UAV Datalink sistema, skirta kelių dronų valdymui

UAV Datalink System Overview

The UAV Datalink System is designed to enable reliable, real-time communication, kontrolė, and monitoring for multiple unmanned aerial vehicles (UAV). The system consists of four UAVs, each equipped with a Datalink Air Unit, a Skrydžio valdymo kompiuteris (FCC, Pvz., FALSE V5+), and a camera/seeker, as well as a Datalink Ground Unit connected to a Antžeminė valdymo stotis (GCS).

Pagrindinės savybės

• Konfigūracija: 1 Ground Unit communicating with 4 Air Units via a point-to-multipoint bidirectional link (Ethernet + CVBS vaizdo bevielis perdavimas).
• diapazonas & Spektaklis: ≥ 80 km line-of-sight with robust video and telemetry links, supporting 1080p video at 30 fps and telemetry/control data at up to 921600 BPS.
• Sąsajos: 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.
• Kabelis & Wiring: Straight-through TTL UART connections minimize latency and complexity. Ethernet cables support standard Cat5e/Cat6 connections with shielding for EMI protection.
• Patikimumas & Latencija: Bitų klaidų lygis < 8×10⁻⁸, data delay < 1 ms, paketo praradimas < 1%, with FEC, CRC, and ARQ mechanisms to ensure continuous operation.
• System Flexibility: Each data stream is tagged with a unique Bird ID, allowing the GCS to identify and manage individual UAVs. The system continues operating even if one or more UAVs temporarily lose connection.

This Datalink System ensures seamless integration between UAVs, fotoaparatai, and ground control, providing a lightweight, high-performance solution for real-time multi-drone operations.

Data link requirement documents

Sistemą sudaro šešiolika orlaivių „Datalink Air“ vienetų (po vieną vienam paukščiui), a single Datalink Ground Unit, ir antžeminė valdymo stotis (GCS). Tikslas yra nurodyti sąsajas, kabelių ilgiai, port counts, and acceptance tests so that units delivered by suppliers will interoperate with the existing FCC (skrydžio valdymo kompiuteris), fotoaparatai (ieškotojai), and the GCS.

Norint sukurti duomenų ryšį tarp a ground station ir 4 UAV air vienetai. Sistema turi užtikrinti patikimą ryšį, kontrolė, and monitoring of all UAVs simultaneously. Detailed technical requirements are provided below.

Apžvalga:

• Konfigūracija: 1 × Žemės valdymo blokas (GCU) bendraujant su 4 × Oro vienetai (Išėjo iš)
• Ryšio tipas: Dviejų krypčių ryšys nuo taško iki kelių taškų (Ethernet + CVBS vaizdo bevielis perdavimas)
• diapazonas: ≥ 80 km matomumo linija (LOS)
• Operacinė juosta: 1.4GHz(L juosta)
• Moduliavimo schema: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Galios reikalavimas: darbinė įtampa (12V), Dabartinė riba (≤2A)
• Temperatūros diapazonas: -20°C iki 75 °C

Duomenų pralaidumas ir pralaidumas:

Parametras	Reikalavimas	Pastabos
Vaizdo įrašo duomenų perdavimo sparta (vienam ieškotojui)	5 - 9 Mbps	1080p @ 30 fps H.264/265 compression
Telemetrija + Kontrolė (pagal FCC)	200 - 300 kbps	UART pagrįsti dvikrypčio valdymo duomenys
Bendras vaizdo pralaidumas (4 Išėjo iš)	24 - 36 Mbps	Kombinuotas vaizdo įrašas
Bendra telemetrija / valdymas	1 Mbps	Nereikšmingas, palyginti su vaizdo įrašu
Bendras reikalingas uplink pralaidumas	≥ 36 Mbps	Su 20% FEC + pridėtinės išlaidos ≈ 42 Mbps

Vėlavimo ir kokybės reikalavimai:

