वीसीओ डीडीएस और एसडीआर प्रौद्योगिकी पर आधारित यूएवी हस्तक्षेप प्रौद्योगिकी पर श्वेत पत्र (1)
अवलोकन
हाल के वर्षों में, ड्रोन उद्योग का तेज़ी से विकास हुआ है और ड्रोन का उपयोग व्यापक होता जा रहा है, साथ ही ड्रोन की संख्या में भी साल-दर-साल वृद्धि हो रही है। हालाँकि, साथ ही, ड्रोन समाज के विभिन्न क्षेत्रों के लिए गंभीर सुरक्षा खतरे भी पैदा करते हैं। हाल के वर्षों में, ड्रोन द्वारा महत्वपूर्ण बुनियादी ढाँचे को प्रभावित करने और उन पर हमला करने की घटनाएँ अक्सर हुई हैं, और प्रभावी नियंत्रण की तत्काल आवश्यकता है। ड्रोन काउंटरड्रोन के विरुद्ध कई सामान्य उपाय तकनीकें हैं, जिनमें शामिल हैं:
- वायरलेस सिग्नल हस्तक्षेप प्रौद्योगिकी: हस्तक्षेप रेडियो आवृत्ति संकेतों को प्रेषित करके, यह मानव रहित हवाई वाहनों के रिमोट कंट्रोल, छवि संचरण, नेविगेशन आदि जैसे वायरलेस सिग्नलों में हस्तक्षेप करता है, जिससे ड्रोन को भगाने, हस्तक्षेप करने या लैंडिंग के लिए मजबूर करने का उद्देश्य प्राप्त होता है।
- वायरलेस सिग्नल डिसेप्शन तकनीक: ड्रोन को भ्रामक वायरलेस सिग्नल भेजकर, ड्रोन गलत जानकारी प्राप्त कर सकते हैं, जिससे ड्रोन को हाईजैक करने का उद्देश्य पूरा हो जाता है। वायरलेस सिग्नल डिसेप्शन तकनीक के दो मुख्य प्रकार हैं: लोकेशन सिग्नल डिसेप्शन और रिमोट कंट्रोल सिग्नल हाईजैकिंग।
- निर्देशित ऊर्जा विनाश प्रौद्योगिकी: उच्च ऊर्जा लेजर या विद्युत चुम्बकीय संकेतों का उत्सर्जन करके, यह मानव रहित हवाई वाहनों को भौतिक रूप से नष्ट कर देता है, मुख्य रूप से दो तकनीकी मार्गों के माध्यम से: लेजर विनाश और उच्च ऊर्जा माइक्रोवेव विनाश।
- भौतिक क्षति/पकड़ने की तकनीक: गोलियां, क्रूज मिसाइलें दागकर या ड्रोन से टकराकर, हमलावर ड्रोन को भौतिक रूप से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, या हमलावर ड्रोन को पकड़ने के लिए कैप्चर नेट का इस्तेमाल किया जा सकता है।
यह लेख मुख्य रूप से वायरलेस सिग्नल हस्तक्षेप प्रौद्योगिकी पर चर्चा करता है।
यूएवी संचार प्रोटोकॉल
ड्रोन आमतौर पर निम्नलिखित चार प्रकार के रेडियो संकेतों का उपयोग करते हैं:
चित्र 1 मानवरहित हवाई वाहन का विशिष्ट वायरलेस सिग्नल योजनाबद्ध
- आरसी: रिमोट सीएनटीआरएल：रिमोट कंट्रोल सिग्नल के माध्यम से ऑपरेटर से ड्रोन तक निर्देश प्रेषित करना, जिससे ड्रोन को संबंधित उड़ान क्रियाएं करने की अनुमति मिलती है;
- मेंमैंडीऔरसंचरण：ड्रोन कैमरे द्वारा कैप्चर किए गए वीडियो सिग्नल को रिमोट कंट्रोल पर वापस प्रेषित किया जाता है, और ऑपरेटर उपयुक्त उड़ान पथ का चयन करने और बाधाओं से टकराने से बचने के लिए प्रेषित छवि सिग्नल के आधार पर ड्रोन का संचालन करता है;
एनएमेंमैंजीएटीमैंएन: ड्रोन अपनी स्थिति निर्धारित करने के लिए नेविगेशन उपग्रहों से स्थिति संकेत प्राप्त करते हैं
देखे गए नेविगेशन सिग्नलों में GPS, Beidou, GLONASS आदि शामिल हैं, और कार्यशील आवृत्ति बैंड मुख्य रूप से 1.2GHz और 1.6GHz के आसपास वितरित किए गए हैं।
