超越視線 BLOS FANET

我們是一家專注於系統設計和整合服務的新創公司. 我們的重點是為小型企業提供創新的電子和機械設計解決方案. 作為我們正在進行的項目的一部分. 我們正在尋求您的協助，提供與貴公司提供的產品和服務一致的服務. 以下, 我們已經概述了我們要求的具體細節.

野火勘測無人機系統說明:

最近，我們的一位客戶要求提供一個可行的解決方案來建立無人機網絡，用於測量超視距野火, 透過提供即時數據和視頻, 並長距離操作. 因為我們是一個大國，所以要覆蓋大面積, 我們提出了這種架構:

母無人機能夠飛到 6 公里的高度和覆蓋的距離 50 公里, 透過視線直接控制 (視距) 從地面控制站 (地面站). 母機無人機配備高解析度檢查攝像頭，可將高品質視訊流下行傳輸至GCS, 透過全雙工與GCS交換命令和遙測數據, 雙向通訊.

另外, 有六架子四軸飛行器無人機透過雙向遙測數據專門連接到母無人機，並將其視訊串流發送到母無人機, 充當中繼將所有資料傳輸到 GCS. 子無人機可以同時操作, 母無人機和子無人機都可以透過 GCS 進行指揮. 母無人機和子四軸飛行器之間的最大距離設定為 15 公里視距，可覆蓋大面積並建立超視距系統.

圖. 包含所有通訊連結的工作場景概覽.

以下是如何有效應用它:

1. 母無人機作為指揮控制中心

高海拔, 遠端監視: 母無人機, 憑藉其飛翔能力 6 海拔高度和覆蓋範圍公里 50 公里, 可作為整體火區的高空觀測平台. 它可以捕獲高分辨率圖像和視頻, 可即時傳輸到地面控制站 (地面站).
子無人機協調中心: 母無人機可以作為管理子無人機的中繼點, 協調飛行路徑以覆蓋火災的特定區域.

2. 用於詳細數據收集的子無人機

多點同時監控: 子無人機可以部署在較低高度，以收集火區不同部分的詳細影片和遙測數據. 憑藉他們的高品質相機, 他們可以提供活躍火鋒的集中視圖, 熱點, 或需要注意的地方.
即時測繪與遙測: 子無人機的數據可以透過母無人機轉發到 GCS，以進行即時火災行為測繪. 這使得地面團隊能夠快速做出有關遏制和疏散的決定.

3. 地面控制站的即時資料處理

任務規劃和協調: GCS 可以接收母無人機和子無人機的遙測和視訊串流, 允許操作員調整無人機飛行路徑並專注於關鍵區域.
火災進展分析: 無人機的高解析度視訊串流可以幫助評估火勢的蔓延情況, 識別熱點, 並提供有關資源應部署在何處的見解.
與地理資訊系統集成 (地理資訊系統): 無人機’ 數據可以疊加到地圖上以可視化火災擴展, 地形, 以及地面人員的安全路線.

4. 無人機網路對野火測量的好處

廣域覆蓋: 母無人機和女兒無人機一起工作, 你可以在短時間內覆蓋廣闊的區域, 追蹤火勢蔓延並監控多個區域.
即時情報: 該系統提供即時視訊和遙測的能力可確保消防員和緊急應變人員獲得有關火災狀態的最新信息.
安全高效: 透過使用無人機, 您可以透過最大限度地減少危險區域對有人駕駛飛機或地勤人員的需求來降低人類生命風險.
遠距離操作: 系統範圍, 與母無人機遠距離中繼數據, 允許 GCS 在遠離火場的安全距離內操作，同時保持對無人機的完全控制.

通訊鏈路的詳細資訊如下表所示:

		功能	寄件人 / 目標	方向	資料類型	位元率
	母無人機與子無人機通信	飛行控制和飛行狀態	自動駕駛儀	上行鏈路和下行鏈路	遠端命令和遙測	≤ 200 千位元組每秒
	母無人機與子無人機通信	影片連結	子無人機機載微型相機	下行鏈路	可視化 720P 解析度或更低.	大約 5 每個 Mbps
媽媽無人機與CGS通信		飛行控制和飛行狀態	自動駕駛儀	上行鏈路	遠端命令和遙測	低調 ≤200Kbps
		影片連結	母無人機機載高畫質攝影機	下行鏈路	可視化1080P分辨率	大約 16 Mbps
		MUX 影片連結	子無人機迷你收發器	下行鏈路	多路復用器 6 視訊串流	大約 30 Mbps

我們的要求:

由於我們的想法還處於設計階段, 我們的新創公司目前在無人機數據鏈技術方面缺乏足夠的專業知識. 在徹底審查貴公司在無人機數據鏈解決方案領域的專業知識和良好記錄後, 您的能力給我們留下了深刻的印象. 鑑於我們項目的複雜性和具體的技術要求, 我們懇請您協助根據您現有的產品提出實用的解決方案. 我們相信您豐富的知識和技術可以大大促進我們專案的成功, 我們期待您的專家指導，為我們的無人機網路開發可靠、高效的數據鏈系統.

您的見解和建議對於幫助我們推進專案非常寶貴.

“超出視線” (布洛斯) 通訊對於 FANET 至關重要 (飛行自組織網絡) 由於無人機網路及其操作範圍的分散性. 在 FANET 中擴展 BLOS 涉及增強通訊的技巧和技術, 控制, 和性能.

1. 通訊技術

衛星通訊 (衛星通訊): 使用衛星進行無人機通訊可提供大面積的強大覆蓋範圍, 包括偏遠地區和海洋地區.
高頻 (高頻) 收音機: 高頻頻段可實現遠距離通信, 在沒有蜂窩網路的地區特別有用.
網狀網路: FANET 使用網狀網路在無人機之間中繼數據, 無需直接到達基地台.
LoRa WAN 和 LPWAN: 低功耗廣域網路有利於節能遠端通訊.

2. 中繼系統

中型無人機: 無人機可以充當其他人的中繼點, 形成多跳網絡.
接地繼電器: 在偏遠地區部署地面站可擴大通訊範圍.
機載平台: 高空平台 (例如, 氣球, 更大的無人機) 作為中繼以增強覆蓋範圍.

3. 先進的天線系統

定向和相控陣天線: 透過聚焦訊號來提高範圍並減少干擾.
多輸入多輸出 (多輸入多輸出): 提高非視距條件下的吞吐量和可靠性.
波束成形: 動態地將訊號引導至無人機以保持連接.

4. 人工智慧和機器學習

路由最佳化: 人工智慧驅動的演算法動態選擇最佳通訊路徑.
預測性維護: 分析模式以防止連結故障發生.
動態頻率分配: 人工智慧識別最佳頻段，以最大限度地減少干擾並擴大範圍.

5. 協議和標準

動態頻譜共享: 在 FANET 和其他使用者之間高效分配頻譜.
自適應協議: AODV 等協議 (即席按需距離向量) 可針對 FANET 進行客製化，以確保 BLOS 場景中的最佳效能.
5G 及超越: 與 5G NR 集成 (新電台) 用於超可靠的低延遲通信 (URLLC).

6. 能源效率

能源感知路由: 最大限度地減少繼電器的功耗.
收穫能量: 利用太陽能無人機或能量束為無人機充電.

7. 安全

端對端加密: 確保整個網路的資料安全.
入侵偵測系統 (入侵偵測系統): 監控並識別惡意活動.
區塊鏈: 安全的, FANET 中的分散式通訊管理.