Sa gjerësi brezi ka nevojë për një lidhje të dhënash UAV për kontroll, telemetri dhe video HD?

Një UAV mund t'i përgjigjet komandave në një rrjedhë të vogël të dhënash, por humbet videon e përdorshme kur lidhja e radios mbingarkohet. Ky kontrast e bën planifikimin e gjerësisë së brezit më të komplikuar sesa zgjedhja e një modemi sipas shkallës së pikut të reklamuar. Kontrolli, telemetria dhe video HD vendosin kërkesa shumë të ndryshme për të njëjtën lidhje.

Pyetja kryesore është se sa e qëndrueshme Gjerësia e brezit të lidhjes së të dhënave UAV që avioni mund të ruajë gjatë fluturimit real. Seksionet më poshtë krahasojnë çdo lloj trafiku, ndërtojnë një buxhet praktik të gjerësisë së brezit dhe tregojnë se si të mbroni kontrollin dhe telemetrinë kur kërkesa për video rritet.

 

Sa gjerësi brezi përdor çdo transmetim i të dhënave UAV

Komandat e kontrollit kanë nevojë për pak kapacitet, por për dorëzim të menjëhershëm

Inputet e pilotit, ndryshimet e modalitetit të fluturimit, përditësimet e pikës së rrugës, udhëzimet për kthimin në shtëpi, lëvizja e gjilpërave dhe ndezësit e ngarkesës janë të gjitha mesazhe të vogla. Një lejim praktik i planifikimit është afërsisht 5–100 kbps, duke përfshirë mirënjohjet dhe shpenzimet e përgjithshme të protokollit. Performanca e dobët e kontrollit zakonisht vjen nga vonesa, nervozizmi, humbja e paketave ose mbingarkimi i radhës dhe jo nga mungesa e kapacitetit të papërpunuar.

Lidhja lart ka ende nevojë për kapacitet të mbrojtur sepse shumica e trafikut të UAV-ve me volum të lartë udhëton në drejtim të kundërt. Një lidhje mund të ketë hapësirë ​​të bollshme për video, por lini paketa kontrolli në pritje të trafikut tjetër. Prandaj, të dhënat e komandës duhet të kenë përparësi të rezervuar sa herë që disa aplikacione ndajnë një radio.

Gjerësia e brezit gjithashtu nuk mund të vlerësohet pa marrë parasysh kohën e komandës. Një udhëzim me ngarkesë të vonuar mund të jetë i papërshtatshëm, ndërsa një komandë e vonuar e fluturimit ose e rikuperimit mund të ndikojë menjëherë në mision. Për këtë arsye, trafiku i kontrollit duhet të gjykohet nga konsistenca e përgjigjes si dhe nga konsumi mesatar i të dhënave.

Kërkesa për telemetri varet nga shkalla e mesazhit

Telemetria përfshin pozicionin, qëndrimin, lartësinë, gjendjen e baterisë, gjendjen e lundrimit, përparimin e misionit, cilësinë e lidhjes dhe shëndetin e ngarkesës. Raportimi bazë mund të përdorë 10-50 kbps, ndërsa një transmetim normal i stacioneve të kontrollit tokësor zakonisht përshtatet brenda 50-300 kbps. Diagnostifikimi me shpejtësi të lartë, regjistrat e detajuar, disa ngarkesa ose avionë të shumtë mund ta shtyjnë totalin drejt 1 Mbps ose më shumë.

Kërkesa varet nga madhësia dhe frekuenca e mesazhit. Të dhënat e qëndrimit të dërguara dhjetëra herë në sekondë konsumojnë më shumë kapacitet sesa një përditësim i baterisë i dërguar një herë në sekondë. MAVLink lejon që intervalet individuale të mesazheve të ndryshohen, duke ndihmuar ekipet të reduktojnë trafikun jo thelbësor pa hequr të dhënat e gjendjes kritike.

Ulja e telemetrisë duhet të jetë selektive dhe jo pa dallim. Të dhënat me frekuencë të lartë që mbështesin navigimin, kontrollin ose ndërgjegjësimin e operatorit duhet të ruhen, ndërsa mesazhet e korrigjimit të përsëritur mund të ngadalësohen ose çaktivizohen gjatë funksionimit normal. Kjo e mban buxhetin e telemetrisë efikas pa fshehur ndryshime të rëndësishme në gjendjen e avionit.

