دو طرفه در مقابل انتقال هواپیماهای بدون سرنشین یک طرفه

دو طرفه در مقابل انتقال هواپیماهای بدون سرنشین یک طرفه: شیرجه عمیق

وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپادها / هواپیماهای بدون سرنشین) به انتقال بی سیم داده ها بین هواپیماهای بدون سرنشین بسیار متکی است (مروارید) و ایستگاه زمینی (یا نقطه کنترل دیگر). انتخاب حالت انتقال -یک طرفه (سیمپلکس / یک طرفه) در مقابل دو طرفه (دوبلکس / دو طرفه)- پیامدهای عمده ای برای عملکرد دارد, قابلیت اطمینان, ایمنی, و چه نوع محتوا را می توان رد و بدل کرد.

در این مقاله ما مقایسه خواهیم کرد:

• روش های انتقال: چه از نظر جسمی / از نظر فنی یک طرفه در مقابل دو طرفه تعریف می کند
• چه محتوا در هر حالت منتقل می شود
• مزایا و اشکالات هر یک
• محصولات مثال برای نشان دادن معاملات

---

منظور ما از انتقال یک طرفه در مقابل دو طرفه چیست؟

• انتقال یک طرفه (گاهی اوقات خوانده می شود سیمپلکس) به معنای جریان داده ها فقط در یک جهت است. معمولاً این از هواپیمای بدون سرنشین به زمین است (تصویری, تله متری), از دستورات کنترل پرواز و دستورات ماموریت از زمین تا هواپیماهای بدون سرنشین پشتیبانی نکنید.

• انتقال دو طرفه (غالباً خوانده می شوند دوبلکس, یا در بعضی موارد روشی که می تواند بین Simplex جابجا شود & دوبلکس) به این معنی است که داده ها از هر دو جهت جریان می یابد: از هواپیمای بدون سرنشین به زمین و از زمین تا هواپیماهای بدون سرنشین. این انتقال ها می توانند شامل فیلم شوند, کنترل دوربین هواپیما و گیمبال / سیگنال های فرمان, تله متری, سمعی, و غیره. کنترل هواپیماهای بدون سرنشین انتقال دو طرفه به طور کلی توسط سایر موارد ساده انجام می شود انتقال داده های بی سیم سیستم ها. از آنجا که آنها از فرکانس ها و کانال های مختلفی از سیستم های بارگیری ویدیویی بی سیم استفاده می کنند, آنها غالباً می توانند از تداخل اسلحه های ضد محاصره همزمان جلوگیری کنند.

ظرافت های مختلفی وجود دارد:

• نیمه دوبلکس در مقابل فول دوبلکس: این که آیا هر دو جهت می توانند به طور همزمان یا فقط در جایگزین استفاده شوند
• حوزه بسامد: با استفاده از کانال های جداگانه / فرکانس برای بالا / پایین پیوند در مقابل موارد مشترک (دوتایی دوپلکس یا فرکانس تقسیم بندی دو برابر, TDD یا FDD)
• تلفیق / رمزگذاری / پروتکل های RF: چه نوع سیگنال, پهنای باند, تاخیر, و غیره.

---

حالت های انتقال & روش

در اینجا تفاوت های فنی کلیدی وجود دارد / روشهای استفاده شده:

جنبه	یک جهت (سیمپلکس)	دو جهته (دوبلکس / دو طرفه)
تخصیص کانال	باند تک کانال یا فرکانس اختصاص داده شده به یک جهت (هوا → زمین)	یا کانال ها/فرکانس های جداگانه برای بالا و پایین, یا از تقسیم زمان/بخش فرکانس یا حتی دوپلکس کامل با فسخ تداخل استفاده کنید
پیچیدگی سخت افزار	معمولاً ساده تر: فقط فرستنده یا فقط گیرنده در یکی از انتهای; نیاز به سخت افزار کانال بازگشت کمتر, وارونگی کمتر / پژواک / مدیریت تداخل	پیچیده تر: برای ارسال و دریافت در هر دو انتها به تجهیزات نیاز دارید; احتمالاً محافظ یا انزوا برای جلوگیری از علاقه به خود; آنتن بیشتر; ملاحظات قدرت بیشتر
تاخیر & همگام سازی	می تواند برای آن یک جهت بهینه شود; کمتر سربار	سربار بیشتر برای هماهنگی دو جهت; برای تصدیق به پروتکل نیاز دارید, پخش کننده, تصحیح خطا; احتمالاً تأخیر بیشتر در برخی عملیات
طیف / استفاده از پهنای باند	فقط پیوند رو به جلو به طیف نیاز دارد; پهنای باند کمتر به طور کلی مورد نیاز است	طیف بیشتری لازم است; یا به اشتراک طیف باهوش تر نیاز دارید; گاهی اوقات ممکن است نرخ در یک جهت کاهش یابد تا ترافیک برگشتی امکان پذیر باشد
مصرف برق	پایین تر (سخت افزار کمتر فعال است, انتقال مداوم کمتر / دریافت کنید)	بالاتر (دو مسیر فعال, احتمالاً انتقال مداوم, چرخه های وظیفه طولانی تر)

---

چه نوع محتوا حمل می شود

انواع محتوا بسته به مأموریت و حالت متفاوت است. این چیزی است که معمولاً می بیند:

محتوای حالت یک طرفه

• تصویری / downlink تصویر: فیلم با کیفیت بالا از دوربین هواپیمای بدون سرنشین به ایستگاه زمینی
• تله سنجی پایین لینک: اطلاعات مربوط به وضعیت ضروری (مختصات GPS, ارتفاع, سطح باتری, گرایش, بررسی های سلامتی)
• داده های حسگر: داده ها از سنسورهای پردازنده (به عنوان مثال،. تصاویر چند قطبی, لیدر, گرمی, زیست محیطی) جریان به زمین
• احتمالاً سیاهههای مربوط به ثبت یا ذخیره شده بارگذاری شده (در صورت عدم نیاز به ارسال دستورات)

در بسیاری از FPV ساده (نمای اول شخص) یا عکاسی هوایی / تنظیمات فیلمبرداری, لینک مهمترین است.

محتوای حالت دو طرفه

علاوه بر همه موارد فوق (تصویری, تله متری, داده های حسگر), شما هم دریافت می کنید:

• کنترل / لینک فرمان: دستورات خلبانی یا خودکار (مسیر پرواز, کنترل گیمبال, سرعت, گرایش) از زمین تا هواپیماهای بدون سرنشین
• تصدیق / گزارش خطا: تأیید دستورات دریافت شده; درخواست های انتقال مجدد; گزارش های کیفیت, و غیره.
• بازخورد فیلم یا سنسور را برگردانید: در هواپیماهای بدون سرنشین پیشرفته تر, ایستگاه زمینی ممکن است تصاویر فرآوری شده را ارسال کند, پوشش واقعیت افزوده, یا درخواست اصلاح کنید
• سمعی / کانال های بین المللی: برای مأموریت هایی مانند جستجو & نجات یا بازرسی, ارتباط صوتی دو طرفه ممکن است مفید باشد
• پیکر بندی / سیستم عامل / به روزرسانی های نرم افزاری: در بعضی موارد بارگذاری تغییرات یا به روزرسانی ها در اواسط پرواز (ناچیز)

---

مزایای & معایب

در اینجا مقایسه جوانب مثبت و منفی است:

ملاک	انتقال یک طرفه	انتقال دو طرفه
سادگی	بسیار ساده برای پیاده سازی, سخت افزار سبک تر, نقاط کمتری از شکست	پیچیده تر; سخت افزار بیشتر, پروتکل بیشتر سربار
هزینه	هزینه اولیه پایین, تعمیر و نگهداری کمتر برای جفت انتقال/دریافت	هزینه بالاتر (رادیوهای اضافی, آنتن ها, پردازش سیگنال و غیره)
مصرف برق	پایین تر; فقط یک جهت به طور مداوم فعال است	بالاتر; هر دو انتقال می یابند & دریافت کنید (یا سوئیچینگ) افزایش مصرف برق
تاخیر	می تواند برای ویدیوی/تله متری downlink پایین تر باشد, از آنجا که هیچ ترافیک بالادست یا حداقل	برخی از مزیت های بازخورد, بلکه بالای سر; تأخیر بالقوه اگر دستورات کنترل نیاز به تأیید دارند
قابلیت اطمینان	اگر دستورات کنترل نیاز به بازخورد داشته باشند ، کمتر قوی تر هستند; در صورت عدم موفقیت ویدیو و عدم اطلاعات در مورد کور بودن ، خطر از دست دادن کنترل یا کور بودن	قابلیت اطمینان بیشتر; بازخورد اجازه تصحیح خطا را می دهد, مجدداً, کنترل سازگار
انعطاف پذیری	برای ماموریت های ساده تر کافی است (به عنوان مثال،. ضبط ویدیو, نقشه برداری, عکاسی)	برای ماموریت های پیشرفته ضروری است (بازرسی, کنترل در زمان واقعی, ایمنی, خودمانی)
ایمنی	در صورت عدم وجود پیوند برگشتی برای اطلاعات مهم ، در محیط های پیچیده به طور بالقوه کمتر ایمن است	ایمن تر: امکان ارسال دستورات اضطراری; سقط جنین و غیره; زمین می تواند مداخله کند
پهنای باند / بازده طیف	در هر جریان داده مورد علاقه کارآمدتر (تمام ظرفیت ها به یک جهت اختصاص داده شده است)	به طور کلی کمتر کارآمد است مگر اینکه به خوبی طراحی شده باشد; نیمی از پهنای باند (اگر متقارن باشد) بسته به مأموریت ممکن است مورد استفاده قرار گیرد

---

موارد استفاده و جایی که هر کدام مناسب است

• انتقال یک طرفه خوب است چه زمانی:
  • مأموریت ساده و قابل پیش بینی است: به عنوان مثال،. فیلمبرداری هوایی / عکس / ویدئویی که در آن هواپیمای بدون سرنشین مسیر پیش برنامه ریزی شده را پرواز می کند, و خلبان فقط به فیلم نیاز دارد + تله متری
  • شما نیازی به کنترل واکنشی فوری یا بازخورد ندارید
  • شما می خواهید وزن/قدرت/مدت زمان کمتری داشته باشید / هزینه
• انتقال دو طرفه هنگامی که:
  • شما مأموریت های پویا یا واکنشی دارید (بازرسی, جستجو کردن & نجات, نظارت) جایی که کنترل فوری / بازخورد لازم است
  • شما نیاز به کنترل از راه دور بر روی بارها دارید (گیم, دستکاری کننده ها, حسگرها) یا نیاز به ارسال دستورات برای هواپیماهای بدون سرنشین
  • شما به ایمنی اهمیت می دهید و کنترل های محکم می خواهید

---

ملاحظات فن آوری & چالش

هنگام اجرای انتقال دو طرفه, به خصوص در محدوده طولانی یا از طریق موانع / غیر خط دید, چالش های زیادی وجود دارد.

• تداخل و علاقه به خود در سیستم های تمام دوپلکس: در صورت انتقال و دریافت فرکانس های مشابه یا نزدیک
• تاخیر & با صدای بلند: دستورات کنترل Uplink اغلب به تأخیر کم نیاز دارند; Downlink Video ممکن است تحمل بیشتری داشته باشد, اما در ترکیب ما باید تأخیرها را مدیریت کنیم
• محدودیت های پهنای باند: جریان های ویدیویی سنگین هستند, بنابراین تخصیص پهنای باند به اندازه کافی برای هر دو فیلم و کنترل می تواند چالش برانگیز باشد
• محدودیت های قدرت: سخت افزار بیشتر (آنتن ها, رادیو) به معنای استفاده بیشتر از قدرت است, وزن, بنابراین بر زمان پرواز تأثیر می گذارد
• مقررات: مجوز طیف, قدرت مجاز, فرکانس, محدودیت های نظارتی می تواند توانایی دو طرفه را محدود کند

