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

Çözüm: Bağımsız TTL Fiber Bağlantı + Gigabit Ethernet Fiber Bağlantı

Endüstriyel ve bağlı dronlardaki ortak mimari, iki bağımsız fiber optik iletişim kanalının kullanılmasıdır:

Kanal 1 – Fiber üzerinden TTL

Kritik komut ve telemetri verilerine adanmış:

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

Bu iletişim oldukça etkileşimlidir:

Yer İstasyonu → İHA
Kontrol komutları ve görev güncellemeleri

İHA → Yer İstasyonu
Gerçek zamanlı telemetri ve durum geri bildirimi

Uçuş güvenliği istikrarlı iletişime bağlı olduğundan, TTL bağlantısı fiziksel olarak yüksek bant genişliğine sahip trafikten yalıtılmıştır.

Kanal 2 – Fiber üzerinden Gigabit Ethernet

Aşağıdakiler de dahil olmak üzere büyük veri iletimi için tasarlanmıştır:

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

Ethernet teknik olarak tam çift yönlü olmasına rağmen çoğu İHA uygulaması oldukça asimetrik bir trafik düzenine sahiptir:

İHA → Yer İstasyonu
Devasa video ve sensör veri akışı

Yer İstasyonu → İHA
Yalnızca küçük yapılandırma paketleri veya bildirimleri

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

Neden TTL ve Ethernet'i Tek Fiber'e Koymuyoruz?

UART'tan IP'ye protokol dönüşümü mümkün olsa da birçok profesyonel İHA sistemi hala bağımsız iletişim bağlantılarını tercih ediyor.

Sebepler şunları içerir:

1. Fiziksel İzolasyon Güvenilirliği Artırır

Video trafiği aniden artarsa ​​veya Ethernet sisteminde bir arıza yaşanırsa uçuş kontrol kanalı etkilenmeden kalır.

Video bağlantısı başarısız olsa bile:

• Uçuş kontrolörü çevrimiçi kalıyor
• Telemetri kullanılabilir durumda kalır

Eve dönüş komutları hâlâ yürütülebilir

Görev açısından kritik İHA sistemleri için güvenilirlik, kablo sayısını azaltmaktan her zaman daha yüksek önceliğe sahiptir.

2. Yerel Protokol Uyumluluğu

Birçok İHA bileşeni hâlâ yerel seri iletişime dayanmaktadır:

• MAVLink uçuş kontrolörleri
• GPS modülleri
• IMU sensörleri
• Gimbal kontrolörleri
• Eski endüstriyel cihazlar

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

3. Daha Düşük Kalkınma Riski

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

Bu şunları tanıtır:

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

Endüstriyel ve savunma amaçlı İHA'lar için basitlik genellikle daha yüksek güvenilirlik anlamına gelir.

İHA Uygulamaları İçin Fiber Kablo Seçimi

İHA uygulamaları, standart fiber patch cordlardan farklı olarak özel olarak tasarlanmış güçlendirilmiş fiber optik kablolara ihtiyaç duyar.

Tipik özellikler şunları içerir:

• Tek modlu fiber (G.657.A2)
• 2 çekirdekli veya 4 çekirdekli yapı
• 1,2 mm kablo çapı
• 100 N çekme mukavemeti
• Kevlar ile güçlendirilmiş yapı
• Sarma sistemleri için yüksek esneklik

Kablonun içinde:

• İletişim için optik fiberler
• Çekme koruması için Kevlar mukavemet elemanı
• Esnek dış ceket

Bu tasarım, kablonun İHA çalışması sırasında sürekli çekmeye, titreşime ve dönmeye dayanmasını sağlar.

Tipik İki Çekirdekli Fiber Mimari

İki çekirdekli tek modlu fiber kablo en yaygın çözümlerden biridir.

Fiber Çekirdek 1:

• Fiber üzerinden Gigabit Ethernet
• 1310/1550 nm BiDi optik modüller
• Video, yapay zeka verileri ve IP iletişimi

Fiber Çekirdek 2:

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

Her fiber çekirdeği bağımsız bir tam çift yönlü iletişim kanalı olarak çalışarak kontrol ve yük aktarımı arasında tam izolasyon sağlar.

Gelecek Trendi: Tüm IP İHA Ağlarına Doğru

İHA endüstrisi yavaş yavaş aşağıdakilerin yönlendirdiği birleşik Ethernet tabanlı mimarilere doğru ilerliyor:

• TSN (Zamana Duyarlı Ağ İletişimi)
• ROS2
• DDS ara yazılımı
• Yapay zeka bilgi işlem platformları
• Gigabit yerleşik ağlar

Gelecekteki İHA sistemleri aşağıdakileri entegre edebilir:

• Video
• Telemetri
• Sensörler
• CAN veri yolu
• Uçuş kontrol verileri

tek bir deterministik IP ağına.

Ancak günümüzde birçok endüstriyel, bağlı, anti-parazit ve savunma İHA platformu hala çift kanallı mimariye dayanmaktadır:

Fiber üzerinden TTL + Fiber üzerinden Ethernet

Çünkü en üst düzeyde güvenilirlik sağlar.

OLYCOM Çözümü

OLYCOM, İHA entegrasyonuna uygun kompakt fiber optik iletişim modülleri sağlar:

Model 1: OM610-1V1TWR

Model 2: TA510-GE-X kartı

• TTL Fiber Optik Modül
• Şeffaf UART/TTL iletimi
• Düşük gecikmeli iletişim
• Uçuş kontrolörleri, sensörler ve telemetri sistemleri için idealdir
• Gigabit Ethernet Fiber Modülü
• 10/100/1000 Mbps Ethernet iletimi
• Yüksek çözünürlüklü H.264/H.265 video akışlarını destekler
• IP kameralar, yapay zeka bilgisayarları ve ağ yükleri için uygundur

Her iki modül de tek tek veya çift kanallı İHA iletişim mimarisinde birleştirilebilir.

Çözüm

İHA uygulamaları tüketici dronelarından endüstriyel denetim, güvenlik ve savunma pazarlarına doğru genişlemeye devam ederken, fiber optik iletişim, uzun mesafeli, parazit önleyici ve yüksek güvenilirliğe sahip iletim elde etmek için önemli bir teknoloji haline geliyor.

Kritik görev kontrolü için Fiber üzerinden TTL ve yüksek bant genişliğine sahip yükler için Fiber üzerinden Gigabit Ethernet kombinasyonu, profesyonel İHA sistemleri için olgun ve yaygın olarak benimsenen bir mimari olmaya devam ediyor.