कैसे एलटीई और 5 जी ड्रोन की अगली पीढ़ी को शक्ति दे रहे हैं

जैसा ड्रोन बुनियादी फ्लाइंग कैमरों से स्वायत्त डेटा-एकत्र करने वाले प्लेटफार्मों तक विकसित हो, उनकी उपवास की आवश्यकता,
विश्वसनीय, और लंबी दूरी के संचार पहले से कहीं अधिक महत्वपूर्ण है। पारंपरिक रेडियो आवृत्ति (RF) सिस्टम और वाईफ़ाई ड्रोन क्षमताओं को सीमित करें, विशेष रूप से विजुअल लाइन-ऑफ-विज़न (BVLOS) संचालन और वास्तविक समय डेटा ट्रांसमिशन से परे। यह वह जगह है जहां LTE (4G) और 5G सेलुलर प्रौद्योगिकियां आती हैं-मौजूदा मोबाइल नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर का उपयोग करके लंबी दूरी की, उच्च-बैंडविड्थ और कम-विलंबता कनेक्टिविटी के लिए। इस गाइड में, हम यह पता लगाएंगे कि ड्रोन में एलटीई और 5 जी को आधुनिक यूएवी (मानव रहित हवाई वाहनों) में कैसे एकीकृत किया जाता है, वे क्या लाभ प्रदान करते हैं, इसमें शामिल चुनौतियां, और दोनों इंजीनियर और हॉबीस्ट कैसे सेलुलर से जुड़े ड्रोन के साथ शुरू कर सकते हैं।

ड्रोन संचार के लिए LTE और 5G गेम-चेंजर क्यों हैं?

पारंपरिक आरएफ और वाई-फाई सिस्टम की सीमाएं।

• लघु सीमा (500 मीटर - 2 किमी)।
• केवल लाइन-ऑफ-विज़न।
• भीड़ भरे आईएसएम बैंड में उच्च हस्तक्षेप।
• सीमित बैंडविड्थ और उच्च विलंबता।
• ये सीमाएं वास्तविक समय 4K वीडियो स्ट्रीमिंग, स्वायत्त निरीक्षण, लंबी दूरी की डिलीवरी और झुंड समन्वय जैसे अनुप्रयोगों को प्रतिबंधित करती हैं।

LTE/5G ये प्रमुख लाभ प्रदान करता है:

कैसे LTE/5G एक ड्रोन के अंदर काम करता है: एक हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर अवलोकन

4 जी/5 जी ड्रोन एकीकरण के लिए हार्डवेयर घटक

ड्रोन में LTE या 5G संचार को सक्षम करने के लिए, आपको आवश्यकता होगी:

• 4 जी/5 जी सेलुलर मॉड्यूल: उदा।, Quectel EC25 (LTE EC25 (LTE EC25 (LTE), क्वालकॉम स्नैपड्रैगन X55 (5G)।
• सिम कार्ड या एसिम: एक डेटा योजना के साथ (अधिमानतः टेलीमेट्री के लिए एक स्थिर आईपी के साथ)।
• उच्च-लाभ एंटेना: बेहतर स्वागत के लिए, विशेष रूप से मोबाइल वातावरण में।
• उड़ान नियंत्रक एकीकरण: USB, UART, या ईथरनेट के माध्यम से।
• बैटरी प्रबंधन: ट्रांसमिशन के दौरान मोडेम महत्वपूर्ण शक्ति खींच सकते हैं।
• Hobbyists के लिए टिप: एक सेलुलर ड्रोन सिस्टम को प्रोटोटाइप करने के लिए रास्पबेरी पाई या जेट्सन नैनो पर SIM7600G-H की तरह 4G LTE मॉड्यूल के साथ शुरू करें।

