Система передачи данных БПЛА для управления несколькими дронами

Обзор системы передачи данных БПЛА

В Система передачи данных БПЛА предназначен для обеспечения надежного, общение в режиме реального времени, контроль, и мониторинг нескольких беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Система состоит из четырех БПЛА., каждый из которых оснащен Воздушный блок канала передачи данных, a Компьютер управления полетом (FCC, НАПРИМЕР., ЛОЖЬ V5+), и камера/искатель, а также Наземный блок линии передачи данных подключен к Наземная станция управления (ГКС).

Ключевые особенности

• Конфигурация: 1 Наземный модуль, обменивающийся данными с 4 Воздушные блоки через двунаправленный канал связи «точка-многоточка» (Ethernet + UART).
• Ассортимент & Производительность: ≥ 80 км прямой видимости с надежными каналами видео и телеметрии, поддержка видео 1080p на 30 fps и данные телеметрии/управления со скоростью до 921600 б/с.
• Интерфейсы: Воздушные подразделения обеспечивают 1 Порт UART для телеметрии FCC и 1 Порт Ethernet для данных камеры. Наземный модуль объединяет эти потоки и предоставляет GCS единый интерфейс UART и Ethernet..
• кабель & Электропроводка: Прямые TTL-соединения UART минимизируют задержку и сложность. Кабели Ethernet поддерживают стандартные соединения Cat5e/Cat6 с экранированием для защиты от электромагнитных помех..
• Надежность & Задержка: Частота битовых ошибок < 8×10⁻⁸, задержка данных < 1 РС, Потеря пакета < 1%, с ФЭК, CRC, и механизмы ARQ для обеспечения непрерывной работы.
• Гибкость системы: Каждый поток данных помечен уникальным идентификатором Bird ID., позволяя GCS идентифицировать и управлять отдельными БПЛА. Система продолжает работать, даже если один или несколько БПЛА временно теряют связь..

Эта система передачи данных обеспечивает плавную интеграцию между БПЛА., камеры, и наземный контроль, обеспечение легкого веса, высокопроизводительное решение для операций с несколькими дронами в реальном времени.

Документы с требованиями к линии передачи данных

В состав системы входят шестнадцать бортовых воздушных блоков линии передачи данных. (один на птицу), один наземный блок канала передачи данных, и наземная станция управления (ГКС). Цель состоит в том, чтобы указать интерфейсы, длина кабеля, количество портов, и приемочные испытания, чтобы устройства, поставляемые поставщиками, могли взаимодействовать с существующими стандартами FCC. (компьютер управления полетом), камеры (искатели), и ГКС.

Требуется комплексное решение для установления канала передачи данных между земля станция и 4 БПЛА воздушный единицы. Система должна обеспечивать надежную связь, контроль, и мониторинг всех БПЛА одновременно. Подробные технические требования представлены ниже..

Обзор:

• Конфигурация: 1 × Наземный блок управления (ГКУ) общение с 4 × Воздушные юниты (Из)
• Тип связи: Двунаправленная связь «точка-многоточка» (Ethernet + UART)
• Ассортимент: ≥ 80 км прямой видимости (THE)
• Рабочий диапазон: 1.4ГГц(L-диапазон)
• Схема модуляции: TDD-OFDM / QPSK / 16-QAM
• Требование к питанию: рабочее напряжение (12V), Текущий порог (≤2А)
• Температурный диапазон: -20от °С до 75 °С

Пропускная способность и пропускная способность данных:

Параметр	Требование	Примечания
Скорость видеоданных (на каждого искателя)	5 - 9 Mbps	1080п@ 30 кадр/с, сжатие H.264/265
Телеметрия + Контроль (согласно FCC)	200 - 300 кбит / с	Двунаправленные управляющие данные на основе UART
Совокупная пропускная способность видео (4 Из)	24 - 36 Mbps	Комбинированный видеоканал
Совокупная телеметрия/управление	1 Mbps	Незначительно по сравнению с видео
Общая необходимая пропускная способность восходящей линии связи	≥ 36 Mbps	С 20% FEC + накладные расходы ≈ 42 Mbps

Задержка и требования к качеству:

Параметр	Требование	Примечания
Частота битовых ошибок	< 8×10-8	На максимальной дальности
Задержка данных	< 1РС	Требуется для работы искателя в реальном времени и передачи данных.
Потеря пакетов	< 1%	С ФЭК + Механизмы ARQ
Исправление ошибок	FEC + CRC + ARQ	Обязательно для надежности телеметрии

Ссылка на бюджет & РЧ параметры:

Параметр	Цель Ценить	Примечания
Передача мощности (Воздушный блок)	4 – 5 W	–
Передача мощности (Наземное подразделение)	4 – 5 W	–
Усиление антенны (Воздушный блок)	>3децибел	Диаграмма направленности антенны: изотропный
Усиление антенны (Наземное подразделение)	12 - 18 децибел	Направленная антенна
Чувствительность приемника	–103 дБм при 10 МГц	За 10⁻⁵ BER
Поле ссылки @ 80 км	> 10 децибел	Обеспечивает надежное видео + канал передачи данных

