यूएवी इमेज ट्रांसमिशन सिस्टम की रचना
यूएवी छवि संचरण प्रणाली क्या है?
यदि उड़ान नियंत्रण ड्रोन का मस्तिष्क है, तो छवि संचरण प्रणाली ड्रोन की "आँखें" है, और हम ड्रोन के माध्यम से ईश्वर के दृष्टिकोण से इस खूबसूरत दुनिया को देख सकते हैं। यूएवी छवि संचरण प्रणाली, यूएवी पर लगे कैमरे द्वारा कैप्चर किए गए वीडियो को वास्तविक समय में लंबी दूरी के रिसीवर तक वायरलेस तरीके से प्रसारित करने के लिए उपयुक्त वीडियो संपीड़न तकनीक, सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक, चैनल कोडिंग तकनीक और मॉड्यूलेशन एवं डिमॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग करती है। यह एक प्रकार का वायरलेस इलेक्ट्रॉनिक संचरण उपकरण है।
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यदि यूएवी इमेज ट्रांसमिशन प्रणालियों को उपकरण प्रकार के आधार पर वर्गीकृत किया जाए, तो उन्हें आमतौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एनालॉग इमेज ट्रांसमिशन और डिजिटल इमेज ट्रांसमिशन। चूँकि डिजिटल इमेज ट्रांसमिशन द्वारा प्रेषित वीडियो की गुणवत्ता और स्थिरता एनालॉग इमेज ट्रांसमिशन प्रणालियों की तुलना में बहुत बेहतर होती है, इसलिए औद्योगिक अनुप्रयोगों में आमतौर पर डिजिटल इमेज ट्रांसमिशन का उपयोग किया जाता है।
ड्रोन का छवि संचरण मुख्य रूप से तीन आवृत्ति बैंड का उपयोग करता है: 1.2जी, 2.4जी, और 5.8जी. 2.4G और WiFi एक ही आवृत्ति बैंड से संबंधित हैं; 1.2G एक नियंत्रित आवृत्ति बैंड है। वर्तमान में हमारे देश में कोई 1.2G ओपन शौकिया आवृत्ति बैंड नहीं है, और यह केवल उन रेडियो उत्साही लोगों द्वारा कानूनी उपयोग के लिए उपलब्ध है जिन्होंने योग्यता प्रमाण पत्र प्राप्त किया है; देश ने 5.8G आवृत्ति बैंड को ओपन शौकिया आवृत्ति बैंड में विभाजित किया है। 5.8G में काम करने वाले उपकरण कम हैं और हस्तक्षेप भी कम है। उच्च आवृत्ति वाले एंटेना को अधिक लघुकृत किया जा सकता है। हालाँकि, आवृत्ति जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की लागत उतनी ही अधिक होगी। एंटेना की परिशुद्धता की आवश्यकताएं अधिक होती हैं। चुंबकीय कंडक्टर कम आवृत्ति की तुलना में अधिक संवेदनशील होता है, और कम आवृत्ति की तुलना में उच्च शक्ति का उत्पादन करना अधिक कठिन होता है।
वर्तमान में, यूएवी इमेज ट्रांसमिशन के लिए मुख्यधारा की तकनीकों में OFDM और WiFi शामिल हैं। OFDM (ऑर्थोगोनल फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) एक प्रकार का मल्टी-कैरियर मॉड्यूलेशन है, जो हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन के लिए अधिक उपयुक्त है। यह नैरो-बैंड बैंडविड्थ के तहत बड़ी मात्रा में डेटा भी भेज सकता है और फ़्रीक्वेंसी-सिलेक्टिव फ़ेडिंग या नैरो-बैंड इंटरफेरेंस आदि का प्रतिरोध कर सकता है। हालाँकि, OFDM में कुछ कमियाँ भी हैं, जैसे कैरियर फ़्रीक्वेंसी ऑफ़सेट, जो फ़ेज़ नॉइज़ और कैरियर फ़्रीक्वेंसी ऑफ़सेट के प्रति बहुत संवेदनशील है, और औसत पीक वैल्यू अपेक्षाकृत ज़्यादा है। WiFi इमेज ट्रांसमिशन एक किफ़ायती यूएवी इमेज ट्रांसमिशन तकनीक है। हालाँकि, WiFi की कई तकनीकी सीमाएँ हैं। कई निर्माता इसे सीधे समाधान के साथ बनाते हैं। चिप डिज़ाइन के प्रारूप को संशोधित नहीं किया जा सकता है। WiFi इमेज ट्रांसमिशन इंटरफेरेंस मैनेजमेंट स्ट्रैटेजी का रीयल-टाइम प्रदर्शन मज़बूत नहीं है और सिग्नल उपयोग दर अपेक्षाकृत कम है।
यूएवी छवि संचरण प्रणाली संरचना
यूएवी इमेज ट्रांसमिशन सिस्टम में चार भाग होते हैं: रिमोट सर्वर, एयरक्राफ्ट, स्टोर रिले और मोबाइल फ़ोन वीडियो कंट्रोल टर्मिनल। उदाहरण के लिए, दो उच्च-शक्ति वाले वाई-फ़ाई मॉड्यूल होते हैं, जो क्रमशः यूएवी रिले और ग्राउंड रिले में लगे होते हैं।
ड्रोन में प्रयुक्त उच्च-शक्ति वाई-फाई मॉड्यूल की संचरण शक्ति +28dBm है और इसकी संचरण दूरी 2 किलोमीटर तक है। उच्च-शक्ति वाई-फाई मॉड्यूल न केवल हवाई कैमरे से वीडियो को वास्तविक समय में प्रसारित कर सकता है, बल्कि मोबाइल फोन जैसे ज़मीनी मोबाइल टर्मिनलों से नियंत्रण संकेतों को भी वास्तविक समय में प्रसारित कर सकता है।
वायरलेस राउटर का वाई-फाई सिग्नल इतनी दूर तक क्यों नहीं जा सकता?
