フライトコントロールデータとCOFDMビデオ伝送を統合します

Flight ControlデータをCOFDMビデオ伝送システムと統合します

無人の航空システムの急速に成長する分野 (UAS), 信頼できるビデオ伝送と正確なテレメトリーは、両方ともミッションの成功にとって重要です. 航空プラットフォーム - 公安のためのドローン, 火災対応, 交通監視, または軍事偵察 - リアルタイムのフライトコントロールデータを地上局に返信しながら、高品質のビデオを送信することができません.

長距離の最も効果的なテクノロジーの1つ, 低遅延のビデオトランスミッションはです COFDM (コード化された直交周波数分割多重方式). COFDM は堅牢な機能を提供します, 干渉耐性デジタルリンク, 複雑なマルチパス環境でも明確なビデオを確保します. しかし、より多くのオペレーターが統合された状況認識を要求するにつれて, よくある疑問が生じます:

Flight ControlデータをCOFDMビデオストリームと一緒にオーバーレイまたは送信するにはどうすればよいですか?

この記事では、利用可能な方法について説明します, 彼らの利点を比較します, COFDMトランスミッターがMSPなどの一般的なテレメトリープロトコルでどのように動作するかを説明します (Multiwiiシリアルプロトコル) UART経由 - シームレスなビデオとデータリンクソリューションを作成する.

飛行制御データのオーバーレイまたは送信の理由?

ビデオだけで状況認識を提供します, しかし、テレメトリなし, オペレーターには、ような重要な情報が不足している場合があります:

  • GPS座標と高度
  • 飛行態度 (ロール, ピッチ, ヨー)
  • バッテリーのステータスと電力消費
  • リンク品質とRSSI
  • ナビゲーションウェイポイントまたはホームの方向

ビデオとテレメトリーを組み合わせることで、地上オペレーターがリアルタイムでデータ駆動型の決定を下すことができることが保証されます, 安全性と効率の両方を向上させます.

テレメトリをCOFDMビデオと組み合わせる3つの主要な方法

1. ビデオレベルのオーバーレイ (OSDメソッド)

最も簡単な方法は次のとおりです 飛行データをビデオストリームに直接埋め込みました 送信前. これは、OSDを使用して行われます (画面上のディスプレイ) モジュール.

  • それがどのように機能するか:
    フライトコントローラーはテレメトリーデータを出力します (mavlink, MSP, NMEA, PWM, 等). OSDモジュールはデータを読み取り、グラフィカルオーバーレイを生成します - テキスト, ゲージ, アイコン - 次に、ビデオ信号に重ねられます. 組み合わせたビデオストリームは、ワイヤレストランスミッションのためにCOFDM送信機に送信されます.
  • メリット:
    • 最小限のハードウェアとの簡単な統合.
    • 地上局には追加のソフトウェアは必要ありません。Dataはビデオフィードに表示されます.
    • COFDM送信機がデータのパススルーをサポートしていなくても機能します.
  • 短所:
    • データはビデオに「焼き付け」され、処理のために抽出することはできません.
    • 画面スペースを取り上げます.
    • 高度なデータアプリケーションの柔軟性が限られています.

この方法は、目標がだけである場合に理想的です ビデオ画面にテレメトリを表示します, 地上駅でデータを個別に分析またはログする必要がない.

2. COFDMデジタルリンクの多重化データ (推奨)

最新のCOFDMシステムは、ビデオ伝送だけでなく、 双方向データ通信. 多くのCOFDM送信機には、この目的のために特別にシリアルまたはIPポートが含まれています.

  • それがどのように機能するか:
    • ビデオはH.264またはH.265でエンコードされ、メインCOFDMチャネルに送信されます.
    • フライトコントローラーからのテレメトリーデータは、UARTを介して送信機に送られます (RS232 / 485) またはイーサネット.
    • グラウンドレシーバーで, システムは、ビデオストリームとデータストリームを分離します. ビデオはモニ​​ターまたはデコーダーに送られます, テレメトリーデータは、対応するUART/イーサネットポートを介して出力されます.
    • グラウンドコントロールソフトウェアは、テレメトリをリアルタイムで解析および表示できます.
  • メリット:
    • ビデオとテレメトリーは、互いに干渉することなく別々に送信されます.
    • データを記録できます, 分析, または、閉ループ制御に使用されます.
    • サポート 双方向通信: 地上局は、航空機にコマンドを送り返すことができます (例えば, ウェイポイントを変更します, パラメーターを調整します).
    • 高度なアプリケーションでは高度にスケーラブルです.
  • 短所:
    • データパススルーサポートを備えたCOFDMモジュールが必要です.
    • 統合は慎重なプロトコルマッチングが必要になる場合があります (例えば, ボーレート, パケットフレーミング).

これは、構築する際の好ましいソリューションです プロのドローンシステム, 特に公安のために, 防衛, テレメトリーがビデオと同じくらい重要な産業用途.

3. アナログ信号オーバーレイ (伝統的なアプローチ)

デジタルシステムが支配的になる前, テレメトリーはしばしばasとして埋め込まれました アナログ信号 ビデオチャンネルのセカンダリサブキャリアに. この手法は、今日でも使用できます:

  • それがどのように機能するか:
    テレメトリーは、アナログビデオ入力のサブキャリアに変調されています. COFDM送信機は、結合された信号をデジタル化および送信します. 受信機で, サブキャリアは、テレメトリを回復するために復調されます.
  • メリット:
    • 基本的なCOFDMエンコーダーでも機能します.
    • 高度なデジタルインターフェイスは必要ありません.
  • 短所:
    • 時代遅れで柔軟性が低い.
    • より低い効率と限られたデータ帯域幅.
    • 最新のテレメトリのニーズには理想的ではありません.

