Колико је пропусног опсега потребно УАВ линку података за контролу, телеметрију и ХД видео?

УАВ може да одговори на команде у малом току података, али изгуби употребљив видео када се радио веза преоптерети. Тај контраст чини планирање пропусног опсега компликованијим од одабира модема према његовој оглашеној вршној брзини. Контрола, телеметрија и ХД видео постављају веома различите захтеве за исту везу.

Кључно питање је колико стабилан Пропусни опсег УАВ везе за пренос података који авион може да одржава током стварног лета. Одељци у наставку упоређују сваки тип саобраћаја, стварају практичан буџет за пропусни опсег и показују како заштитити контролу и телеметрију када потражња за видеом расте.

 

Колико пропусног опсега користи сваки УАВ ток података

Контролним командама је потребан мали капацитет, али тренутна испорука

Уноси пилота, промене режима лета, ажурирања тачака путање, упутства за повратак кући, померање кардана и покретачи корисног терета су мале поруке. Практично планирање је отприлике 5–100 кбпс, укључујући потврде и трошкове протокола. Лоше перформансе контроле обично потичу од кашњења, подрхтавања, губитка пакета или загушења у реду, а не због недостатка сировог капацитета.

Уплинк-у је и даље потребан заштићени капацитет јер већина УАВ саобраћаја великог обима путује у супротном смеру. Веза може имати довољно простора за видео везу, али оставља контролне пакете да чекају иза другог саобраћаја. Командни подаци би стога требало да добију резервисани приоритет кад год више апликација дели један радио.

Пропусни опсег се такође не може проценити без разматрања времена команде. Инструкција одложеног терета може бити незгодна, док одложени режим лета или команда за опоравак могу одмах утицати на мисију. Из тог разлога, контролни саобраћај треба проценити према доследности одговора као и просечној потрошњи података.

Потреба за телеметријом зависи од брзине поруке

Телеметрија укључује положај, положај, надморску висину, стање батерије, стање навигације, напредак мисије, квалитет везе и здравље терета. Основно извештавање може да користи 10–50 кбпс, док се нормални ток земаљске контролне станице обично уклапа у 50–300 кбпс. Дијагностика високе брзине, детаљни записи, неколико носивости или више летелица могу да погурају укупан износ до 1 Мбпс или више.

Потражња зависи и од величине поруке и од учесталости. Подаци о ставу који се шаљу десетине пута у секунди троше више капацитета него ажурирање батерије које се шаље једном у секунди. МАВЛинк омогућава промену појединачних интервала порука, помажући тимовима да смање небитни саобраћај без уклањања критичних података о стању.

Смањење телеметрије треба да буде селективно, а не неселективно. Подаци високе фреквенције који подржавају навигацију, контролу или свест оператера треба да буду сачувани, док се понављајуће поруке за отклањање грешака могу успорити или онемогућити током нормалног рада. Ово одржава буџет телеметрије ефикасним без скривања важних промена у стању авиона.

ХД видео обично одређује величину везе

Компресовани видео обично доминира буџетом пропусног опсега УАВ везе за пренос података. Корисни опсези планирања су око 2–5 Мбпс за 720п при 30 фпс, 4–12 Мбпс за 1080п при 30 фпс, 8–20 Мбпс за 1080п при 60 фпс и 15–40 Мбпс за компримовани 4К надзор. Стварна потражња варира у зависности од кодека, брзине кадрова, покрета, детаља слике, шума при слабом осветљењу, интервала кључних кадрова и подешавања квалитета кодера.

Х.264 се широко користи за пакетизовани видео, док Х.265 може да смањи брзину протока потребну за упоредиви квалитет када опрема подржава додатно оптерећење обраде. Токови са променљивом брзином бита такође могу да порасту када се авион окрене према лишћу, води, зградама или другим детаљима кретања. За оперативни надзор, стабилан умерени битрате феед је обично кориснији од оштријег тока који се замрзава близу ивице покривености.

Ове вредности треба третирати као опсеге планирања, а не као универзална подешавања кодера. Две камере које производе исту резолуцију и брзину кадрова могу да генеришу различита оптерећења јер се њихове сцене, профили компресије и циљеви квалитета разликују. Мерење стварног тока је поузданије од процене само на основу резолуције.

 

Како изградити реалан буџет за пропусни опсег

Додајте сваки ток који ће се покретати у исто време

Користите једноставну формулу: потребна стабилна пропусност једнака је континуираном саобраћају, очекиваним налетима и оперативној маржи. Избројите сваки ток активан током исте фазе мисије, укључујући секундарни или термални видео, команде корисног оптерећења, статус сензора, контролне табле, дијагностику, мапе и преносе дневника. Додатни гледаоци или авиони могу умножити саобраћај осим ако се дистрибуција не догоди након што фид стигне до земље.

Израчунајте одвојено узлазну и силазну везу јер неки радио уређаји наводе збирну брзину која се дели између оба смера. Уграђено снимање не троши пропусни опсег радија док се датотеке не пренесу, али касније преузимање може заситити везу осим ако није ограничено брзином. Радна маргина треба да покрије врхове кодера, надземне, ретрансмисије, промену модулације и привремене сметње.

