LTE ve 5G yeni nesil dronlara nasıl güç veriyor?

Gibi dronlar Temel uçan kameralardan otonom veri toplama platformlarına, hızlı ihtiyaçlara dönüşmek,
Güvenilir ve uzun menzilli iletişim her zamankinden daha önemlidir. Geleneksel radyo frekansı (RF) sistemleri ve Wifi Özellikle görsel görüş hattı (BVLOS) işlemleri ve gerçek zamanlı veri iletiminin ötesinde drone özelliklerini sınırlayın. Mevcut mobil ağ altyapısını kullanarak uzun menzilli, yüksek bant genişliği ve düşük gecikme bağlantısı sunan LTE (4G) ve 5G hücresel teknolojilerin geldiği yer burasıdır. Bu kılavuzda, dronlardaki LTE ve 5G'nin modern İHA'lara (insansız hava araçları) nasıl entegre edildiğini, hangi faydaları sunduklarını, ilgili zorlukları ve hem mühendislerin hem de hobilerin hücresel bağlantılı dronlarla nasıl başlayabileceğini keşfedeceğiz.

LTE ve 5G neden drone iletişimi için oyun değiştiriciler?

Geleneksel RF ve Wi-Fi sistemlerinin sınırlamaları.

• Kısa menzil (500m - 2km).
• Yalnızca görüş hattı.
• Kalabalık ISM bantlarında yüksek parazit.
• Sınırlı bant genişliği ve yüksek gecikme.
• Bu sınırlamalar, gerçek zamanlı 4K video akışı, özerk denetimler, uzun mesafeli teslimat ve sürü koordinasyonu gibi uygulamaları kısıtlar.

LTE/5G şu temel avantajları sunar:

LTE/5G bir drone içinde nasıl çalışır: bir donanım ve yazılıma genel bakış

4G/5G drone entegrasyonu için donanım bileşenleri

Bir drone içinde LTE veya 5G iletişimi etkinleştirmek için:

• 4G/5G Hücresel Modül: Ör.
• SIM kart veya esim: Bir veri planı ile (tercihen telemetri için statik bir IP ile).
• Yüksek kazançlı antenler: Daha iyi alım için, özellikle mobil ortamlarda.
• Uçuş Kontrolör Entegrasyonu: USB, UART veya Ethernet aracılığıyla.
• Pil Yönetimi: Modemler iletim sırasında önemli güç çekebilir.
• Hobiler için ipucu: Bir hücresel drone sistemini prototiplemek için Raspberry Pi veya Jetson Nano'daki SIM7600G-H gibi bir 4G LTE modülü ile başlayın.

Hücresel bağlantılı dronlar için yazılım yığını.

• İşletim Sistemi: Ardupilot veya PX4 gibi Linux tabanlı sistemler.
• Bağlantı: Hücresel verileri ortaya çıkarmak için PPP, QMI veya MBIM arayüzleri.
• Protokoller: Telemetri için TCP/UDP üzerinden mavlink; Video için rtsp/rtmp/webrtc.
• Güvenlik : VPN tünelleri, komut ve kontrol (C2) şifrelemesi için TLS/SSL.
• Bulut Entegrasyonu: Telemetri panoları için isteğe bağlı MQTT/HTTP API'leri.

LTE/5G dronları için popüler kullanım durumları

Bvlos görevleri

Hücresel, dronların operatörden kilometrelerce uçmasına izin verir, şunlar için mükemmeldir:

• Powerline veya boru hattı denetimleri.
• Uzun menzilli eşleme.
• Kırsal bölgelerde acil müdahale.

Gerçek Zamanlı Video Akışı

İle 5G Uplinks, dronlar 4K/8K videoyu doğrudan bulut veya kontrol merkezlerine aktarabilir. İçin ideal:

• Haber ve medya yayıncılığı.
• Güvenlik ve Sınır Devriyesi.
• Trafik izleme.

