Haberleşme, Aviyonik ve Güç Mimarisi

Özet

Bu not, Atılım UAV'ın SUAS 2026 için hazırladığı quadrotorun datalink (veri bağlantısı), hava aracı üzeri hesaplama ve güç mimarisini anlatır. Video, telemetri ve radyo kumanda üç ayrı radyo yerine tek bir SIYI HM30 dijital linki üzerinden taşınır; akışlar yer istasyonunda yeniden, üstelik donanım seviyesinde birbirinden ayrılır; böylece video bant genişliği otopilot telemetrisini kesintiye uğratamaz. Hava aracında bir Cube Orange Plus uçuş kontrolcüsü ile bir NVIDIA Jetson Orin NX görev bilgisayarı doğrudan seri MAVLink bağlantısıyla birleştirilir; bir CUAV Neo3 Pro GNSS alıcısı, yer düzeltme bağlantısı gerektirmeden bağımsız konumlandırma sağlar; bir SwitchBlox Ethernet switch ise SIYI A8 Mini kamera akışını hava aracı üzerindeki çıkarım ile downlink arasında paylaştırır. 6.7 kg yüklü hava aracı, dört adet T-Motor U7 Lite V2.0 motorla ve tek bir RTF 80A 4-in-1 ESC üzerinden tahrik edilir; besleme, altı adet 2S 13000 mAh paketten kurulmuş ve klasik bir güç dağıtım kartı içermeyen 6S diziden gelir. İtki-ağırlık oranı ve batarya başına enerji değerleri Bölüm 4'te verilmiştir; yalnızca HM30'un uzun menzil firmware profili, kanıtlanmış bir görev menzili değil, bir yapılandırma ayarı olarak kalır.

1 Sisteme Genel Bakış

Bu hava aracının aviyoniğini üç karar şekillendiriyor ve belgenin geri kalanı bu üç karardan türüyor. Alışılmış biçimde üç ayrı radyoya bölünen telsiz trafiği tek bir dijital link üzerinden taşınıyor. Uçuş kontrolü ve algı tek bir işlemciyi paylaşmak yerine, kablolu seri bağlantıyla birleştirilmiş iki ayrı bilgisayarda koşuyor. Güç, itki sistemine klasik bir güç dağıtım kartından geçmeden ulaşıyor. Birinci ve üçüncü kararlar güvenilirlik kararı olduğu kadar ağırlık kararı da: her biri hava aracından donanım çıkarıyor.

Tablo 1, bu tercihlerin hava aracına yüklediği donanımı ve her kalemi anlatan bölümü listeler.

Tablo 1. Bu belgede adı geçen her bileşen ve onu anlatan bölüm.

2 Datalink ve Yer Segmenti

Ağır yük taşıyan İHA'lar genellikle üç ayrı radyoyla kurulur: telemetri için 900 MHz, radyo kumanda için 2.4 GHz ve video için 5.8 GHz verici. Bu düzen ağırlık ekler, kablolamayı karmaşıklaştırır ve üç verici arasında elektromanyetik girişim riskini yükseltir.

2.1 Üç radyo yerine tek link

Bu hava aracı onların yerine bir SIYI HM30 Full HD dijital video linki taşıyor. Link; 1080p videoyu, MAVLink telemetrisini ve radyo kumandayı tek bir RF bağlantısı üzerinden taşıyor ve üç vericiden ikisini, antenleri, kabloları, ağırlıkları ve beraberlerinde getirdikleri arıza noktalarıyla birlikte aviyonik bölmesinden çıkarıyor.

2.2 Yer ünitesi ve akış ayrımı

Yerde, havadan yere gelen bütün verinin ulaştığı tek nokta HM30 Ground Unit'tir. İki akış oradan itibaren, Yer Kontrol İstasyonu (GCS) bilgisayarına varmadan önce ayrılır; üstelik bu ayrım yazılımda değil donanımda yapılır. Tablo 2 iki yolu veriyor.

Tablo 2. Telemetri ve video yer istasyonuna farklı fiziksel arayüzlerden ulaşır; hiçbiri diğerinin üzerinden geçmez.

Ayrım donanım seviyesinde olduğu için, video bant genişliğindeki ani bir düşüş otopilot telemetrisini kesintiye uğratmaz. Şekil 1, aynı düzeni yer istasyonunda fiilen kablolandığı hâliyle gösteriyor.

Şekil 1. Yer segmenti, kablolandığı hâliyle. HM30 Ground Unit 6S bataryadan çalışıyor, Radiolink T12D onun RC portuna bağlanıyor ve GCS dizüstü bilgisayarına iki ayrı kablo giriyor: Mission Planner'a telemetri taşıyan USB (şemada Type-C olarak işaretli) ve video taşıyan Ethernet. Hiçbir kablonun iki akışı birden taşımadığına dikkat edin.

2.3 Menzil profili ve safety pilot devralması

Yer kurulumunun bir parçası da, safety pilot operasyonları ve manuel devralma için kullanılan bir Radiolink T12D vericisidir; Şekil 1 onu yer ünitesinin RC portuna bağlı hâlde gösteriyor. Hem hava hem de yer ünitesi, yarışmanın geniş uçuş sınırları boyunca linki ayakta tutmak üzere seçilmiş yüksek verimli omnidirectional (her yöne yayınlayan) antenler taşıyor.