Videoja HD Zakonisht përcakton madhësinë e lidhjes

Videoja e ngjeshur zakonisht dominon buxhetin e gjerësisë së brezit të lidhjes së të dhënave UAV. Gama e dobishme e planifikimit janë rreth 2–5 Mbps për 720p me 30 fps, 4–12 Mbps për 1080p me 30 fps, 8–20 Mbps për 1080p me 60 fps dhe 15–40 Mbps për monitorim të ngjeshur 4K. Kërkesa aktuale ndryshon me kodekun, shpejtësinë e kuadrove, lëvizjen, detajet e imazhit, zhurmën në dritë të ulët, intervalin e kuadrove kyçe dhe cilësimet e cilësisë së koduesit.

H.264 përdoret gjerësisht për video të paketuara, ndërsa H.265 mund të zvogëlojë shpejtësinë e biteve të nevojshme për cilësi të krahasueshme kur pajisja mbështet ngarkesën shtesë të përpunimit. Rrjedhat me shpejtësi të ndryshueshme mund të rriten gjithashtu kur avioni kthehet drejt gjetheve, ujit, ndërtesave ose lëvizjeve të tjera të detajuara. Për monitorimin operacional, një furnizim i qëndrueshëm me shpejtësi të moderuar të biteve është zakonisht më i dobishëm sesa një rrymë më e mprehtë që ngrin pranë skajit të mbulimit.

Këto vlera duhet të trajtohen si diapazon planifikimi, jo si cilësime universale të koduesit. Dy kamera që prodhojnë të njëjtën rezolucion dhe shpejtësi kuadri mund të gjenerojnë ngarkesa të ndryshme sepse skenat, profilet e kompresimit dhe objektivat e cilësisë ndryshojnë. Matja e rrjedhës aktuale është më e besueshme sesa vlerësimi i tij vetëm nga rezolucioni.

 

Si të ndërtoni një buxhet realist të gjerësisë së brezit

Shtoni çdo transmetim që do të transmetohet në të njëjtën kohë

Përdorni një formulë të thjeshtë: xhiroja e kërkuar e qëndrueshme është e barabartë me trafikun e vazhdueshëm, shpërthimet e pritshme dhe marzhin e funksionimit. Numëroni çdo transmetim aktiv gjatë së njëjtës fazë misioni, duke përfshirë videon dytësore ose termike, komandat e ngarkesës, statusin e sensorit, panelet e kontrollit, diagnostikimin, hartat dhe transferimet e regjistrave. Shikuesit ose avionët shtesë mund të shumëfishojnë trafikun, përveç nëse shpërndarja ndodh pasi furnizimi të arrijë në tokë.

Llogaritni lidhjen lart dhe zbritjen veçmas sepse disa radio citojnë një normë totale të ndarë midis të dy drejtimeve. Regjistrimi në bord nuk konsumon gjerësinë e brezit të radios derisa skedarët të transferohen, por një shkarkim i mëvonshëm mund të ngopë lidhjen nëse nuk është me shpejtësi të kufizuar. Marzhi operativ duhet të mbulojë majat e koduesit, shpenzimet e sipërme, ritransmetimet, ndryshimin e modulimit dhe ndërhyrjet e përkohshme.

Fluturimi me rreze të gjatë, ndryshimi i orientimit të antenës, spektri i mbingarkuar ose shtigjet e stafetës kërkojnë më shumë rezervë sesa puna me rreze të shkurtër në një fushë të pastër. Qëllimi i marzhit nuk është të fryjë specifikimin. Është për të mbajtur trafikun thelbësor të qëndrueshëm gjatë pjesës më të dobët të pritshme të misionit.

Punoni me një shembull UAV me një kamerë

Konsideroni një transmetim 1080p H.264 me 6 Mbps, 0,1 Mbps të telemetrisë autopilot, 0,05 Mbps për statusin dhe komandat e ngarkesës dhe 0,5–0,7 Mbps për një pult dhe diagnostifikime me ndërprerje. Ngarkesa e vazhdueshme dhe mesatare është rreth 6.7–6.9 Mbps. Shtimi i rezervës 3–5 Mbps jep një objektiv minimal të arsyeshëm prej afërsisht 10–12 Mbps të xhiros së qëndrueshme të aplikacionit.

