Die taak om die kommunikasiereeks met 'n onbemande lugvoertuig (UAV) te vergroot, verloor nie sy relevansie nie. Hierdie artikel bespreek metodes om hierdie parameter te verbeter. Die artikel is geskryf vir ontwikkelaars en operateurs van UAV's en is 'n voortsetting van 'n reeks artikels oor kommunikasie met UAV's (vir die begin van die siklus, sien .
Wat die kommunikasiereeks beïnvloed
Kommunikasiereeks hang af van die modem wat gebruik word, antennas, antennakabels, radiogolfvoortplantingstoestande, eksterne steurings en 'n paar ander redes. Om die mate van invloed van een of ander parameter op die kommunikasiereeks te bepaal, oorweeg die reeksvergelyking
(1)
waar
— gewenste kommunikasiebereik [meters];
is die spoed van lig in vakuum [m/sek];
— frekwensie [Hz];
— modemsenderkrag [dBm];
— sender antenna versterking [dBi];
— verlies in die kabel van die modem na die senderantenna [dB];
— ontvanger antenna versterking [dBi];
— verlies in die kabel van die modem na die ontvangerantenna [dB];
— modem ontvanger sensitiwiteit [dBm];
— verswakkingsvermenigvuldiger wat bykomende verliese in ag neem as gevolg van die invloed van die Aarde se oppervlak, plantegroei, atmosfeer en ander faktore [dB].
Dit kan uit die vergelyking gesien word dat die reeks bepaal word deur:
- modem gebruik;
- radiokanaalfrekwensie;
- toegepaste antennas;
- verliese in kabels;
- invloed op die voortplanting van radiogolwe van die aarde se oppervlak, plantegroei, atmosfeer, geboue, ens.
Verder word die parameters wat die reeks beïnvloed afsonderlik oorweeg.
Modem gebruik
Die kommunikasiereeks hang slegs af van twee parameters van die modem: senderkrag en ontvangersensitiwiteit , of eerder, van hul verskil - die energiebegroting van die modem
(2)
Om die kommunikasiereeks te vergroot, is dit nodig om 'n modem met 'n groot waarde te kies . Verhoog op sy beurt deur te verhoog of deur te verminder . Voorkeur moet gegee word aan soek na modems met hoë sensitiwiteit ( so laag as moontlik), eerder as om die senderkrag te verhoog . Hierdie kwessie word breedvoerig in die eerste artikel bespreek. .
Benewens materiaal dit is die moeite werd om in gedagte te hou dat individuele vervaardigers, soos Microhard , dui in die spesifikasies van sommige toestelle nie die gemiddelde aan nie, maar die piekkrag van die sender, wat 'n paar keer groter is as die gemiddelde en wat nie gebruik kan word om die reeks te bereken nie, aangesien dit tot 'n sterk oorskryding van die berekende reeks sal lei van die ware waarde. Sulke toestelle sluit byvoorbeeld die gewilde pDDL2450-module in [,]. Hierdie feit volg direk uit die resultate van die toets van hierdie toestel, uitgevoer om 'n FCC-sertifikaat te bekom. (sien bladsy 58). Toetsresultate vir FCC-gesertifiseerde draadlose toestelle kan op die FCC ID-webwerf gesien word. , deur die toepaslike FCC ID in die soekbalk in te tik, wat op die etiket met die tipe-benaming van die toestel moet wees. Die FCC ID van die pDDL2450-module is NS916pDDL2450.
Radiokanaal frekwensie
Van die reeksvergelyking dit volg duidelik dat hoe laer die bedryfsfrekwensie , hoe langer die kommunikasiereeks . Maar laat ons nie haas tot gevolgtrekkings nie. Die feit is dat ander parameters wat in die vergelyking ingesluit is ook van die frekwensie afhang. Byvoorbeeld, antenna winste и sal afhang van die frekwensie in die geval wanneer die maksimum afmetings van die antennas vasgesteldit is presies wat in die praktyk gebeur. Antenna-aanwins , uitgedruk in dimensielose eenhede (tye), kan uitgedruk word in terme van die fisiese area van die antenna op die volgende manier
(3)
waar - antenna-openingdoeltreffendheid, dit wil sê die verhouding van die effektiewe area van die antenna tot die fisiese een (hang af van die ontwerp van die antenna) .