---

مثال مقایسه محصول: از ivcan

برای آوردن این ایده ها به اصطلاحات مشخص, بیایید به محصولی از IVCAN که از هر دو حالت یک طرفه و دو طرفه پشتیبانی می کند ، نگاه کنیم. این به نمایش معاملات واقعی کمک می کند.

منزل / "فرستنده داده های ویدئویی دوبلکس با اترنت RJ45 (170-860 مگاهرتز)”

Vcan 1886 دستگاهی برای هواپیماهای بدون سرنشین است که از هر دو حالت پشتیبانی می کند: سیمپلکس (یک طرفه) و دوبلکس (دو طرفه) انتقال. مشخصات کلیدی / ویژگی:

• محدوده فرکانس: 170-860 مگاهرتز, که کاملاً گسترده است. این اجازه می دهد تا ارتباطات پهپاد در بسیاری از گروهها ارتباطات پهپاد را فراهم کند.
• تعویض حالت: می توان آن را بین حالت Simplex و Duplex تغییر داد.
• رابط ها: RJ45 اترنت, RS232, UART, TTL, احتمالاً SBU برای سازگاری با کنترل پرواز. این انعطاف پذیری در نحوه کنترل می دهد / تصویری / تله متری در هم تنیده می شود.
• طول/دامنه مسیر: ادعای صفحه محصول > 75 کیلومتر برای برخی از تنظیمات. این یک محدوده بسیار طولانی است, احتمالاً تحت شرایط مطلوب (خط دید, قدرت بالا, آنتن های خوب).
• گزینه های تقویت برق: اختیاری نیست (تقویت کننده های قدرت) تا وات بالا (بستگی به پیکربندی دارد).
• جداگانه: آنتن ها: این دستگاه از دو آنتن RF استفاده می کند: یکی برای انتقال, یکی برای دریافت. این به جداسازی تداخل و بهبود عملکرد دوبلکس کمک می کند.

تجارت در این محصول

• اندازه / وزن / قدرت: دستگاهی قادر به محدوده> 75 کیلومتر, با خروجی قدرت بالا, دو آنتن, و غیره., احتمالاً بزرگ و گرسنه است. این تأثیر هواپیماهای بدون سرنشین را می تواند بر روی آن تأثیر بگذارد, و چه مدت می توانند پرواز کنند.
• تاخیر: در حالی که دوبلکس اجازه بازخورد و کنترل فرمان را می دهد, پیوند مسافت طولانی (مخصوصاً با قدرت بالا و فرکانس طولانی) ممکن است تأخیر اضافه کند; فیلم ممکن است تخریب شود یا به فشرده سازی نیاز داشته باشد, که باعث تأخیر می شود.
• هزینه & پیچیدگی: چنین دستگاه های انعطاف پذیر تمایل به گران تر دارند, پیچیده تر برای پیکربندی (صدور مجوز, پیکربندی رابط, انتخاب آمپلی فایر صحیح, اطمینان از تراز آنتن, و غیره.).
• محدودیت های نظارتی: با قدرت بالا کار می کند, دامنه فرکانس, برد طولانی - این ممکن است در بسیاری از حوزه های قضایی به مجوز نیاز داشته باشد یا تحت تنظیم رادیو قرار بگیرد. همچنین ایمنی / نگرانی های تداخل.

