Αμφίδρομη μετάδοση μετάδοσης

Αμφίδρομη μετάδοση μετάδοσης: Μια βαθιά κατάδυση

Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV / drones) βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ασύρματη μετάδοση δεδομένων μεταξύ του drone (αερομεταφερόμενος) Και ο σταθμός εδάφους (ή άλλο σημείο ελέγχου). Η επιλογή της λειτουργίας μετάδοσης-μονοκατευθυντική (απλός / μονόδρομος) εναντίον αμφίδρομος (διπλός / αμφίδρομη)- Έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την απόδοση, αξιοπιστία, ασφάλεια, Και τι είδους περιεχόμενο μπορούν να ανταλλαγούν.

Σε αυτό το άρθρο θα συγκρίνουμε:

• Μεθόδους μετάδοσης: τι φυσικά / ορίζει τεχνικά μονοκατευθυντικά έναντι αμφίδρομης
• Ποιο περιεχόμενο μεταδίδεται σε κάθε λειτουργία
• Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός
• Παράδειγμα Προϊόντων για την απεικόνιση των συμβιβασμών

---

Τι εννοούμε με τη μετάδοση αμφίδρομης κατεύθυνσης έναντι αμφίδρομης μεταφοράς

• Μονοπάθεια (Μερικές φορές καλείται απλός) σημαίνει ροές δεδομένων μόνο προς μία κατεύθυνση. Συνήθως αυτό είναι από το drone στο έδαφος (βίντεο, τηλεμετρία), Μην υποστηρίζετε τις εντολές ελέγχου πτήσης και τις εντολές αποστολής από το έδαφος σε drone.

• Αμφίδρομη μετάδοση (συχνά καλείται διπλός, ή σε ορισμένες περιπτώσεις μια λειτουργία που μπορεί να αλλάξει μεταξύ απλού & διπλός) σημαίνει ότι τα δεδομένα ρέουν και στις δύο κατευθύνσεις: από το drone στο έδαφος και από το έδαφος σε drone. Αυτές οι μεταδόσεις μπορούν να περιλαμβάνουν βίντεο, ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΑΛΛΑΓΗΣ ΚΑΙ / σήματα εντολών, τηλεμετρία, ήχου, και τα λοιπα. Ο έλεγχος των αμφίδρομων μεταφορών μετάδοσης χειρίζεται γενικά από άλλα απλά μετάδοση ασύρματου δεδομένων συστήματα. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες και κανάλια από ασύρματα συστήματα λήψης βίντεο, Μπορούν συχνά να αποφεύγουν ταυτόχρονα παρεμβολές από όπλα αντεπίθεση ταυτόχρονα.

Υπάρχουν διαφορετικές λεπτές αποχρώσεις:

• Half-duplex εναντίον full-duplex: αν και οι δύο κατευθύνσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα ή μόνο σε εναλλαγή
• Πεδίο συχνοτήτων: Χρήση ξεχωριστών καναλιών / Συχνότητες για επάνω / Down Link vs Shared (Διπλότηση χρόνου διαίρεσης ή διπλής όψης συχνότητας, TDD ή FDD)
• Διαμόρφωση / κωδικοποίηση / Πρωτόκολλα RF: τι είδους σήμα, εύρος ζώνης, αφάνεια, και τα λοιπα.

---

Λειτουργίες μετάδοσης & Μέθοδος

Εδώ είναι βασικές τεχνικές διαφορές / χρησιμοποιούνται μέθοδοι:

