मल्टी-ड्रोन नियंत्रण के लिए यूएवी डेटालिंक सिस्टम

UAV Datalink System Overview

The UAV Datalink System is designed to enable reliable, वास्तविक समय संचार, नियंत्रण, and monitoring for multiple unmanned aerial vehicles (यूएवीएस). The system consists of four UAVs, each equipped with a Datalink Air Unit, ए Flight Control Computer (एफसीसी, उदा।, CUAV V5+), and a camera/seeker, as well as a Datalink Ground Unit connected to a Ground Control Station (जेंटलमैन कैडेट).

प्रमुख विशेषताऐं

• विन्यास: 1 Ground Unit communicating with 4 पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट द्विदिशात्मक लिंक के माध्यम से वायु इकाइयाँ (ईथरनेट + यूएआरटी).
• रेंज & प्रदर्शन: ≥ 80 मजबूत वीडियो और टेलीमेट्री लिंक के साथ किमी लाइन-ऑफ़-विज़न, supporting 1080p video at 30 fps and telemetry/control data at up to 921600 bps.
• इंटरफेस: Air Units provide 1 UART port for FCC telemetry and 1 Ethernet port for camera data. The Ground Unit aggregates these streams and presents a single UART and Ethernet interface to the GCS.
• केबल & Wiring: Straight-through TTL UART connections minimize latency and complexity. Ethernet cables support standard Cat5e/Cat6 connections with shielding for EMI protection.
• विश्वसनीयता & विलंब: बिट त्रुटि दर < 8×10⁻⁸, data delay < 1 एमएस, packet loss < 1%, with FEC, CRC, and ARQ mechanisms to ensure continuous operation.
• System Flexibility: प्रत्येक डेटा स्ट्रीम को एक अद्वितीय बर्ड आईडी के साथ टैग किया गया है, जीसीएस को व्यक्तिगत यूएवी की पहचान और प्रबंधन करने की अनुमति देना. The system continues operating even if one or more UAVs temporarily lose connection.

यह डेटालिंक सिस्टम यूएवी के बीच निर्बाध एकीकरण सुनिश्चित करता है, कैमरा, and ground control, providing a lightweight, वास्तविक समय के बहु-ड्रोन संचालन के लिए उच्च-प्रदर्शन समाधान.

Data link requirement documents

इस प्रणाली में सोलह एयरबोर्न डेटालिंक एयर इकाइयाँ शामिल हैं (प्रति पक्षी एक), a single Datalink Ground Unit, और एक ग्राउंड कंट्रोल स्टेशन (जेंटलमैन कैडेट). इसका उद्देश्य इंटरफेस निर्दिष्ट करना है, cable lengths, port counts, and acceptance tests so that units delivered by suppliers will interoperate with the existing FCC (flight control computer), कैमरा (seekers), and the GCS.

A complete solution is required for establishing a data link between a ground station तथा 4 UAV air इकाइयां. सिस्टम को विश्वसनीय संचार सक्षम करना चाहिए, नियंत्रण, and monitoring of all UAVs simultaneously. Detailed technical requirements are provided below.

सिंहावलोकन:

• विन्यास: 1 × Ground Control Unit (GCU) communicating with 4 × Air Units (AUs)
• Communication Type: Point-to-Multipoint bidirectional link (ईथरनेट + यूएआरटी)
• रेंज: ≥ 80 km line-of-sight (लॉस)
• Operating Band: 1.4गीगा(L-Band)
• Modulation Scheme: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Power Requirement: operating voltage (12वी), Current threshold (≤ 2A)
• Temperature Range: -20डिग्री सेल्सियस से 75 डिग्री सेल्सियस

डेटा थ्रूपुट और बैंडविड्थ:

पैरामीटर	Requirement	टिप्पणियाँ
Video Data Rate (per seeker)	5 - 9 एमबीपीएस	1080p @ 30 fps H.264/265 compression
टेलीमेटरी + नियंत्रण (per FCC)	200 - 300 केबीपीएस	यूएआरटी-आधारित द्विदिश नियंत्रण डेटा
Aggregate Video Throughput (4 AUs)	24 - 36 एमबीपीएस	Combined video uplink
समग्र टेलीमेट्री/नियंत्रण	1 एमबीपीएस	वीडियो की तुलना में नगण्य
Total Required Uplink Bandwidth	≥ 36 एमबीपीएस	साथ 20% एफईसी + overhead ≈ 42 एमबीपीएस