Parametras	Reikalavimas	Pastabos
Bitų klaidų dažnis	< 8×10-8	Esant maksimaliam diapazonui
Duomenų vėlavimas	< 1ms	Required for real-time seekeroperation and data transmission
Paketų praradimas	< 1%	Su FEC + ARQ mechanizmai
Klaidų taisymas	FEC + CRC + ARQ	Privaloma dėl telemetrijos patikimumo

Susieti biudžetą & RF parametrai:

Parametras	Target Value	Pastabos
Perduoti galią (Oro vienetas)	4 – 5 W	–
Perduoti galią (Žemės blokas)	4 – 5 W	–
Antenos padidėjimas (Oro vienetas)	>3dB	Antenos raštas: Izotropinis
Antenos padidėjimas (Žemės blokas)	12 - 18 dB	Kryptinė antena
Imtuvo jautrumas	–103dBm @10 MHz	Už 10⁻⁵ BER
Nuorodos paraštė @ 80 km	> 10 dB	Užtikrina tvirtą vaizdo įrašą + duomenų nuoroda

PASTABA:

• For seamless integration between the CUAV V5+ flight controller and external peripherals, labai svarbu, kad UART staklės išlaikytų a direct and uncomplicated wiring structure. Tiksliau, staklės iš UART prievado turėtų būti suprojektuotos kaip a single straight line connection without introducing any additional converters or intermediary boards. Tai sumažina galimas gedimo vietas, sumažina delsą, and ensures a lightweight and reliable wiring architecture.
  • Be to, staklės turi veikti Transistor-Transistor Logic (Ttl) voltage levels, nes V5+ skrydžio valdiklis bendrauja per TTL UART. Bet koks nukrypimas nuo TTL (pvz., RS-232 arba RS-485 lygiai) would necessitate external level shifters or converters, o tai prieštarauja tiesioginių staklių reikalavimui. By adhering to TTL standards, išlaikomas signalo suderinamumas, užtikrinant:
    • Direct communication between the V5+ and connected modules.
    • Reduced hardware complexity by eliminating converters or translators.
    • 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.

Apibendrinant,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.

Sistemos apžvalga:

Aukšto lygio sistemos aprašymas:

1. Keturi UAV, kiekvienas įrengtas:
   1. 1 × Datalink oro įrenginys
   1. 1 × FCC (Skrydžio valdymo kompiuteris, Pvz., FALSE V5+)
   1. 1 × Ieškotojas / Fotoaparatas
2. 1 × „Datalink“ antžeminis įrenginys, prijungtas prie antžeminės valdymo stoties (GCS).

Duomenų srautas (apžvalga): 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 (kameros vaizdo įrašas ir duomenys) ir vienas serialas (UART/USB) telemetry stream.

Oro vieneto reikalavimai:

Kiekvienas Datalink oro įrenginys (po vieną UAV) turi atitikti šiuos privalomus reikalavimus:

1. Sąsajos & Uostai (minimumas):

• 1 × UART prievadas (minimumas). This port shall be used for telemetry/control connectivity to the FCC (telemetrijos prievadai Telem1 / Telem2 per FCC).
  • 1 × Ethernet prievadas (minimumas). This port shall be used to receive camera/seeker Ethernet data.

2. Kabelio jungtis (delivered with the AirUnit):

• 1 × UART kabelis (pirminis) - ilgis: 1.0 m (± 5%). Kabelis turi nešti TX, AL Kairė AR dešinė, 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 kabelis (pirminis) - ilgis: 1.0 m (± 5%). Cable shall be standard shielded Cat5e or Cat6 patch cable with RJ45 connectors.
  • 2 × atsarginiai rinkiniai (vienam oro vienetui) – t.y., two additional UART cables and two additional Ethernet cables shall be supplied with each Air Unit (total supplied per unit = 3 UART kabeliai, 3 Ethernet kabeliai).

