक संचालन और डेटा ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक
पैकेट हानि	< 1%	एफईसी के साथ + एआरक्यू तंत्र
त्रुटि सुधार	एफईसी + सीआरसी + एआरक्यू	टेलीमेट्री विश्वसनीयता के लिए अनिवार्य

बजट को लिंक करें & आरएफ पैरामीटर:

पैरामीटर	लक्ष्य मान	टिप्पणियाँ
शक्ति संचारित करें (वायु इकाई)	4 – 5 डब्ल्यू	–
शक्ति संचारित करें (ग्राउंड यूनिट)	4 – 5 डब्ल्यू	–
एंटीना लाभ (वायु इकाई)	>3डीबी	एंटीना पैटर्न: समदैशिक
एंटीना लाभ (ग्राउंड यूनिट)	12 - 18 डीबी	दिशात्मक एंटीना
रिसीवर संवेदनशीलता	-103dBm @ 10 मेगाहर्ट्ज	10⁻⁵ BER के लिए
लिंक मार्जिन @ 80 किमी	> 10 डीबी	मजबूत वीडियो सुनिश्चित करता है + आंकड़ा कड़ी

टिप्पणी: 

⮚ CUAV V5+ उड़ान नियंत्रक और बाहरी बाह्य उपकरणों के बीच निर्बाध एकीकरण के लिए, यह आवश्यक है कि यूएआरटी करघा बनाए रखे सीधी और सरल वायरिंग संरचना. विशेष रूप से, UART पोर्ट से करघे को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए किसी भी अतिरिक्त कनवर्टर या मध्यस्थ बोर्ड को शामिल किए बिना एकल सीधी रेखा कनेक्शन. यह विफलता के संभावित बिंदुओं को कम करता है, विलंबता कम कर देता है, और एक हल्का और विश्वसनीय वायरिंग आर्किटेक्चर सुनिश्चित करता है।

⮚ इसके अलावा, करघा को ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक पर काम करना चाहिए (टीटीएल) वोल्टेज स्तर, चूँकि V5+ उड़ान नियंत्रक TTL UART के माध्यम से संचार करता है. टीटीएल से कोई विचलन (जैसे आरएस-232 या आरएस-485 स्तर) बाहरी स्तर के शिफ्टर्स या कन्वर्टर्स की आवश्यकता होगी, जो प्रत्यक्ष करघे की आवश्यकता के विपरीत है. टीटीएल मानकों का पालन करके, सिग्नल अनुकूलता बनी रहती है, यह सुनिश्चित करना: 

o V5+ और कनेक्टेड मॉड्यूल के बीच सीधा संचार।

o कन्वर्टर्स या अनुवादकों को हटाकर हार्डवेयर जटिलता को कम किया गया. o कम वजन और बेहतर विश्वसनीयता, क्योंकि सिग्नल पथ में कम घटक शामिल होते हैं.

o बेहतर सिग्नल अखंडता, चूँकि अतिरिक्त रूपांतरण चरण शोर या समय बेमेल उत्पन्न कर सकते हैं.

निष्कर्ष के तौर पर, लूम डिज़ाइन को सख्ती से टीटीएल वोल्टेज पर संचालित होने वाली सीधी-थ्रू यूएआरटी वायरिंग हार्नेस प्रदान करनी चाहिए, CUAV V5+ विद्युत विशिष्टताओं के साथ संरेखित करना और हवाई अनुप्रयोगों में इष्टतम प्रदर्शन की गारंटी देना.

तंत्र अवलोकन: 

उच्च स्तरीय सिस्टम विवरण: 

1. चार यूएवी, प्रत्येक से सुसज्जित: 

हे 1 × डेटालिंक एयर यूनिट

हे 1 × एफसीसी (उड़ान नियंत्रण कंप्यूटर, उदा।, झूठा V5+) 

हे 1 × साधक / कैमरा

2. 1 × डेटालिंक ग्राउंड यूनिट ग्राउंड कंट्रोल स्टेशन से जुड़ी हुई है (जेंटलमैन कैडेट). 

