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天通一号数据通信在无人机领域的应用分析与解决方案

时间:2019-11-06 11:01来源:无人机 作者:中国通航 点击:
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大中型无人机,飞行半径可达几百公里上千公里,仅依靠地面信号盲区很大,安装卫星通信系统就尤为重要了,不管飞多远,都能接收到控制指令。天通一号卫星移动通信系统,是我国自主开发的通信卫星,目前覆盖整个中国大陆和周边海洋区域,支持卫星语音电话和短信、窄带卫星数据传输、宽带卫星数据传输三种功能,能够实现户外场景的全天候全地域信号覆盖。天通一号数据传输模组成本可低至万元级别、重量小至1Kg以内,非常适合无人机。

背景:卫星通信的必要性
 
小型无人机,尤其是电动多旋翼无人机,飞行半径最多几十公里,靠地面站遥控就足够了,无需安装卫星通信系统。
 
而大中型无人机,飞行半径可达几百公里上千公里,仅依靠地面信号盲区很大,安装卫星通信系统就尤为重要了,不管飞多远,都能接收到控制指令。
 
无人机卫星通信解决方案,天通一号数据模
 
 
近年来,我国大中型无人机发展迅速,民用领域快递运输无人机、植保无人机、科考无人机层出不穷。
 
如何选择卫星数据通信模组?如何在无人机上安装卫星通信设备?卫星数据通信有什么优势和劣势?请听天通一号网主编一一道来。

天通一号无人机应用:功能和优势
 
天通一号卫星移动通信系统,是我国自主开发的通信卫星,目前覆盖整个中国大陆和周边海洋区域,支持卫星语音电话和短信、窄带卫星数据传输、宽带卫星数据传输三种功能,能够实现户外场景的全天候全地域信号覆盖。
 
天通一号数据传输模组成本可低至万元级别、重量小至1Kg以内,非常适合无人机搭载。
 
相对于其他无人机通信手段,天通一号卫星数据通信有诸多优势:
 
 
无人机地面站遥控:
 
百瓦级别的遥控站最多做到100KM的距离,且地面遥控受地球曲率影响,低空存在盲区,受环境干扰也比较大。而卫星通信不存在距离影响,也不需要那么大功率的遥控设施。
 
北斗短报文通信:
 
虽然北斗终端价格低廉,但北斗短报文实时性太低(分钟级),数据量太小(60字节)。做救援还可以,不适合做无人机遥控,更不可能做视频。
 
高通量卫星:
 
传统ka和ku波段数据通信卫星,体积一般都很庞大,至少要几十公斤到上百公斤的重量,也远比天通一号卫星终端贵的多(几十万到几百万级),适合高端大型军用无人机,难以在民用中型无人机上普及开。
 
 
 
但天通一号网主编认为,把天通一号用在无人机上,也有一些劣势:
 
数据速率和网络延时:
 
天通一号窄带数据9.6kbps仅满足控制指令的传输、宽带数据384kpbs仅满足标清视频的传输,通信速度是比不上宽带通信卫星的。且因为卫星距离和处理能力,数据链路延迟有500mS以上,对于无人机的远距离实时控制是有一定影响的。
 
可靠性设计需要加强:
 
现有的民用版天通一号卫星数据终端,主要是便携和车船载为主,如果应用于高空无人机,需要针对性的加强终端防护能力,以适应高海拔超低温的环境要求。
 
天通一号无人机通信解决方案
 
结合上述优缺点,天通一号网的专家们给出了一些“无人机+天通一号”的解决思路:
 
 
 
地面站+卫星通信结合:
 
近距离操作,尤其是无人机起飞和降落的时候,应当以地面站的控制为主,实时性高、链路稳定性高、视频能力更强。而无人机巡航途中,远离了地面站的范围,就启用卫星数据,确保时刻都能监控到无人机的状态,以及下发一些控制指令。
 
低成本窄带方案,用于应急和控制:
 
9.6kbps的天通一号窄带数据,虽然听起来很慢,但足以支持无人机状态回传和控制指令下发了。窄带通信胜在性价比极高:窄带通信模组的价格比宽带模组便宜了80%以上,天线也无需使用动中通,普通高增益全向天线足以实现窄带通信,窄带天线比宽带天线便宜了95%!
 
窄带方案很适合快递物流运输无人机,只需要知道无人机在哪里,无需看到无人机视频画面。
 
宽带卫星视频方案,用于远距离图传:
 
对于要求实时远距离图像传输的无人机,就需要用384kbps的天通一号宽带数据了。全套需要几十万级别,重量可以做到5Kg以下。适合考虑到天通一号流量费用较贵,推荐使用地面站和卫星数据结合的方式,尽量少使用卫星数据,以节约流量费用。
宽带方案适合科考无人机、森林消防无人机、农业无人机等,需要回传图片或视频的机型。
 
相控阵动中通天线,减轻总体重量:
 
天通一号宽带数据,全向天线没有那么高的功率,必须要使用动中通天线,波束时刻指向卫星的方向。传统车载和船载主要使用机械式动中通天线,但用在机载就显得太重太大了,十几公斤的重量放在无人机上很吃力。
天通一号网推荐无人机使用相控阵动中通天线,薄薄一组天线,相控调整波束,无需机械结构,重量仅1-2Kg,能够尽可能的减小无人机的负担。
 
 
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