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天通一號(hào)數(shù)據(jù)通信在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用分析與解決方案

2019-11-09 18:10 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：天通一號(hào) 來(lái)源：百家號(hào)
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大中型無(wú)人機(jī)，飛行半徑可達(dá)幾百公里上千公里，僅依靠地面信號(hào)盲區(qū)很大，安裝衛(wèi)星通信系統(tǒng)就尤為重要了，不管飛多遠(yuǎn)，都能接收到控制指令。天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信...

大中型無(wú)人機(jī)，飛行半徑可達(dá)幾百公里上千公里，僅依靠地面信號(hào)盲區(qū)很大，安裝衛(wèi)星通信系統(tǒng)就尤為重要了，不管飛多遠(yuǎn)，都能接收到控制指令。天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的通信衛(wèi)星，目前覆蓋整個(gè)中國(guó)大陸和周邊海洋區(qū)域，支持衛(wèi)星語(yǔ)音電話和短信、窄帶衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸、寬帶衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸三種功能，能夠?qū)崿F(xiàn)戶外場(chǎng)景的全天候全地域信號(hào)覆蓋。天通一號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模組成本可低至萬(wàn)元級(jí)別、重量小至1Kg以內(nèi)，非常適合無(wú)人機(jī)。

背景：衛(wèi)星通信的必要性

小型無(wú)人機(jī)，尤其是電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)，飛行半徑最多幾十公里，靠地面站遙控就足夠了，無(wú)需安裝衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

而大中型無(wú)人機(jī)，飛行半徑可達(dá)幾百公里上千公里，僅依靠地面信號(hào)盲區(qū)很大，安裝衛(wèi)星通信系統(tǒng)就尤為重要了，不管飛多遠(yuǎn)，都能接收到控制指令。

無(wú)人機(jī)衛(wèi)星通信解決方案，天通一號(hào)數(shù)據(jù)模

近年來(lái)，我國(guó)大中型無(wú)人機(jī)發(fā)展迅速，民用領(lǐng)域快遞運(yùn)輸無(wú)人機(jī)、植保無(wú)人機(jī)、科考無(wú)人機(jī)層出不窮。

如何選擇衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信模組？如何在無(wú)人機(jī)上安裝衛(wèi)星通信設(shè)備？衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信有什么優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？請(qǐng)聽(tīng)天通一號(hào)網(wǎng)主編一一道來(lái)。

天通一號(hào)無(wú)人機(jī)應(yīng)用：功能和優(yōu)勢(shì)

天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的通信衛(wèi)星，目前覆蓋整個(gè)中國(guó)大陸和周邊海洋區(qū)域，支持衛(wèi)星語(yǔ)音電話和短信、窄帶衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸、寬帶衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸三種功能，能夠?qū)崿F(xiàn)戶外場(chǎng)景的全天候全地域信號(hào)覆蓋。

天通一號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模組成本可低至萬(wàn)元級(jí)別、重量小至1Kg以內(nèi)，非常適合無(wú)人機(jī)搭載。

相對(duì)于其他無(wú)人機(jī)通信手段，天通一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信有諸多優(yōu)勢(shì)：

無(wú)人機(jī)地面站遙控：

百瓦級(jí)別的遙控站最多做到100KM的距離，且地面遙控受地球曲率影響，低空存在盲區(qū)，受環(huán)境干擾也比較大。而衛(wèi)星通信不存在距離影響，也不需要那么大功率的遙控設(shè)施。

北斗短報(bào)文通信：

雖然北斗終端價(jià)格低廉，但北斗短報(bào)文實(shí)時(shí)性太低（分鐘級(jí)），數(shù)據(jù)量太小（60字節(jié)）。做救援還可以，不適合做無(wú)人機(jī)遙控，更不可能做視頻。

高通量衛(wèi)星：

傳統(tǒng)ka和ku波段數(shù)據(jù)通信衛(wèi)星，體積一般都很龐大，至少要幾十公斤到上百公斤的重量，也遠(yuǎn)比天通一號(hào)衛(wèi)星終端貴的多（幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)級(jí)），適合高端大型軍用無(wú)人機(jī)，難以在民用中型無(wú)人機(jī)上普及開(kāi)。