डेटा प्रवाह (सिंहावलोकन): प्रत्येक कैमरे से वीडियो और सेंसर डेटा कैमरे के ईथरनेट पोर्ट के माध्यम से उससे संबंधित डेटालिंक एयर यूनिट को प्रदान किया जाता है. एफसीसी और एयर यूनिट के बीच टेलीमेट्री और नियंत्रण डेटा को यूएआरटी लिंक पर ले जाया जाता है. डेटालिंक एयर यूनिट इन धाराओं को डेटा लिंक पर ग्राउंड यूनिट तक पहुंचाती है; ग्राउंड यूनिट धाराओं को डीमल्टीप्लेक्स करती है और उन्हें एकल ईथरनेट स्ट्रीम के रूप में जीसीएस में प्रस्तुत करती है (कैमरा वीडियो और डेटा) और एक धारावाहिक (यूएआरटी/यूएसबी)  टेलीमेट्री स्ट्रीम.

वायु इकाई आवश्यकताएँ: 

प्रत्येक डेटालिंक एयर यूनिट (प्रति यूएवी एक) निम्नलिखित अनिवार्य आवश्यकताओं को पूरा करना होगा: 

1. इंटरफेस & बंदरगाहों (न्यूनतम): 

हे 1 × यूएआरटी पोर्ट (न्यूनतम). इस पोर्ट का उपयोग एफसीसी से टेलीमेट्री/नियंत्रण कनेक्टिविटी के लिए किया जाएगा (टेलीमेट्री पोर्ट Telem1 / एफसीसी पर टेलीम2). 

हे 1 × ईथरनेट पोर्ट (न्यूनतम). इस पोर्ट का उपयोग कैमरा/सीकर ईथरनेट डेटा प्राप्त करने के लिए किया जाएगा।

2. केबल कनेक्टिविटी (एयर यूनिट के साथ वितरित किया गया): 

हे 1 × यूएआरटी केबल (प्राथमिक) - लंबाई: 1.0 म (± 5%). केबल टीएक्स ले जाएगी, आरएक्स, जीएनडी और वीसीसी. केबल को एक सिरे पर डेटालिंक यूएआरटी कनेक्टर और दूसरे सिरे पर एफसीसी टेलीमेट्री कनेक्टर से मिलान करने के लिए समाप्त किया जाना चाहिए।

हे 1 × ईथरनेट केबल (प्राथमिक) - लंबाई: 1.0 म (± 5%). केबल RJ45 कनेक्टर के साथ मानक परिरक्षित Cat5e या Cat6 पैच केबल होगी।

हे 2 × अतिरिक्त सेट (प्रति वायु इकाई) - यानि, प्रत्येक एयर यूनिट के साथ दो अतिरिक्त यूएआरटी केबल और दो अतिरिक्त ईथरनेट केबल की आपूर्ति की जाएगी (प्रति यूनिट कुल आपूर्ति = 3 यूएआरटी केबल, 3 ईथरनेट केबल). 

3. यांत्रिक & शारीरिक: 

o केबलों को रंग-कोडित किया जाना चाहिए (अनुशंसित) और यदि पिनआउट सममित नहीं हैं तो स्पष्ट दिशात्मकता चिह्न हों।

4. विद्युत/प्रोटोकॉल: 

हे यूएआरटी: कम से कम तक सामान्य बॉड दरों का समर्थन करें 921600 बीपी. उपयोगकर्ता को कॉन्फ़िगर करने योग्य UART पैरामीटर प्रदान करें.

हे ईथरनेट: कम से कम समर्थन करें 100 एमबीपीएस संचालन (गीगाबिट को प्राथमिकता). सामान्य परिवहन प्रोटोकॉल का समर्थन करें (यूडीपी, वीडियो के लिए आरटीएसपी और नियंत्रण के लिए यूडीपी) - विशिष्ट प्रोटोकॉल चयन कॉन्फ़िगर करने योग्य होगा।

ग्राउंड यूनिट आवश्यकताएँ: 