3. Mechaninis & Fizinis:

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

4. Electrical / Protokolas:

CVBS vaizdo bevielis perdavimas: Palaikykite įprastą duomenų perdavimo spartą bent iki 921600 BPS. Provide user- configurable UART parameters.

Ethernet: Palaikykite bent 100 Mbps veikimas (Pirmenybė teikiama gigabitui). Support common transport protocols (UDP, RTSP vaizdo įrašams ir UDP valdymui) — specific protocol selection shall be configurable.

Antžeminio įrenginio reikalavimai:

The Ground Unit performs demultiplexing of data from all four Air Units and presents a unified interface to the GCS. Privalomi reikalavimai yra:

1. Sąsajos & Uostai (minimumas):

• 1 × UART prievadas (pateikta 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 (Pvz., įžeminimo blokas UART, prijungtas prie GCS USB sąsajos).
  • 1 × Ethernet prievadas (pateikta 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. Agregacinis elgesys:

• 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. Iš GCS’ 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. Kabelio jungtis (pristatomas kartu su antžeminiu bloku):

• 1 × UART kabelis (pirminis) - ilgis: 400 mm (0.4 m). Cable shall allow connection from the Ground Unit UART port to the GCS USB port (if the Ground Unit UART is a direct UART, pateikti USB-UART adapterio kabelį). The cable must carry TX, AL Kairė AR dešinė, GND and VCC.
  • 1 × Ethernet kabelis (pirminis) - ilgis: 400 mm (0.4 m). Cable shall be shielded Cat5e/Cat6 patch cable with RJ45 connectors.
  • 2 × spare sets — two additional UART and two additional Ethernet cables supplied as spares with the Ground Unit.

4. Electrical / Protokolas:

• 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.

Telemetrinis tankinimas: 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.

Ryšys & Kabelio specifikacijos

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

1. Ethernet kabeliai (Air Unit -> Camera and Ground Unit -> GCS): Standard shielded Cat5e or Cat6 patch cables with RJ45 terminations. Naudokite visiškai ekranuotą (STP) cable if the installation has high EMI.
2. Ethernet ilgis (Air Vienetas): 1.0 m ±5%.
3. Ethernet ilgis (Ground Vienetas): 400 mm ±5 %.
4. UART kabeliai (Air Unit -> FCC telemetry): 4-laidininko kabelis (AL Kairė AR dešinė, AL Kairė AR dešinė, AL Kairė AR dešinė, pasirenkamas RTS/CTS). Ilgis: 1.0 m ±5%.
5. CVBS vaizdo bevielis perdavimas kabelis (Ground Vienetas -> GCS USB/UART): 400 mm ±5 % (include USB-UART adapter if required by the GCS).
6. Kabelių ekranavimas ir įžeminimas: 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.

Pateikite adapterio laidus, skirtus „Datalink UART“ sąsajai su CUAV V5+ telemetrijos jungtimis (jei „Datalink“ įrenginys neatskleidžia suderinamos jungties).

• Kur kamera palaiko Power-over-Ethernet (PoE) but the Datalink Air Unit does not supply PoE, provide a PoE injector.

Funkcinis & Protokolo reikalavimai

Pagrindiniai funkciniai reikalavimai ir rekomendacijos:

1. Paukščių identifikavimas: Kiekvienas duomenų srautas (vaizdo ar telemetrijos) MUST be tagged with a unique Bird ID so the GCS can map streams to vehicles.
2. Multiplexing Scheme: The Ground Unit shall implement a deterministic multiplexing scheme for telemetry (CVBS vaizdo bevielis perdavimas) allowing GCS to parse and route messages by Bird ID.
3. Latencija ir Pralaidumas: The system shall minimize additional aggregation latency.
4. Patikimumas: Ground Unit must handle temporary loss of one or more air units gracefully and continue to present remaining streams to the GCS.
5. Konfigūravimo sąsaja: Pateikite konfigūracijos metodą (išsamus dokumentas) to set Bird IDs, UART duomenų perdavimo sparta, ir srauto prioritetus.