Sürü koordinasyonu

5G’nin cihazdan cihaza (D2D) özellikleri Senkronize drone sürülerini destekleyin:

• Tarım püskürtme
• İşbirlikçi Arama ve Kurtarma
• Askeri oluşumlar

Kentsel Hava Hareketliliği (UAM)

Otonom dronlar ve EVTOL uçakları, 5G ile şunlar arasında ağ dilimleme ve kenar hesaplamasına güvenir:

• Hava sahası verilerini gerçek zamanlı olarak paylaşın
• UTM ile iletişim kurun (insansız trafik yönetimi)
• Kalabalık gökyüzündeki çarpışmalardan kaçının

Başlamak: 4G/5 G-özellikli bir drone inşa etmek veya satın almak

Seçenek 1: Açık kaynaklı donanımlı DIY

• Pixhawk uçuş denetleyicisi ile başlayın
• Refakatçi bir bilgisayar kullanın (Jetson Nano, Raspberry Pi)
• Bir quectel EC25 veya SIM7600 LTE modemi entegre edin
• İnternet üzerinden QgroundControl veya Mavproxy'ye bağlanın
• Zerotier veya openvpn ile güvenli

Seçenek 2: Ticari uçuşa hazır LTE dronları

Bazı üreticiler bulut tabanlı gösterge tablolarına sahip LTE'ye hazır İHA'lar sunar:

• DJI Matrice 300 RTK (LTE modülü SDK üzerinden isteğe bağlı)
• Parrot Anafi AI - Yerli 4G LTE Desteği
• Quantum Systems Trinity F90+ - LTE/BVLOS Hazır

Teknik zorluklar ve bunların üstesinden nasıl gelinir?

Daha yüksek irtifalarda sinyal düşüşü

Mobil kuleler yer seviyesi kullanıcıları kapsayacak şekilde tasarlanmıştır. Yüksekliklerde> 120m:

• Sinyal gücü düşer.
• Artan parazit.
• Birden fazla kule çakışır.

Çözüm: Yön antenleri, tanım öncesi kapsama haritaları kullanın veya bilinen kapsama sahip rakımlarda uçun.

Hareketlilik ve Kule Teslimatı

Hızlı hareket eden dronlar, devir algoritmalarını karıştırabilir ve:

• Veri kaybı
• Telemetri sivri uçları
• Akış titreşimi

Çözüm: Geliştirilmiş devir ve hareketlilik desteği ile 5G ağları kullanın; tamponlama stratejileri uygulayın.

Güç tüketimi

Hücresel modüller aktif iletim sırasında 1-2W çekebilir.

Çözüm: Boşta kaldığında güç döngüsü modülleri ve yüksek verimli DC-DC dönüştürücüler kullanın.

Veri Planı ve Taşıyıcı Kısıtlamaları

Birçok tüketici SIM, hava kullanımını veya kapak yükleme hızlarını engeller.

Çözüm: Statik IP desteği ve yüksek uplink kapasitesine sahip IoT/M2M veri planlarını seçin. Bazı taşıyıcılar drone özgü simler sunar.

Düzenlemeler ve uyumluluk

FAA ve EASA hususları

• BVLO'lar hücresel üzerinden açık izin gerektirir.
• Uzak Kimlik: LTE/5G iletişimi ile bile yayınlanmalıdır.
• Yükseklik sınırları: Çoğu bölge İHA'ları 120m'nin altına (~ 400 ft) sınırlar.

Hücresel taşıyıcı politikaları

• Havaalanları veya stadyumlardaki uçuş dışı bölgelerde sıkışma veya ağ blokları olabilir.
• Taşıyıcı APN'ler sabit IP ve bağlantı noktası yönlendirme için yapılandırma gerektirebilir.

Sırada ne var? 5G geliştirmeler ve 6g ufuk

Drone için 5G: Ne geliyor

• Otonom navigasyon için ultra güvenilir düşük gecikme iletişimi (urllc)
• Özel kontrol ve yük trafiği için ağ dilimleme
• Yerleşik AI boşaltma için kenar hesaplama
• Drone-Drone (D2D) İletişim için Sidelk Desteği

6G ve Türkiye Olmayan Ağlara Bakış (NTN)

• LEO Uydu Global drone bağlantısı için 5G (ör. Starlink)
• AI-Yerli ağlar, elden çıkarmaları ve kapsamı optimize etmek için
• Ultra yüksek hızlı hava bağlantıları için THz İletişimi (2030 sonrası)

Çözüm: LTE ve 5G, Yeni nesil dronlar . İster bir BVLOS muayene dronu oluşturuyor olun, ister RF ve Wi-Fi'nin eşleşemeyeceği Sky, LTE ve 5G Technologies'den YouTube'a HD video yayınlamak isteyen bir hobi olsun. Zaman kontrolü ve izleme ile güçlü erişim BT ve kenar bilgi işlem sistemleri. Ağlar geliştikçe ve düzenleyiciler uyum sağladıkça, LTE ve 5G otonom, akıllı ve küresel olarak bağlı hava sistemlerinin sağlayıcıları olacaktır.