ग्राउंड यूनिट सभी चार वायु इकाइयों से डेटा का डीमल्टीप्लेक्सिंग करती है और जीसीएस के लिए एक एकीकृत इंटरफ़ेस प्रस्तुत करती है. अनिवार्य आवश्यकताएँ हैं: 

1. इंटरफेस & बंदरगाहों (न्यूनतम): 

हे 1 × यूएआरटी पोर्ट (जीसीएस के समक्ष प्रस्तुत किया गया). ग्राउंड यूनिट सभी चार वायु इकाइयों से टेलीमेट्री स्ट्रीम एकत्र करेगी और उन्हें एकल यूएआरटी/यूएसबी इंटरफेस के रूप में जीसीएस में प्रस्तुत करेगी। (उदा।, ग्राउंड यूनिट यूएआरटी जीसीएस पर एक यूएसबी इंटरफेस से जुड़ा है). 

हे 1 × ईथरनेट पोर्ट (जीसीएस के समक्ष प्रस्तुत किया गया). ग्राउंड यूनिट चार वायु इकाइयों से कैमरा/वीडियो और डेटा स्ट्रीम एकत्र करेगी और उन्हें जीसीएस के लिए एकल ईथरनेट इंटरफ़ेस के रूप में प्रस्तुत करेगी।

2. एकत्रीकरण व्यवहार: 

o ग्राउंड यूनिट चार स्वतंत्र आने वाली डेटा स्ट्रीम स्वीकार करेगी (प्रत्येक वायु इकाई से एक) और उन्हें एक संयुक्त ईथरनेट स्ट्रीम और एक संयुक्त सीरियल स्ट्रीम में डीमल्टीप्लेक्स करें. जीसीएस से’ परिप्रेक्ष्य में कॉन्फ़िगर और मॉनिटर करने के लिए केवल एक ईथरनेट लिंक और एक यूएआरटी लिंक होगा।

o एकत्रीकरण को स्रोत पते को संरक्षित करना चाहिए, इसलिए जीसीएस पहचान सकता है कि कौन सी धारा किस पक्षी की है. ग्राउंड यूनिट प्रति पक्षी पहचान संबंधी जानकारी नहीं खोएगी।

3. केबल कनेक्टिविटी (ग्राउंड यूनिट के साथ वितरित किया गया): 

हे 1 × यूएआरटी केबल (प्राथमिक) - लंबाई: 400 मिमी (0.4 म). केबल ग्राउंड यूनिट यूएआरटी पोर्ट से जीसीएस यूएसबी पोर्ट तक कनेक्शन की अनुमति देगा (यदि ग्राउंड यूनिट यूएआरटी एक सीधा यूएआरटी है, एक USB-UART एडाप्टर केबल प्रदान करें). केबल में TX होना चाहिए, आरएक्स, जीएनडी और वीसीसी।

हे 1 × ईथरनेट केबल (प्राथमिक) - लंबाई: 400 मिमी (0.4 म). केबल को RJ45 कनेक्टर्स के साथ Cat5e/Cat6 पैच केबल से संरक्षित किया जाएगा।

हे 2 × अतिरिक्त सेट - दो अतिरिक्त यूएआरटी और दो अतिरिक्त ईथरनेट केबल ग्राउंड यूनिट के साथ स्पेयर के रूप में आपूर्ति की जाती हैं।

4. विद्युत/प्रोटोकॉल: 

o वीडियो के लिए ईथरनेट फ्रेम के संबंध में एकत्रीकरण पारदर्शी होगा;  जहां आवश्यक हो, ग्राउंड यूनिट धाराओं को एकल परिवहन स्ट्रीम में दोबारा पैक कर सकती है, लेकिन समय की जानकारी और प्रति-पक्षी स्रोत पहचान को संरक्षित करना होगा।

हे टेलीमेट्री मल्टीप्लेक्सिंग: ग्राउंड यूनिट पक्षी आईडी द्वारा संदेशों को अलग करने के लिए स्पष्ट फ्रेमिंग और वैकल्पिक टैग के साथ टेलीमेट्री स्ट्रीम को एक ही यूएआरटी स्ट्रीम में टाइम-मल्टीप्लेक्स या पैकेटाइज़ करेगी।. मल्टीप्लेक्सिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रोटोकॉल को जीसीएस सॉफ्टवेयर द्वारा प्रलेखित और समर्थित होना चाहिए.