Një radio e reklamuar me shpejtësi 12 Mbps nuk është automatikisht e mjaftueshme. Ai duhet ta mbajë atë normë në distancën e synuar, lartësinë, qëndrimin e avionit, kushtet e kanalit dhe përzierjen e trafikut. Një kamerë e dytë shton shpejtësinë e saj të plotë të transmetimit, ndërsa UAV-të e shumta kërkojnë një llogaritje të përgjithshme për çdo segment të rrjetit të përbashkët.

Këto vargje janë të dobishme për përzgjedhjen e hershme, por ato nuk zëvendësojnë matjen. Regjistroni daljen aktuale të koduesit gjatë lëvizjes dhe ndriçimit realist, më pas shtoni trafikun e vëzhguar jo-video. Kjo parandalon zvogëlimin e madhësisë së lidhjes dhe bartjen e peshës së panevojshme, kërkesës për energji ose kapacitetit të spektrit.

 

Pse përçueshmëria gjatë fluturimit është më e ulët se norma e fletës së të dhënave

Norma e PHY nuk është e përdorshme Gjerësia e brezit të lidhjes së të dhënave të UAV-së

Gjerësia e kanalit, shpejtësia e shtresës fizike, xhiroja e rrjetit dhe xhiroja e aplikacionit përshkruajnë gjëra të ndryshme. Norma fizike përfshin kapacitetin e konsumuar nga kodimi dhe inkuadrimi, ndërsa aplikacionet marrin më pak sepse kokat, kriptimi, korrigjimi i gabimeve, njohjet, ritransmetimet, drejtimi dhe trafiku i menaxhimit përdorin kohën e transmetimit. Prandaj, një numër i madh i fletës së të dhënave nuk mund të trajtohet si gjerësia e brezit të disponueshme për kamerën dhe kontrolluesin e fluturimit.

Radiot adaptive gjithashtu kalojnë në modulim dhe kodim më të fuqishëm ndërsa cilësia e sinjalit bie. Kjo ruan lidhjen, por ul xhiros, ndërsa ritransmetimet konsumojnë kohë shtesë transmetimi dhe buferimi shton vonesën. Krahasoni xhiron e qëndrueshme të matur në intervalin e misionit dhe jo shpejtësinë maksimale të arritur në kushte ideale laboratorike.

Gama dhe lëvizja e avionit Ndryshojnë shkallën e të dhënave

Performanca ndryshon ndërsa avioni lëviz. Distanca, vija e shikimit, hapësira e zonës Fresnel, lartësia e antenës në tokë, polarizimi dhe ndërhyrja ndikojnë të gjitha në cilësinë e sinjalit. Mbyllja me bankë ose gërvishtja mund të vendosë një antenë në një pjesë të dobët të modelit të saj, ndërsa bateritë, fibrat e karbonit, strukturat metalike ose ngarkesat mund të bllokojnë shtegun.

Një konfigurim që sjell video pa të meta në stol mund të bëhet i paqëndrueshëm kur UAV-ja kthehet, zbret ose arrin në pjesën më të largët të rrugës së tij. Testoni profilin e vërtetë të misionit, duke përfshirë kthesat dhe ndryshimet e lartësisë, ndërsa matni humbjen e paketave, nervozizmin, vonesën dhe xhiron e qëndrueshme. Planifikoni rreth gjendjes më të dobët në të cilën kërkohet ende lidhja.

Koha e përbashkët e transmetimit zvogëlon më tej kapacitetin

Dy kamera, disa UAV, furnizime të veçanta unicast për shikues të shumtë ose trafiku i mirëmbajtjes në sfond, të gjitha ndajnë kohën e disponueshme të transmetimit. Shtigjet e stafetës dhe rrjetës mund të zgjasin mbulimin, por paketat e dërguara konsumojnë burime radio në më shumë se një hop. Prandaj, kapaciteti nga skaji në skaj mund të bjerë edhe kur çdo lidhje lokale duket e shëndetshme.