सेलुलर से जुड़े ड्रोन के लिए सॉफ्टवेयर स्टैक।

• ऑपरेटिंग सिस्टम: लिनक्स-आधारित सिस्टम जैसे कि Ardupilot या Px4।
• कनेक्टिविटी: सेलुलर डेटा लाने के लिए PPP, QMI, या MBIM इंटरफेस।
• प्रोटोकॉल: टेलीमेट्री के लिए टीसीपी/यूडीपी पर मावलिंक; वीडियो के लिए RTSP/RTMP/WEBRTC।
• सुरक्षा : कमांड-एंड-कंट्रोल (C2) एन्क्रिप्शन के लिए VPN सुरंग, TLS/SSL।
• क्लाउड एकीकरण: टेलीमेट्री डैशबोर्ड के लिए वैकल्पिक MQTT/HTTP API।

LTE/5G ड्रोन के लिए लोकप्रिय उपयोग के मामले

BVLOS मिशन

सेलुलर ड्रोन को ऑपरेटर से मीलों दूर उड़ने की अनुमति देता है, इसके लिए एकदम सही:

• पावरलाइन या पाइपलाइन निरीक्षण।
• लंबी दूरी की मैपिंग।
• ग्रामीण क्षेत्रों में आपातकालीन प्रतिक्रिया।

वास्तविक समय वीडियो स्ट्रीमिंग

साथ 5 जी अपलिंक, ड्रोन क्लाउड या नियंत्रण केंद्रों पर सीधे 4K/8K वीडियो स्ट्रीम कर सकते हैं। के लिए आदर्श:

• समाचार और मीडिया प्रसारण।
• सुरक्षा और सीमा गश्ती।
• ट्रैफ़िक मॉनिटरिंग।

झुंड समन्वय

5G के डिवाइस-टू-डिवाइस (D2D) सुविधाओं के लिए समर्थन सिंक्रनाइज़ ड्रोन स्वार्म्स के लिए:

• कृषि छिड़काव
• सहयोगी खोज और बचाव
• सैन्य निर्माण

शहरी हवाई गतिशीलता (UAM)

स्वायत्त ड्रोन और EVTOL विमान नेटवर्क स्लाइसिंग और एज कंप्यूटिंग पर 5G के माध्यम से भरोसा करते हैं:

• वास्तविक समय में एयरस्पेस डेटा साझा करें
• UTM (मानव रहित यातायात प्रबंधन) के साथ संवाद करें
• भीड़ भरे आसमान में टकराव से बचें

आरंभ करना: 4 जी/5 जी-सक्षम ड्रोन का निर्माण या खरीदना

विकल्प 1: ओपन-सोर्स हार्डवेयर के साथ DIY

• एक पिक्सहॉक फ्लाइट कंट्रोलर के साथ शुरू करें
• एक साथी कंप्यूटर का उपयोग करें (जेटसन नैनो, रास्पबेरी पाई)
• एक Quectel EC25 या SIM7600 LTE मॉडेम को एकीकृत करें
• इंटरनेट पर Qroundercontrol या Mavproxy से कनेक्ट करें
• ZZOTIER या OpenVPN के साथ सुरक्षित

विकल्प 2: वाणिज्यिक रेडी-टू-फ्लाई एलटीई ड्रोन

कुछ निर्माता क्लाउड-आधारित डैशबोर्ड के साथ एलटीई-तैयार यूएवी प्रदान करते हैं:

• डीजेआई मैट्रिस 300 आरटीके (एसडीके के माध्यम से एलटीई मॉड्यूल वैकल्पिक)
• तोता अनाफी एआई - देशी 4 जी एलटीई समर्थन
• क्वांटम सिस्टम ट्रिनिटी F90+ - LTE/BVLOS रेडी

तकनीकी चुनौतियां और उन्हें कैसे दूर करें?

