Sistem de legătură de date UAV pentru controlul cu mai multe drone

Prezentare generală a sistemului UAV Datalink

The Sistem de legătură de date UAV este conceput pentru a permite fiabile, comunicare în timp real, Control, și monitorizare pentru mai multe vehicule aeriene fără pilot (Uavs). Sistemul este format din patru UAV-uri, fiecare echipat cu o Unitatea aeriană Datalink, A Computer de control al zborului (FCC, De ex., FALSE V5+), și un aparat de fotografiat/căutător, precum si a Datalink Ground Unit conectat la a Stația de control la sol (GCS).

TV prin cablu digital

• Configurare: 1 Unitatea de sol care comunică cu 4 Unități aeriene printr-o legătură bidirecțională punct-la-multipunct (Ethernet + ISDB-T-TV-Module-digital-tv.jpg).
• Gamă & Performanţă: ≥ 80 km linie de vedere cu legături robuste video și telemetrie, suport video 1080p la 30 fps și date de telemetrie/control până la 921600 BPS.
• Interfețe: Unitățile aeriene oferă 1 Port UART pentru telemetrie FCC și 1 Port Ethernet pentru datele camerei. Unitatea de sol agregează aceste fluxuri și prezintă o singură interfață UART și Ethernet la GCS.
• Cablu & Cablaj: Conexiunile directe TTL UART minimizează latența și complexitatea. Cablurile Ethernet acceptă conexiuni standard Cat5e/Cat6 cu ecranare pentru protecție EMI.
• Fiabilitate & Latență: Rata de eroare pe biți < 8×10⁻⁸, întârzierea datelor < 1 Domnișoară, pierderea pachetelor < 1%, cu FEC, CRC, și mecanisme ARQ pentru a asigura funcționarea continuă.
• Flexibilitatea sistemului: Fiecare flux de date este etichetat cu un ID unic de pasăre, permițând GCS să identifice și să gestioneze UAV-urile individuale. Sistemul continuă să funcționeze chiar dacă unul sau mai multe UAV-uri își pierd temporar conexiunea.

Acest sistem de legătură de date asigură o integrare perfectă între UAV-uri, Camere, și control la sol, oferind o greutate ușoară, soluție de înaltă performanță pentru operațiuni în timp real cu mai multe drone.

Documente cerință de legătură de date

Sistemul cuprinde șaisprezece unități aeriene Datalink Air (una pe pasăre), o singură unitate de date Datalink Ground, și o stație de control la sol (GCS). Scopul este de a specifica interfețele, lungimi de cablu, portul contează, și teste de acceptare, astfel încât unitățile livrate de furnizori să interacționeze cu FCC existentă (calculator de control al zborului), Camere (căutători), și GCS.

Este necesară o soluție completă pentru stabilirea unei legături de date între a sol statie și 4 aer UAV unitati. Sistemul ar trebui să permită o comunicare fiabilă, Control, și monitorizarea tuturor UAV-urilor simultan. Cerințele tehnice detaliate sunt furnizate mai jos.

Prezentare generală:

• Configurare: 1 × Unitate de control la sol (GCU) comunicând cu 4 × Unități de aer (Din)
• Tipul de comunicare: Legătură bidirecțională punct-la-multipunct (Ethernet + ISDB-T-TV-Module-digital-tv.jpg)
• Gamă: ≥ 80 km linie de vedere (THE)
• Banda de operare: 1.4GHz(L-Band)
• Schema de modulație: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Cerința de putere: tensiune de operare (12V), Pragul curent (≤2A)
• Interval de temperatură: -20°C până la 75°C

Debitul de date și lățimea de bandă:

Parametru	Cerinţă	Note
Rata de date video (pe căutător)	5 - 9 Mbps	1080p @ 30 compresie fps H.264/265
Telemetrie + Controla (conform FCC)	200 - 300 kbps	Date de control bidirecțional bazate pe UART
Debit video agregat (4 Din)	24 - 36 Mbps	Uplink video combinat
Telemetrie/Control agregat	1 Mbps	Neglijabil în comparație cu videoclipul
Lățimea de bandă a uplink totală necesară	≥ 36 Mbps	Cu 20% FEC + deasupra capului ≈ 42 Mbps

Cerințe de latență și calitate:

Parametru	Cerinţă	Note
Rata de eroare de biți	< 8×10-8	La intervalul maxim
Întârzierea datelor	< 1Domnișoară	Necesar pentru operarea în timp real a căutării și transmiterea datelor
Pierderea pachetelor	< 1%	Cu FEC + Mecanisme ARQ
Corectarea erorilor	FEC + CRC + ARQ	Obligatoriu pentru fiabilitatea telemetriei

Link Bugetul & Parametrii RF:

Parametru	Ţintă Valoare	Note
Transmite putere (Unitatea de aer)	4 – 5 W	–
Transmite putere (Unitatea de sol)	4 – 5 W	–
Câștig de antenă (Unitatea de aer)	>3dB	Model de antenă: Izotrop
Câștig de antenă (Unitatea de sol)	12 - 18 dB	Antenă direcțională
Sensibilitatea receptorului	–103dBm @10 MHz	Pentru 10⁻⁵ BER
Marja link @ 80 km	> 10 dB	Asigură un videoclip robust + link de date