Identifikoni se ku konvergon trafiku dhe llogaritni ngarkesën e kombinuar në atë pikë. Mos supozoni se çdo nyje merr normën e plotë të titullit në të njëjtën kohë. Një diagram i thjeshtë i topologjisë me etiketat e drejtimit dhe shpejtësisë së biteve shpesh zbulon pengesat më qartë se një total në të gjithë rrjetin.

 

Si të prioritizoni trafikun dhe zgjidhni lidhjen e duhur të të dhënave

Bëni videon të degradohet përpara kontrollit ose telemetrisë

Një lidhje me të dhëna të përziera ka nevojë për një renditje të qartë shërbimi: komandat e fluturimit së pari, të ndjekura nga mesazhet thelbësore të telemetrisë dhe shëndetit të lidhjes, komandat e ngarkesave të lidhura me sigurinë, video të drejtpërdrejta dhe në fund regjistrat ose transferimet e skedarëve. Kjo hierarki parandalon një rrjedhë vizualisht kërkuese që të vonojë një paketë të vogël por kritike. Ai gjithashtu e bën sjelljen e sistemit të parashikueshëm kur kapaciteti i disponueshëm bie.

Cilësia e Shërbimit, radhët e ndara, prioriteti i përzgjedhshëm i shërbimit dhe kufijtë e tarifave janë më të vlefshme sesa kapaciteti maksimal i papërdorur vetëm. Pa to, një shpërthim video ose shkarkim skedari mund të mbushë radhën edhe kur trafiku mesatar duket i pranueshëm. Videoja duhet të ketë shpejtësinë maksimale të biteve dhe transferimet në sfond duhet të ndërpriten ose të kufizohen gjatë fluturimit.

Vendosni një strategji të parashikueshme të degradimit të videos

Ndërsa marzhi i lidhjes zvogëlohet, fillimisht ndaloni transferimet në masë, më pas ulni shpejtësinë e biteve të videos, ulni shpejtësinë e kuadrove, zvogëloni rezolucionin dhe çaktivizoni një transmetim dytësor nëse është e nevojshme. Kontrolli thelbësor dhe telemetria duhet të mbeten të disponueshme për aq kohë sa lidhja RF mund t'i mbështesë ato. Sekuenca duhet të konfigurohet përpara vendosjes dhe jo të improvizohet gjatë një misioni.

Shpejtësia e vazhdueshme e biteve krijon një ngarkesë të parashikueshme, por mund të humbasë kapacitetin në skena të thjeshta ose cilësi më të ulët të imazhit në ato komplekse. Shpejtësia e ndryshueshme e biteve përdor bitet e disponueshme në mënyrë efikase, por mund të prodhojë breshëri afër kufirit të lidhjes. Një profil i kufizuar me shpejtësi të ndryshueshme me një maksimum të fortë shpesh ofron një kompromis të realizueshëm.

Testimi duhet të zvogëlojë gradualisht xhiron e disponueshme. Një shkëputje e papritur vetëm vërteton se lidhja mund të dështojë; nuk tregon nëse ndërtohen radhët, rritet vonesa ose koduesi përshtatet i pari. Regjistroni vonesën e videos, përgjigjen e komandës, vazhdimësinë e telemetrisë dhe humbjen e paketës në çdo hap.

Përputhni specifikimet e produktit me buxhetin e misionit

Pasi të dihet buxheti i trafikut, krahasoni xhiron e qëndrueshme në rreze, kapacitetin e lidhjes së sipërme dhe zbritëse, vonesën nën ngarkesë, QoS, ndërfaqet, cilësimet e kanaleve, rregullimin e antenave, masën ajrore, tërheqjen e energjisë dhe nevojat termike. Përputhshmëria e ndërfaqes ka rëndësi sepse të dhënat e kontrollit mund të mbërrijnë përmes serisë ose Ethernetit ndërsa video hyn përmes IP, HDMI, SDI ose CVBS. Një modem i shpejtë që kërkon shumë konvertues mund të shtojë instalime elektrike, vonesa, peshë dhe pika dështimi.

