양방향 대 단방향 드론 전송

양방향 대 단방향 드론 전송: 깊은 다이빙

무인 공중 차량 (UAV / 드론) 드론 간의 데이터 전송에 크게 의존 (공기 중) 그리고 지상국 (또는 다른 제어점). 전송 모드 선택 -단방향 (단순성 / 일방 통행) 대 양방향 (듀플렉스 / 양방향)- 성능에 큰 영향을 미칩니다, 신뢰할 수 있음, 안전, 그리고 어떤 종류의 콘텐츠를 교환 할 수 있습니다.

이 기사에서는 비교하겠습니다:

• 전송 방법: 물리적으로 / 기술적으로 단방향 대 양방향을 정의합니다
• 각 모드에서 전송되는 컨텐츠
• 각각의 장점과 단점
• 트레이드 오프를 설명하기위한 제품의 예

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우리는 단방향 대 양방향 전송이란 무엇을 의미합니까?

• 단방향 전송 (때때로 전화를 걸었습니다 단순성) 데이터는 한 방향으로 만 흐름을 의미합니다. 일반적으로 이것은 드론에서 땅까지입니다 (비디오, 원격 측정), 지상에서 드론으로의 비행 제어 명령 및 미션 명령을 지원하지 않습니다..

• 양방향 전송 (종종 호출 듀플렉스, 또는 경우에 따라 Simplex간에 전환 할 수있는 모드 & 듀플렉스) 데이터는 양방향으로 흐르는 것을 의미합니다: 무인 항공기에서 지상으로 과 땅에서 드론으로. 이러한 전송에는 비디오가 포함될 수 있습니다, 평면 및 짐벌 카메라 제어 / 명령 신호, 원격 측정, 오디오, 기타. 양방향 변속기 드론의 제어는 일반적으로 다른 단순에 의해 처리됩니다. 무선 데이터 전송 시스템. 무선 비디오 다운로드 시스템에서 다른 주파수와 채널을 사용하기 때문에, 그들은 종종 카운터 노먼 총의 간섭을 동시에 피할 수 있습니다..

다른 미묘함이 있습니다:

• 반이중 대 전이중: 양방향을 동시에 사용하거나 교대로 만 사용할 수 있는지 여부
• 주파수 도메인: 별도의 채널 사용 / UP 주파수 / 다운 링크 대 공유 (시간 분할 이중 또는 주파수 차별 듀플렉스, TDD 또는 FDD)
• 조정 / 부호화 / RF 프로토콜: 어떤 종류의 신호, 대역폭, 지연 시간, 기타.

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전송 모드 & 행동 양식

주요 기술적 차이점은 다음과 같습니다 / 사용 된 방법:

측면	단방향 (심플렉스)	양방향 (듀플렉스 / 양방향)
채널 할당	단일 채널 또는 주파수 대역 (공기 →지면)	위아래로 별도의 채널/주파수, 또는 간섭 취소와 함께 시간 구분/주파수 분할 또는 심지어 전이중을 사용하십시오
하드웨어 복잡성	보통 더 간단합니다: 송신기 또는 끝 중 하나의 수신기 만; 리턴 채널 하드웨어의 필요성이 적습니다, 반전이 적습니다 / 에코 / 간섭 관리	더 복잡합니다: 양쪽 끝에서 보내고받을 장비가 필요합니다; 자기 간섭을 피하기 위해 차폐 또는 고립; 더 많은 안테나; 더 많은 전력 고려 사항
지연 시간 & 동기화	해당 한 방향에 대해 최적화 할 수 있습니다; 오버 헤드가 적습니다	두 방향을 조정하기위한 더 많은 오버 헤드; 승인을위한 프로토콜이 필요합니다, 방송사, 오류 수정; 일부 작업에서 더 많은 대기 시간이있을 수 있습니다
스펙트럼 / 대역폭 사용	전방 링크 만 스펙트럼이 필요합니다; 전반적으로 대역폭이 적습니다	더 많은 스펙트럼이 필요합니다; 또는 더 똑똑한 스펙트럼 공유가 필요합니다; 때로는 한 방향으로의 요금이 감소하여 반환 트래픽을 허용 할 수 있습니다.
전력 소비	낮추다 (적은 하드웨어 활성, 덜 연속적인 전송 / 받다)	더 높은 (두 개의 활성 경로, 아마도 연속적인 트랜시스, 더 긴 듀티 사이클)

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어떤 종류의 콘텐츠가 수행됩니까?

