У складній системі дрона антена діє як його 'нервові закінчення', виконуючи основні функції прийому та передачі сигналу. Частота, прийнята антеною, є ключовим параметром, який безпосередньо визначає якість зв’язку, відстань передачі та застосовні сценарії дрона. З глибоким проникненням технології безпілотних літальних апаратів у такі галузі, як споживчі розваги, промислова зйомка та картографування, а також аварійно-рятувальні роботи, різноманітні вимоги місій породили рафіноване використання кількох частот. Нижче наведено систематичний аналіз загальних частот антен дронів та їх технічних характеристик.
I. Діапазон частот 840,5-845 МГц
Цей діапазон частот служить ядром для каналу дистанційного керування цивільними безпілотниками. Серед них діапазон 841-845 МГц може інтегрувати функції дистанційного керування висхідної лінії зв’язку та функції телеметрії низхідної лінії зв’язку за допомогою технології мультиплексування з часовим поділом. Що стосується розповсюдження радіохвиль, його більша довжина хвилі надає сигналу чудову дифракційну здатність, яка може ефективно уникати екранування від перешкод, таких як дерева та малоповерхові будівлі, забезпечуючи стабільність зв’язку на складній місцевості. У практичних застосуваннях безпілотні літальні апарати на низькій висоті з суворими вимогами до безпеки польотів (наприклад, безпілотні літальні апарати для перевірки потужності) зазвичай використовують цей діапазон частот. Надійна передача команд знижує ризик втрати контролю, що робить його особливо придатним для роботи в міських групах забудови або в горбистих районах.
II. Діапазон частот 1430-1444 МГц
Діапазон частот 1430-1444 МГц, який є виділеним діапазоном частот для передачі даних цивільних безпілотних літальних апаратів, має уточнений функціональний розподіл: сегмент 1430-1438 МГц призначений для передачі відео з поліцейських безпілотників і гелікоптерів, задовольняючи потреби в передачі зображень високої чіткості в режимі реального часу під час поліцейських операцій завдяки своїм стабільним характеристикам сигналу; сегмент 1438-1444 МГц обслуговує дрони промислового класу, здійснюючи передачу такої інформації, як параметри польоту та геодезічні дані. У великомасштабних інженерно-геодезичних проектах цей діапазон частот може ефективно передавати дані місцевості з точністю до сантиметра, забезпечуючи повну підтримку даних для подальшого моделювання та аналізу. Ефективність і стабільність трансмісії особливо помітні під час тривалої роботи.
III. Діапазон частот 2,4 ГГц (2400-2476 МГц)
Діапазон частот 2,4 ГГц став основним вибором для споживчих дронів завдяки своїй технічній зрілості та перевагам у вартості. Його основні переваги полягають у наступному: спільне використання ресурсів діапазону частот із цивільними пристроями, такими як Wi-Fi та Bluetooth, значно знижує витрати на дослідження та розробки та виробництво модулів зв’язку; його менша довжина хвилі забезпечує певний ступінь дифракції в міських умовах, дозволяючи йому справлятися з невеликими перешкодами, такими як дерева та телефонні стовпи. Однак відкритість цієї смуги частот також має помітні недоліки – зони з великою кількістю обладнання (наприклад, великі виставкові майданчики) схильні до електромагнітних перешкод, які можуть зменшити відстань зв’язку більш ніж на 30% або навіть спричинити переривання сигналу. Тим не менш, у таких сценаріях, як невелика аерофотозйомка та домашні розваги, частотний діапазон 2,4 ГГц залишається найбільш рентабельним варіантом.
IV. Діапазон частот 5,8 ГГц (5725-5829 МГц)
Діапазон частот 5,8 ГГц став кращим вибором для дронів професійного класу завдяки його перевагам у широкосмуговому зв’язку. Його смуга пропускання 104 МГц може підтримувати стабільну передачу відео високої чіткості 4K/60fps, задовольняючи потреби високоякісної передачі зображення в таких програмах, як плівкова аерофотозйомка та тепловізійне виявлення ліній електропередач. У порівнянні з частотним діапазоном 2,4 ГГц цей діапазон має нижчу щільність обладнання, електромагнітні перешкоди зменшені більш ніж на 60%, що значно покращує стабільність зв’язку на відкритих майданчиках. Однак у нього є очевидний недолік: природа міліметрового діапазону призводить до швидкого загасання сигналу, і відстань передачі різко падає при проходженні великих будівель або гір. Тому він більше підходить для відкритих сценаріїв, таких як захист рослин на рівнині та морське патрулювання.