Αποψη	Μονόδρομος (Simplex)	Αμφίδρομος (Διπλός / Αμφίδρομη)
Κατανομή καναλιών	Μονό κανάλι ή ζώνη συχνοτήτων αφιερωμένη στην μία κατεύθυνση (αέρας → έδαφος)	Είτε ξεχωριστά κανάλια/συχνότητες για πάνω και κάτω, ή χρησιμοποιήστε χρονική διαίρεση/διαίρεση συχνότητας ή ακόμα και πλήρες διπλό με ακύρωση παρεμβολών
Πολυπλοκότητα υλικού	Συνήθως απλούστερο: Μόνο πομπός ή μόνο δέκτης σε ένα από τα άκρα; Λιγότερη ανάγκη για υλικό καναλιού επιστροφής, λιγότερη αναστροφή / ηχώ / διαχείριση παρεμβολών	Πιο περίπλοκος: Χρειάζεστε εξοπλισμό για να στείλετε και να λαμβάνετε και στα δύο άκρα; Ενδεχομένως θωράκιση ή απομόνωση για να αποφευχθεί η αυτο-παρέμβαση; περισσότερες κεραίες; Περισσότερες εκτιμήσεις ενέργειας
Αφάνεια & συγχρονισμός	Μπορεί να βελτιστοποιηθεί για αυτή την κατεύθυνση; Λιγότερο από τα έξοδα	Περισσότερα έξοδα για τον συντονισμό δύο κατευθύνσεων; Χρειάζεστε πρωτόκολλα για ευχαριστίες, εκφωνητής, διόρθωση σφάλματος; Ενδεχομένως περισσότερη καθυστέρηση σε ορισμένες λειτουργίες
Φάσμα / χρήση εύρους ζώνης	Μόνο ο σύνδεσμος προς τα εμπρός χρειάζεται φάσμα; Λιγότερο εύρος ζώνης χρειάστηκε συνολικά	Απαιτείται περισσότερο φάσμα; ή χρειάζεστε πιο έξυπνη κοινή χρήση; Μερικές φορές ο ρυθμός προς μία κατεύθυνση μπορεί να μειωθεί για να επιτρέψει την επιστροφή της κυκλοφορίας
Κατανάλωση ενέργειας	Πιο χαμηλα (Λιγότερο υλικό ενεργό, λιγότερο συνεχής μετάδοση / λαμβάνω)	Άνω (Δύο ενεργά μονοπάτια, Ενδεχομένως συνεχής πομπή, μακρύτεροι κύκλοι λειτουργίας)

---

Τι είδους περιεχόμενο μεταφέρεται

Οι τύποι περιεχομένου διαφέρουν ανάλογα με την αποστολή και τη λειτουργία. Εδώ είναι αυτό που βλέπει συνήθως:

Περιεχόμενο μη κατευθυνόμενης λειτουργίας

• βίντεο / εικόνες προς τα κάτω: Βίντεο υψηλής ευκρίνειας από τη φωτογραφική μηχανή του drone στον σταθμό εδάφους
• Τηλεμετρία προς τα κάτω: βασικές πληροφορίες κατάστασης (Συντεταγμένες GPS, υψόμετρο, επίπεδο μπαταρίας, προσανατολισμός, υγειονομικοί έλεγχοι)
• Δεδομένα αισθητήρα: Δεδομένα από αισθητήρες ενσωμάτωσης (π.χ.. Πολυεπτυχιακές εικόνες, Λίδος, θερμικός, περιβαλλοντικός) ροή στο έδαφος
• Ενδεχομένως καταγραφές ή αποθηκευμένα δεδομένα ωφέλιμου φορτίου (Εάν δεν χρειάζεται να στείλετε εντολές πίσω)

Σε πολλά απλά FPV (άποψη πρώτου προσώπου) ή αεροφωτογραφία / Ρυθμίσεις βιντεογραφίας, Το downlink είναι το πιο κρίσιμο.

Περιεχόμενο αμφίδρομης λειτουργίας

Εκτός από όλα τα παραπάνω (βίντεο, τηλεμετρία, δεδομένα αισθητήρα), Παίρνετε επίσης:

