Poza linią wzroku BLOS FANET

Spis treści

Jesteśmy startupem specjalizującym się w projektowaniu systemów i usługach integracyjnych. Skupiamy się na dostarczaniu innowacyjnych rozwiązań w zakresie projektowania elektronicznego i mechanicznego dla małych firm. W ramach naszych bieżących projektów. Zwracamy się do Ciebie z prośbą o pomoc w zakresie usług dostosowanych do produktów i ofert oferowanych przez Twoją firmę. Poniżej, przedstawiliśmy szczegółowe szczegóły naszych wymagań.

Opis systemu dronów do pomiarów pożarów:

Ostatnio jeden z naszych klientów poprosił o wykonalne rozwiązanie polegające na skonfigurowaniu sieci dronów do badania pożarów poza zasięgiem wzroku, poprzez dostarczanie danych i wideo w czasie rzeczywistym, i działają na duże odległości. Z powodu objęcia dużych obszarów, ponieważ jesteśmy tak dużym krajem, zaproponowaliśmy tę architekturę:

Matka UAV zdolna do lotu do 6 km wysokości i pokonując dystans 50 km, kontrolowane bezpośrednio poprzez linię wzroku (TEN) z naziemnej stacji kontroli (GCS). Matka UAV jest wyposażona w kamerę inspekcyjną o wysokiej rozdzielczości, która przesyła wysokiej jakości strumień wideo do GCS, wymienia także dane dowodzenia i dane telemetryczne z GCS w trybie pełnego dupleksu, komunikacja dwukierunkowa.

Dodatkowo, istnieje sześć córek dronów typu quadcopter, które łączą się wyłącznie z macierzystym UAV za pośrednictwem dwukierunkowych danych telemetrycznych i wysyłają swoje strumienie wideo do macierzystego UAV, który działa jako przekaźnik przesyłający wszystkie dane do GCS. Dron-córka może działać jednocześnie, a zarówno macierzystym UAV, jak i dronami-córkami można sterować z GCS. Maksymalna odległość między macierzystym UAV a quadkopterami potomnymi wynosi: 15 km LOS, które umożliwiają pokrycie dużego obszaru i ustanowienie systemu poza linią wzroku.

Figa. przegląd scenariusza pracy ze wszystkimi łączami komunikacyjnymi.

Oto, jak można go skutecznie zastosować:

1. Matka UAV jako centrum dowodzenia i kontroli

Duża wysokość, nadzór dalekiego zasięgu: Matka UAV, z możliwością latania 6 km wysokości i zasięgu 50 km, może działać jako platforma obserwacyjna na dużej wysokości dla całego obszaru objętego pożarem. Może rejestrować obrazy i filmy w wysokiej rozdzielczości, które można przesyłać strumieniowo w czasie rzeczywistym do naziemnej stacji kontroli (GCS).
Centrum koordynacyjne dla dronów-córek: Matka UAV może służyć jako punkt przekaźnikowy do zarządzania dronami-córkami, koordynowanie torów lotu w celu objęcia określonych odcinków pożaru.

2. Drony-córki do szczegółowego gromadzenia danych

Jednoczesny nadzór wielopunktowy: Dron-córka może zostać rozmieszczona na niższych wysokościach w celu gromadzenia szczegółowych danych wideo i telemetrycznych w różnych sekcjach strefy pożarowej. Dzięki wysokiej jakości kamerom, mogą zapewnić skupiony widok aktywnych frontów pożaru, gorące punkty, lub obszary wymagające uwagi.
Mapowanie i telemetria w czasie rzeczywistym: Dane z dronów-córek można przesyłać za pośrednictwem macierzystego UAV do systemu GCS w celu mapowania zachowania podczas pożaru w czasie rzeczywistym. Dzięki temu zespoły naziemne mogą podejmować szybkie decyzje dotyczące zabezpieczenia i ewakuacji.

3. Przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym w naziemnej stacji kontroli

Planowanie i koordynacja misji: GCS może odbierać strumienie telemetryczne i wideo zarówno z dronów matki, jak i córki, umożliwiając operatorom dostosowanie torów lotu dronów i skupienie się na krytycznych obszarach.
Analiza rozwoju pożaru: Strumienie wideo o wysokiej rozdzielczości z dronów mogą pomóc w ocenie rozprzestrzeniania się pożaru, zidentyfikować hotspoty, i zapewniają wgląd w to, gdzie należy rozmieścić zasoby.
Integracja z systemami informacji geograficznej (GIS): Drony’ dane można nakładać na mapy w celu wizualizacji ekspansji pożaru, teren, i bezpieczne trasy dla personelu naziemnego.

4. Korzyści z sieci dronów do badania pożarów

Szerokie pokrycie obszaru: Zarówno matka, jak i córka współpracują ze sobą dronami, w krótkim czasie możesz pokryć duży obszar, śledzenie rozprzestrzeniania się pożaru i monitorowanie wielu stref.
Inteligencja w czasie rzeczywistym: Zdolność systemu do zapewniania obrazu wideo na żywo i telemetrii gwarantuje, że strażacy i osoby udzielające pomocy mają aktualne informacje o stanie pożaru.
Bezpieczeństwo i wydajność: Za pomocą dronów, można zmniejszyć ryzyko dla życia ludzkiego, minimalizując potrzebę stosowania załogowych statków powietrznych lub personelu naziemnego w niebezpiecznych strefach.
Operacja na odległość: Zasięg systemu, z macierzystym UAV przekazującym dane na duże odległości, pozwala GCS działać z bezpiecznej odległości od ognia, zachowując przy tym pełną kontrolę nad dronami.

