Ngoài tầm nhìn BLOS FANET

Mục lục

We are a startup specializing in system design and integration services. Our focus lies in providing innovative electronic and mechanical design solutions for small businesses. As part of our ongoing projects. We are seeking your assistance with a service that aligns with the products and offerings provided by your company. Below, we have outlined the specific details of our requirements.

Mô tả hệ thống máy bay không người lái khảo sát cháy rừng:

Lately one of our costumers asked for a feasible solution to set up a Drone network for wildfire surveying a beyond line of sight, by providing real-time data and video, and operate over long distances. For the reason to cover large areas since we are such a big country, chúng tôi đã đề xuất kiến trúc này:

Một chiếc UAV mẹ có khả năng bay tới 6 km ở độ cao và bao phủ một khoảng cách 50 km, được điều khiển trực tiếp thông qua tầm nhìn (CÁC) từ trạm điều khiển mặt đất (GCS). UAV mẹ được trang bị camera kiểm tra độ phân giải cao truyền luồng video chất lượng cao xuống GCS, và nó trao đổi dữ liệu lệnh và đo từ xa với GCS thông qua chế độ song công hoàn toàn, giao tiếp hai chiều.

Ngoài ra, there are six daughter quadcopter drones that connect exclusively to the mother UAV via two-way telemetry data and send their video streams to the mother UAV, hoạt động như một rơle để truyền tất cả dữ liệu đến GCS. Máy bay không người lái con có thể hoạt động đồng thời, và cả máy bay không người lái mẹ và máy bay không người lái con đều có thể được chỉ huy từ GCS. Khoảng cách tối đa giữa UAV mẹ và các máy bay trực thăng con gái được đặt thành 15 km LOS which make it possible to cover a large area and establish beyond line-of-sight system.

Quả sung. overview of the working scenario with all the communication links.

Đây là cách nó có thể được áp dụng một cách hiệu quả:

1. UAV mẹ là Trung tâm Chỉ huy và Kiểm soát

Độ cao, giám sát tầm xa: UAV mẹ, với khả năng bay lên tới 6 km ở độ cao và độ che phủ 50 km, có thể hoạt động như một đài quan sát tầm cao cho toàn bộ khu vực cháy. Nó có thể chụp ảnh và quay video độ phân giải cao, which can be streamed in real time to the ground control station (GCS).
Trung tâm điều phối cho máy bay không người lái con: UAV mẹ có thể đóng vai trò là điểm chuyển tiếp để quản lý các máy bay không người lái con, điều phối đường bay của họ để bao quát các phần cụ thể của đám cháy.

2. Máy bay không người lái con gái để thu thập dữ liệu chi tiết

Giám sát đa điểm đồng thời: Các máy bay không người lái con có thể được triển khai ở độ cao thấp hơn để thu thập dữ liệu video và đo từ xa chi tiết ở các khu vực khác nhau của vùng cháy. Với máy ảnh chất lượng cao của họ, họ có thể cung cấp tầm nhìn tập trung về mặt trận hỏa hoạn đang hoạt động, điểm nóng, hoặc những lĩnh vực cần chú ý.
Lập bản đồ và đo từ xa theo thời gian thực: Dữ liệu từ máy bay không người lái con có thể được chuyển tiếp qua UAV mẹ tới GCS để lập bản đồ hành vi cháy theo thời gian thực. Điều này cho phép các đội mặt đất đưa ra quyết định nhanh chóng về việc ngăn chặn và sơ tán.

3. Xử lý dữ liệu thời gian thực tại trạm điều khiển mặt đất

Lập kế hoạch và phối hợp nhiệm vụ: GCS có thể nhận được các luồng video và đo từ xa từ cả máy bay không người lái mẹ và con gái, cho phép người vận hành điều chỉnh đường bay của máy bay không người lái và tập trung vào các khu vực quan trọng.
Phân tích tiến trình cháy: Các luồng video có độ phân giải cao từ máy bay không người lái có thể giúp đánh giá mức độ lan rộng của đám cháy, xác định điểm nóng, và cung cấp thông tin chi tiết về nơi tài nguyên nên được triển khai.
Tích hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS): máy bay không người lái’ dữ liệu có thể được phủ lên bản đồ để hình dung sự mở rộng của đám cháy, địa hình, và các tuyến đường an toàn cho nhân viên mặt đất.

4. Lợi ích của Mạng Drone cho Khảo sát Cháy rừng

Vùng phủ sóng rộng: Với cả máy bay không người lái của mẹ và con gái cùng làm việc, bạn có thể bao phủ một khu vực rộng lớn trong một thời gian ngắn, theo dõi sự lan rộng của đám cháy và giám sát nhiều khu vực.
Thông tin thời gian thực: Khả năng cung cấp video trực tiếp và đo từ xa của hệ thống đảm bảo rằng lính cứu hỏa và người ứng cứu khẩn cấp có thông tin cập nhật từng phút về trạng thái đám cháy.
An toàn và hiệu quả: Bằng cách sử dụng máy bay không người lái, bạn có thể giảm thiểu rủi ro đối với tính mạng con người bằng cách giảm thiểu nhu cầu về máy bay có người lái hoặc nhân viên mặt đất trong khu vực nguy hiểm.
Hoạt động đường dài: Phạm vi của hệ thống, với UAV mẹ chuyển tiếp dữ liệu qua khoảng cách lớn, cho phép GCS hoạt động từ khoảng cách an toàn khỏi đám cháy trong khi vẫn duy trì toàn quyền kiểm soát máy bay không người lái.