Van dit is onmiddellik duidelik dat vir 'n vaste antenna-area die wins in verhouding tot die kwadraat van die frekwensie toeneem. Plaasvervanger в , wat voorheen herskryf is die gebruik van dimensielose eenhede vir antennawins , , kabelverliese , en verswakkingsvermenigvuldiger , en gebruik ook Watts vir и in plaas van dBm. Toe
(4)
waar koëffisiënt is 'n konstante vir vaste antenna-afmetings. Dus, in hierdie situasie is die kommunikasiereeks direk eweredig aan die frekwensie, dit wil sê hoe hoër die frekwensie, hoe groter is die reeks. Uitset. Met vaste afmetings van die antennas lei 'n toename in die frekwensie van die radioskakel tot 'n toename in die kommunikasiereeks as gevolg van die verbetering van die rigtingeienskappe van die antennas. Daar moet egter in gedagte gehou word dat met toenemende frekwensie die verswakking van radiogolwe in die atmosfeer, veroorsaak deur gasse, reën, hael, sneeu, mis en wolke, ook toeneem. . Verder, soos die padlengte toeneem, neem die verswakking in die atmosfeer ook toe. Om hierdie rede is daar vir elke padlengte en gemiddelde weerstoestande daarop 'n sekere maksimum drafrekwensiewaarde, beperk deur die toelaatbare vlak van seinverswakking in die atmosfeer. Kom ons laat die finale besluit oor die invloed van die frekwensie van die radiokanaal op die kommunikasiereeks tot die gedeelte waar die invloed van die Aarde se oppervlak en die atmosfeer op die voortplanting van radiogolwe oorweeg sal word.
antennas
Die kommunikasiereeks word bepaal deur so 'n antennaparameter soos die wins (wins in Engelse terminologie), gemeet in dBi. Versterking is 'n belangrike saamgestelde parameter omdat dit in ag neem: (1) die vermoë van 'n antenna om senderenergie na 'n ontvanger te fokus in vergelyking met 'n isotropiese verkoeler (isotroop, vandaar die indeks i in dBi); (2) verliese in die antenna self [,]. Om die kommunikasiereeks te vergroot, moet 'n mens antennas met die hoogste moontlike winswaarde kies uit dié wat geskik is in terme van gewig en grootte parameters en die vermoëns van die leidingstelsel. Die vermoë van 'n antenna om energie te fokus word nie gratis gegee nie, maar slegs deur die afmetings (opening) van die antenna te vergroot. Byvoorbeeld, hoe groter die ontvangsantenna, hoe groter die area sal dit in staat wees om energie te versamel om aan die inset van die ontvanger te verskaf, en hoe meer energie, hoe sterker is die ontvangde sein, dit wil sê, die kommunikasiereeks neem toe. U moet dus eers die maksimum afmetings van die antennas bepaal wat voldoende is vir die probleem wat opgelos word en die soekarea tot hierdie parameter beperk, en dan vir 'n spesifieke antennamodel soek, met die fokus op die maksimum wins. Die tweede parameter van die antenna, belangrik vir oefening, is die breedte van die stralingspatroon (DN) (straalwydte) [,], gemeet in hoekgrade. Tipies word die RP-wydte gedefinieer as die hoek tussen twee ruimtelike rigtings vanaf die middel van die antenna waarteen die antennaversterking verminder word met 3 dB vanaf die maksimum vir daardie antenna. Die AP-breedte in asimut en hoogte kan baie verskil. Hierdie parameter is nou verwant aan die afmetings van die antenna volgens die reël: meer afmetings - minder breedte van die patroon. Hierdie parameter word nie direk in die reeksvergelyking ingesluit nie, maar dit is dit wat die vereistes vir die leidingstelsel van die grondstasie (NS) antenna op die UAV bepaal, aangesien die NS, as 'n reël, hoogs gerigte antennas gebruik, ten minste in gevalle waar die reeks gemaksimeer is, is kommunikasie met UAV's 'n prioriteit. Inderdaad, terwyl die opsporingstelsel van die Nasionale Vergadering die hoekakkuraatheid bied om die antenna na die UAV te wys, gelykstaande aan die helfte van die breedte van die patroon of minder, dan sal die vlak van die ontvang/uitgestuurde sein nie onder 3 dB van die maksimum. Die helfte van die AP van die geselekteerde antenna moet onder geen omstandighede minder wees as die hoekfout van die NS antenna wysstelsel in asimut of hoogte nie.