但天通一號(hào)網(wǎng)主編認(rèn)為，把天通一號(hào)用在無(wú)人機(jī)上，也有一些劣勢(shì)：

數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)：

天通一號(hào)窄帶數(shù)據(jù)9.6kbps僅滿足控制指令的傳輸、寬帶數(shù)據(jù)384kpbs僅滿足標(biāo)清視頻的傳輸，通信速度是比不上寬帶通信衛(wèi)星的。且因?yàn)樾l(wèi)星距離和處理能力，數(shù)據(jù)鏈路延遲有500mS以上，對(duì)于無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)控制是有一定影響的。

可靠性設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)：

現(xiàn)有的民用版天通一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)終端，主要是便攜和車船載為主，如果應(yīng)用于高空無(wú)人機(jī)，需要針對(duì)性的加強(qiáng)終端防護(hù)能力，以適應(yīng)高海拔超低溫的環(huán)境要求。

天通一號(hào)無(wú)人機(jī)通信解決方案

結(jié)合上述優(yōu)缺點(diǎn)，天通一號(hào)網(wǎng)的專家們給出了一些“無(wú)人機(jī) 天通一號(hào)”的解決思路：

地面站 衛(wèi)星通信結(jié)合：

近距離操作，尤其是無(wú)人機(jī)起飛和降落的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)以地面站的控制為主，實(shí)時(shí)性高、鏈路穩(wěn)定性高、視頻能力更強(qiáng)。而無(wú)人機(jī)巡航途中，遠(yuǎn)離了地面站的范圍，就啟用衛(wèi)星數(shù)據(jù)，確保時(shí)刻都能監(jiān)控到無(wú)人機(jī)的狀態(tài)，以及下發(fā)一些控制指令。

低成本窄帶方案，用于應(yīng)急和控制：

9.6kbps的天通一號(hào)窄帶數(shù)據(jù)，雖然聽(tīng)起來(lái)很慢，但足以支持無(wú)人機(jī)狀態(tài)回傳和控制指令下發(fā)了。窄帶通信勝在性價(jià)比極高：窄帶通信模組的價(jià)格比寬帶模組便宜了80%以上，天線也無(wú)需使用動(dòng)中通，普通高增益全向天線足以實(shí)現(xiàn)窄帶通信，窄帶天線比寬帶天線便宜了95%！

窄帶方案很適合快遞物流運(yùn)輸無(wú)人機(jī)，只需要知道無(wú)人機(jī)在哪里，無(wú)需看到無(wú)人機(jī)視頻畫面。

寬帶衛(wèi)星視頻方案，用于遠(yuǎn)距離圖傳：

對(duì)于要求實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離圖像傳輸?shù)臒o(wú)人機(jī)，就需要用384kbps的天通一號(hào)寬帶數(shù)據(jù)了。全套需要幾十萬(wàn)級(jí)別，重量可以做到5Kg以下。適合考慮到天通一號(hào)流量費(fèi)用較貴，推薦使用地面站和衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合的方式，盡量少使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以節(jié)約流量費(fèi)用。

寬帶方案適合科考無(wú)人機(jī)、森林消防無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)等，需要回傳圖片或視頻的機(jī)型。

相控陣動(dòng)中通天線，減輕總體重量：

天通一號(hào)寬帶數(shù)據(jù)，全向天線沒(méi)有那么高的功率，必須要使用動(dòng)中通天線，波束時(shí)刻指向衛(wèi)星的方向。傳統(tǒng)車載和船載主要使用機(jī)械式動(dòng)中通天線，但用在機(jī)載就顯得太重太大了，十幾公斤的重量放在無(wú)人機(jī)上很吃力。

天通一號(hào)網(wǎng)推薦無(wú)人機(jī)使用相控陣動(dòng)中通天線，薄薄一組天線，相控調(diào)整波束，無(wú)需機(jī)械結(jié)構(gòu)，重量?jī)H1-2Kg，能夠盡可能的減小無(wú)人機(jī)的負(fù)擔(dān)。

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