ПРИМЕЧАНИЕ:

• Для плавной интеграции между полетным контроллером CUAV V5+ и внешними периферийными устройствами., важно, чтобы схема UART поддерживала прямая и несложная структура проводки. Конкретно, шлейф от порта UART должен быть спроектирован как одно прямое соединение без применения дополнительных преобразователей или промежуточных плат. Это сводит к минимуму потенциальные точки отказа., уменьшает задержку, и обеспечивает легкую и надежную архитектуру проводки.
  • более того, станок должен работать на транзисторно-транзисторной логике (Ттл) уровни напряжения, поскольку полетный контроллер V5+ обменивается данными через TTL UART. Любое отклонение от TTL (например уровни RS-232 или RS-485) потребуются внешние преобразователи уровня или преобразователи., что противоречит требованию прямого ткацкого станка. Соблюдая стандарты TTL, совместимость сигналов сохраняется, обеспечение:
    • Прямая связь между V5+ и подключенными модулями.
    • Снижение сложности аппаратного обеспечения за счет исключения преобразователей и трансляторов..
    • Меньший вес и повышенная надежность, поскольку в тракте сигнала участвует меньше компонентов.
    • Улучшенная целостность сигнала, поскольку дополнительные этапы преобразования могут привести к появлению шума или несоответствию времени.

В заключение,конструкция жгута должна строго предусматривать сквозной жгут проводов UART, работающий при напряжениях TTL,соответствие электрическим характеристикам CUAV V5+ и гарантия оптимальной производительности при использовании в воздухе..

Обзор системы:

Общее описание системы:

1. Четыре БПЛА, каждый оснащен:
   1. 1 × Воздушный блок линии передачи данных
   1. 1 × ФКС (Компьютер управления полетом, НАПРИМЕР., ЛОЖЬ V5+)
   1. 1 × Искатель / Камера
2. 1 × Наземный блок линии передачи данных, подключенный к наземной станции управления (ГКС).

Поток данных (обзор): Данные видео и датчиков с каждой камеры передаются на соответствующий воздушный блок Datalink через порт Ethernet камеры.. Данные телеметрии и управления между FCC и воздушным блоком передаются по каналу UART.. Воздушный блок линии передачи данных передает эти потоки по каналу передачи данных на наземный блок.; наземный модуль демультиплексирует потоки и представляет их GCS как один поток Ethernet (видео и данные камеры) и один сериал (УАПП/USB) поток телеметрии.

Требования к воздушному блоку:

Каждый воздушный блок канала передачи данных (один на БПЛА) должен отвечать следующим обязательным требованиям:

1.  Интерфейсы & Порты (минимум):

• 1 × UART-порт (минимум). Этот порт должен использоваться для подключения телеметрии/управления к FCC. (порты телеметрии Telem1 / Телем2 на FCC).
  • 1 × Порт Ethernet (минимум). Этот порт должен использоваться для получения данных Ethernet камеры/искателя..

2.  Кабельное соединение (поставляется вместе с AirUnit):

• 1 × UART-кабель (начальный) - длина: 1.0 м (± 5%). Кабель должен передавать TX, RX, Земля и VCC. Кабель должен быть оконцован так, чтобы он совпадал с разъемом Datalink UART на одном конце и телеметрическим разъемом FCC на другом..
  • 1 × Ethernet-кабель (начальный) - длина: 1.0 м (± 5%). Кабель должен быть стандартным экранированным патч-кабелем Cat5e или Cat6 с разъемами RJ45..
  • 2 × запасные комплекты (за воздушный блок) - т.е., Два дополнительных кабеля UART и два дополнительных кабеля Ethernet должны поставляться с каждым воздушным блоком. (общее количество поставок на единицу = 3 UART-кабели, 3 Ethernet-кабели).

3.  Механический & Физический:

• Кабели должны иметь цветовую маркировку. (рекомендуется) и иметь четкую маркировку направления, если выводы не симметричны.

4.  Электрический / протокол:

UART: Поддержка общих скоростей передачи данных, по крайней мере, до 921600 б/с. Предоставить пользователя- настраиваемые параметры UART.

Ethernet: Поддержите хотя бы 100 Операция Мбит/с (Гигабитный предпочтительно). Поддержка общих транспортных протоколов (UDP, RTSP для видео и UDP для управления) — выбор конкретного протокола должен быть конфигурируемым.