• Ελεγχος / εντολή ανερχόμενου ζεύγματος: πιλοτικές εντολές ή αυτόματο πιλότο (διαδρομή πτήσης, πληκτικός έλεγχος, Ταχύτητα, προσανατολισμός) από το έδαφος σε drone
• Ευχαριστίες / αναφορά σφάλματος: επιβεβαίωση των ληφθέντων εντολών; αιτήματα αναμετάδοσης; αναφορές ποιότητας, και τα λοιπα.
• Επιστροφή βίντεο ή ανατροφοδότησης αισθητήρα: Σε πιο προηγμένα αεροσκάφη, Ο σταθμός εδάφους μπορεί να στείλει πίσω επεξεργασμένες εικόνες, Επικάλυψη ενισχυμένης πραγματικότητας, ή τροποποιήσεις αιτήματος
• ήχου / κανάλια ενδοεπικοινωνίας: Για αποστολές όπως αναζήτηση & διάσωση ή επιθεωρήσεις, Η αμφίδρομη φωνητική επικοινωνία μπορεί να είναι χρήσιμη
• Διαμόρφωση / υλικολογισμικό / Ενημερώσεις λογισμικού: Σε ορισμένες περιπτώσεις μεταφορτώνει αλλαγές ή ενημερώσεις στα μέσα της πτήσης (σπάνιος)

---

Πλεονεκτήματα & Μειονεκτήματα

Εδώ είναι μια σύγκριση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων:

Κριτήριο	Μονοκατευθυντική μετάδοση	Αμφίδρομη μετάδοση
Απλότητα	Πολύ απλό στην εφαρμογή, ελαφρύτερο υλικό, λιγότερα σημεία αποτυχίας	Πιο περίπλοκος; περισσότερο υλικό, Περισσότερα γενικά πρωτόκολλα
Κόστος	Χαμηλότερο αρχικό κόστος, Λιγότερη συντήρηση για ζεύγη μετάδοσης/λήψης	Υψηλότερο κόστος (πρόσθετα ραδιόφωνα, κεραίες, επεξεργασία σήματος κ.λπ.)
Κατανάλωση ενέργειας	Πιο χαμηλα; Μόνο μία κατεύθυνση ενεργή συνεχώς	Άνω; Και οι δύο μεταδίδουν & λαμβάνω (ή εναλλαγή) Αύξηση της χρήσης ισχύος
Αφάνεια	Μπορεί να είναι χαμηλότερο για το βίντεο/τηλεμετρία downlink, Δεδομένου ότι όχι ή ελάχιστη ανάντη κυκλοφορία	Κάποιο πλεονέκτημα των σχολίων, Αλλά και επιβάρυνση; πιθανή λανθάνουσα κατάσταση εάν οι εντολές ελέγχου χρειάζονται επιβεβαίωση
Αξιοπιστία	Λιγότερο ανθεκτικές αν οι εντολές ελέγχου χρειάζονται σχόλια; Κίνδυνος απώλειας ελέγχου ή τυφλό εάν αποτύχει το βίντεο και δεν υπάρχουν πληροφορίες ανερχόμενης ζεύξης	Μεγαλύτερη αξιοπιστία; Η ανατροφοδότηση επιτρέπει τη διόρθωση σφαλμάτων, επαναλαμβάνει, προσαρμοστικός έλεγχος
Ευκαμψία	Αρκετά για απλούστερες αποστολές (π.χ.. λήψη βίντεο, χαρτογράφηση, φωτογραφία)	Απαραίτητο για προχωρημένες αποστολές (επιθεώρηση, έλεγχος σε πραγματικό χρόνο, ασφάλεια, αυτονομία)
Ασφάλεια	Ενδεχομένως λιγότερο ασφαλές σε σύνθετα περιβάλλοντα εάν δεν υπάρχει σύνδεσμος επιστροφής για κρίσιμες πληροφορίες	Ασφαλέστερος: Δυνατότητα αποστολής εντολών έκτακτης ανάγκης; ματαιώνει κ.λπ.; Το έδαφος μπορεί να παρέμβει
εύρος ζώνης / Αποτελεσματικότητα φάσματος	Πιο αποτελεσματική ανά ροή ενδιαφέροντος (Όλη η χωρητικότητα είναι αφιερωμένη προς μία κατεύθυνση)	Συνολικά λιγότερο αποτελεσματική εκτός αν έχει σχεδιαστεί καλά; μισό εύρος ζώνης (Εάν συμμετρική) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανάλογα με την αποστολή