Лет на даљину, промена оријентације антене, загушени спектар или релејне путање захтевају више резерве него рад кратког домета у чистом пољу. Сврха маргине није да надува спецификацију. То је да би се суштински саобраћај одржао стабилним током најслабијег очекиваног дела мисије.

Радите кроз пример УАВ-а са једном камером

Узмите у обзир један 1080п Х.264 стреам при 6 Мбпс, 0,1 Мбпс телеметрије аутопилота, 0,05 Мбпс за статус корисног оптерећења и команде и 0,5–0,7 Мбпс за контролну таблу и испрекидану дијагностику. Континуирано и просечно оптерећење је око 6,7–6,9 Мбпс. Додавање резерве од 3–5 Мбпс даје разуман минимални циљ од приближно 10–12 Мбпс стабилног протока апликације.

Радио који се рекламира на 12 Мбпс није аутоматски довољан. Мора да одржи ту брзину на предвиђеној удаљености, висини, положају авиона, условима канала и мешавини саобраћаја. Друга камера додаје сопствену брзину протока пуног протока, док више УАВ-ова захтева збирни прорачун за сваки дељени сегмент мреже.

Ови опсези су корисни за рану селекцију, али не замењују мерење. Снимите стварни излаз енкодера током реалистичног кретања и осветљења, а затим додајте уочени не-видео саобраћај. Ово спречава и недовољну величину везе и ношење непотребне тежине, потражње за енергијом или капацитета спектра.

 

Зашто је проток током лета нижи од стопе на листу са подацима

ПХИ стопа није употребљива. Пропусност везе података УАВ-а

Ширина канала, брзина физичког слоја, пропусност мреже и пропусност апликације описују различите ствари. Физичка стопа укључује капацитет који се троши кодирањем и кадрирањем, док апликације добијају мање јер заглавља, шифровање, исправљање грешака, потврде, поновни пренос, рутирање и управљање саобраћајем користе време за емитовање. Због тога се велики број података не може третирати као пропусни опсег који је доступан камери и контролору лета.

Адаптивни радио уређаји такође прелазе на робуснију модулацију и кодирање како квалитет сигнала опада. То чува конекцију, али смањује пропусност, док ретрансмисије троше додатно време емитовања, а баферовање додаје кашњење. Упоредите стабилан измерени проток у опсегу мисије, а не максималну брзину постигнуту у идеалним лабораторијским условима.

Домет и кретање авиона Промените брзину преноса података

Проток се мења како се авион креће. Удаљеност, линија вида, размак Френелове зоне, висина земаљске антене, поларизација и сметње утичу на квалитет сигнала. Нагиб или скретање могу поставити антену у слаб део њеног узорка, док батерије, угљенична влакна, металне структуре или терет могу блокирати пут.

Поставка која преноси беспрекоран видео на клупи може постати нестабилна када се УАВ окрене, спусти или стигне до најудаљенијег дела своје руте. Тестирајте прави профил мисије, укључујући скретања и промене висине, док мерите губитак пакета, подрхтавање, кашњење и трајну пропусност. Планирајте око најслабијег стања у којем је веза још увек потребна.

Заједничко време емитовања додатно смањује капацитет

Две камере, неколико беспилотних летелица, одвојени уницаст фидови за више гледалаца или саобраћај у позадини, све то дели доступно време емитовања. Релејне и мрежне путање могу проширити покривеност, али прослеђени пакети троше радио ресурсе на више од једног скока. Капацитет од краја до краја стога може пасти чак и када се свака локална веза чини здравом.

Идентификујте где се саобраћај приближава и израчунајте комбиновано оптерећење у тој тачки. Немојте претпостављати да сваки чвор истовремено прима пуну стопу наслова. Једноставан дијаграм топологије са ознакама правца и брзине у битовима често открива уска грла јасније од једне укупне мреже.

 

Како одредити приоритет саобраћаја и одабрати праву везу за податке

Учините видео деградацију пре контроле или телеметрије

Линку са мешовитим подацима потребан је јасан редослед сервиса: прво команде лета, а затим основне поруке о телеметрији и здрављу везе, команде корисног оптерећења које се односе на безбедност, видео уживо и на крају евиденције или пренос датотека. Ова хијерархија спречава визуелно захтеван ток да одложи мали, али критичан пакет. Такође чини понашање система предвидљивим када расположиви капацитет падне.

Квалитет услуге, одвојени редови, избор приоритета услуге и ограничења брзине су вреднији од самог неискоришћеног вршног капацитета. Без њих, рафал видео записа или преузимање датотеке могу попунити ред чак и када се чини да је просечан саобраћај прихватљив. Видео треба да има максималну брзину у битовима, а пренос у позадини треба да буде паузиран или ограничен током лета.

