Ngoài tầm nhìn BLOS FANET

Mục lục

Chúng tôi là startup chuyên về dịch vụ thiết kế và tích hợp hệ thống. Trọng tâm của chúng tôi là cung cấp các giải pháp thiết kế cơ khí và điện tử sáng tạo cho các doanh nghiệp nhỏ. Là một phần của các dự án đang diễn ra của chúng tôi. Chúng tôi đang tìm kiếm sự hỗ trợ của bạn với một dịch vụ phù hợp với các sản phẩm và dịch vụ do công ty bạn cung cấp. Dưới, chúng tôi đã phác thảo các chi tiết cụ thể về yêu cầu của chúng tôi.

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

Gần đây, một trong những khách hàng của chúng tôi đã yêu cầu một giải pháp khả thi để thiết lập mạng lưới Drone để khảo sát cháy rừng ở ngoài tầm nhìn, bằng cách cung cấp dữ liệu và video theo thời gian thực, và hoạt động ở khoảng cách xa. Vì lý do bao phủ các khu vực rộng lớn vì chúng ta là một đất nước lớn, 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, có sáu máy bay không người lái bốn cánh con kết nối riêng với UAV mẹ thông qua dữ liệu đo từ xa hai chiều và gửi luồng video của chúng tới UAV mẹ, 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 cho phép bao phủ một khu vực rộng lớn và thiết lập hệ thống ngoài tầm nhìn.

Quả sung. tổng quan về kịch bản làm việc với tất cả các liên kết truyền thông.

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, có thể được truyền trực tuyến theo thời gian thực tới trạm điều khiển mặt đất (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	Lệnh từ xa và đo từ xa	≤ 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
Liên lạc giữa UAV của Mẹ và CGS		Kiểm soát chuyến bay và tình trạng chuyến bay	lái tự động	Liên kết lên	Lệnh từ xa và đo từ xa	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, công ty khởi nghiệp của chúng tôi hiện thiếu đủ chuyên môn về công nghệ Datalink máy bay không người lái. Sau khi xem xét kỹ lưỡng kiến thức chuyên môn và hồ sơ theo dõi đã được chứng minh của công ty bạn trong lĩnh vực giải pháp Datalink máy bay không người lái, 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, và chúng tôi mong nhận được sự hướng dẫn chuyên môn của bạn trong việc phát triển hệ thống Datalink đáng tin cậy và hiệu quả cho mạng máy bay không người lái của chúng tôi.

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. Công nghệ truyền thông

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. Hệ thống chuyển tiếp

Intermediate Drones: Máy bay không người lái có thể đóng vai trò là điểm chuyển tiếp cho người khác, hình thành mạng đa bước nhảy.
Rơle mặt đất: Triển khai trạm mặt đất ở những địa điểm xa giúp mở rộng phạm vi liên lạc.
Nền tảng trên không: Nền tảng độ cao (VÍ DỤ., bóng bay, UAV lớn hơn) đóng vai trò là rơle để tăng cường phạm vi phủ sóng.

3. Hệ thống ăng-ten tiên tiến

Anten định hướng và mảng pha: Cải thiện phạm vi và giảm nhiễu bằng cách tập trung tín hiệu.
Mimo (Nhiều đầu vào Nhiều đầu ra): Tăng cường thông lượng và độ tin cậy trong điều kiện không có tầm nhìn.
Beamforming: Tự động điều khiển tín hiệu về phía máy bay không người lái để duy trì kết nối.

4. AI và học máy

Tối ưu hóa định tuyến: Các thuật toán do AI điều khiển chọn đường dẫn tốt nhất để liên lạc một cách linh hoạt.
Bảo trì dự đoán: Phân tích các mẫu để ngăn chặn lỗi liên kết trước khi chúng xảy ra.
Phân bổ tần số động: AI xác định các dải tần tốt nhất để giảm thiểu nhiễu và tối đa hóa phạm vi.

5. Giao thức và tiêu chuẩn

Chia sẻ phổ động: Phân bổ phổ tần hiệu quả giữa các FANET và những người dùng khác.
Giao thức thích ứng: Các giao thức như AODV (Vector khoảng cách đặc biệt theo yêu cầu) có thể được điều chỉnh cho FANET để đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các tình huống BLOS.
5G và hơn thế nữa: Tích hợp với 5G NR (Đài phát thanh mới) để liên lạc với độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC).

6. Hiệu quả năng lượng

Định tuyến nhận biết năng lượng: Giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng trong rơle.
Thu hoạch năng lượng: Sử dụng máy bay không người lái chạy bằng năng lượng mặt trời hoặc chùm năng lượng để nạp năng lượng cho UAV.

7. Bảo vệ

Mã hóa đầu cuối: Đảm bảo an toàn dữ liệu trên toàn mạng.
Hệ thống phát hiện xâm nhập (ID): Giám sát và xác định các hoạt động độc hại.
Chuỗi khối: Chắc chắn, quản lý truyền thông phi tập trung trong FANET.