Oltre la linea di vista BLOS FANET

Sommario

Siamo una startup specializzata in servizi di progettazione e integrazione di sistemi. Il nostro obiettivo è fornire soluzioni innovative di progettazione elettronica e meccanica per le piccole imprese. Come parte dei nostri progetti in corso. Cerchiamo la tua assistenza con un servizio in linea con i prodotti e le offerte forniti dalla tua azienda. Sotto, abbiamo delineato i dettagli specifici delle nostre esigenze.

Descrizione del sistema drone per il rilevamento degli incendi:

Ultimamente uno dei nostri clienti ha chiesto una soluzione fattibile per creare una rete di droni per il rilevamento degli incendi oltre la linea di vista, fornendo dati e video in tempo reale, e operare su lunghe distanze. Per il motivo di coprire vaste aree poiché siamo un paese così grande, abbiamo proposto questa architettura:

Un UAV madre in grado di volare fino a 6 km di dislivello e coprendo una distanza di 50 km, controllato direttamente tramite linea di vista (LOS) dalla stazione di controllo a terra (GCS). L'UAV madre è dotato di una telecamera di ispezione ad alta risoluzione che trasmette un flusso video di alta qualità in downlink al GCS, e scambia dati di comando e telemetria con il GCS tramite full-duplex, comunicazione bidirezionale.

Inoltre, ci sono sei droni quadricotteri figli che si collegano esclusivamente all'UAV madre tramite dati di telemetria bidirezionale e inviano i loro flussi video all'UAV madre, che funge da relè per trasmettere tutti i dati al GCS. I droni figli possono operare simultaneamente, e sia l'UAV madre che i droni figli possono essere comandati dal GCS. La distanza massima tra l'UAV madre e i quadricotteri figli è impostata su 15 km LOS che consentono di coprire una vasta area e stabilire un sistema oltre la linea di vista.

Fico. panoramica dello scenario lavorativo con tutti i link di comunicazione.

Ecco come può essere applicato in modo efficace:

1. UAV madre come centro di comando e controllo

Alta quota, sorveglianza a lungo raggio: L'UAV madre, con la sua capacità di volare fino a 6 km di dislivello e copertura 50 km, può fungere da piattaforma di osservazione ad alta quota per l'intera area dell'incendio. Può catturare immagini e video ad alta risoluzione, che può essere trasmesso in streaming in tempo reale alla stazione di controllo a terra (GCS).
Hub di coordinamento per i droni figli: L’UAV madre può fungere da punto di ritrasmissione per gestire i droni figli, coordinando le loro traiettorie di volo per coprire sezioni specifiche dell'incendio.

2. Droni figli per la raccolta di dati dettagliati

Sorveglianza simultanea multipunto: I droni figli possono essere schierati a quote più basse per raccogliere dati video e telemetrici dettagliati in diverse sezioni della zona dell’incendio. Con le loro fotocamere di alta qualità, possono fornire viste mirate dei fronti di fuoco attivi, punti caldi, o aree che necessitano di attenzione.
Mappatura e telemetria in tempo reale: I dati dei droni figli possono essere trasmessi tramite l'UAV madre al GCS per la mappatura del comportamento del fuoco in tempo reale. Ciò consente alle squadre di terra di prendere decisioni rapide in merito al contenimento e all'evacuazione.

3. Elaborazione dei dati in tempo reale presso la stazione di controllo a terra

Pianificazione e coordinamento della missione: Il GCS può ricevere telemetria e flussi video sia dai droni madre che da quelli figlia, consentendo agli operatori di adattare le rotte di volo dei droni e concentrarsi sulle aree critiche.
Analisi della progressione dell'incendio: I flussi video ad alta risoluzione provenienti dai droni possono aiutare a valutare come si sta diffondendo l’incendio, identificare gli hotspot, e fornire informazioni su dove dovrebbero essere distribuite le risorse.
Integrazione con sistemi informativi geografici (GIS): I droni’ i dati possono essere sovrapposti alle mappe per visualizzare l'espansione dell'incendio, terreno, e percorsi sicuri per il personale di terra.

4. Vantaggi della rete di droni per il rilevamento degli incendi

Ampia copertura dell'area: Con i droni madre e figlia che lavorano insieme, puoi coprire una vasta area in breve tempo, monitorare la diffusione dell’incendio e monitorare più zone.
Intelligenza in tempo reale: La capacità del sistema di fornire video in tempo reale e telemetria garantisce che i vigili del fuoco e i soccorritori abbiano informazioni aggiornate sullo stato dell’incendio.
Sicurezza ed efficienza: Utilizzando i droni, è possibile ridurre il rischio per le vite umane riducendo al minimo la necessità di aeromobili con equipaggio o personale di terra in zone pericolose.
Operazione a lunga distanza: La portata del sistema, con l'UAV madre che trasmette dati su grandi distanze, consente al GCS di operare da una distanza di sicurezza dal fuoco mantenendo il pieno controllo sui droni.