---

Χρήση και όπου κάθε μία είναι κατάλληλη

• Μονοπάθεια είναι μια χαρά όταν:
  • Η αποστολή είναι απλή και προβλέψιμη: π.χ.. εναέρια κινηματογραφία / φωτογραφία / Βίντεο όπου το drone πετάει προετοιμασμένη διαδρομή, και ο πιλότος χρειάζεται μόνο βίντεο + τηλεμετρία
  • Δεν χρειάζεστε άμεσο αντιδραστικό έλεγχο ή σχόλια
  • Θέλετε χαμηλότερο βάρος/ενέργεια/διάρκεια / κόστος
• Αμφίδρομη μετάδοση απαιτείται όταν:
  • Έχετε δυναμικές ή αντιδραστικές αποστολές (επιθεώρηση, Ψάξιμο & διάσωση, επιτήρηση) Όπου άμεσος έλεγχος / είναι απαραίτητη η ανατροφοδότηση
  • Χρειάζεστε τηλεχειριστήριο σε ωφέλιμα φορτία (ρυθμιστής ισορροπίας, χειριστές, αισθητήρες) ή πρέπει να στείλετε εντολές στο drone
  • Σας ενδιαφέρει για την ασφάλεια και θέλετε ισχυρά ελέγχους fallback

---

Τεχνολογικές εκτιμήσεις & προκλήσεις

Κατά την εφαρμογή αμφίδρομης μετάδοσης, ειδικά σε μεγάλες σειρές ή μέσα από εμπόδια / μη οπτική επαφή, Υπάρχουν πολλές προκλήσεις.

• Παρεμβολή και αυτο-παρέμβαση σε συστήματα πλήρους αμφίδρομης: Εάν η συσκευή μεταδίδει και λαμβάνει σε ίδιες ή στενές συχνότητες
• Αφάνεια & Τσίμπημα: Οι εντολές ελέγχου ανερχόμενης ζεύξης χρειάζονται συχνά χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση; Το βίντεο Downlink μπορεί να έχει μεγαλύτερη ανοχή, αλλά σε συνδυασμό πρέπει να διαχειριστούμε καθυστερήσεις
• Περιορισμοί εύρους ζώνης: Οι ροές βίντεο είναι βαρύ, Έτσι, η κατανομή του εύρους ζώνης τόσο για βίντεο όσο και για έλεγχο μπορεί να είναι προκλητική
• Περιορισμοί εξουσίας: περισσότερο υλικό (κεραίες, ραδιόφωνα) υπονοεί περισσότερη χρήση ενέργειας, βάρος, επηρεάζοντας έτσι τον χρόνο πτήσης
• Κανονισμός: αδειοδότηση φάσματος, επιτρεπόμενη δύναμη, συχνότητες, Οι ρυθμιστικοί περιορισμοί μπορούν να περιορίσουν την αμφίδρομη ικανότητα

---

Παράδειγμα σύγκρισης προϊόντων: Από IVCAN

Για να φέρετε αυτές τις ιδέες σε συγκεκριμένους όρους, Ας δούμε ένα προϊόν από το IVCAN που υποστηρίζει τόσο μονοκατευθυντικές όσο και αμφίδρομες λειτουργίες. Αυτό βοηθά στην εμφάνιση πραγματικών συμβιβασμών.

Κηλίδα / "Duplex-Simplex Video Data Transmiter με RJ45 Ethernet (170-860 MHz)»

Vcan 1886 είναι μια συσκευή για drones που υποστηρίζει και τις δύο λειτουργίες: απλός (μονόδρομος) και διπλή (αμφίδρομη) μετάδοση. Βασικές προδιαγραφές / χαρακτηριστικά:

• Φάσμα συχνότητας: 170-860 MHz, που είναι αρκετά ευρύ. Αυτό επιτρέπει την επικοινωνία με εδάφους ↔ Drone σε πολλές μπάντες.
• Εναλλαγή λειτουργίας: Μπορεί να εναπομείνει μεταξύ απλού και διπλής όψης.
• Διεπαφές: RJ45 Ethernet, RS232, UART, TTL, Ενδεχομένως SBUS για συμβατότητα με πτήση ελεγκτή. Που δίνει ευελιξία στον τρόπο ελέγχου / βίντεο / Η τηλεμετρία γίνεται διασυνδεδεμένη.
• Μήκη διαδρομής/σειρές: Ισχυρίζεται η σελίδα του προϊόντος > 75 χλμ. για μερικές διαμορφώσεις. Αυτό είναι ένα πολύ μεγάλο βαθμό, πιθανώς υπό ευνοϊκές συνθήκες (οπτική επαφή, υψηλή ισχύς, καλές κεραίες).
• Επιλογές ενίσχυσης ισχύος: Προαιρετικό όχι (ενισχυτές ισχύος) μέχρι την υψηλή ισχύ (ανάλογα με τη διαμόρφωση).
• Χωριστά: κεραίες: Η συσκευή χρησιμοποιεί δύο κεραίες RF: ένα για μετάδοση, ένα για λήψη. Που βοηθά στην απομόνωση των παρεμβολών και στη βελτίωση της απόδοσης διπλής όψης.

Συμπλήξεις σε αυτό το προϊόν

• Μέγεθος / βάρος / εξουσία: Μια συσκευή ικανή για εύρος> 75 χλμ., με υψηλή ισχύ εξόδου, δύο κεραίες, και τα λοιπα., είναι πιθανώς μεγάλο και πεινασμένο. Που επηρεάζει τα drones που μπορεί να τοποθετηθεί, Και πόσο καιρό μπορούν να πετάξουν.
• Αφάνεια: Ενώ το Duplex επιτρέπει την ανατροφοδότηση και τον έλεγχο των εντολών, ο σύνδεσμος μεγάλων αποστάσεων (ειδικά με υψηλή ισχύ και μεγάλη συχνότητα) μπορεί να προσθέσει λανθάνουσα κατάσταση; Το βίντεο μπορεί να υποβαθμιστεί ή να χρειαστεί συμπίεση, που προσθέτει καθυστέρηση.
• Κόστος & περίπλοκο: Τέτοιες ευέλικτες συσκευές τείνουν να είναι πιο ακριβά, πιο περίπλοκο για διαμόρφωση (αδειοδότηση συχνότητας, Διαμόρφωση διεπαφής, Επιλέγοντας τον σωστό ενισχυτή, Εξασφάλιση της ευθυγράμμισης της κεραίας, και τα λοιπα.).
• Ρυθμιστικοί περιορισμοί: Λειτουργεί σε υψηλή ενέργεια, ευρύ φάσμα συχνοτήτων, Μεγάλη εμβέλεια - αυτό μπορεί να απαιτεί αδειοδότηση ή να εμπίπτει σε ραδιοφωνική ρύθμιση σε πολλές δικαιοδοσίες. Επίσης ασφάλεια / ανησυχίες παρεμβολής.

Σύγκριση με έναν καθαρό πομπό downlink unidire

Εάν αντ 'αυτού χρησιμοποιήσατε έναν πομπό βίντεο μονής κατεύθυνσης (αέρας → έδαφος) μόνο (πείτε για κινηματογραφικές ταινίες):

• Το υλικό θα ήταν απλούστερο (μόνο ο πομπός στο drone, δέκτης στο έδαφος)
• Η χρήση ισχύος θα ήταν χαμηλότερη
• Πιθανώς ελαφρύτερο και λιγότερο ακριβό
• Αλλά χάνετε τη δυνατότητα να στείλετε εντολές / Λάβετε σχόλια σχετικά με αυτόν τον σύνδεσμο (εκτός εάν χρησιμοποιείται ξεχωριστός σύνδεσμος ελέγχου)

---

Εκτέλεση & Μετρήσεις: Τι να μετρήσετε

Κατά την επιλογή μεταξύ uni- εναντίον αμφίδρομης, ή αξιολόγηση προϊόντων, Οι βασικές μετρήσεις περιλαμβάνουν:

• Σειρά (γραμμής-οράγας vs non-los)
• εύρος ζώνης / ρυθμός δεδομένων (Ειδικά για βίντεο: ανάλυση, ρυθμός καρέ, συμπίεση)
• Αφάνεια (καθυστέρηση εντολών, καθυστέρηση βίντεο)
• Αξιοπιστία / απώλεια πακέτων / τιμές σφαλμάτων
• Κατανάλωση ενέργειας και το βάρος προστέθηκε
• Ανθεκτικότητα παρεμβολής / ερεθισμός / αποτελεσματικότητα φάσματος
• Επεκτασιμότητα (πολλαπλά drones, ή συχνότητα μεταγωγής / Κανάλι)

---

Μελέτη περίπτωσης: Χρήση αμφίδρομης στην πράξη

Εξετάστε μια αποστολή για τη βιομηχανική επιθεώρηση: Το Drone πετάει γύρω από μια μεγάλη δομή (λέω πύργος), στέλνει βίντεο υψηλής ευκρίνειας, εντοπίζει ελαττώματα, και ο χειριστής του εδάφους πρέπει να στείλει εντολές για να προσαρμόσει το gimbal, ανίπταμαι διαγωνίως, ή ακόμα και επανατοποθέτηση.

• Σε Μη κατευθυντήρια λειτουργία, Το drone στέλνει βίντεο + τηλεμετρία. Αλλά οποιαδήποτε εντολή (π.χ.. "Πηγαίνετε στη θέση x", "Ζουμ") Πρέπει να αποστέλλεται μέσω ξεχωριστού συνδέσμου ελέγχου. Εάν ο σύνδεσμος ελέγχου αποτύχει (ή χωρίς σχόλια), αυξάνονται οι κίνδυνοι. Επίσης, οποιοδήποτε δυναμικό εμπόδιο ή ζήτημα δεν μπορεί να ανταποκριθεί μέσω του κανάλι βίντεο.
• Σε αμφίδρομη λειτουργία, Τόσο το βίντεο/τηλεμετρία όσο και οι εντολές ελέγχου/εντολών ρέουν μέσω του ίδιου συστήματος. Ο χειριστής βλέπει βίντεο και στέλνει εντολές, ενδεχομένως λαμβάνει επιβεβαιώσεις ή ακόμη και επεξεργασμένα σχόλια. Καλύτερο για ασφάλεια, ακρίβεια.

Αλλά το κόστος είναι σε περισσότερο υλικό, περισσότερα πιθανά σημεία αποτυχίας, πιθανώς περισσότερη κατανάλωση ενέργειας, περισσότερο βάρος; Ενδεχομένως περισσότερη καθυστέρηση εάν το σύστημα δεν είναι βελτιστοποιημένο.

---

Περίληψη: Που?

Εδώ είναι κατευθυντήριες γραμμές:

• Εάν η αποστολή σας είναι απλή, ρουτίνα, Δεν χρειάζεται ταχεία ή δυναμική αλληλεπίδραση, μπορεί να αρκεί ένας μονόπλευρτος σύνδεσμος, και είναι πιο αποτελεσματικό (κόστος, βάρος, εξουσία).
• Εάν χρειάζεστε έλεγχο σε πραγματικό χρόνο, επίγνωση της κατάστασης, ασφάλεια, ή δυναμικές λειτουργίες, Η αμφίδρομη μετάδοση είναι σχεδόν απαραίτητη.
• Πολλά σύγχρονα συστήματα προσφέρουν υβριδικό: κυρίως μονοπάθεια για βίντεο, Αλλά με ξεχωριστό, Ελαφριά ανελκυστήρα για έλεγχο / τηλεμετρία; ή αμφίδρομα συστήματα που μπορούν να μετατραπούν σε λειτουργία Simplex για εξοικονόμηση ενέργειας όταν η αλληλεπίδραση είναι ελάχιστη (Όπως το προϊόν IVCAN παραπάνω).
• Πάντα να εξετάζετε τη ρύθμιση: Πολλές ζώνες συχνοτήτων, επίπεδα ισχύος, ειδικά για αμφίδρομη, ρυθμίζονται; Εξασφαλίστε τη συμμόρφωση.