مقایسه با یک ویدیوی یک طرفه یک طرفه خالص فرستنده downlink

اگر در عوض از یک فرستنده ویدیویی یک طرفه استفاده کرده اید (هوا → زمین) فقط (برای فیلمبرداری سینمایی بگویید):

• سخت افزار ساده تر خواهد بود (فقط فرستنده هواپیمای بدون سرنشین, گیرنده در زمین)
• مصرف برق کمتر خواهد بود
• احتمالاً سبک تر و ارزان تر
• اما شما توانایی ارسال دستورات را از دست می دهید / بازخورد را از طریق آن لینک دریافت کنید (مگر اینکه از لینک کنترل جداگانه استفاده شود)

---

کارایی & معیارها: چه چیزی را اندازه گیری کنیم

هنگام انتخاب بین یونی- در مقابل دو جهته, یا ارزیابی محصولات, معیارهای کلیدی شامل:

• برد (خط دید در مقابل غیر لوس)
• پهنای باند / نرخ داده (مخصوصاً برای فیلم: وضوح, نرخ فریم, تراکم)
• تاخیر (تأخیر فرمان, تاخیر و ویدئویی)
• قابلیت اطمینان / از دست دادن بسته / نرخ خطا
• مصرف برق و وزن اضافه شده است
• مقاومت در برابر تداخل / خود سر / بازده طیف
• مقیاس پذیری (چند هواپیمای بدون سرنشین, یا فرکانس تعویض / کانال)

---

مطالعه موردی: استفاده از دو طرفه در عمل

یک مأموریت پهپاد برای بازرسی صنعتی در نظر بگیرید: هواپیماهای بدون سرنشین در اطراف یک ساختار بزرگ پرواز می کنند (یک برج بگو), ویدیوی با کیفیت بالا را به پایین می فرستد, نقص را تشخیص می دهد, و اپراتور زمینی برای تنظیم گیمبال باید دستوراتی ارسال کند, بزرگ شدن, یا حتی تغییر مکان.

• که در حالت یک طرفه, هواپیمای بدون سرنشین ویدیو را ارسال می کند + تله متری. اما هر فرمان (به عنوان مثال،. "برو به مکان X", "بزرگنمایی") باید از طریق لینک کنترل جداگانه ارسال شود. در صورت عدم موفقیت آن لینک کنترل (یا بدون بازخورد), خطر افزایش می یابد. همچنین هرگونه مانع یا مسئله پویا از طریق کانال ویدیویی قابل پاسخ نیست.
• که در حالت دو طرفه, هر دو فیلم/تله متری و کنترل/دستورات از طریق همان سیستم جریان می یابند. اپراتور ویدیو را می بیند و دستورات را می فرستد, احتمالاً تأیید یا حتی بازخورد پردازش شده را دریافت می کند. برای ایمنی بهتر است, دقت.

اما هزینه در سخت افزار بیشتر است, نقاط شکست بالقوه بیشتر, احتمالاً مصرف انرژی بیشتر, وزن بیشتر; اگر سیستم بهینه نشده باشد ، احتمالاً تأخیر بیشتری دارد.

---

خلاصه: کدام یک را انتخاب کنید?

در اینجا دستورالعمل ها آورده شده است:

• اگر مأموریت شما ساده است, روال, نیازی به تعامل سریع یا پویا نیست, یک پیوند یک طرفه ممکن است کفایت کند, و کارآمدتر است (هزینه, وزن, قدرت).
• اگر به کنترل زمان واقعی نیاز دارید, آگاهی موقعیتی, ایمنی, یا عملیات پویا, انتقال دو طرفه تقریباً ضروری است.
• بسیاری از سیستم های مدرن ترکیبی را ارائه می دهند: در درجه اول یک طرفه برای فیلم, اما با یک جداگانه, بالابر سبک برای کنترل / تله متری; یا سیستم های دو طرفه که می توانند در حالت Simplex تبدیل شوند تا در هنگام تعامل حداقل قدرت را ذخیره کنند (مانند محصول ivcan در بالا).
• همیشه مقررات را در نظر بگیرید: بسیاری از گروههای فرکانس, سطح قدرت, مخصوصاً برای دو طرفه دوربرد, تنظیم می شوند; اطمینان از انطباق.