컨텐츠 유형은 미션과 모드에 따라 다릅니다.. 다음은 일반적으로 보는 것입니다:

단방향 모드 내용

• 비디오 / 이미지 다운 링크: 드론 카메라에서 지상국까지 고화질 비디오
• 원격 측정 다운 링크: 필수 상태 정보 (GPS 좌표, 고도, 배터리 잔량, 정위, 건강 점검)
• 센서 데이터: 온보드 센서의 데이터 (예컨대. 다중 스펙트럼 이미 저, LIDAR, 열의, 환경) 지상으로 스트리밍
• 로그 또는 저장된 페이로드 데이터 (명령을 다시 보낼 필요가없는 경우)

많은 간단한 FPV에서 (1인칭 시점) 또는 항공 사진 / 비디오 설정, 다운 링크가 가장 중요합니다.

양방향 모드 내용

위의 모든 것 외에도 (비디오, 원격 측정, 센서 데이터), 당신도 얻습니다:

• 제어 / 명령 업 링크: 파일럿 또는 자동 조종 장치 명령 (비행 경로, 짐벌 제어, 속도, 정위) 땅에서 드론으로
• 감사의 말 / 오류보고: 받은 명령의 확인; 재전송 요청; 품질 보고서, 기타.
• 비디오 또는 센서 피드백을 반환합니다: 더 고급 드론에서, 지상국은 처리 된 이미지를 다시 보낼 수 있습니다, 증강 현실 오버레이, 또는 요청 수정
• 오디오 / 인터콤 채널: 검색과 같은 임무 & 구조 또는 검사, 양방향 음성 통신이 유용 할 수 있습니다
• 구성 / 펌웨어 / 소프트웨어 업데이트: 경우에 따라 변경 또는 업데이트를 업로드하는 경우 비행 중반에 업데이트됩니다 (희귀한)

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장점 & 단점

다음은 장단점의 비교입니다:

표준	단방향 전송	양방향 전송
간단	구현하기가 매우 간단합니다, 더 가벼운 하드웨어, 더 적은 실패점	더 복잡합니다; 더 많은 하드웨어, 더 많은 프로토콜 오버 헤드
비용	초기 비용 절감, 전송/수신 쌍에 대한 유지 보수가 적습니다	더 높은 비용 (추가 라디오, 안테나, 신호 처리 등)
전력 소비	낮추다; 한 방향 만 연속적으로 활성화됩니다	더 높은; 두 전송 & 받다 (또는 전환) 전력 사용량을 늘리십시오
지연 시간	다운 링크 비디오/원격 측정의 경우 더 낮을 수 있습니다, 상류 트래픽이 없거나 최소화되므로	피드백의 일부 장점, 그러나 오버 헤드; 제어 명령에 확인이 필요한 경우 잠재적 대기 시간
신뢰할 수 있음	제어 명령에 피드백이 필요한 경우 덜 견고합니다; 비디오가 실패하고 업 링크 정보가없는 경우 통제력을 잃거나 맹인이 될 위험	더 큰 신뢰성; 피드백은 오류 수정을 허용합니다, 재심, 적응 형 제어
유연성	더 간단한 임무를 수행하기에 충분합니다 (예컨대. 비디오 캡처, 매핑, 사진술)	고급 임무에 필수적입니다 (검사, 실시간 제어, 안전, 자치)
안전	중요한 정보에 대한 리턴 링크가없는 경우 복잡한 환경에서는 잠재적으로 안전하지 않습니다.	더 안전합니다: 비상 사령부를 보낼 수있는 능력; 중단 등; 지면은 개입 할 수 있습니다
대역폭 / 스펙트럼 효율	관심있는 데이터 스트림 당보다 효율적입니다 (모든 용량은 한 방향으로 전념합니다)	잘 설계되지 않는 한 전반적으로 덜 효율적입니다; 대역폭의 절반 (대칭 인 경우) 임무에 따라 사용되지 않을 수 있습니다