समान आवृत्ति पर, ड्रोन लंबी दूरी तक छवि संचरण कर सकते हैं, लेकिन वायरलेस राउटर के वाई-फ़ाई सिग्नल का इतनी दूरी पर कोई सिग्नल नहीं होता। इसका एक बड़ा कारण यह है कि वायरलेस राउटर और मोबाइल फ़ोन जैसे मोबाइल टर्मिनलों की शक्ति सीमित होती है। देश में प्रासंगिक नियम हैं कि वायरलेस राउटर की संचार शक्ति 100mW (20dBm) से अधिक नहीं हो सकती, और एंटीना का लाभ आम तौर पर 3dBi और 5dBi होता है। उत्कृष्ट दीवार प्रवेश क्षमता वाले कुछ उत्पाद 6dBi या 7dBi लाभ वाले एंटीना का उपयोग करते हैं। एंटीना लाभ की सिग्नल शक्ति में सुधार अभी भी बहुत बड़ा है। यह सीमित है, इसलिए वायरलेस राउटर का वाई-फ़ाई सिग्नल बिना किसी रुकावट के 200 मीटर की दूरी तय कर सकता है।
इसके अलावा, दैनिक जीवन में कम-शक्ति वाले मोबाइल फोन और कंप्यूटर भी बड़ी सीमाएँ पैदा करते हैं, जिससे वाई-फ़ाई सिग्नल बहुत अच्छा होता है, लेकिन फिर भी इंटरनेट एक्सेस नहीं हो पाता या नेटवर्क क्वालिटी बहुत खराब होती है। यह ऐसा है जैसे दो लोग एक ही समय में पहाड़ों पर जा रहे हों। एक निश्चित दूरी पर अलग होने के बाद, तेज़ आवाज़ वाला व्यक्ति धीमी आवाज़ वाले व्यक्ति को सुन सकता है, और धीमी आवाज़ वाला व्यक्ति तेज़ आवाज़ वाले व्यक्ति को जवाब देता है, लेकिन तेज़ आवाज़ वाला व्यक्ति कुछ भी नहीं सुन पाता। स्वाभाविक रूप से कोई प्रतिक्रिया नहीं होगी।
दरअसल, मोबाइल फोन और वाईफाई के ज़रिए इंटरनेट एक्सेस करने वाले अन्य उपकरणों को इंटरनेट कनेक्शन स्थापित करने से पहले तीन-तरफ़ा हैंडशेक प्रक्रिया से गुज़रना पड़ता है। अगर वाईफाई सिग्नल की ट्रांसमिशन पावर बहुत ज़्यादा है और मोबाइल फोन सिग्नल पर प्रतिक्रिया देने की अधिकतम दूरी पार कर जाता है, तो ऐसी स्थिति पैदा हो जाएगी जहाँ वाईफाई सिग्नल मज़बूत होगा और सूचना प्राप्त तो हो सकती है, लेकिन सूचना बाहर नहीं भेजी जा सकती।
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इसके अलावा, ड्रोन छवि संचरण के लिए अपेक्षाकृत खुले क्षेत्रों में उड़ान भरते हैं, जबकि राउटर वाई-फाई का उपयोग आमतौर पर कई बाधाओं वाले जटिल वातावरण में किया जाता है। इसलिए, यह अच्छा माना जाता है यदि राउटर का वाई-फाई सिग्नल घर पर लगभग 10 मीटर तक पहुँच सके।