Latency and Quality Requirements:

पैरामीटर	Requirement	टिप्पणियाँ
Bit Error Rate	< 8×10-8	At max range
Data Delay	< 1एमएस	रीयल-टाइम सीकरऑपरेशन और डेटा ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक है
Packet Loss	< 1%	With FEC + ARQ mechanisms
Error Correction	एफईसी + CRC + ARQ	Mandatory for telemetry reliability

Link Budget & RF Parameters:

पैरामीटर	Target Value	टिप्पणियाँ
Transmit Power (वायु इकाई)	4 – 5 डब्ल्यू	–
Transmit Power (Ground Unit)	4 – 5 डब्ल्यू	–
एंटीना लाभ (वायु इकाई)	>3डीबी	Antenna pattern: Isotropic
एंटीना लाभ (Ground Unit)	12 - 18 डीबी	Directional Antenna
रिसीवर संवेदनशीलता	–103dBm @10 MHz	For 10⁻⁵ BER
Link Margin @ 80 किमी	> 10 डीबी	मजबूत वीडियो सुनिश्चित करता है + data link

NOTE:

• For seamless integration between the CUAV V5+ flight controller and external peripherals, it is essential that the UART loom maintains a direct and uncomplicated wiring structure. Specifically, UART पोर्ट से करघे को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए single straight line connection without introducing any additional converters or intermediary boards. This minimizes potential points of failure, reduces latency, और एक हल्का और विश्वसनीय वायरिंग आर्किटेक्चर सुनिश्चित करता है.
  • Furthermore, करघा को ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक पर काम करना चाहिए (TTL) voltage levels, चूँकि V5+ उड़ान नियंत्रक TTL UART के माध्यम से संचार करता है. Any deviation from TTL (such as RS-232 or RS-485 levels) बाहरी स्तर के शिफ्टर्स या कन्वर्टर्स की आवश्यकता होगी, which contradicts the requirement of a direct loom. By adhering to TTL standards, सिग्नल अनुकूलता बनी रहती है, ensuring:
    • Direct communication between the V5+ and connected modules.
    • कन्वर्टर्स या अनुवादकों को हटाकर हार्डवेयर जटिलता को कम किया गया.
    • Lower weight and improved reliability, as fewer components are involved in the signal path.
    • Improved signal integrity, since additional conversion stages can introduce noise or timing mismatches.

In conclusion,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.

System Overview:

High-level system description:

1. Four UAVs, each equipped with:
   1. 1 × Datalink Air Unit
   1. 1 × FCC (Flight Control Computer, उदा।, CUAV V5+)
   1. 1 × Seeker / Camera
2. 1 × डेटालिंक ग्राउंड यूनिट ग्राउंड कंट्रोल स्टेशन से जुड़ी हुई है (जेंटलमैन कैडेट).

Data flow (overview): 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 (camera video and data) and a single serial (UART/USB) telemetry stream.

Air Unit Requirements:

Each Datalink Air Unit (one per UAV) निम्नलिखित अनिवार्य आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

1.  इंटरफेस & Ports (minimum):

• 1 × UART port (minimum). This port shall be used for telemetry/control connectivity to the FCC (telemetry ports Telem1 / Telem2 on the FCC).
  • 1 × Ethernet port (minimum). This port shall be used to receive camera/seeker Ethernet data.

2.  Cable connectivity (delivered with the AirUnit):

• 1 × UART cable (primary) — length: 1.0 m (±5%). Cable shall carry TX, आरएक्स, GND and VCC. Cable must be terminated to match the Datalink UART connector on one end and the FCC telemetry connector on the other.
  • 1 × Ethernet cable (primary) — length: 1.0 m (±5%). केबल RJ45 कनेक्टर के साथ मानक परिरक्षित Cat5e या Cat6 पैच केबल होगी.
  • 2 × spare sets (per Air Unit) — i.e., 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 cables).

3.  Mechanical & शारीरिक:

• Cables should be color-coded (recommended) और यदि पिनआउट सममित नहीं हैं तो स्पष्ट दिशात्मकता चिह्न हों.

4.  Electrical / शिष्टाचार:

यूएआरटी: Support common baud rates up to at least 921600 bps. Provide user- configurable UART parameters.