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사용 사례 및 각각의 적절한 위치

• 단방향 전송 언제 괜찮습니다:
  • 임무는 간단하고 예측 가능합니다: 예컨대. 항공 촬영법 / 사진 / 드론이 미리 계획된 경로를 날리는 비디오, 파일럿은 비디오 만 필요합니다 + 원격 측정
  • 즉각적인 반응 제어 나 피드백이 필요하지 않습니다
  • 더 낮은 무게/전력/지속 시간을 원합니다 / 비용
• 양방향 전송 언제든 필요합니다:
  • 역동적이거나 반응성 임무가 있습니다 (검사, 수색 & 구조하다, 감시) 즉시 통제하는 곳 / 피드백이 필요합니다
  • 페이로드에 대한 원격 제어가 필요합니다 (짐발, 조작기, 센서) 또는 드론에 명령을 보내야합니다
  • 안전에 관심이 있고 강력한 폴백 제어를 원합니다

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기술 고려 사항 & 도전

양방향 전송을 구현할 때, 특히 긴 범위 또는 장애물을 통해 / 시야에 들어오지 않는, 많은 도전이 있습니다.

• 간섭 및 자기 회의 전이중 시스템에서: 장치가 동일 또는 근접 주파수로 전송 및 수신하는 경우
• 지연 시간 & 지터: 업 링크 제어 명령은 종종 낮은 대기 시간이 필요합니다; 비디오 다운 링크에는 더 많은 공차가있을 수 있습니다, 그러나 결합하여 지연을 관리해야합니다
• 대역폭 제약 조건: 비디오 스트림은 무겁습니다, 따라서 비디오와 제어에 충분한 대역폭을 할당하는 것은 어려울 수 있습니다.
• 전력 제약: 더 많은 하드웨어 (안테나, 라디오) 더 많은 전력 사용을 의미합니다, 무게, 따라서 비행 시간에 영향을 미칩니다
• 규제: 스펙트럼 라이센스, 허용 전력, 주파수, 규제 제한은 양방향 기능을 제한 할 수 있습니다

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예제 제품 비교: IVCAN에서

이러한 아이디어를 구체적인 용어로 가져옵니다, 단방향 및 양방향 모드를 모두 지원하는 IVCAN의 제품을 살펴 보겠습니다.. 이것은 실제 상충 관계를 보여줍니다.

IVCAN / “RJ45 이더넷이있는 이중 단순 비디오 데이터 송신기 (170-860 메가 헤르츠)"

Vcan 1886 두 모드를 모두 지원하는 드론을위한 장치입니다: 단순성 (일방 통행) 그리고 이중 (양방향) 전염. 주요 사양 / 특징:

• 주파수 범위: 170-860 메가 헤르츠, 꽤 넓습니다. 이를 통해 많은 밴드에서 지상 스테이션 ation 드론 통신이 가능합니다.
• 모드 전환: Simplex와 듀플렉스 모드 사이를 전환 할 수 있습니다.
• 인터페이스: RJ45 이더넷, RS232, UART, TTL, 비행 제어기 호환성을위한 SBU. 그것은 제어 방법에 유연성을 제공합니다 / 비디오 / 원격 측정이 인터페이스됩니다.
• 경로 길이/범위: 제품 페이지는 주장합니다 > 75km 일부 구성의 경우. 그것은 매우 장거리입니다, 아마도 유리한 조건에서 (시선, 고전력, 좋은 안테나).
• 전력 증폭 옵션: 선택 사항이 아닙니다 (전력 증폭기) 최대 높은 와트 (구성에 따라).
• 갈라져: 안테나: 이 장치는 두 개의 RF 안테나를 사용합니다: 전송을위한 하나, 수신을위한 하나. 이는 간섭을 분리하고 이중 성능을 향상시키는 데 도움이됩니다.