Поставите предвидљиву стратегију деградације видеа

Како маргина везе опада, прво паузирајте масовне преносе, а затим смањите брзину преноса видео записа, смањите брзину кадрова, смањите резолуцију и онемогућите секундарни ток ако је потребно. Основна контрола и телеметрија треба да остану доступни све док их РФ веза може подржавати. Секвенца треба да буде конфигурисана пре распоређивања, а не импровизована током мисије.

Константна брзина у битовима ствара предвидљиво оптерећење, али може изгубити капацитет у једноставним сценама или лошији квалитет слике у сложеним. Променљиви битрате ефикасно користи доступне битове, али може да произведе рафале близу границе везе. Ограничени профил променљиве брзине у битовима са чврстим максимумом често пружа изводљив компромис.

Тестирање би требало постепено да смањује доступну пропусност. Изненадно прекидање везе само доказује да веза може пропасти; не показује да ли се редови стварају, кашњење расте или се кодер први прилагођава. Снимите кашњење видеа, одговор на команду, континуитет телеметрије и губитак пакета у сваком кораку.

Ускладите спецификације производа са буџетом мисије

Када је буџет саобраћаја познат, упоредите стабилну пропусност у домету, капацитет узлазне и силазне везе, кашњење под оптерећењем, КоС, интерфејсе, подешавања канала, распоред антене, масу у ваздуху, потрошњу енергије и топлотне потребе. Компатибилност интерфејса је важна јер контролни подаци могу стићи преко серијског или Етхернет-а, док видео улази преко ИП-а, ХДМИ-ја, СДИ-а или ЦВБС-а. Брзи модем који захтева више претварача може додати ожичење, кашњење, тежину и тачке квара.

Серија ВДС Месх ДДЛмесх у ваздуху подржава подесиви проток УАВ везе за пренос података за мешовити видео и саобраћај података. Доступне могућности укључују рад широкопојасног 1–70 Мбпс на 20 МХз, 50–1000 кбпс адаптивни ускопојасни рад, КоС, избор приоритета услуге, транспарентни Етхернет и серијски транспорт, МАВЛинк подршку, конфигурабилне ширине широкопојасног канала од 1,25 до 20 МХз, и режим од тачке до више тачака, и режим од тачке до више тачака Симултани видео и податковни интерфејси такође омогућавају контролу лета, носивост, позиционирање, глас и саобраћај камере да деле један ваздушни комуникациони систем.

Ове способности су само почетна тачка. Потврдите изабрану конфигурацију са сваким активним планираним током док се авион креће кроз репрезентативне удаљености и оријентације. Забележите пропусност апликације, коришћење специфичног смера, квалитет сигнала, кашњење, подрхтавање, губитак пакета и понашање кодера да бисте потврдили да контрола и телеметрија остају употребљиви пре него што квалитет видеа падне.

 

Закључак

Контрола и телеметрија обично захтевају далеко мањи капацитет од ХД видеа, али захтевају већи приоритет и доследнију испоруку. Практичан циљ пропусног опсега УАВ везе за пренос података би стога требало да одражава стварну пропусност апликације, истовремени саобраћај, радни опсег, сметње и довољну маргину за скокове брзине преноса или слабије услове везе.

Схензхен Синосун Тецхнологи Цо., Лтд. нуди ДДЛмесх ваздушне везе за пренос података које комбинују видео, телеметрију и двосмерни пренос података са приоритетом саобраћаја и прилагодљивим мрежним карактеристикама. Усклађивање тих могућности са измереним буџетом мисије може да поједностави интеграцију система док помаже да критичне команде остану доступне како се квалитет видеа прилагођава.

 

ФАК

П: Колико је пропусности УАВ везе за пренос података потребно за 1080п видео?

О: За компримовани 1080п ток обично је потребно 4–12 Мбпс при 30 фпс. Телеметрију, контролни саобраћај, трошкове протокола и оперативну маргину треба додати одвојено.

П: Колико пропусног опсега користе УАВ контролни и телеметријски сигнали?

О: Контролне команде могу захтевати око 5–100 кбпс, док рутинска телеметрија обично користи 10–300 кбпс. Поузданост, кашњење и учесталост порука су важнији од сировог капацитета.

П: Може ли један УАВ линк за пренос података преносити контролу, телеметрију и видео?

О: Да, под условом да веза нуди довољан стабилан проток и приоритет саобраћаја. Контрола и основна телеметрија треба да добију приоритет када се потражња за видео записом приближи доступном капацитету.

П: Зашто је употребљива пропусност везе за пренос података нижа од оглашене стопе?

О: Заглавља протокола, шифровање, исправљање грешака, потврде, ретрансмисије и слабији сигнали смањују пропусни опсег који је доступан камерама, контролорима лета и апликацијама корисног оптерећења.

П: Да ли домет комуникације УАВ-а утиче на расположиви пропусни опсег?

О: Да. Пропусност се често смањује са растојањем, сметњама, неусклађеношћу антене, кретањем авиона и препрекама. Планирање пропусног опсега треба да одражава најслабији очекивани део лета.