कनेक्टिविटी & केबल विशिष्टताएँ

यह अनुभाग हवाई और जमीनी वातावरण में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए अनुशंसित केबल और कनेक्टर विनिर्देशों को सूचीबद्ध करता है।

1. ईथरनेट केबल (वायु इकाई -> कैमरा और ग्राउंड यूनिट -> जेंटलमैन कैडेट): RJ45 टर्मिनेशन के साथ मानक परिरक्षित Cat5e या Cat6 पैच केबल. पूरी तरह से संरक्षित उपयोग करें (एसटीपी) यदि इंस्टॉलेशन में उच्च ईएमआई है तो केबल।

2. ईथरनेट की लंबाई (वायु इकाई): 1.0 मी ±5%.

3. ईथरनेट की लंबाई (ग्राउंड यूनिट): 400 मिमी ±5%.

4. यूएआरटी केबल (वायु इकाई -> एफसीसी टेलीमेट्री): 4-कंडक्टर केबल (टेक्सास, आरएक्स, जी.एन.डी, वैकल्पिक आरटीएस/सीटीएस). लंबाई: 1.0 मी ±5%.

5. यूएआरटी केबल (ग्राउंड यूनिट -> जीसीएस यूएसबी/यूएआरटी): 400 मिमी ±5% (यदि GCS द्वारा आवश्यक हो तो USB-UART एडाप्टर शामिल करें). 

6. केबल परिरक्षण और ग्राउंडिंग: सामान्य आधार प्रदान करें और सुनिश्चित करें कि ग्राउंड लूप से बचने के लिए सर्वोत्तम अभ्यास के अनुसार परिरक्षण को एक छोर पर समाप्त कर दिया जाए. यदि कंपन की आशंका हो तो लॉकिंग आरजे45 या लैचिंग कनेक्टर का उपयोग करें।

7. डाटालिंक यूएआरटी को सीयूएवी वी5+ टेलीमेट्री कनेक्टर से जोड़ने के लिए एडाप्टर केबल प्रदान करें (यदि डेटालिंक इकाई मूल रूप से संगत कनेक्टर को उजागर नहीं करती है). 

8. जहां कैमरा पावर-ओवर-ईथरनेट को सपोर्ट करता है (पीओई) लेकिन डेटालिंक एयर यूनिट PoE की आपूर्ति नहीं करती है, एक PoE इंजेक्टर प्रदान करें।

कार्यात्मक & प्रोटोकॉल आवश्यकताएँ

मुख्य कार्यात्मक आवश्यकताएँ और सिफ़ारिशें: 

1. प्रति पक्षी पहचान: प्रत्येक डेटा स्ट्रीम (वीडियो या टेलीमेट्री) एक अद्वितीय बर्ड आईडी के साथ टैग किया जाना चाहिए ताकि जीसीएस वाहनों के लिए स्ट्रीम मैप कर सके।

2. बहुसंकेतन योजना: ग्राउंड यूनिट टेलीमेट्री के लिए एक नियतात्मक मल्टीप्लेक्सिंग योजना लागू करेगी (यूएआरटी) जीसीएस को बर्ड आईडी द्वारा संदेशों को पार्स करने और रूट करने की अनुमति देना। 3. विलंबता और थ्रूपुट: सिस्टम अतिरिक्त एकत्रीकरण विलंबता को कम करेगा। 4. विश्वसनीयता: ग्राउंड यूनिट को एक या अधिक वायु इकाइयों के अस्थायी नुकसान को शालीनता से संभालना होगा और शेष धाराओं को जीसीएस में प्रस्तुत करना जारी रखना होगा।

5. कॉन्फ़िगरेशन इंटरफ़ेस: एक कॉन्फ़िगरेशन विधि प्रदान करें (एक विस्तृत दस्तावेज़) बर्ड आईडी सेट करने के लिए, यूएआरटी बॉड दरें, और प्रति-धारा प्राथमिकताएँ.