- टीऔरएलऔरएमऔरटीआरऔर：इसका उपयोग ड्रोन के स्थान जैसी टेलीमेट्री जानकारी वितरित करने के लिए किया जाता है, जिसे रिमोट कंट्रोल और निकटवर्ती निगरानी स्टेशनों द्वारा प्राप्त किया जाएगा।
उनमें से, रिमोट कंट्रोल सिग्नल और इमेज फीडबैक सिग्नल रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफेरेंस काउंटरमेशर्स के मुख्य लक्ष्य हैं, और कुछ मामलों में, वे नेविगेशन और पोजिशनिंग सिग्नल में भी हस्तक्षेप कर सकते हैं। रिमोट कंट्रोल सिग्नल में हस्तक्षेप करने पर, ड्रोन ऑपरेटर से निर्देश प्राप्त नहीं कर सकता है और होवरिंग या रिटर्निंग क्रियाएं करेगा; इमेज फीडबैक सिग्नल में हस्तक्षेप करने पर, रिमोट कंट्रोल ड्रोन द्वारा देखी गई छवि को प्रदर्शित नहीं कर सकता है, जिससे ड्रोन नियंत्रण खो सकता है; रिमोट कंट्रोल सिग्नल और नेविगेशन पोजिशनिंग सिग्नल दोनों में हस्तक्षेप करने पर, ड्रोन सटीक पोजिशनिंग जानकारी प्राप्त नहीं कर सकता है और सीधे लैंड करता है, जमीन को छूने से बचने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर पर निर्भर करता है और जमीन से एक निश्चित ऊंचाई पर मंडराने लगता है।
निम्नलिखित तालिका में कुछ सामान्य ड्रोन रिमोट कंट्रोल और इमेज ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल सूचीबद्ध हैं। DJI और AUTEL जैसे प्रमुख निर्माताओं ने समर्पित रिमोट कंट्रोल इमेज ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल विकसित किए हैं, जिनमें DJI के OcuSync और LightBridge सबसे आम हैं और सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैं। जिन निर्माताओं के पास स्वयं विकसित रिमोट कंट्रोल इमेज ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल नहीं हैं, वे आमतौर पर वाई-फ़ाई प्रोटोकॉल चुनते हैं। DIY FPV के लिए, ELRS प्रोटोकॉल और TBSCrossFire वास्तविक मानक बन गए हैं।
| नहीं। | ब्रांड | नमूना | आवृत्ति | चौड़ाई | शिष्टाचार |
| 1 | （डीजेआई） | फैंटम4 | 2.4जी/5.8जी | 10एम | लाइटब्रिज |
| 2 | （डीजेआई） | माविक3प्रो | 2.4जी/5.8जी | 10एम/20एम | ओक्यूसिंक3.0 |
| 3 | （डीजेआई） | एयर3 | 2.4जी/5.2जी/5.8जी | 10एम/20एम/40एम | ओक्यूसिंक4.0 |
| 4 | （डीजेआई） | मिनीएसई | 2.4जी/5.8जी | 20 मीटर | वाईफ़ाई |
| 5 | तोता | मेरे लिए | 2.4जी/5.8जी | 20 मीटर | वाईफ़ाई |
| 6 | （वेदी） | ईवोलाइट | 2.4जी/5.2जी/5.8जी | 10एम | स्काईलिंक |
| 7 | （वेदी） | एवोⅡप्रोवी3 | 2.4जी/5.2जी/5.8जी | 10एम | स्काईलिंक 2.0 |
| 8 | स्काईडियो | स्काईडियो2+ | 5.2जी/5.8जी | 10एम/20एम | वाई-फाई/स्काईडियोलिंक |
| 9 | DIYFPV | टीबीएस | 868एम/915एम | 250के(आवृत्ति हॉपिंग)） | टीबीएसकॉर्सफायर |
| 10 | DIYFPV | ईएलआरएस | 868एम/915एम | 500के(आवृत्ति हॉपिंग)） | एक्सप्रेसएलआरएस（ईएलआरएस） |
ओएफडीएम प्रौद्योगिकी परिचय
लाइटब्रिज、ओक्यूसिंक、स्काईलिंकप्रोटोकॉल, औरवाईफ़ाई, टीइसकी भौतिक परत की एन्कोडिंग तकनीक OFDM तकनीक को अपनाती है। इस खंड में OFDM तकनीक का संक्षिप्त परिचय दिया जाएगा।