kabels
Om die kommunikasiereeks te maksimeer, is dit nodig om kabels te gebruik met die laagste moontlike verswakking per eenheidlengte (kabeldemping of kabelverlies) op werk frekwensie van die radio skakel NS - UAV. Kabeldemping per lengte-eenheid word gedefinieer as die verhouding van die sein by die uitset van 'n 1 m lange kabelsegment (in die metrieke stelsel) tot die sein by die inset van die kabelsegment, uitgedruk in dB. Verliese in kabels , ingesluit in die reeksvergelyking , word bepaal deur die verswakking per lengte-eenheid met die kabellengte te vermenigvuldig. Om dus die maksimum moontlike kommunikasiereeks te verkry, is dit nodig om kabels met die laagste moontlike verswakking per eenheidlengte te gebruik en die lengte van hierdie kabels te minimaliseer. Op die NS moet modemeenhede direk op die mas langs die antennas geïnstalleer word. In die liggaam van die UAV moet die modem so na as moontlik aan die antennas geleë wees. Afsonderlik is dit die moeite werd om die impedansie van die geselekteerde kabel na te gaan. Hierdie parameter word gemeet in ohm en is gewoonlik 50 of 75 ohm. Die impedansie van die kabel, die modem se antenna-aansluiting en die aansluiting op die antenna self moet gelyk wees.
Invloed van die aardoppervlak
In hierdie afdeling sal ons die voortplanting van radiogolwe oor 'n vlakte of see-oppervlak oorweeg. Hierdie situasie kom dikwels voor in die gebruik van UAV's. UAV-monitering van pyplyne, kraglyne, landbougewasse, baie militêre en spesiale operasies - dit alles word goed beskryf deur hierdie model. Menslike ervaring skets vir ons 'n prentjie waarin kommunikasie tussen objekte moontlik is as hulle in die veld van direkte optiese sigbaarheid van mekaar is, anders is kommunikasie onmoontlik. Radiogolwe behoort egter nie tot die optiese reeks nie, so die situasie is ietwat anders met hulle. In hierdie verband is dit nuttig vir die UAV-ontwikkelaar en -operateur om die volgende twee feite te onthou.
1. Kommunikasie in die radioreeks is ook moontlik in die afwesigheid van direkte sigbaarheid tussen die NS en die UAV.
2. Die invloed van die onderliggende oppervlak op kommunikasie met die UAV sal gevoel word selfs wanneer daar geen voorwerpe op die optiese lyn van die NS-UAV is nie.
Om die besonderhede van die voortplanting van radiogolwe naby die oppervlak van die Aarde te verstaan, is dit nuttig om jouself vertroud te maak met die konsep van 'n beduidende gebied van voortplanting van radiogolwe. . In die afwesigheid van enige voorwerpe in 'n beduidende radiogolfvoortplantingsone, kan die reeksberekening uitgevoer word deur die formules vir vrye spasie te gebruik, d.w.s. в kan gelyk aan 0 geneem word. As daar voorwerpe in die noodsaaklike sone is, kan dit nie gedoen word nie. Op fig. 1 by punt A toon 'n puntstraler wat op 'n hoogte geleë is bo die oppervlak van die Aarde, wat elektromagnetiese energie in alle rigtings met dieselfde intensiteit uitstraal. By punt B op hoogte hoogte daar is 'n ontvanger om die veldintensiteit te meet. In hierdie model is die beduidende radiogolfvoortplantingsgebied 'n ellipsoïed met brandpunte by punte A en B.