Szczegółowe informacje na temat łączy komunikacyjnych przedstawia poniższa tabela:

		Funkcjonować	Nadawca / Cel	Kierunek	Typ danych	Szybkość transmisji
	Komunikacja między matką UAV a córką UAV	Kontrola lotu i status lotu	Autopilot	Łącze w górę i łącze w dół	Polecenie Tele i Telemetria	≤ 200 Kb/s
	Komunikacja między matką UAV a córką UAV	Link do wideo	Mikrokamera na pokładzie drona córki	Łącze w dół	Wizualizacja w rozdzielczości 720P lub mniejszej.	wokół 5 Mb/s każdy
Komunikacja między UAV matki a CGS		Kontrola lotu i status lotu	Autopilot	Link w górę	Polecenie Tele i Telemetria	Niski profil ≤ 200 Kb/s
		Link do wideo	Kamera HD na pokładzie statku UAV	Łącze w dół	Wizualizacja w rozdzielczości 1080P	Wokół 16 Mbps
		Link do filmu MUX	Mini-transceiver do drona córki	Łącze w dół	MUX z 6 Strumień wideo	Wokół 30 Mbps

Nasza prośba:

Ponieważ nasz pomysł jest jeszcze w fazie projektowania, naszej firmie startowej brakuje obecnie wystarczającej wiedzy specjalistycznej w zakresie technologii Datalink dla dronów. Po dokładnym zapoznaniu się z wiedzą specjalistyczną Twojej firmy i udokumentowanym doświadczeniem w dziedzinie rozwiązań Datalink dla dronów, jesteśmy pod ogromnym wrażeniem Waszych możliwości. Biorąc pod uwagę złożoność naszego projektu i specyficzne wymagania techniczne, Uprzejmie prosimy o pomoc w zaproponowaniu praktycznego rozwiązania w oparciu o istniejącą ofertę produktów. Wierzymy, że Twoja rozległa wiedza i technologia mogą znacznie zwiększyć powodzenie naszego projektu, i z niecierpliwością czekamy na Twoje fachowe wskazówki dotyczące opracowania niezawodnego i wydajnego systemu Datalink dla naszej sieci dronów.

Twoje spostrzeżenia i rekomendacje będą bezcenne i pomogą nam w dalszej realizacji projektu.

“Poza linią wzroku” (BLOS) komunikacja ma kluczowe znaczenie dla sieci FANET (Latające sieci ad-hoc) ze względu na zdecentralizowany charakter sieci dronów i ich zasięg działania. Rozszerzanie BLOS w FANET obejmuje techniki i technologie usprawniające komunikację, kontrola, i wydajność.

1. Technologie komunikacyjne

Komunikacja satelitarna (SATCOM): Wykorzystanie satelitów do komunikacji dronów zapewnia solidny zasięg na dużych obszarach, w tym regiony odległe i oceaniczne.
Wysoka częstotliwość (HF) Radio: Pasma HF umożliwiają komunikację na duże odległości, szczególnie przydatne na obszarach bez sieci komórkowych.
Sieci siatkowe: Sieci FANET wykorzystują sieci kratowe do przekazywania danych między dronami, omijając potrzebę bezpośredniego kontaktu ze stacją bazową.
LoRa WAN i LPWAN: Sieci rozległe małej mocy są korzystne dla energooszczędnej komunikacji na duże odległości.

2. Systemy przekaźnikowe

Dron pośredni: Drony mogą działać jako punkty przekaźnikowe dla innych, tworząc sieci wieloprzeskokowe.
Przekaźniki uziemiające: Rozmieszczenie stacji naziemnych w odległych lokalizacjach zwiększa zasięg komunikacji.
Platformy powietrzne: Platformy wysokogórskie (NP., balony, większe UAV) służą jako przekaźniki zwiększające zasięg.

3. Zaawansowane systemy antenowe

Anteny kierunkowe i fazowane: Popraw zasięg i zmniejsz zakłócenia poprzez skupienie sygnałów.
MIMO (Wiele wejść, wiele wyjść): Zwiększa przepustowość i niezawodność w warunkach niewidocznych.
Kształtowanie wiązki: Dynamicznie kieruje sygnały w stronę dronów, aby utrzymać łączność.

4. Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe

Optymalizacja routingu: Algorytmy oparte na sztucznej inteligencji dynamicznie wybierają najlepsze ścieżki komunikacji.
Konserwacja predykcyjna: Analizuje wzorce, aby zapobiegać awariom łączy, zanim one wystąpią.
Dynamiczny przydział częstotliwości: Sztuczna inteligencja identyfikuje najlepsze pasma częstotliwości, aby zminimalizować zakłócenia i zmaksymalizować zasięg.

5. Protokoły i standardy

Dynamiczne udostępnianie widma: Efektywnie przydziela widmo pomiędzy sieciami FANET i innymi użytkownikami.
Protokoły adaptacyjne: Protokoły takie jak AODV (Doraźny wektor odległości na żądanie) można dostosować do sieci FANET, aby zapewnić optymalną wydajność w scenariuszach BLOS.
5G i dalej: Integracja z 5G NR (Nowe radio) dla wyjątkowo niezawodnej komunikacji o niskim opóźnieniu (URLLC).

6. Efektywność energetyczna

Routing uwzględniający zużycie energii: Minimalizuje pobór mocy w przekaźnikach.
Zbieranie energii: Wykorzystywanie dronów zasilanych energią słoneczną lub wiązek energii do ładowania UAV.

7. Bezpieczeństwo

Szyfrowanie typu end-to-end: Zapewnia bezpieczeństwo danych w całej sieci.
Systemy wykrywania włamań (IDS): Monitoruje i identyfikuje szkodliwe działania.
Blockchain: Bezpieczny, zdecentralizowane zarządzanie komunikacją w sieciach FANET.