超越视线 BLOS FANET

我们是一家专注于系统设计和集成服务的初创公司. 我们的重点是为小型企业提供创新的电子和机械设计解决方案. 作为我们正在进行的项目的一部分. 我们正在寻求您的帮助，提供与贵公司提供的产品和服务相一致的服务. 以下, 我们已经概述了我们要求的具体细节.

野火勘测无人机系统说明:

最近，我们的一位客户要求提供一种可行的解决方案来建立无人机网络，用于勘测视线之外的野火, 通过提供实时数据和视频, 并长距离操作. 因为我们是一个大国，所以要覆盖大面积, 我们提出了这种架构:

母无人机能够飞到 6 公里的高度和覆盖的距离 50 千米, 通过视线直接控制 (这) 从地面控制站 (地面站). 母机无人机配备高分辨率检查摄像头，可将高质量视频流下行传输至GCS, 通过全双工与GCS交换命令和遥测数据, 双向通讯.

此外, 有六架子四轴飞行器无人机通过双向遥测数据专门连接到母无人机，并将其视频流发送到母无人机, 充当中继将所有数据传输到 GCS. 子无人机可以同时操作, 母无人机和子无人机都可以通过 GCS 进行指挥. 母无人机和子四轴飞行器之间的最大距离设置为 15 公里视距，可以覆盖大面积并建立超视距系统.

如图. 包含所有通信链接的工作场景概览.

以下是如何有效应用它:

1. 母无人机作为指挥控制中心

高海拔, 远程监视: 母无人机, 凭借其飞翔能力 6 海拔高度和覆盖范围公里 50 千米, 可作为整体火区的高空观测平台. 它可以捕获高分辨率图像和视频, 可以实时传输到地面控制站 (地面站).
子无人机协调中心: 母无人机可以作为管理子无人机的中继点, 协调飞行路径以覆盖火灾的特定区域.

2. 用于详细数据收集的子无人机

多点同时监控: 子无人机可以部署在较低高度，以收集火区不同部分的详细视频和遥测数据. 凭借他们的高品质相机, 他们可以提供活跃火锋的集中视图, 热点, 或者需要注意的地方.
实时测绘和遥测: 子无人机的数据可以通过母无人机转发到 GCS，以进行实时火灾行为测绘. 这使得地面团队能够快速做出有关遏制和疏散的决定.

3. 地面控制站的实时数据处理

任务规划和协调: GCS 可以接收来自母无人机和子无人机的遥测和视频流, 允许操作员调整无人机飞行路径并专注于关键区域.
火灾进展分析: 无人机的高分辨率视频流可以帮助评估火势的蔓延情况, 识别热点, 并提供有关资源应部署在何处的见解.
与地理信息系统集成 (地理信息系统): 无人机’ 数据可以叠加到地图上以可视化火灾扩展, 地形, 以及地面人员的安全路线.

4. 无人机网络对野火测量的好处

广域覆盖: 母无人机和女儿无人机一起工作, 你可以在短时间内覆盖广阔的区域, 跟踪火势蔓延并监控多个区域.
实时情报: 该系统提供实时视频和遥测的能力可确保消防员和应急响应人员获得有关火灾状态的最新信息.
安全高效: 通过使用无人机, 您可以通过最大限度地减少危险区域对有人驾驶飞机或地勤人员的需求来降低人类生命风险.
远距离操作: 系统范围, 与母无人机远距离中继数据, 允许 GCS 在远离火场的安全距离内操作，同时保持对无人机的完全控制.

通讯链路的详细信息如下表所示:

		功能	发件人 / 目标	方向	数据类型	比特率
	母无人机与子无人机通信	飞行控制和飞行状态	自动驾驶仪	上行链路和下行链路	远程命令和遥测	≤ 200 千比特每秒
	母无人机与子无人机通信	视频链接	子无人机机载微型相机	下行链路	可视化 720P 分辨率或更低.	大约 5 每个 Mbps
妈妈无人机与CGS通信		飞行控制和飞行状态	自动驾驶仪	上行链路	远程命令和遥测	低调 ≤200Kbps
		视频链接	母无人机机载高清摄像头	下行链路	可视化1080P分辨率	大约 16 兆比特
		MUX 视频链接	子无人机迷你收发器	下行链路	多路复用器 6 视频流	大约 30 兆比特

我们的要求:

由于我们的想法还处于设计阶段, 我们的初创公司目前在无人机数据链技术方面缺乏足够的专业知识. 在彻底审查贵公司在无人机数据链解决方案领域的专业知识和良好记录后, 您的能力给我们留下了深刻的印象. 鉴于我们项目的复杂性和具体的技术要求, 我们恳请您协助根据您现有的产品提出实用的解决方案. 我们相信您丰富的知识和技术可以极大地促进我们项目的成功, 我们期待您的专家指导，为我们的无人机网络开发可靠、高效的数据链系统.

您的见解和建议对于帮助我们推进该项目非常宝贵.

“超出视线” (布洛斯) 通信对于 FANET 至关重要 (飞行自组织网络) 由于无人机网络及其操作范围的分散性. 在 FANET 中扩展 BLOS 涉及增强通信的技巧和技术, 控制, 和性能.

1. 通讯技术

卫星通信 (卫星通信): 使用卫星进行无人机通信可提供大面积的强大覆盖范围, 包括偏远地区和海洋地区.
高频 (高频) 无线电: 高频频段可实现远距离通信, 在没有蜂窝网络的地区特别有用.
网状网络: FANET 使用网状网络在无人机之间中继数据, 无需直接到达基站.
LoRa WAN 和 LPWAN: 低功耗广域网有利于节能远程通信.

2. 中继系统

中型无人机: 无人机可以充当其他人的中继点, 形成多跳网络.
接地继电器: 在偏远地区部署地面站可扩大通信范围.
机载平台: 高空平台 (例如。, 气球, 更大的无人机) 作为中继以增强覆盖范围.

3. 先进的天线系统

定向和相控阵天线: 通过聚焦信号来提高范围并减少干扰.
多输入多输出 (多输入多输出): 提高非视距条件下的吞吐量和可靠性.
波束成形: 动态地将信号引导至无人机以保持连接.

4. 人工智能和机器学习

路由优化: 人工智能驱动的算法动态选择最佳通信路径.
预测性维护: 分析模式以防止链路故障发生.
动态频率分配: 人工智能识别最佳频段，以最大限度地减少干扰并扩大范围.

5. 协议和标准

动态频谱共享: 在 FANET 和其他用户之间高效分配频谱.
自适应协议: 诸如AODV之类的协议 (即席按需距离向量) 可针对 FANET 进行定制，以确保 BLOS 场景中的最佳性能.
5G 及超越: 与 5G NR 集成 (新电台) 用于超可靠的低延迟通信 (urllc).

6. 能源效率

能源感知路由: 最大限度地减少继电器的功耗.
收获能量: 利用太阳能无人机或能量束为无人机充电.

7. 安全

端到端加密: 确保整个网络的数据安全.
入侵检测系统 (入侵检测系统): 监控并识别恶意活动.
区块链: 安全的, FANET 中的分散式通信管理.