Le informazioni dettagliate sui collegamenti di comunicazione sono mostrate nella tabella seguente:

		Funzione	Mittente / Bersaglio	Direzione	Tipo di dati	Velocità in bit
	Comunicazione tra UAV Madre e UAV Figlia	Controllo del volo e stato del volo	Autopilota	Collegamento in salita e collegamento in discesa	Telecomando e Telemetria	≤ 200 Kbps
	Comunicazione tra UAV Madre e UAV Figlia	Collegamento video	Microcamera a bordo del drone figlia	Collegamento verso il basso	Visualizzazione Risoluzione 720P o inferiore.	in giro 5 Mbps ciascuno
Comunicazione tra l'UAV della madre e il CGS		Controllo del volo e stato del volo	Autopilota	Collegamento in salita	Telecomando e Telemetria	Basso profilo ≤ 200 Kbps
		Collegamento video	Videocamera HD di bordo dell'UAV madre	Collegamento verso il basso	Visualizzazione risoluzione 1080P	In giro 16 Mbit/s
		Collegamento video MUX	Mini ricetrasmettitore drone figlia	Collegamento verso il basso	MUX di 6 flusso video	In giro 30 Mbit/s

La nostra richiesta:

Poiché la nostra idea è ancora in fase di progettazione, la nostra startup attualmente non dispone di competenze sufficienti nella tecnologia Datalink dei droni. Dopo aver esaminato attentamente le competenze e la comprovata esperienza della tua azienda nel campo delle soluzioni Datalink per droni, siamo molto colpiti dalle tue capacità. Data la complessità del nostro progetto e i requisiti tecnici specifici, vorremmo gentilmente richiedere la vostra assistenza nel proporre una soluzione pratica basata sulle vostre offerte di prodotti esistenti. Crediamo che la tua vasta conoscenza e tecnologia possano migliorare notevolmente il successo del nostro progetto, e attendiamo con impazienza la tua guida esperta nello sviluppo di un sistema Datalink affidabile ed efficiente per la nostra rete di droni.

I tuoi suggerimenti e consigli saranno preziosi per aiutarci ad andare avanti con il progetto.

“Oltre la linea di vista” (BLOS) la comunicazione è fondamentale per i FANET (Reti volanti ad hoc) a causa della natura decentralizzata delle reti di droni e del loro raggio operativo. L’espansione dei BLOS nelle FANET implica tecniche e tecnologie che migliorano la comunicazione, controllare, e prestazioni.

1. Tecnologie della comunicazione

Comunicazione satellitare (SATCOM): L’uso dei satelliti per la comunicazione con i droni fornisce una copertura solida su vaste aree, comprese le regioni remote e oceaniche.
Alta frequenza (HF) Radio: Le bande HF consentono la comunicazione a lunga distanza, particolarmente utile in aree senza reti cellulari.
Rete a maglie: I FANET utilizzano reti mesh per trasmettere dati tra i droni, bypassando la necessità di una linea visiva diretta verso una stazione base.
LoRa WAN e LPWAN: Le reti geografiche a bassa potenza sono vantaggiose per le comunicazioni a lungo raggio ad alta efficienza energetica.

2. Sistemi di relè

Droni intermedi: I droni possono fungere da punti di ritrovo per gli altri, formare reti multi-hop.
Relè di terra: L'implementazione di stazioni di terra in località remote estende il raggio di comunicazione.
Piattaforme aeree: Piattaforme d'alta quota (per esempio., palloncini, UAV più grandi) fungere da relè per migliorare la copertura.

3. Sistemi di antenne avanzati

Antenne direzionali e ad array di fasi: Migliora la portata e riduci le interferenze focalizzando i segnali.
MIMO (Ingresso multiplo Uscita multipla): Migliora la produttività e l'affidabilità in condizioni di assenza di visibilità.
Beamforming: Dirige dinamicamente i segnali verso i droni per mantenere la connettività.

4. Intelligenza artificiale e apprendimento automatico

Ottimizzazione del percorso: Gli algoritmi guidati dall'intelligenza artificiale selezionano dinamicamente i percorsi migliori per la comunicazione.
Manutenzione predittiva: Analizza i modelli per prevenire errori di collegamento prima che si verifichino.
Allocazione dinamica della frequenza: L'intelligenza artificiale identifica le migliori bande di frequenza per ridurre al minimo le interferenze e massimizzare la portata.

5. Protocolli e standard

Condivisione dinamica dello spettro: Assegna in modo efficiente lo spettro tra FANET e altri utenti.
Protocolli adattivi: Protocolli come AODV (Vettore di distanza su richiesta ad hoc) può essere personalizzato per FANET per garantire prestazioni ottimali negli scenari BLOS.
5G e oltre: Integrazione con 5G NR (Nuova radio) per comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza (URLLC).

6. Efficienza energetica

Itinerario energetico-consapevole: Riduce al minimo il consumo energetico nei relè.
Raccogliere energia: Utilizzo di droni a energia solare o raggi energetici per ricaricare gli UAV.

7. Sicurezza

Crittografia end-to-end: Garantisce la sicurezza dei dati in tutta la rete.
Sistemi di rilevamento delle intrusioni (ID): Monitora e identifica le attività dannose.
Blockchain: Sicuro, gestione decentralizzata della comunicazione nelle FANET.