ओएफडीएम टीटेक्नोलोजी एक बहु-वाहक मॉडुलन बहुसंकेतन तकनीक है जो एक साथ डेटा संचारित करने के लिए कई उपवाहकों का उपयोग करती है, प्रत्येक उपवाहक के बीच समान आवृत्ति अंतराल के साथ। यद्यपि आसन्न उपवाहकों के बीच कुछ वर्णक्रमीय अतिव्यापन होता है, वे एक-दूसरे के लंबवत होते हैं, इसलिए प्रत्येक उपवाहक द्वारा प्रेषित संकेत एक-दूसरे को प्रभावित नहीं करते हैं। इससे डेटा सूचना को कई उपवाहकों पर एक साथ संचारित किया जा सकता है।
ओएफडीएमप्रौद्योगिकी आमतौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग प्रौद्योगिकी पर आधारित होती है, और विशिष्ट कार्यान्वयन प्रक्रिया इस प्रकार है: मॉड्यूलेट किए जाने वाले डेटा स्रोत को एन उपवाहकों को आवंटित किया जाता है, प्रत्येक उपवाहक को आईक्यू मॉड्यूलेट किया जाता है, और फिर एन उपवाहकों के आईक्यू मॉड्यूलेटेड डेटा को एक OFDM प्रतीक के समय-डोमेन आईक्यू डेटा प्राप्त करने के लिए IFFT व्युत्क्रम फूरियर रूपांतरण के अधीन किया जाता है।
चित्र 2 OFDM मॉड्यूलेशन प्रौद्योगिकी सिद्धांत का अवलोकन
एक पूर्ण OFDM फ़्रेम में आमतौर पर कई OFDM प्रतीक होते हैं, और OFDM प्रतीकों की अवधि उपवाहक रिक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है। उदाहरण के लिए, जब उपवाहक रिक्ति 15KHz होती है, तो OFDM प्रतीक की लंबाई 66.67us होती है। प्रत्येक OFDM प्रतीक के आरंभ में, एक छोटा चक्रीय उपसर्ग (CP) बढ़ाया और डाला जाता है। CP की सामग्री OFDM प्रतीक के अंत में सामग्री की एक प्रति होती है। CP को बढ़ाने का उद्देश्य फैलाव के कारण होने वाले अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप का प्रतिरोध करना है।
चित्र 3 OFDM प्रतीक और उपवाहक
ओएफडीएममल्टीप्लेक्सिंग तकनीक की स्पेक्ट्रम उपयोग दक्षता बहुत अधिक है। आवृत्ति क्षेत्र में, OFDM सिग्नल कई उपवाहकों से मिलकर बने होते हैं, और प्रत्येक उपवाहक का ऊर्जा आवंटन अपेक्षाकृत समान होता है, इसलिए OFDM सिग्नल का स्पेक्ट्रम एक सीधी रेखा के करीब होता है। समय क्षेत्र में, OFDM सिग्नल कई प्रतीकों से मिलकर बने होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की लंबाई निश्चित होती है।
चित्र 4 OFDM प्रतीक और उपवाहक
डीजेआई लाइटब्रिज/ओक्यूसिंक शिष्टाचार
डीजेआईलाइटब्रिजऔर ओक्यूसिंक ये प्रोटोकॉल नागरिक छवि संचरण रिमोट कंट्रोल प्रोटोकॉल के लिए तकनीकी मानक हैं। लाइटब्रिज प्रोटोकॉल पहले विकसित किया गया था और इसे फैंटम 3 और इंस्पायर जैसे मॉडलों पर लागू किया गया था; OcuSync प्रोटोकॉल अपेक्षाकृत बाद में विकसित किया गया था और इसे फैंटम 4, माविक श्रृंखला, एयर श्रृंखला आदि जैसे मॉडलों पर लागू किया गया है। OcuSync प्रोटोकॉल को बार-बार अद्यतन किया गया है, और इसका नवीनतम संस्करण OcuSync 4.0 है। OcuSync 4.0 प्रोटोकॉल में मज़बूत संचरण प्रदर्शन और हस्तक्षेप-रोधी क्षमता है।
चित्र 5 DJI OcuSync प्रोटोकॉल का समय आवृत्ति आरेख
