为 20 架无人机主从群选择经济高效的非 2.4 GHz 无线电
最近, 我们收到了一家无人机运营商的询问，希望实施 主从无人机群 有非常具体的要求:
“你们是否有任何不应该工作的通信系统？ 2.4 GHz 集群 20 无人机?
我们正在使用主从配置来寻找 4 公里视距和 1.5 公里 AGL 高度.
寻找具有成本效益的解决方案, 不需要视频传输.
下面有什么解决办法吗 100 每单位美元或以下? 这些用于目标无人机; 他们将被摧毁.
有 19 奴隶无人机将按照一定的模式放置 5 相距米.
主无人机将是 20 相距米. 一定是气体, 非 2.4 GHz。”
让我们分解需求并探索 实际的, 低成本通信解决方案 对于这种情况.
主要要求
- 主从群: 1 掌握 + 19 奴隶无人机.
- 无人机间距: 从站相距约 5 m; 主人相距~20 m.
- 通讯范围: 可靠的 4 公里 (视线) 链接.
- 高度: 取决于 1.5 公里 AGL.
- 数据类型: 仅遥测/控制 - 无视频.
- 频率限制: 必须避免 2.4 千兆赫.
- 预算: 理想情况下≤ $100 每单位, 因为无人机是消耗品.
技术考虑
频段权衡
较低的频率，例如 433 兆赫, 868/915 兆赫, 或者 1.2 千兆赫 传播更远并且更可靠 2.4 千兆赫, 使它们成为远程遥测的理想选择. 这些频段通常用于业余爱好者和工业无人机遥测系统.
射程对比. 天线和电源
一种 4 中等发射功率可实现公里 LOS 链路, 好的天线, 并清除LOS. 天线高度, 获得, 和极化对于维持可靠连接至关重要.
网络拓扑
在一个 星形拓扑 和 19 奴隶, 碰撞管理很重要. 使用LoRa, 快速LRS, 或类似的收音机, 您需要考虑协议设计以避免数据包冲突和延迟问题.
监管考虑
频段和发射功率由国家/地区规定. 务必检查当地规则 (联邦通信委员会, 这个, 等等。) 部署前. 这对于低成本远程无线电尤其重要.
成本和性能的权衡
虽然爱好者模块可以实现 4 理想条件下的公里视距 <$100, 专业远程遥测无线电通常超过 $100. 测试对于验证实际操作条件下的性能至关重要.
实用的选择
- 洛拉 / SX127x 模块 (868/915 兆赫)
- 优点: 成本极低 ($30–每单位 60 美元), LOS 中的远距离, 强大的抗干扰能力.
- 缺点: 低数据速率, 潜在的占空比限制, 更长的延迟.
- 900 MHz 遥测无线电 / ExpressLRS 模块
- 优点: 低潜伏期, 广泛应用于无人机控制, 稳健的链接, 可以支持多个节点.
- 缺点: 具有保证远距离的模块可能会超过 $100; 更便宜的模块需要仔细设置和调整.
- 433 兆赫 / 1.2 GHz 模块
- 优点: 优良的传播能力, 低成本一次性无人机的理想选择.
- 缺点: 可能需要大型天线, 监管限制因地区而异.
建议
- 原型优先: 测试一个小群体 (1 掌握 + 3–5 个奴隶) 验证范围, 延迟, 和碰撞管理.
- 选择正确的协议: 确保无线电支持多个从设备或实施简单的轮询时间表.
- 优化天线: 正确放置, 获得, 极化的影响往往比发射功率更大.
- 保持合法: 遵守当地频率和功率规定.
常问问题
Q1: LoRa模块能否可靠到达 4 公里与 20 无人机?
是, LoRa模块在868/915MHz上可以达到 4 理想视距条件下的公里数. 然而, 实际范围取决于天线的放置, 高度, 和干扰. 为了 20 无人机, 需要适当的通话时间安排以避免冲突.
Q2: 为什么要避免使用 2.4GHz 这个群体?
2.4 GHz 拥挤，更容易受到 Wi-Fi 的干扰, 蓝牙, 和其他设备. 较低频率，如 433MHz, 868/915 兆赫兹, 或 1.2GHz 提供更好的传播和可靠性, 特别适用于远程遥测和控制.
Q3: 这个设置可以保留在 $100 每架无人机?
是, 爱好者级 LoRa, 快速LRS, 或 433/900MHz 遥测无线电通常可以在以下来源获得 $100 每单位. 如果需要更高的发射功率，成本可能会增加, 专业级调制解调器, 或保证范围的专用天线.
结论
对于一个 性价比高, 非2.4GHz主从集群, 最实用的解决方案是:
- LoRa/SX127x 模块 (868/915 兆赫) 用于低速率遥测.
- 900 MHz 遥测无线电 / 快速LRS 用于低延迟控制.
两种方法都可以适合 <$100 空地 LOS 中每架无人机的预算. 实际性能取决于天线, 协议设计, 和监管限制. 一种 原型测试 在缩放到之前至关重要 20 无人机.
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