NOTA:

• Pentru o integrare perfectă între controlerul de zbor CUAV V5+ și perifericele externe, este esențial ca războaiele UART să mențină a structură de cablare directă și necomplicată. Mai exact, războaiele din portul UART ar trebui să fie proiectate ca a conexiune unică în linie dreaptă fără introducerea unor convertoare suplimentare sau plăci intermediare. Acest lucru minimizează punctele potențiale de defecțiune, reduce latența, și asigură o arhitectură de cablare ușoară și fiabilă.
  • În plus, războaiele trebuie să funcționeze la logica tranzistor-tranzistor (TTL) niveluri de tensiune, deoarece controlerul de zbor V5+ comunică prin TTL UART. Orice abatere de la TTL (cum ar fi nivelurile RS-232 sau RS-485) ar necesita schimbatoare de nivel sau convertoare externe, ceea ce contrazice cerinţa unui războaie direct. Prin respectarea standardelor TTL, compatibilitatea semnalului este menținută, asigurând:
    • Comunicație directă între V5+ și modulele conectate.
    • Complexitatea hardware redusă prin eliminarea convertoarelor sau traducătorilor.
    • Greutate mai mică și fiabilitate îmbunătățită, întrucât în ​​calea semnalului sunt implicate mai puține componente.
    • Integritate îmbunătățită a semnalului, deoarece etapele suplimentare de conversie pot introduce zgomot sau nepotriviri de sincronizare.

În concluzie,designul țesăturii de țesut ar trebui să ofere strict un cablaj UART direct care funcționează la tensiuni TTL,aliniindu-se cu specificațiile electrice CUAV V5+ și garantând performanțe optime în aplicațiile aeropurtate.

Prezentare generală a sistemului:

Descrierea sistemului de nivel înalt:

1. Patru UAV-uri, fiecare echipat cu:
   1. 1 × Unitatea aeriană Datalink
   1. 1 × FCC (Computer de control al zborului, De ex., FALSE V5+)
   1. 1 × Căutător / Camera foto
2. 1 × Datalink Ground Unit conectată la Ground Control Station (GCS).

Fluxul de date (privire de ansamblu): Datele video și senzorii de la fiecare cameră sunt furnizate unității sale de aer Datalink asociate prin portul Ethernet al camerei. Datele de telemetrie și control dintre FCC și unitatea aeriană sunt transportate printr-o legătură UART. Unitatea aeriană Datalink transmite aceste fluxuri prin legătura de date către unitatea terestră; Unitatea de sol demultiplexează fluxurile și le prezintă GCS ca un singur flux Ethernet (camera video și date) și un singur serial (UART/USB) flux de telemetrie.

Cerințe pentru unitatea de aer:

Fiecare unitate aeriană Datalink (unul pe UAV) trebuie să îndeplinească următoarele cerințe obligatorii:

1. Interfețe & Porturi (minim):

• 1 × Port UART (minim). Acest port va fi utilizat pentru telemetrie/conectivitate de control la FCC (porturi de telemetrie Telem1 / Telem2 la FCC).
  • 1 × Port Ethernet (minim). Acest port va fi folosit pentru a primi date Ethernet camera/căutător.

2. Conectivitate prin cablu (livrat cu AirUnit):

• 1 × cablu UART (primar) — lungime: 1.0 m (±5%). Cablul va transporta TX, RX, GND și VCC. Cablul trebuie să fie terminat pentru a se potrivi cu conectorul Datalink UART de la un capăt și conectorul de telemetrie FCC pe celălalt.
  • 1 × Cablu Ethernet (primar) — lungime: 1.0 m (±5%). Cablul va fi standard ecranat Cat5e sau Cat6 patch cu conectori RJ45.
  • 2 × seturi de rezervă (pe unitate de aer) — adică, două cabluri UART suplimentare și două cabluri Ethernet suplimentare vor fi furnizate cu fiecare unitate de aer (total furnizat pe unitate = 3 Cabluri UART, 3 Cabluri Ethernet).

3. Mecanic & Fizic:

• Cablurile trebuie să aibă coduri de culoare (recomandat) și au marcaje clare de direcționalitate dacă pinouts nu sunt simetrice.

4. Electric / Protocol:

ISDB-T-TV-Module-digital-tv.jpg: Suportă rate baud comune de cel puțin până la 921600 BPS. Furnizați utilizatorul- parametrii UART configurabili.

Ethernet: Sprijină cel puțin 100 Operare Mbps (De preferat Gigabit). Sprijină protocoale de transport comune (UDP, RTSP pentru video și UDP pentru control) — selecția protocolului specific trebuie să fie configurabilă.