Thông tin chi tiết về các liên kết truyền thông được thể hiện trong bảng sau:

		Chức năng	Người gửi / Mục tiêu	Phương hướng	Loại dữ liệu	Tốc độ bit
	Giao tiếp giữa UAV mẹ và UAV con	Kiểm soát chuyến bay và tình trạng chuyến bay	lái tự động	Liên kết lên và liên kết xuống	Tele command and Telemetry	≤ 200 Kbps
	Giao tiếp giữa UAV mẹ và UAV con	Liên kêt video	Máy bay không người lái con gái trên máy ảnh siêu nhỏ	Liên kết xuống	Hình ảnh Độ phân giải 720P trở xuống.	xung quanh 5 Mbps mỗi cái
Communication between Mother’s UAV and CGS		Kiểm soát chuyến bay và tình trạng chuyến bay	lái tự động	Liên kết lên	Tele command and Telemetry	Cấu hình thấp 200Kb/giây
		Liên kêt video	Camera HD trên máy bay UAV mẹ	Liên kết xuống	Trực quan hóa độ phân giải 1080P	Xung quanh 16 Mb / giây
		Liên kết video MUX	Máy thu phát mini drone con gái	Liên kết xuống	MUX của 6 luồng video	Xung quanh 30 Mb / giây

Yêu cầu của chúng tôi:

Vì ý tưởng của chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn thiết kế, our startup company currently lacks sufficient expertise in drone Datalink technology. After thoroughly reviewing your company’s expertise and proven track record in the field of drone Datalink solutions, chúng tôi rất ấn tượng bởi khả năng của bạn. Do tính phức tạp của dự án của chúng tôi và các yêu cầu kỹ thuật cụ thể, chúng tôi rất vui lòng yêu cầu sự hỗ trợ của bạn trong việc đề xuất một giải pháp thiết thực dựa trên các sản phẩm hiện có của bạn. Chúng tôi tin rằng kiến thức và công nghệ sâu rộng của bạn có thể nâng cao đáng kể sự thành công của dự án của chúng tôi, and we look forward to your expert guidance in developing a reliable and efficient Datalink system for our drone network.

Your insights and recommendations will be invaluable in helping us move forward with the project.

“Beyond Line of Sight” (BLOS) communication is critical for FANETs (Flying Ad-Hoc Networks) due to the decentralized nature of drone networks and their operational range. Expanding BLOS in FANETs involves techniques and technologies that enhance communication, điều khiển, and performance.

1. Communication Technologies

Truyền thông vệ tinh (SATCOM): Using satellites for drone communication provides robust coverage over large areas, including remote and oceanic regions.
High-Frequency (HF) Radio: HF bands enable long-distance communication, especially useful in areas without cellular networks.
Mạng lưới: FANETs use mesh networks to relay data between drones, bypassing the need for direct line-of-sight to a base station.
LoRa WAN and LPWANs: Low-power wide-area networks are beneficial for energy-efficient long-range communication.

2. Relay Systems

Intermediate Drones: Drones can act as relay points for others, forming multi-hop networks.
Ground Relays: Deploying ground stations in remote locations extends the communication range.
Airborne Platforms: High-altitude platforms (VÍ DỤ., balloons, larger UAVs) serve as relays to enhance coverage.

3. Advanced Antenna Systems

Directional and Phased-Array Antennas: Improve range and reduce interference by focusing signals.
Mimo (Multiple-Input Multiple-Output): Enhances throughput and reliability in non-line-of-sight conditions.
Beamforming: Dynamically steers signals toward drones to maintain connectivity.

4. AI and Machine Learning

Routing Optimization: AI-driven algorithms select the best paths for communication dynamically.
Predictive Maintenance: Analyzes patterns to prevent link failures before they occur.
Dynamic Frequency Allocation: AI identifies the best frequency bands to minimize interference and maximize range.

5. Protocols and Standards

Dynamic Spectrum Sharing: Efficiently allocates spectrum among FANETs and other users.
Adaptive Protocols: Các giao thức như AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector) can be tailored for FANETs to ensure optimal performance in BLOS scenarios.
5G and Beyond: Integration with 5G NR (New Radio) for ultra-reliable low-latency communication (URLLC).

6. Hiệu quả năng lượng

Energy-Aware Routing: Minimizes power consumption in relays.
Harvesting Energy: Utilizing solar-powered drones or energy beams to recharge UAVs.

7. Bảo vệ

End-to-End Encryption: Ensures data security across the network.
Intrusion Detection Systems (IDS): Monitors and identifies malicious activities.
Blockchain: Chắc chắn, decentralized communication management in FANETs.