लाइटब्रिजऔरओक्यूसिंकप्रोटोकॉल की भौतिक परत OFDM एन्कोडिंग तकनीक पर आधारित है, लेकिन OFDM एन्कोडिंग के विभिन्न पैरामीटर अलग-अलग हैं। लाइटब्रिज प्रोटोकॉल, WiMAX के समान एक भौतिक परत का उपयोग करता है, जिसमें 10.9375KHz का उपवाहक अंतराल होता है। डाउनलिंक 864 उपवाहकों का उपयोग करता है, जो लगभग 9.46MHz की बैंडविड्थ घेरते हैं; OcuSync प्रोटोकॉल, LTE के समान एक भौतिक परत का उपयोग करता है, जिसमें 15KHz का उपवाहक अंतराल होता है। 10M बैंडविड्थ डाउनलिंक 600 उपवाहकों का उपयोग करता है, जो लगभग 9.02MHz की बैंडविड्थ घेरते हैं, जबकि 20M बैंडविड्थ डाउनलिंक 1200 उपवाहकों का उपयोग करता है, जो लगभग 18.02MHz की बैंडविड्थ घेरते हैं।
| शिष्टाचार | मॉड्यूलेशन मल्टीप्लेक्सिंग विधि | उपवाहक रिक्ति（किलोहर्ट्ज） | उपवाहकों की संख्या | एवास्तविक बैंडविड्थ（मेगाहर्टज） | टिप्पणी |
| लाइटब्रिजऊपर | ओएफडीएम | 10.9375 | 108 | 1.2 |
|
| लाइटब्रिजनीचे | ओएफडीएम | 10.9375 | 864 | 9.46 | वाइमैक्स |
| ओक्यूसिंक3.0ऊपर | ओएफडीएम | 15 | 142 | 2.15 |
|
| ओक्यूसिंक3.0नीचे（10एम） | ओएफडीएम | 15 | 600 | 9.02 | एलटीई |
| ओक्यूसिंक3.0नीचे（20 मीटर） | ओएफडीएम | 15 | 1200 | 18.02 | एलटीई |
स्काईलिंक शिष्टाचार
स्काईलिंक प्रोटोकॉल भी एक सामान्य इमेज ट्रांसमिशन रिमोट कंट्रोल प्रोटोकॉल है। स्काईलिंक प्रोटोकॉल का व्यापक रूप से डाओ टोंग ईवीओ श्रृंखला के ड्रोनों में उपयोग किया जाता है।
स्काईलिंक प्रोटोकॉल की भौतिक परत भी OFDM प्रौद्योगिकी पर आधारित है, जो लगभग 10MHz की बैंडविड्थ और 15KHz की उपवाहक दूरी घेरती है।
चित्र 6 स्काईलिंक प्रोटोकॉल का समय आवृत्ति आरेख
स्काईलिंक प्रोटोकॉल LTE के समान एक भौतिक परत को अपनाता है, जिसमें 15KHz का उपवाहक अंतराल होता है।
डाउनलिंक (छवि संचरण सिग्नल) 600 उपवाहकों का उपयोग करता है, जो लगभग 9.02 मेगाहर्ट्ज की बैंडविड्थ घेरता है, और अपलिंक (रिमोट कंट्रोल सिग्नल) 72 उपवाहकों का उपयोग करता है, जो लगभग 1.1 मेगाहर्ट्ज की बैंडविड्थ घेरता है।
वाईफ़ाई शिष्टाचार
वाई के-उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में फाई संचार प्रौद्योगिकी बहुत लोकप्रिय है, और कई नागरिक मानव रहित हवाई वाहन वाई-फाई का उपयोग करते हैं।-Fi प्रोटोकॉल से ट्राउस चीज़ का नाम बताइएध्वनि नियंत्रण संकेत और छवि प्रतिक्रिया संकेत।-Fi संचार प्रोटोकॉल कई वर्षों की तकनीकी पुनरावृत्ति से गुजरा है। शुरुआती Wi-Fi के अलावा,-फाई 1 डीएसएसएस स्प्रेड स्पेक्ट्रम का उपयोग करता है, इसके बाद वाई-फाई बैंडविड्थ जैसे विभिन्न तकनीकी मापदंडों के साथ ओएफडीएम प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है।
| वाईफ़ाई मानक | वाईफ़ाई संस्करण | मानक रिलीज़ | कार्य आवृत्ति | भौतिक परत पुन: उपयोग प्रौद्योगिकी | स्थानिक प्रवाहों की संख्या | मेंआइड-बैंड चैनल | डीउन दरों |
| 802.11 | वाई-फाई1 | 1997 | 2.4 गीगाहर्ट्ज | डीएसएसएस | 1 | 20 मेगाहर्ट्ज | 2 एमबीपीएस |
| 802.11बी | वाई-फाई1 | 1999 | 2.4 गीगाहर्ट्ज | डीएसएसएस | 1 | 20 मेगाहर्ट्ज | 11एमबीपीएस |
