Jak zbudować łącze wideo dalekiego zasięgu dla operacji UGV: anteny, pasma i obliczenia zasięgu

Łącze, które przesyła obraz 1080p ze statku powietrznego oddalonego o 5 km, jest tym samym łączem, które zamiera po 400 m, gdy przypnie się je do robo-psa między dwoma magazynami. Pojazdy naziemne zmieniają fizykę połączenia: antena jest nisko, otoczenie jest pełne krawędzi, a pozycję operatora dyktuje misja, a nie radio. Ten artykuł buduje łącze UGV na podstawie opublikowanych danych komponentów — naziemnej serii AEROLINK — oraz arytmetyki zasięgu, która naprawdę obowiązuje 40 cm nad ziemią.

Dlaczego teren jest trudniejszy niż powietrze

Radiowa linia widoczności z anteny pojazdu to problem horyzontu. Przy wysokości anteny 0.5 m geometryczny horyzont radiowy wynosi około 2.5 km nad płaskim terenem — ale to geometria, nie inżynieria: rzeczywista strata dyfrakcyjna za pierwszą przeszkodą wynosi 20–40 dB, czyli od 100× do 10,000× w mocy. Statek powietrzny na 100 m przelatuje nad przeszkodą; UGV wjeżdża w jej cień przy każdym skręcie za róg.

Trzy konsekwencje dla zakupów:

1. Publikowane wartości zasięgu ziemia-powietrze to górne granice dla anten wyniesionych. Węzeł mesh HK-M30 ma w specyfikacji 50 km ziemia-powietrze; za betonowym zbiornikiem w odległości 50 m jest innym radiem.
2. Pierwszą przeszkodą jest sam korpus pojazdu. Wysokość montażu, konstrukcja masztu i charakterystyka anteny na podwoziu liczą się tak samo jak waty radia — dlatego segment naziemny w naszym katalogu obejmuje specjalnie zaprojektowane platformy antenowe.
3. Opóźnienie to parametr bezpieczeństwa. Operator prowadzący robota przez drzwi leci FPV z prędkością naziemną: publikowane 150 ms HM30 to punkt odniesienia dla pracy z bliska; łącza dalekiego zasięgu zamieniają część czasu reakcji na przenikanie przeszkód — i ta zamiana powinna być świadoma.

Trójwarstwowa budowa

Warstwa 1 — radio pojazdu

Dla pojedynczego pojazdu w otwartym terenie (kamieniołomy, farmy fotowoltaiczne, ciągi rurociągów) sprawdza się łącze punkt-punkt z anteną naziemną na maszcie: HK-T27 o zasięgu 30 km (40 Mbps, 8 W wydzielanej mocy, 1.4 GHz z detekcją widma i dynamicznym przeskakiwaniem częstotliwości) to wybór do lżejszych zastosowań, z przejściem na HK-T30 o zasięgu 50 km, gdy trasa jest dłuższa niż linia widoczności.

Dla pojazdów, które będą przejeżdżać za przeszkodami — miejskich, przemysłowych, przy przejściach wnętrze–zewnętrze — właściwą architekturą jest mesh: od HK-M30 (50 km, 40 Mbps/węzeł) po HK-M46 (300 km) trasy wyznaczają się samodzielnie przez dodatkowe węzły, a HK-D35 podwaja przepustowość do 80 Mbps w pojedynczym węźle, gdy ładunkiem jest zasobnik termowizyjny, którego obrazu nie można skompresować bez utraty jakości.

Warstwa 2 — segment naziemny

To tutaj wygrywa się łącza UGV. Naziemne elementy katalogu istnieją, ponieważ „trzymanie kontrolera" to nie system antenowy:

• Przenośne naziemne stacje bazowe HK-GC / HK-GD — zasilanie pojazdowe 9–36 V, dostęp do sieci RJ45, anteny 5–10 dBi, w walizkach o wymiarach do bagażnika pojazdu. To mobilne radio dowodzenia operatora.
• Wytrzymała głowica śledząca HK-GE — automatyczny mechanizm pan-tilt z wbudowanym pozycjonowaniem RTK i sterowaniem MAVLink, anteny kierunkowa i dookólna: antena podąża za pojazdem, dzięki czemu wiązka pozostaje skierowana na cel.
• Stacja bazowa HK-GQ z kamerą śledzącą oraz uchyt z korbą ręczną HK-GF — odpowiednio anteny kierunkowe 12 dB / 16 dB z obudowami IP66 do stanowisk stałych i ręcznego celowania.

Antena kierunkowa 16 dB celowana ręcznie w pojazd jadący za grzbietem terenu to inny system niż ta sama antena na uchwycie śledzącym naprowadzanym przez RTK. Wyceniaj śledzenie, zanim misja powie, że jest potrzebne.

Warstwa 3 — ładunek korzystający z łącza

Kamera pojazdu to dane wejściowe dla przepustowości. UGV D100 ma ładowność 80 kg — zestaw czujników (zasobnik EO/IR, oświetlenie, czasem LiDAR do mapowania) wyznacza przepływność, a przepływność wyznacza łącze. Zrób ten sam budżet co dla każdej floty: strumienie zsumowane na nadawanej przepływności, +30% zapasu i pamiętaj, że mesh dzieli ją na każdy przeskok. Dla nocnego patrolu z dwoma czujnikami klasa 80 Mbps istnieje właśnie na taki przypadek.

Matematyka zasięgu, którą można zweryfikować

Przed zakupem zapisz cztery liczby:

1. Najgorszy przypadek odległości między operatorem a pojazdem (nie najdłuższa przekątna terenu).
2. Najgorszy przypadek przesłonięcia (jeden mur? rząd zbiorników? wzgórze?) — to przesądza o wyborze punkt-punkt vs mesh bardziej niż odległość.
3. Wymaganą przepływność wynikającą z wyboru ładunku.
4. Dopuszczalne opóźnienie wynikające z zadania prowadzenia (teleoperacja przez drzwi ≠ przeglądanie punktów kontrolnych).

Następnie przyporządkuj: otwarty teren + długi dystans → seria T punkt-punkt z masztem. Przesłonięcie + mobilność → mesh serii M z 2–3 węzłami retransmisyjnymi. Stały posterunek obserwacyjny → łącze danych dalekiego zasięgu serii S (HK-S46: klasa 500 km, 5 Mbps), gdzie telemetria liczy się bardziej niż wideo. Każda misja wymagająca wideo i 100 km zasięgu i 80 Mbps to sprzeczność — pięć rodzin łączy w katalogu istnieje dlatego, że te trzy liczby pozostają ze sobą w kompromisie.

Jak wygląda rozmowa o wycenę

Rodzina AEROLINK jest konfigurowana pod misję — opcje pasm, wybór anten, liczba węzłów — dlatego jest wyceniana za ZESTAW z ważnością 14 dni, EXW Hongkong. Prześlij: szkic terenu, model pojazdu, listę ładunków i kraj przeznaczenia (ze względu na kwestię licencjonowania 1.4 GHz). Otrzymasz odpowiedni element linii T/M/S/D/X/G, segment naziemny dobrany do terenu oraz budżet łącza na piśmie — ponieważ łącze UGV sprzedane bez niego to po prostu kosztowna nadzieja.

Tymczasem kategoria pojazdów naziemnych oraz rozwiązanie dozoru i ochrony pokazują, jak podwozia, czujniki i łącza specyfikuje się razem w rzeczywistych wdrożeniach.