이 제품의 트레이드 오프

• 크기 / 무게 / 힘: > 75km 범위의 장치, 높은 전력 출력, 두 개의 안테나, 기타, 크고 전력이 부족할 가능성이 높습니다. 그것은 그것을 장착 할 수있는 드론에 영향을 미칩니다, 그리고 그들이 날 수있는 시간.
• 지연 시간: 이중은 피드백과 명령 제어를 허용합니다, 장거리 링크 (특히 높은 전력과 긴 주파수) 대기 시간을 추가 할 수 있습니다; 비디오는 저하되거나 압축이 필요할 수 있습니다, 지연이 추가됩니다.
• 비용 & 복잡성: 이러한 유연한 장치는 더 비싼 경향이 있습니다, 더 복잡한 구성 (주파수 라이센스, 인터페이스 구성, 올바른 증폭기 선택, 안테나 정렬 보장, 기타).
• 규제 제약: 고전력에서 작동합니다, 넓은 주파수 범위, 장거리 - 많은 관할 구역에서 라이센스가 필요하거나 무선 규정에 해당 할 수 있습니다.. 또한 안전 / 간섭 문제.

순수한 단방향 비디오 다운 링크 송신기와 비교

대신 단방향 비디오 송신기를 사용한 경우 (공기 →지면) 만 (영화 촬영을 위해 말하십시오):

• 하드웨어가 더 간단합니다 (드론의 송신기 만 있습니다, 지상에 수신기)
• 전력 사용은 낮을 것입니다
• 가볍고 저렴할 수 있습니다
• 그러나 당신은 명령을 보낼 수있는 능력을 잃습니다 / 해당 링크에 대한 피드백을받습니다 (별도의 제어 링크가 사용되지 않는 한)

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공연 & 메트릭: 측정 할 내용

Uni 중에서 선택할 때- 양방향 대, 또는 제품 평가, 주요 지표에는 포함됩니다:

• 범위 (라인 vs 비 로스)
• 대역폭 / 데이터 속도 (특히 비디오의 경우: 해결, 프레임 속도, 압축)
• 지연 시간 (명령 대기 시간, 비디오 대기 시간)
• 신뢰할 수 있음 / 패킷 손실 / 오류율
• 전력 소비 무게가 추가되었습니다
• 간섭 복원력 / 자기 간섭 / 스펙트럼 효율
• 확장 성 (다수의 드론, 또는 전환 주파수 / 채널)

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사례 연구: 실제로 양방향 사용

산업 검사를위한 드론 임무를 고려하십시오: 드론은 큰 구조 주위로 날아갑니다 (탑이라고 말하십시오), 고화질 비디오를 다운합니다, 결함을 감지합니다, 지상 운영자는 Gimbal을 조정하기 위해 명령을 보내야합니다., 줌, 또는 재배치.

• 에서 단방향 모드, 드론은 비디오를 보냅니다 + 원격 측정. 그러나 모든 명령 (예컨대. "X 위치로 이동", "확대") 별도의 제어 링크를 통해 보내야합니다. 해당 제어 링크가 실패하면 (또는 피드백이 없습니다), 위험이 증가합니다. 또한 동적 장애물이나 문제는 비디오 채널을 통해 응답 할 수 없습니다..
• 에서 양방향 모드, 비디오/원격 측정 및 제어/명령은 동일한 시스템을 통해 흐릅니다. 연산자는 비디오를보고 명령을 보냅니다, 확인 또는 처리 된 피드백을받을 수 있습니다. 안전을 위해 더 좋습니다, 정도.

그러나 비용은 더 하드웨어에 있습니다, 더 많은 잠재적 실패 지점, 아마도 더 많은 전력 소비, 더 많은 무게; 시스템이 최적화되지 않으면 더 지연 될 수 있습니다.

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요약: 선택할 수 있습니다?

다음은 지침입니다:

• 당신의 임무가 간단하다면, 루틴, 신속하거나 동적 상호 작용이 필요하지 않습니다, 단방향 링크로 충분할 수 있습니다, 더 효율적입니다 (비용, 무게, 힘).
• 실시간 제어가 필요한 경우, 상황 인식, 안전, 또는 동적 작업, 양방향 전송은 거의 필수적입니다.
• 많은 현대 시스템은 하이브리드를 제공합니다: 비디오의 주로 단방향, 그러나 별도의, 제어 용 경량 업 링크 / 원격 측정; 또는 상호 작용이 최소화 될 때 전력을 절약하기 위해 Simplex 모드로 전환 할 수있는 양방향 시스템 (위의 IVCAN 제품과 같습니다).
• 항상 규제를 고려하십시오: 많은 주파수 대역, 전력 수준, 특히 장거리 양방향의 경우, 규제됩니다; 준수 여부를 확인하십시오.