Mbështet seritë ajrore WDS Mesh DDLmesh Gjerësia e brezit të lidhjes së të dhënave të konfigurueshme UAV për trafikun e përzier të videove dhe të dhënave. Aftësitë e disponueshme përfshijnë funksionimin me brez të gjerë 1–70 Mbps në 20 MHz, funksionimin adaptiv me brez të ngushtë 50–1000 kbps, QoS, prioritet i përzgjedhshëm i shërbimit, Ethernet transparent dhe transport serik, mbështetje për MAVLink, gjerësi të konfigurueshme të kanalit me brez të gjerë nga 1,25 në 20 MHz, në shkallë të vogël në shumë, dhe pikë-pikë. mënyrat. Ndërfaqet e njëkohshme video dhe të dhënash lejojnë gjithashtu trafikun e kontrollit të fluturimit, ngarkesës, pozicionimit, zërit dhe kamerës të ndajnë një sistem komunikimi në ajër.

Këto aftësi janë vetëm pika fillestare. Vërtetoni konfigurimin e zgjedhur me çdo rrymë të synuar aktive ndërsa avioni lëviz nëpër distanca dhe orientime përfaqësuese. Regjistro xhiron e aplikacionit, përdorimin specifik të drejtimit, cilësinë e sinjalit, vonesën, nervozizmin, humbjen e paketave dhe sjelljen e koduesit për të konfirmuar që kontrolli dhe telemetria mbeten të përdorshme përpara se cilësia e videos të bjerë.

 

konkluzioni

Kontrolli dhe telemetria zakonisht kërkojnë shumë më pak kapacitet sesa video HD, por ato kërkojnë prioritet më të lartë dhe shpërndarje më të qëndrueshme. Një objektiv praktik i gjerësisë së brezit të lidhjes së të dhënave UAV duhet të pasqyrojë rrjedhën reale të aplikacionit, trafikun e njëkohshëm, diapazonin e funksionimit, ndërhyrjen dhe diferencën e mjaftueshme për rritje të shpejtësisë së biteve ose kushte më të dobëta të lidhjes.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. ofron lidhje të dhënash ajrore DDLmesh që kombinojnë videon, telemetrinë dhe transmetimin e të dhënave dydrejtimëshe me veçoritë e rrjetit me përparësi trafiku dhe të adaptueshme. Përputhja e këtyre aftësive me një buxhet të matur të misionit mund të thjeshtojë integrimin e sistemit ndërsa ndihmon që komandat kritike të mbeten të disponueshme ndërsa cilësia e videos rregullohet.

 

FAQ

Pyetje: Sa gjerësi brezi të lidhjes së të dhënave UAV nevojitet për videon 1080p?

Përgjigje: Një transmetim i ngjeshur 1080p zakonisht ka nevojë për 4–12 Mbps me 30 fps. Telemetria, trafiku i kontrollit, sipërfaqja e protokollit dhe marzhi operativ duhet të shtohen veçmas.

Pyetje: Sa gjerësi brezi përdorin sinjalet e kontrollit dhe telemetrisë nga UAV?

Përgjigje: Komandat e kontrollit mund të kërkojnë rreth 5-100 kbps, ndërsa telemetria rutinë zakonisht përdor 10-300 kbps. Besueshmëria, vonesa dhe frekuenca e mesazheve kanë më shumë rëndësi se kapaciteti i papërpunuar.

Pyetje: A mundet që një lidhje e të dhënave UAV të mbajë kontroll, telemetri dhe video?

Përgjigje: Po, me kusht që lidhja të ofrojë qarkullim të mjaftueshëm të qëndrueshëm dhe prioritizimin e trafikut. Kontrolli dhe telemetria thelbësore duhet të kenë përparësi kur kërkesa për video i afrohet kapacitetit të disponueshëm.

Pyetje: Pse xhiroja e lidhjes së të dhënave të përdorshme është më e ulët se norma e reklamuar?

Përgjigje: Titujt e protokollit, kriptimi, korrigjimi i gabimeve, njohjet, ritransmetimet dhe kushtet më të dobëta të sinjalit reduktojnë gjerësinë e brezit të disponueshëm për kamerat, kontrollorët e fluturimit dhe aplikacionet e ngarkesës.

Pyetje: A ndikon diapazoni i komunikimit me UAV në gjerësinë e brezit të disponueshëm?

A: Po. Përçueshmëria shpesh zvogëlohet me distancën, ndërhyrjen, shtrembërimin e antenës, lëvizjen e avionit dhe pengesat. Planifikimi i gjerësisë së brezit duhet të pasqyrojë pjesën më të dobët të pritshme të fluturimit.