उच्च ऊंचाई पर सिग्नल ड्रॉप

मोबाइल टावरों को ग्राउंड-लेवल उपयोगकर्ताओं को कवर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हाइट्स पर> 120 मीटर:

• सिग्नल स्ट्रेंथ ड्रॉप्स।
• हस्तक्षेप में वृद्धि।
• मल्टीपल टॉवर ओवरलैप्स।

समाधान: दिशात्मक एंटेना, प्री-डेफाइन कवरेज मैप्स का उपयोग करें, या ज्ञात कवरेज के साथ ऊंचाई पर उड़ान भरें।

गतिशीलता और टॉवर हैंडओवर

तेजी से चलने वाले ड्रोन हैंडओवर एल्गोरिदम को भ्रमित कर सकते हैं, जिससे:

• डेटा हानि
• टेलीमेट्री स्पाइक्स
• घबराना

समाधान: बढ़ी हुई हैंडओवर और मोबिलिटी सपोर्ट के साथ 5 जी नेटवर्क का उपयोग करें; बफरिंग रणनीतियों को लागू करें।

बिजली की खपत

सेलुलर मॉड्यूल सक्रिय ट्रांसमिशन के दौरान 1-2W खींच सकते हैं।

समाधान: पावर-साइकिल मॉड्यूल जब निष्क्रिय हो जाते हैं, और उच्च दक्षता वाले डीसी-डीसी कन्वर्टर्स का उपयोग करते हैं।

आंकड़ा योजना और वाहक प्रतिबंध

कई उपभोक्ता सिम हवाई उपयोग या कैप अपलोड गति को अवरुद्ध करते हैं।

समाधान: स्टेटिक आईपी सपोर्ट और हाई अपलिंक क्षमता के साथ IoT/M2M डेटा प्लान चुनें। कुछ वाहक ड्रोन-विशिष्ट सिम प्रदान करते हैं।

विनियम और अनुपालन

एफएए और ईएएसए विचार

• सेलुलर पर BVLOS को स्पष्ट अनुमति की आवश्यकता होती है।
• रिमोट आईडी: एलटीई/5 जी संचार के साथ भी प्रसारित किया जाना चाहिए।
• ऊंचाई की सीमाएं: अधिकांश क्षेत्र यूएवी को 120 मीटर (~ 400 फीट) से नीचे तक सीमित करते हैं।

सेलुलर वाहक नीतियां

• हवाई अड्डों या स्टेडियमों में नो-फ्लाई ज़ोन में जामिंग या नेटवर्क ब्लॉक हो सकते हैं।
• कैरियर एपीएन को निश्चित आईपी और पोर्ट अग्रेषण के लिए कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता हो सकती है।

आगे क्या होगा? 5 जी एन्हांसमेंट और 6 जी क्षितिज

ड्रोन के लिए 5 जी: क्या आ रहा है

• स्वायत्त नेविगेशन के लिए अल्ट्रा-विश्वसनीय कम विलंबता संचार (URLLC)
• समर्पित नियंत्रण और पेलोड यातायात के लिए नेटवर्क स्लाइसिंग
• ऑनबोर्ड एआई ऑफलोड के लिए एज कंप्यूटिंग
• ड्रोन-टू-ड्रोन (डी 2 डी) संचार के लिए साइडिंक समर्थन

6G और गैर-स्थलीय नेटवर्क (NTN) के लिए आगे देख रहे हैं

• लियो उपग्रह ग्लोबल ड्रोन कनेक्टिविटी के लिए 5 जी (जैसे, स्टारलिंक)
• हैंडओवर और कवरेज का अनुकूलन करने के लिए एआई-मूल नेटवर्क
• अल्ट्रा-हाई-स्पीड एरियल लिंक (पोस्ट -2030) के लिए THZ संचार

निष्कर्ष: Lte और 5g की रीढ़ हैं अगली-जीन ड्रोन । चाहे आप एक BVLOS निरीक्षण ड्रोन का निर्माण कर रहे हों या आकाश, LTE और 5G प्रौद्योगिकियों से YouTube पर HD वीडियो स्ट्रीम करने के इच्छुक एक शौकियों को उन क्षमताओं को अनलॉक करने की इच्छा है जो RF और WI-FI बस मेल नहीं खा सकते हैं। समय नियंत्रण और निगरानी से, शक्तिशाली तक पहुंच यह और एज कंप्यूटिंग सिस्टम। जैसे -जैसे नेटवर्क में सुधार होता है और नियामक अनुकूलन करते हैं, एलटीई और 5 जी स्वायत्त, बुद्धिमान और विश्व स्तर पर जुड़े हवाई प्रणालियों के एनबलर्स होंगे।