Cerințele unității terestre:

Unitatea de sol realizează demultiplexarea datelor de la toate cele patru unități aeriene și prezintă o interfață unificată pentru GCS. Cerințele obligatorii sunt:

1. Interfețe & Porturi (minim):

• 1 × Port UART (prezentat la GCS). Unitatea de sol va agrega fluxurile de telemetrie de la toate cele patru unități aeriene și le va prezenta la GCS ca o singură interfață UART/USB (De ex., Ground Unit UART conectat la o interfață USB pe GCS).
  • 1 × Port Ethernet (prezentat la GCS). Unitatea de sol va agrega fluxurile de camere/video și date de la cele patru unități aeriene și le va prezenta ca o singură interfață Ethernet la GCS..

2. Comportamentul de agregare:

• Unitatea de la sol va accepta patru fluxuri de date independente de intrare (câte unul din fiecare unitate aeriană) și demultiplexați-le într-un flux Ethernet combinat și un flux serial combinat. De la GCS’ Perspectivă, va exista o singură legătură Ethernet și o legătură UART de configurat și monitorizat.
  • Agregarea trebuie să păstreze adresa sursă, astfel încât GCS poate identifica ce flux este de la ce pasăre. Unitatea terestră nu va pierde informațiile de identificare pentru fiecare pasăre.

3. Conectivitate prin cablu (livrat împreună cu Unitatea terestră):

• 1 × cablu UART (primar) — lungime: 400 mm (0.4 m). Cablul va permite conectarea de la portul UART al unității de masă la portul USB GCS (dacă unitatea de sol UART este un UART direct, furnizați un cablu adaptor USB-UART). Cablul trebuie să transporte TX, RX, GND și VCC.
  • 1 × Cablu Ethernet (primar) — lungime: 400 mm (0.4 m). Cablul va fi ecranat Cat5e/Cat6 patch cu conectori RJ45.
  • 2 × seturi de rezervă — două cabluri UART suplimentare și două cabluri Ethernet suplimentare furnizate ca rezervă cu unitatea de masă.

4. Electric / Protocol:

• Agregarea va fi transparentă în ceea ce privește cadrele Ethernet pentru video; acolo unde este necesar, unitatea terestră poate reambala fluxurile într-un singur flux de transport, dar trebuie să păstreze informațiile de sincronizare și identificarea sursei per pasăre.

Multiplexare prin telemetrie: Unitatea de sol va multiplica în timp sau va pachetiza fluxurile de telemetrie într-un singur flux UART cu încadrare clară și etichete opționale pentru a distinge mesajele după ID-ul păsării. Protocolul utilizat pentru multiplexare trebuie să fie documentat și susținut de software-ul GCS.

Conectivitate & Specificații cablu

Această secțiune listează specificațiile recomandate pentru cabluri și conectori pentru a asigura performanțe fiabile în mediile aeropurtate și terestre.

1. Cabluri Ethernet (Unitate de aer -> Cameră și unitate de sol -> GCS): Cabluri patch standard ecranate Cat5e sau Cat6 cu terminații RJ45. Utilizați complet ecranat (STP) cablu dacă instalația are EMI ridicat.
2. Ethernet lungime (Aer Unitate): 1.0 m ±5%.
3. Ethernet lungime (Sol Unitate): 400 mm ±5%.
4. Cabluri UART (Air Unit -> Telemetrie FCC): 4-cablu conductor (TX, RX, GND, opțional RTS/CTS). Lungime: 1.0 m ±5%.
5. ISDB-T-TV-Module-digital-tv.jpg cablu (Sol Unitate -> GCS USB/UART): 400 mm ±5% (includeți adaptor USB-UART dacă este necesar de GCS).
6. Ecranarea cablului și împământare: Asigurați-vă o masă comună și asigurați-vă că ecranarea este terminată la un capăt, conform celei mai bune practici, pentru a evita buclele de masă. Utilizați conectori RJ45 de blocare sau blocare dacă sunt de așteptat vibrații.

Furnizați cabluri adaptoare pentru interfața Datalink UART cu conectorii de telemetrie CUAV V5+ (dacă unitatea Datalink nu expune în mod nativ un conector compatibil).

• Unde camera acceptă Power-over-Ethernet (PoE) dar unitatea de aer Datalink nu furnizează PoE, furnizați un injector PoE.

Funcţional & Cerințe de protocol

Cerințe și recomandări funcționale cheie:

1. Identificare per pasăre: Fiecare flux de date (video sau telemetrie) TREBUIE să fie etichetat cu un ID unic de pasăre, astfel încât GCS să poată mapa fluxurile către vehicule.
2. Multiplexarea Sistem: Unitatea de la sol va implementa o schemă de multiplexare deterministă pentru telemetrie (ISDB-T-TV-Module-digital-tv.jpg) permițând GCS să analizeze și să direcționeze mesajele după Bird ID.
3. Latență și Debit: Sistemul trebuie să minimizeze latența suplimentară de agregare.
4. Fiabilitate: Unitatea de sol trebuie să gestioneze pierderile temporare a uneia sau mai multor unități aeriene cu grație și să continue să prezinte fluxurile rămase către GCS.
5. Interfață de configurare: Furnizați o metodă de configurare (un document detaliat) pentru a seta ID-urile păsărilor, Rate baud UART, și priorități pe flux.