この方法はまだレガシーシステムに関連しているかもしれませんが, ほとんどの新しいデザインでは、OSDオーバーレイまたはデジタル多重化のいずれかを使用しています.

UARTポート経由でMSPディスプレイを使用します

今日最も一般的な要件の1つは、COFDMシステムを使用するフライトコントローラーと統合することです MSP (Multiwiiシリアルプロトコル). MSPは、Betaflightなどのオープンソースフライトコントロールソフトウェアによって広くサポートされています, inav, とクリーンフライト, また、多くのOSDモジュールとディスプレイと互換性があります.

MSPテレメトリをCOFDMリンクに統合する方法は次のとおりです:

  1. フライトコントローラー出力
    • 専用のUARTポートにテレメトリーを送信するようにフライトコントローラーを構成する.
    • プロトコルをMSPに設定し、COFDMトランスミッターまたはOSDとボーレートを一致させます.
  2. COFDMトランスミッター入力
    • フライトコントローラーのUARTTXをCOFDMトランスミッターのデータ入力ポートに接続します (通常、RS232, TTL, またはイーサネットアダプター).
    • 適切な電圧レベルマッチングを確認します (例えば, 3.3VSで. 5V).
  3. COFDMリンクを介した送信
    • COFDMシステムは、MSPパケットを生のシリアルデータとして扱い、ビデオストリームと一緒にそれらを送信します.
    • 遅延は最小限です, 通常、テレメトリーパケットの数ミリ秒未満.
  4. 地上局のレセプション
    • COFDMレシーバーで, UARTデータは地上局に出力されます.
    • MSP互換ディスプレイデバイス (MSP OSDやTelemetryソフトウェアなど) パケットをデコードして、リアルタイムのフライト情報を表示できます.
  5. オプションのビデオオーバーレイ
    • 必要に応じて, 同じMSPデータは、エアサイドのOSDモジュールに供給できます, そのため、ビデオフィード自体にはバックアップとしてフライトデータが含まれています.

この二重のアプローチにより、冗長性が保証されます: テレメトリーは、分析と制御のための生データとして利用できます, また、ライブビデオフィードのオーバーレイとしても表示されます.

実用的な例: COFDMおよびMSP統合を備えたUAV

COFDM送信機を運ぶ固定翼のUAVを想像してください. UAVは、inavを実行するフライトコントローラーを使用します, MSPテレメトリをUARTに出力します.

  • エアサイド:
    • UAVカメラは、ビデオをCOFDM送信機に送ります.
    • フライトコントローラーは、UARTを介してMSPデータをCOFDM送信機のデータポートに送信します.
    • オプション, OSDモジュールは重要なデータをオーバーレイします (高度, 速度, バッテリー) ビデオに.
  • グラウンドサイド:
    • COFDMレシーバーは、ビデオをモニターに出力します.
    • テレメトリーデータは、UARTを介してラップトップまたはGCSソフトウェアに同時に出力されます.
    • オペレーターは画面上でリアルタイムのフライトステータスを表示し、後で記録されたデータを分析できます.

この構成は、最大の柔軟性を提供します: ライブビデオ認識と意思決定のための正確なテレメトリ.

ベストプラクティスと考慮事項

  1. プロトコル互換性
    • COFDMトランスミッターが透明なシリアルデータパススルーをサポートしていることを確認してください.
    • フライトコントローラーとCOFDMモジュールの間のボーレートを一致させます (一般的に 115200 若しくは 57600).
  2. パワーと接地
    • UARTポート間の電圧互換性を確認します (例えば, 3.3VSで. 5V).
    • データの破損を避けるためには、デバイス間の適切な接地が不可欠です.
  3. エラー処理
    • COFDMリンクは堅牢です, ただし、テレメトリーパケットに常にチェックサム検証を実装してください.
    • フォワードエラー修正の使用を検討してください (FEC) ミッションクリティカルシステム用.
  4. 冗長性
    • 重要なミッションの場合, ビデオフィードのオーバーレイテレメトリ そして 個別のデータとして送信します.
    • これにより、データチャネルが干渉に遭遇した場合、少なくとも1つのパスが利用可能なままになります.
  5. 将来の拡張
    • COFDMシステムがイーサネットをサポートしている場合, より高いデータレートとより豊富なプロトコルのために、UARTからIPベースのテレメトリに切り替えることを検討してください.

結論

COFDMビデオと一緒に飛行制御データをオーバーレイまたは送信することは可能であるだけでなく、最新のUAV操作に不可欠です. オペレーターには3つの主要なオプションがあります:

  • ビデオオーバーレイ (OSD) 簡単に.
  • デジタル多重化 専門家のために, 柔軟なアプリケーション.
  • アナログオーバーレイ レガシー互換性のため.

と統合するとき UART経由のMSPディスプレイ, COFDMシステムは、最小限のレイテンシでビデオと一緒にテレメトリを運ぶことができます, 信頼性の高いリアルタイムフライトデータを地上ステーションに提供します. 堅牢なビデオリンクとテレメトリを組み合わせることにより, UAVオペレーターは、複雑なミッションを安全かつ効果的に実行するために必要な状況認識を獲得します.

次世代の空中システムを構築する組織向け, 統合されたテレメトリーを備えたCOFDMは、公安の成功の基盤です, 緊急対応, 産業検査, および防衛アプリケーション.

質問する

← 戻る

ご回答をありがとうございました。 ✨