| 802.11ए | वाई-Fi2 | 1999 | 5गीगाहर्ट्ज़ | ओएफडीएम | 1 | 20 मेगाहर्ट्ज | 54एमबीपीएस |
| 802.11जी | वाई-फाई3 | 2003 | 2.4 गीगाहर्ट्ज | ओएफडीएम | 1 | 20 मेगाहर्ट्ज | 54एमबीपीएस |
| 802.11एन | वाई-फाई4 | 2009 | 2.4 गीगाहर्ट्ज,5 गीगाहर्ट्ज | एमआईएमओ-ओएफडीएम | चार तक | 20/40 मेगाहर्ट्ज | 600 एमबीपीएस तक |
| 802.11एसी | वाई-फाई5 | 2013 | 5गीगाहर्ट्ज़ | एमआईएमओ-ओएफडीएम | 8 तक | 20/40/80/160 मेगाहर्ट्ज | 3.47Gbps तक |
| 802.11एक्स | वाई-फाई6 | 2019 | 2.4 गीगाहर्ट्ज,5 गीगाहर्ट्ज | OFDMA, MU-MIMO | 8 तक | 20/40/80/160 मेगाहर्ट्ज | 9.6Gbps तक |
| 802.11बीई | वाई-फाई7 | 2024 | 2.4GHz,5GHz,6GHz | OFDMA, MU-MIMO | 8 | 20/40/80/160/320 मेगाहर्ट्ज | 23Gbps तक |
वाई-ड्रोन के क्षेत्र में प्रयुक्त वाईफाई आमतौर पर 802.11n या 802.11ac होता है, क्योंकि वाई-फाई-इन दोनों मानकों के लिए Fi चिप्स बहुत परिपक्व हैं। 802.11n को उदाहरण के तौर पर लें, तो आमतौर पर दो बैंडविड्थ मोड होते हैं।
मानक बहुत परिपक्व हैं। 802.11n को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, आमतौर पर दो बैंडविड्थ मोड उपलब्ध होते हैं, 20M और 40M, जिनमें सबकैरियर स्पेसिंग 312.5KHz होती है। 20M मोड में, 56 सबकैरियर होते हैं, और वास्तविक बैंडविड्थ लगभग 17.8MHz होती है। 40M मोड में, 114 सबकैरियर होते हैं, और वास्तविक बैंडविड्थ लगभग 35.9MHz होती है।
चित्र 7 Wi का समय आवृत्ति आरेख-एक प्रोटोकॉल बनें
एफपीवी शिष्टाचार ईएलआरएस/टीबीएस
एफपीवी का रिमोट कंट्रोल प्रोटोकॉल और इमेज ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल अलग-अलग हैं। रिमोट कंट्रोल प्रोटोकॉल आमतौर पर ईएलआरएस या टीबीएस क्रॉसफ़ायर का उपयोग करता है, जबकि इमेज ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल आमतौर पर कम विलंबता प्राप्त करने के लिए सिम्युलेटेड होता है।
ईएलआरएस, जिसे एक्सप्रेसएलआरएस के रूप में भी जाना जाता है, एक ओपन-सोर्स रिमोट कंट्रोल प्रोटोकॉल है जो अल्ट्रा-लो लेटेंसी और लंबी रिमोट कंट्रोल दूरी प्रदान करता है। ईएलआरएस की भौतिक परत लोरा प्रोटोकॉल को अपनाती है और इसे सेमटेक के एसएक्स127x/एसएक्स1280 चिप्स के आधार पर कार्यान्वित किया जाता है। ईएलआरएस आवृत्ति हॉपिंग और स्प्रेड स्पेक्ट्रम तकनीक को अपनाता है, जो मजबूत हस्तक्षेप-रोधी क्षमता हासिल कर सकता है। ईएलआरएस का स्प्रेड स्पेक्ट्रम चिरप (रैखिक आवृत्ति मॉड्यूलेशन) स्प्रेड स्पेक्ट्रम तकनीक पर आधारित है। स्प्रेडिंग फैक्टर जितना बड़ा होगा, स्प्रेडिंग लाभ, संवेदनशीलता और ट्रांसमिशन दर उतनी ही अधिक होगी। ईएलआरएस की स्प्रेडिंग बैंडविड्थ 500 किलोहर्ट्ज़ है
| प्रसार कारक | स्प्रेड स्पेक्ट्रम कोड लंबाई | एसलाभ का प्रसार（डीबी） |
| एसएफ6 | 64 | 5 |
| एसएफ7 | 128 | 7.5 |
| एसएफ8 | 256 | 10 |
| एसएफ9 | 512 | 12.5 |
| एसएफ10 | 1024 | 15 |
| एसएफ11 | 2048 | 17.5 |
| एसएफ12 | 4096 | 20 |
चित्र 8 ईएलआरएस प्रोटोकॉल का समय आवृत्ति आरेख