Fiziksel görev yarıçapı görece kısa olsa da HM30 firmware'i uzun menzilli FPV profiline ayarlanmıştır. Amaç sinyal penetrasyonu ve link kararlılığıdır; özellikle agresif yatış manevralarında ve hava aracının faydalı yük teslim dizisi sırasında alçak irtifalarda hover ettiği anlarda. Böyle bir uzun menzil firmware profili, kanıtlanmış bir görev menzili değil, bir yapılandırma ayarı olarak değerlendirilir; bu belgede herhangi bir menzil testi sonucu raporlanmamaktadır.

3 Hava Aracı Aviyoniği

Hava aracı üzerindeki veri ve kontrol ağı, iki bilgisayarlı bir ayrım üzerine kurulu. Cube Orange Plus gerçek zamanlı uçuş dinamiğini yönetiyor; NVIDIA Jetson Orin NX ise yapay zekâ ve bilgisayarlı görü iş yükünü koşuyor.

3.1 Uçuş kontrolcüsü ve görev bilgisayarı

İki bilgisayar arasındaki MAVLink telemetrisi doğrudan kablolu bir bağlantı üzerinden akıyor: Jetson Orin NX, otopilotun Serial 0 olarak sunduğu Cube Orange Plus micro USB portuna takılıyor. Fiziksel bir seri link, otonom uçuş komutlarını taşıyan yolda gecikmeyi düşük tutuyor.

3.2 GNSS alıcısı

Waypoint (rota noktası) navigasyonu ve buna bağlı bırakma noktası konumlandırması, bir yer düzeltme bağlantısı olmadan çalışabilmek zorunda; çünkü böyle bir bağlantının uçuş alanının her noktasına ulaşacağı garanti edilemez. Bu gereksinim, doğruluğunu ancak canlı bir düzeltme akışıyla koruyabilen bir RTK kurulumunu devre dışı bırakıyor ve yerine bağımsız (standalone) bir GNSS alıcısı gereksinimi getiriyor. Bu görev için CUAV Neo3 Pro, saha güvenilirliği ve maliyeti gözetilerek seçildi.

3.3 Kamera akışının dağıtımı

SIYI A8 Mini gimbal kameranın tek bir Ethernet çıkışı var ve bu görüntüye aynı anda iki yerde ihtiyaç duyuluyor: hedef tespiti için hava aracında ve operatör için yerde. Bir SwitchBlox Ethernet switch akışı bölüyor. Aynı IP video akışı hem gerçek zamanlı ODCL çıkarımı için Jetson Orin NX'e hem de GCS'ye downlink için SIYI HM30 Air Unit'e gidiyor; böylece tek kamera iki kullanımı birden karşılıyor.

4 İtki ve Güç

Hava aracı tam yüklü hâlde 6.7 kg geliyor. İtki ve güç hem bu sayıya hem de görevin gerektirdiği otonom manevra kabiliyetine göre boyutlandırıldı.

4.1 İtki zinciri

İtki, 490 KV'lik dört adet T-Motor U7 Lite V2.0 fırçasız outrunner motordan geliyor; motorlar merkezî bir RTF 80A 4-in-1 ESC üzerinden sürülüyor. Toplam statik itki 22,5 kg; bu da 6.7 kg operasyonel ağırlıkta 3,36:1, 11 kg MTOW'da ise 2,05:1 itki-ağırlık oranı veriyor — hava aracının faydalı yük teslim aşamasında yan rüzgârda attitude otoritesini koruyabilmesi için itki zincirinin yararlandığı pay bu.

4.2 Güç dağıtımı ve regülasyon

Aviyonik bölmesinde klasik bir güç dağıtım kartı yok. Güvenilirliği en üst düzeye çıkarmak ve ölü ağırlığını hava aracının üzerinden atmak için dışarıda bırakıldı; bu, Bölüm 2'deki tek datalink kararını doğuran ağırlık argümanının aynısı. Bedeli ise her hattın tek tek güzergâhlanması ve gerekçelendirilmesi zorunluluğu; Şekil 2'nin belgelediği de tam olarak bu.

Güç, özel yapım bir 6S diziden geliyor: üçü seri, ikisi paralel bağlanmış altı adet 2S 13000 mAh paket. Her 2S paket, 7,4 V nominalde 96,2 Wh depoluyor; bu da batarya başına 100 Wh sınırının altında kalıyor. Yüksek gerilim hatları doğrudan 4-in-1 ESC'yi besliyor. Aviyoniğe ve HW-231 çift kanallı H-köprü sürücüsüne regüle gerilimi ayrı step-down BEC'ler sağlıyor. Faydalı yük bırakma kilidini çalıştıran servo ise gücünü kendine ait bir BEC yerine Jetson Orin NX'ten çekiyor.

Şekil 2. Eksiksiz güç ve veri ağacı. En alttaki altı adet 2S paketi 3 seri, 2 paralel birleşme noktasından yukarı doğru izleyin: ağır çift doğrudan 4-in-1 ESC'ye giderken her aviyonik yük kendi step-down dönüştürücüsüne asılıdır. Yalnızca birkaç dal gerilim ve akım bilgisi taşır ve bunlar da ancak tam çözünürlükte okunabilir.