ईथरनेट: Support at least 100 Mbps operation (Gigabit preferred). सामान्य परिवहन प्रोटोकॉल का समर्थन करें (यूडीपी, RTSP for video and UDP for control) — specific protocol selection shall be configurable.

Ground Unit Requirements:

The Ground Unit performs demultiplexing of data from all four Air Units and presents a unified interface to the GCS. Mandatory requirements are:

1.  इंटरफेस & Ports (minimum):

• 1 × UART port (presented to the GCS). The Ground Unit shall aggregate telemetry streams from all four air units and present them to the GCS as a single UART/USB interface (उदा।, ग्राउंड यूनिट यूएआरटी जीसीएस पर एक यूएसबी इंटरफेस से जुड़ा है).
  • 1 × Ethernet port (presented to the GCS). 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.  Aggregation behavior:

• ग्राउंड यूनिट चार स्वतंत्र आने वाली डेटा स्ट्रीम स्वीकार करेगी (one from each Air Unit) and demultiplex them to a combined Ethernet stream and a combined serial stream. From the GCS’ perspective there shall be only one Ethernet link and one UART link to configure and monitor.
  • 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.  Cable connectivity (ग्राउंड यूनिट के साथ वितरित किया गया):

• 1 × UART cable (primary) — length: 400 मिमी (0.4 m). Cable shall allow connection from the Ground Unit UART port to the GCS USB port (यदि ग्राउंड यूनिट यूएआरटी प्रत्यक्ष यूएआरटी है, provide a USB-UART adapter cable). The cable must carry TX, आरएक्स, GND and VCC.
  • 1 × Ethernet cable (primary) — length: 400 मिमी (0.4 m). केबल को RJ45 कनेक्टर्स के साथ Cat5e/Cat6 पैच केबल से संरक्षित किया जाएगा.
  • 2 × spare sets — two additional UART and two additional Ethernet cables supplied as spares with the Ground Unit.

4.  Electrical / शिष्टाचार:

• 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.

Telemetry 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.

कनेक्टिविटी & Cable Specifications

This section lists the recommended cable and connector specifications to ensure reliable performance in the airborne and ground environments.

1. Ethernet cables (Air Unit -> Camera and Ground Unit -> जेंटलमैन कैडेट): RJ45 टर्मिनेशन के साथ मानक परिरक्षित Cat5e या Cat6 पैच केबल. Use fully shielded (STP) cable if the installation has high EMI.
2. ईथरनेट length (Air Unit): 1.0 m ±5%.
3. ईथरनेट length (Ground Unit): 400 mm ±5%.
4. UART cables (Air Unit -> FCC telemetry): 4-conductor cable (टेक्सास, आरएक्स, जी.एन.डी, optional RTS/CTS). लंबाई: 1.0 m ±5%.
5. यूएआरटी cable (Ground Unit -> जेंटलमैन कैडेट USB/UART): 400 mm ±5% (यदि GCS द्वारा आवश्यक हो तो USB-UART एडाप्टर शामिल करें).
6. Cable shielding and grounding: 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.

Provide adapter cables for interfacing Datalink UART to CUAV V5+ telemetry connectors (यदि डेटालिंक इकाई मूल रूप से संगत कनेक्टर को उजागर नहीं करती है).

• जहां कैमरा पावर-ओवर-ईथरनेट को सपोर्ट करता है (पीओई) लेकिन डेटालिंक एयर यूनिट PoE की आपूर्ति नहीं करती है, provide a PoE injector.

Functional & Protocol Requirements

मुख्य कार्यात्मक आवश्यकताएँ और सिफ़ारिशें:

1. Per-Bird Identification: Each data stream (video or telemetry) MUST be tagged with a unique Bird ID so the GCS can map streams to vehicles.
2. Multiplexing Scheme: ग्राउंड यूनिट टेलीमेट्री के लिए एक नियतात्मक मल्टीप्लेक्सिंग योजना लागू करेगी (यूएआरटी) allowing GCS to parse and route messages by Bird ID.
3. विलंब तथा Throughput: सिस्टम अतिरिक्त एकत्रीकरण विलंबता को कम करेगा.
4. विश्वसनीयता: Ground Unit must handle temporary loss of one or more air units gracefully and continue to present remaining streams to the GCS.
5. Configuration Interface: Provide a configuration method (a detailed document) to set Bird IDs, UART baud rates, and per-stream priorities.