V. Смуги частот допоміжних функцій
Уникнення перешкод і діапазони частот радара
Система уникнення перешкод цивільних безпілотних літальних апаратів в основному використовує мікропотужний радар 24-24,25 ГГц. Радіолокаційні хвилі в цьому діапазоні можуть проникати через заважаючі середовища, такі як дощ, туман і пісок, забезпечуючи точне виявлення перешкод у межах 0,5-50 метрів і забезпечуючи надійні дані для автономних алгоритмів уникнення перешкод. У моделях високого класу для підвищення точності виявлення використовуються радари з діапазоном частот 60 ГГц і 77 ГГц. Наприклад, радарний висотомір NRA24 компанії Narey Technology може підтримувати точність вимірювання ±0,02 метра навіть на складній місцевості.
Смуги частот супутникової навігації
Позиціонування та навігація безпілотників покладаються на мультисистемні супутникові сигнали: діапазони L1 (1575,42 МГц), L2 (1227,60 МГц) і L5 (1176,45 МГц) GPS у поєднанні з діапазонами B1 (1561,098 МГц), B2 (1207,14 МГц) і B3 (1268,52 МГц) Beidou утворюють додаткову систему. система. Завдяки обчисленню багаточастотного синтезу можна контролювати помилки позиціонування в межах 1 метра, а стабільність навігації можна підтримувати в складних середовищах, таких як каньйони та міські каньйони.
VI. Смуги частот спеціального застосування
Діапазони частот 433 МГц і 915 МГц
Ці дві смуги частот ідеально підходять для низькошвидкісної передачі даних завдяки своїм довгохвильовим характеристикам. Модуль SiK Radio на основі протоколу MavLink може передавати команди на відстань понад 10 кілометрів у складних місцевостях, таких як гірські райони, через діапазони 433/915 МГц. Такі пристрої, як пульти дистанційного керування DragonLink, при використанні цього діапазону частот мають на 50% кращу здатність протидіяти перешкодам порівняно з пристроями 2,4 ГГц. Однак швидкість передачі приблизно 100 Кбіт/с обмежує його передачею команд польоту та параметрів стану, що робить його нездатним передавати відеосигнали.
Діапазон частот 700 МГц
700 МГц, відомий як 'золотий діапазон частот для зв'язку', має унікальну цінність у екстреному зв'язку. Коли безпілотний літальний апарат для екстреного зв’язку 5G від China Broadcasting оснащений базовою станцією цього частотного діапазону, він може досягти покриття сигналом 72 квадратних кілометрів на висоті 4000 метрів із стабільною RSRP (опорною потужністю сигналу) на рівні -92 дБм, що в 2-3 рази ефективніше в охопленні, ніж звичайні схеми. Під час рятувальних робіт під час землетрусу дрон «Wing Loong» швидко встановив тимчасову мережу зв’язку в діапазоні 700 МГц, забезпечуючи безперебійну передачу голосу та SMS-повідомлень у зоні рятування.
Смуги частот 5G Fusion
Діапазон міліметрових хвиль 26 ГГц зі швидкістю передачі 10 Гбіт/с став основним носієм для зв’язку безпілотників на низькій висоті. Під час випробувань у Пекінському індустріальному парку безпілотників Yanqing ця смуга забезпечила позиціонування на рівні сантиметра та взаємодію даних у реальному часі для 100 дронів. Діапазон 4,9 ГГц, що працює разом, усуває обмеження проникнення міліметрових хвиль завдяки широкому охопленню. Спільна мережа зондування, сформована двома, може задовольнити потреби як у високошвидкісній передачі зображень, так і в управлінні на великій відстані, забезпечуючи технічну підтримку для логістики міських дронів.
Діапазони частот зображення дистанційного зондування
У виявленні дистанційного зондування такі діапазони, як Ku (12-18 ГГц), X (8-12 ГГц) і L (1-2 ГГц), мають свої переваги: діапазон Ku підходить для карт рельєфу з високою роздільною здатністю, діапазон X може проникати через шари хмар для отримання інформації про поверхню, а діапазон L чудово підходить для моніторингу рослинності. Дводіапазонна система MiniSAR компанії Zhanjiang Technology (Ku+X) може надавати як дані про рельєф місцевості на сантиметровому рівні, так і інформацію про деформацію поверхні за допомогою багатодіапазонного об’єднання даних, значно підвищуючи точність моніторингу геологічних катастроф.
Вибір частот для дронів, по суті, є точним узгодженням технічних характеристик і вимог сценарію: короткохвильові діапазони віддають перевагу ефективності передачі, довгохвильові діапазони зосереджені на здатності покриття, а міліметрові діапазони підкреслюють точність виявлення. З розвитком технології 6G і терагерцових діапазонів безпілотний зв’язок реалізує повночастотну співпрацю в «інтеграції космос-повітря-земля» в майбутньому, відкриваючи ширші перспективи для промислового застосування.