Требования к наземному блоку:

Наземный блок выполняет демультиплексирование данных от всех четырех воздушных блоков и предоставляет единый интерфейс для GCS.. Обязательные требования::

1.  Интерфейсы & Порты (минимум):

• 1 × UART-порт (представлено GCS). Наземный модуль объединяет потоки телеметрии со всех четырех воздушных блоков и представляет их в GCS как единый интерфейс UART/USB. (НАПРИМЕР., UART наземного устройства, подключенный к интерфейсу USB на GCS).
  • 1 × Порт Ethernet (представлено GCS). Наземный блок должен объединять потоки камер/видео и данных от четырех воздушных блоков и представлять их в виде единого интерфейса Ethernet для GCS..

2.  Поведение агрегирования:

• Наземный блок должен принимать четыре независимых входящих потока данных. (по одному от каждой авиачасти) и демультиплексировать их в объединенный поток Ethernet и объединенный последовательный поток. Из ГКС’ В перспективе должен быть только один канал Ethernet и один канал UART для настройки и мониторинга..
  • Агрегация должна сохранять адресацию источника., чтобы GCS мог определить, какой поток от какой Bird. Наземный блок не должен терять идентификационную информацию по каждой птице..

3.  Кабельное соединение (поставляется с наземным блоком):

• 1 × UART-кабель (начальный) - длина: 400 мм (0.4 м). Кабель должен обеспечивать подключение порта UART наземного устройства к порту USB GCS. (если UART наземного блока является прямым UART, предоставьте переходной кабель USB-UART). Кабель должен передавать TX, RX, Земля и VCC.
  • 1 × Ethernet-кабель (начальный) - длина: 400 мм (0.4 м). Кабель должен быть экранированным патч-кабелем Cat5e/Cat6 с разъемами RJ45..
  • 2 × запасные комплекты — два дополнительных кабеля UART и два дополнительных кабеля Ethernet, поставляемые в качестве запасных частей с наземным модулем..

4.  Электрический / протокол:

• Агрегация должна быть прозрачной по отношению к кадрам Ethernet для видео.; при необходимости наземный модуль может переупаковать потоки в один транспортный поток, но должен сохранить информацию о времени и идентификацию источника для каждой птицы..

Мультиплексирование телеметрии: Наземный блок должен мультиплексировать по времени или пакетировать потоки телеметрии в единый поток UART с четким кадрированием и дополнительными тегами для различения сообщений по идентификатору птицы.. Протокол, используемый для мультиплексирования, должен быть задокументирован и поддерживаться программным обеспечением GCS..

Связь & Характеристики кабеля

В этом разделе перечислены рекомендуемые характеристики кабелей и разъемов, обеспечивающие надежную работу в воздушной и наземной среде..

1. Ethernet-кабели (Воздушная часть -> Камера и наземный блок -> ГКС): Стандартные экранированные патч-кабели Cat5e или Cat6 с разъемами RJ45.. Используйте полностью экранированный (СТП) кабель, если установка имеет высокие электромагнитные помехи.
2. Ethernet длина (Воздух Ед. изм): 1.0 м ±5%.
3. Ethernet длина (Земля Ед. изм): 400 мм ±5%.
4. UART-кабели (Воздушная часть -> телеметрия ФКС): 4-проводящий кабель (Техас, RX, GND, опционально RTS/CTS). длина: 1.0 м ±5%.
5. UART кабель (Земля Ед. изм -> ГКС USB/УАРТ): 400 мм ±5% (включите адаптер USB-UART, если этого требует GCS).
6. Экранирование и заземление кабеля: Обеспечьте общее заземление и убедитесь, что экранирование завершено на одном конце в соответствии с рекомендациями, чтобы избежать контуров заземления.. Используйте фиксирующиеся разъемы RJ45 или защелкивающиеся разъемы, если ожидается вибрация..

Предоставьте переходные кабели для подключения Datalink UART к телеметрическим разъемам CUAV V5+. (если блок Datalink изначально не имеет совместимого разъема).

• Где камера поддерживает Power-over-Ethernet (Поэ) но воздушный блок Datalink не обеспечивает PoE, предоставить PoE-инжектор.

Функциональный & Требования протокола

Ключевые функциональные требования и рекомендации:

1. Идентификация по птицам: Каждый поток данных (видео или телеметрия) ДОЛЖЕН быть помечен уникальным идентификатором птицы, чтобы GCS мог сопоставлять потоки с транспортными средствами..
2. Мультиплексирование Схема: Наземный блок должен реализовать детерминированную схему мультиплексирования телеметрии. (UART) позволяя GCS анализировать и маршрутизировать сообщения по Bird ID.
3. Задержка и Пропускная способность: Система должна минимизировать дополнительную задержку агрегации..
4. Надежность: Наземное подразделение должно корректно обрабатывать временную потерю одного или нескольких воздушных подразделений и продолжать передавать оставшиеся потоки в GCS..
5. Интерфейс конфигурации: Предоставьте метод настройки (подробный документ) установить идентификаторы птиц, Скорость передачи данных UART, и приоритеты для каждого потока.