技术分享 | 工程开发利器-Homer高带宽、多接口、可组网数据传输链路

原创
10/14 09:18
阅读数 14

我们经常做各种无人系统的实验,比如需要从远端无线采集视频图像,本地给远端一个串口控制量,采集远端的各种传感器数据等。有的时候需要支持TCP/IP的网络数据,有的时候需要串口透明传输数据,有的时候需要从远端的无人机/无人车读取各种传感器数据。网口传输无疑是一个比较理想的选择,支持TCP/IP协议,高带宽(可以传输高清视频数据),当然如果距离在远一些就很好了。

市面也有非常多的数传链路可以选择,但是各有优缺点: 1:射频数传 通常带宽频率在400MHz到1000MHz,价格便宜,带宽频率越低传输距离越远通常可以在通视的情况下可以达到3000米甚至更远,没有遮挡也可以传输的很远。但是数据传输的带宽有限通常是几KB/S到几十KB/S不等。我们在看在线看电影知道一部1080P的在线电影,如果要流畅观看的化要200到400KB/S的下载速率。这种相对低频的射频数传就是不够的,但是因为频率低,所以传输的距离远,对遮挡的穿透或者绕射能力强,可以传输的更远,一些开关控制信号,或者数据链不大的传感器信号回传非常合适,之前的物联网,工业现场数据采集,智慧农厂数据采集会大量用到这个设备。传输带宽小,成本低,可以传输距离远是典型特征。

2:WIFI数传 带宽频率在2.4GHZ或者5.8GHZ,频率是非常高的,传输的数据就可以非常多,但是频率太高,对遮挡的穿透性能或者绕射能力就差,传输距离也相对就不是那么远,但是通过点对点天线,和中继一般的WIFI局域网也可以传输很远的距离。传输速率可以快,100M带宽的传输速率可以达到12MB/S。1MB=1024KB,如果一个1080高清的网络摄像头码率在300KB/S,理论上12X3=36,理论上可以容纳36台1080P 的高清摄像头。都是理论值,实际情况要大打折扣。还要考虑到距离越远,传输速率下降越厉害。带宽高,一般的模块传输传输距离近。

3:4G/5G数传 4G/5G模块,传输的带宽可以是非常高的,但是一般走公网链路,传输延时难以得到保障,流量费用也是一笔不小的开支。如果可以用专用的基站,或许是个个不错的选择。

下面是无线电电磁波的一些基础理论,可以尝试理解,同时频率越高可以传输的数据越多传输带宽越宽:波速=波长*频率(频率和波长成反比例关系),则:

  • 频率越低, 波长越长,绕射能力越强,穿透能力越强,信号损失衰减越小,传输距离越远,实现信号广覆盖。
  • 频率越高,波长越短,直射能力越强,贯穿能力越强,信号损失衰减越大,传输距离越短,杀伤力越强,实现信号局域覆盖。

注意:(波粒二象性:波长越短,能量越大,贯穿能力越强)

我们在做实验的时候,经常需要远程传输一些数据回来: 1、远程桌面,访问机载计算机数据,启动一些ROS节点等等。 2、额外的串口透明传输一些传感器数据的接口等。 3、可以接入一些网口摄像头数据,地面站QGC可以打开。 4、距离要尽可能的要远一些1KM以上。 5、可以组网,每个节点之间数据可以交互。 6、传输带宽要近可能的要宽。

以上是我经常遇到的一些问题,我们根据需求出发,研发了如下的产品。 视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1yr4y127dF?spm_id_from=333.999.0.0

远端的无人设备需要一些交互的接口和通信手段,来实现对无人系统的监控 控制。之前我们用一些室外WIFI的模块来做,一般的WIFI距离通常都比较近,传输带宽也会出现不稳定和延时的情况。比如我们对于一台无人机的操作有可能就是在几百米,甚至几公里之外。一般的低成本WIFI模块肯定就不能满足要求了。还有一些组网的情况下4G/5G来说开发比较麻烦,有些算法在局域网下面比较合适。

我们前前后后也是尝试了很多方案,经过1年多的研发测试,和智工电子合作研发出了一款多接口高带宽数据传输链路。基于TCP/IP协议,接口通用性强,传输图像,视频,数据,带宽都可以承受。地面拉锯测试大于800米,地对空2KM左右。关键是传输带宽高,控制指令,到高清视频流都可以流畅传输。 file

几大特性: 1、高带宽(无线数据传输峰值12MB/S)百兆带宽; 2、远距离最远距离4KM,通视距离下; 3、多接口,同时支持3个串口,3个网口; 4、基于TCP/IP通用网络局域网,可以接入网络摄像头,飞控数传,RTK; 5、可组网十个ROS节点数据; 6、重量轻,移动端100多克; 7、控制信号,传感器数据,视频数据都可以同时传输; 综合来讲十分适合用于图传,数传,组网一些远距离,高带宽的数据传输场合。

可以实现: 1吊舱的视频数据和地面站数据进行联动。 2基于WIFI的组网系统,ROS多机的组网,具体测试情况可查看此文章: https://mp.weixin.qq.com/s/DONRk7L0zG8j6Q1_FZKgWw

file 上面是模块连接图,可以接入飞控,网络摄像头,机载计算机,RTK,一些独立的传感器数据等。 file 初步测试数据如下:单个ROS节点带宽在347KB 峰值。 file 多个ROS节点(5个)带宽在1.16MB传输带宽依然没有压力。 file 多接口:3个串口,3个网口。可以用于传感器数据,飞控数据,网络摄像头数据,RTK数据的接入。 file 串口:每个串口都是串口透传可以互相发送数据,串口之间发送数据,或者飞机端给地面站端发送数据也会非常简单。 网口:可以接入网口设备就可以数据传输或者组成网络。

作者:阿木实验室-潇齐

  • End -

技术发展的日新月异,阿木实验室将紧跟技术的脚步,不断把机器人行业最新的技术和硬件推荐给大家。看到经过我们培训的学员在技术上突飞猛进,是我们培训最大的价值。如果你在机器人行业,就请关注我们的公众号,我们将持续发布机器人行业最有价值的信息和技术。 阿木实验室致力于前沿IT科技的教育和智能装备,让机器人研发更高效!

展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部