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北京理工大学羽量化跨域无人组网终端团队:实现微型异构平台高效互联

科技日报实习记者 裴宸纬

中国无人设备产业发展前景广阔,然而微型无人设备之间如何进行高效通信一直是个难题。记者近日获悉,北京理工大学羽量化跨域无人组网终端团队通过自研体制协议、联合软硬件设计,历经3代产品迭代,研发出了一种羽量化终端,可实现微型异构平台高效互联。

团队负责人王云川介绍,在灾区救援等特殊场景中,要求无人设备在无基础通信设施的情况下保持稳定通联,并同时克服复杂信道环境带来的损耗,具备覆盖范围广泛、业务种类丰富、链路稳定坚韧的性能。而小型化、微型化无人设备对于功耗要“能省则省”,这就要求其通信终端设备要在满足上述性能要求的同时到达功耗节省、体积小巧、重量轻便。由于技术水平有限,跨域组网场景对无人设备的要求与无人设备自身的特点互相矛盾,如何兼顾“广丰韧”和“省小轻”成为一个难点。

为此,该团队突破“低码率信道编译码”技术,使设备在2W发射功率下、2.5km距离内高清视频连续不中断,通过“多优先级弹性自主接入”技术,实现18节点抛洒式自主弹性接入,节点中继实现半径5km全覆盖,同时仅需9W功耗,功率效率翻倍;发明“动态频域均衡”技术,实现25Mbps容量下,抵抗多径时延<5μs,通信时延<50ms,较现行抗多径方式,在极低复杂度下实现遥测、话音、遥控、报文、高清视频等多业务传输,将5大类业务集成在1.5吋设备上,使设备体量缩减80%;突破“细粒度时频域联合的认知跳频”技术,降低存储资源硬件开销,兼顾轻量化与鲁棒性,高清视频信号可穿墙;创新“高集成片上系统”思路,开发“FPGA重构技术”,突破硬件体量极限,设备重量仅10克。

室内无线、微波暗室、外场拉距、外场挂飞等测试结果表明,该终端在建筑内外、路网街区、山林洼地、近陆水域、地下设施、高楼低空均能实现稳定通信。

记者了解到,该设备已于日前随南锋一号渔业科考船出海两天两夜,验证了海洋物联场景下的通信能力。设备发射功率仅为同类产品1/10,通信距离达到同类产品的近3倍,可以超低功耗实现视频/话音/数据的全程稳定传输。此外,2023年9月,该设备在河南省国有粮仓开展应用,可支撑粮仓无人巡检设备的实时图传和通信。