Bağlı ve Endüstriyel UAV'ler için Yüksek Güvenilirlikli Bir Fiber Optik İletişim Sistemi İnşa Ediliyor

Çözüm: Bağımsız TTL Fiber Link + Gigabit Ethernet Fiber Link

Endüstriyel ve bağlı drone'larda yaygın bir mimari, iki bağımsız fiber optik iletişim kanalını kullanmaktadır:

Kanal 1 Fiber üzerinden TTL

Kritik komuta ve telemetri verilerine adanmış:

• Uçuş kontrol komutları
• GPS konum bilgileri
• IMU tutum verileri
• Pil ve sistem sağlığı izleme
• Acil durum kontrol sinyalleri

Bu iletişim son derece etkileşimli:

Yer İstasyonu → UAV
Kontrol komutları ve görev güncellemeleri

UAV → Yer İstasyonu
Gerçek zamanlı telemetri ve durum geri bildirimi

Uçuş güvenliği istikrarlı iletişime bağlı olduğundan, TTL bağlantısı yüksek bant genişliği trafiğinden fiziksel olarak izole edilmiştir.

Kanal 2 Gigabit Ethernet Fiber üzerinden

Büyük veri aktarımı için tasarlanmıştır, bunlardan bazıları:

• 1080P / 4K HD video akışı
• Termal görüntüleme kameraları
• Yapay zeka görme işleme sistemleri
• LiDAR nokta bulutu verileri
• IP tabanlı sensörler

Ethernet teknik olarak full-duplex olmasına rağmen, çoğu UAV uygulaması son derece asimetrik bir trafik kalıbına sahiptir:

UAV → Yer İstasyonu
Büyük video ve sensör veri akışı

Yer İstasyonu → UAV
Sadece küçük yapılandırma paketleri veya onaylar

Bir Gigabit fiber Ethernet modülü, yaygın H.264 ve H.265 kodlu video iletimi için yeterli bant genişliği sağlar.

Neden TTL ve Ethernet'i tek bir fiber'e bağlamıyoruz?

UART-IP gibi protokol dönüşümü mümkün olsa da, birçok profesyonel UAV sistemi hala bağımsız iletişim bağlantılarını tercih eder.

Sebepler şunlardır:

1Fiziksel izolasyon güvenilirliği arttırır.

Video trafiği aniden arttığında veya Ethernet sistemi arızalanırsa, uçuş kontrol kanalı etkilenmez.

Video bağlantısı bozulsa bile:

• Uçuş denetçisi hala çevrimiçi.
• Telemetri hala kullanılabilir.
• Eve dönme komutları hâlâ uygulanabilir.

Misyon kritik UAV sistemleri için güvenilirlik her zaman kablo sayısını azaltmaktan daha yüksek bir önceliğe sahiptir.

2. Yerel Protokol Uyumluluğu

Birçok UAV bileşeni hala yerel seri iletişime dayanmaktadır:

• MAVLink uçuş kontrol cihazları
• GPS modülleri
• IMU sensörleri
• Gimbal denetleyicileri
• Eski endüstriyel cihazlar

Fiber üzerinden doğrudan UART/TTL basit, düşük gecikme ve yazılımdan bağımsız bir çözüm sağlar.

3. Daha düşük gelişme riski

Dizgi iletişimi Ethernet'e dönüştürmek ek işlemciler, yazılım yığınları ve ağ yönetimi gerektirir.

Bu içeriyor:

• Ek gecikme
• Yazılım karmaşıklığı
• İşletim sistemi bağımlılığı
• Potansiyel sistem arızası noktaları

Endüstriyel ve savunma UAV'leri için, basitlik genellikle daha yüksek güvenilirlik anlamına gelir.

UAV Uygulamaları için Fiber Kablo Seçimi

Standart fiber patch kablolarının aksine, UAV uygulamaları özel olarak tasarlanmış güçlendirilmiş fiber optik kablolar gerektirir.

Tipik özellikler şunları içerir:

• Tek modlu fiber (G.657.A2)
• 2 çekirdekli veya 4 çekirdekli yapı
• 1Kablo çapı 2 mm
• 100 N germe dayanıklılığı
• Kevlar ile desteklenmiş yapı
• Dolaşım sistemleri için yüksek esneklik

Kablonun içinde:

• İletişim için optik lifler
• Çekim koruması için Kevlar dayanıklılık üyesi
• Esnek dış ceket

Bu tasarım, kablonun UAV operasyonu sırasında sürekli çekilmeye, titreşmeye ve dönüşe dayanmasını sağlar.

Tipik iki çekirdekli lif mimarisi

İki çekirdekli tek modlu fiber kablosu en yaygın çözümlerden biridir.

Fiber Core 1:

• Gigabit Ethernet fiber üzerinden
• 1310/1550 nm BiDi optik modülleri
• Video, yapay zeka verileri ve IP iletişim

Fiber Core 2:

• Fiber üzerinden TTL seri iletişim
• 1310/1550 nm BiDi optik modülleri
• Uçuş kontrolü, telemetri ve sensör verileri

Her bir fiber çekirdeği, kontrol ve yararlı yük iletimi arasında tamamen izole olmasını sağlayan bağımsız bir tam-dupleks iletişim kanalı olarak çalışır.

Gelecekteki Eğilim: Tüm IP UAV Ağlarına

UAV endüstrisi, aşağıdakiler tarafından yönlendirilmiş, birleştirilmiş Ethernet tabanlı mimarilere doğru adım adım ilerliyor:

• TSN (Zaman Duyarlı Ağı)
• ROS 2
• DDS orta yazılımları
• Yapay zeka bilgisayar platformları
• Gigabit Onboard ağları

Gelecekteki UAV sistemleri şunları içerebilir:

• Video
• Telemetri
• Sensörler
• CAN otobüsü
• Uçuş kontrolü verileri

Tek bir deterministik IP ağına.

Bununla birlikte, bugün birçok endüstriyel, bağlı, engelleme karşıtı ve savunma UAV platformu hala çift kanal mimarisine dayanmaktadır:

Fiber üzerinden TTL + Fiber üzerinden Ethernet

Çünkü en yüksek güvenilirlik seviyesini sağlar.

OLYCOM Çözümü

OLYCOM, UAV entegrasyonu için uygun kompakt fiber optik iletişim modülleri sunar:

Model 1: OM610-1V1TWR

Model 2: TA510-GE-X kartı

• TTL Fiber Optic Modülü
• Şeffaf UART/TTL iletimi
• Düşük gecikme iletişim
• Uçuş kontrolörleri, sensörler ve telemetri sistemleri için idealdir
• Gigabit Ethernet Fiber Modülü
• 10/100/1000 Mbps Ethernet iletim
• Yüksek çözünürlüklü H.264/H.265 video akışlarını destekler
• IP kameraları, AI bilgisayarları ve ağ yükleri için uygundur

Her iki modül de bireysel olarak veya çift kanallı bir UAV iletişim mimarisinde birleştirilebilir.

Sonuçlar

UAV uygulamaları tüketici dronlarından endüstriyel denetim, güvenlik ve savunma pazarlarına genişlemeye devam ettikçe,Fiber optik iletişim, uzun mesafe iletişimini gerçekleştirmek için kilit bir teknoloji haline geliyor., müdahale karşıtı ve yüksek güvenilirlik iletim.

Misyon kritik kontrol için TTL üzerinden Fiber ve yüksek bant genişliği yararlı yükler için Gigabit Ethernet üzerinden Fiber kombinasyonu, profesyonel UAV sistemleri için olgun ve yaygın olarak benimsenen bir mimaridir..