Rys. 1. Beduidende gebied van voortplanting van radiogolwe
Die radius van die ellipsoïed in sy "dikste" deel word deur die uitdrukking bepaal
(5)
Van dit is duidelik dat frekwensie afhanklik omgekeerd eweredig aan die kleiner , hoe "dikker" die ellipsoïed ( in fig. 1). Daarbenewens neem die "dikte" van die ellipsoïed toe met toenemende afstand tussen kommunikasie-voorwerpe. Vir radiogolwe kan nogal indrukwekkend wees, so wanneer 10 km, 2.45 GHz kry ons 50÷60 m.
Beskou nou 'n ondeursigtige voorwerp wat deur 'n grys driehoek in Fig. 1. Dit sal die voortplanting van radiogolwe met 'n frekwensie beïnvloed aangesien dit in 'n beduidende voortplantingsone geleë is, en feitlik nie die voortplanting van radiogolwe met 'n frekwensie sal beïnvloed nie . Vir radiogolwe van die optiese reeks (lig), die waarde is klein, dus word die invloed van die aarde se oppervlak op die voortplanting van lig nie in die praktyk gevoel nie. As in ag geneem word dat die oppervlak van die Aarde 'n sfeer is, is dit maklik om dit te verstaan met toenemende afstand , sal die onderliggende oppervlak meer en meer in 'n beduidende voortplantingsone inbeweeg, en sodoende die vloei van energie van punt A na punt B blokkeer - die einde van die storie, kommunikasie met die UAV word onderbreek. Net so sal kommunikasie beïnvloed word deur ander voorwerpe op die baan, soos ongelyke terrein, geboue, woude, ens.
Oorweeg nou Fig. 2 waarin 'n ondeursigtige voorwerp 'n beduidende gebied van voortplanting van 'n radiogolf met 'n frekwensie heeltemal dek , wat dit onmoontlik maak om op daardie frekwensie te kommunikeer. Terselfdertyd, kommunikasie op die frekwensie steeds moontlik omdat 'n deel van die energie oor 'n ondeursigtige voorwerp "spring". Hoe laer die frekwensie, hoe verder verby die optiese horison kan die radiogolf voortplant en 'n stabiele verbinding met die UAV behou.
Rys. 2. Dekking van 'n beduidende area van radiogolfvoortplanting
Die mate van invloed van die Aarde se oppervlak op kommunikasie hang ook af van die hoogte van die antennas. и . Hoe groter die hoogte van die antennas, hoe groter kan die afstandpunte A en B uitmekaar geskuif word, wat verhoed dat voorwerpe of die onderliggende oppervlak die beduidende sone binnegaan.
Soos die voorwerp of onderliggende oppervlak in die beduidende sone beweeg, sal die veldsterkte by punt B ossilleer , dit wil sê, dit sal óf meer óf minder wees as die gemiddelde veldsterkte. Dit gebeur as gevolg van die weerkaatsing van energie vanaf die voorwerp. Die gereflekteerde energie kan by punt B optel met die hoofenergie in fase - dan vind 'n styging in die veldsterkte, of in antifase plaas - dan vind 'n afname (en redelik diep) in die veldsterkte plaas. Dit is belangrik om hierdie effek in gedagte te hou om die besonderhede van kommunikasie met UAV's te verstaan. Die verlies aan kommunikasie met die UAV op 'n sekere afstand kan veroorsaak word deur 'n plaaslike daling in die veldsterkte as gevolg van ossillasies, dit wil sê as jy 'n bietjie meer afstand vlieg, dan kan die verbinding herstel word. Die finale verlies aan kommunikasie sal eers plaasvind nadat die beduidende sone heeltemal deur voorwerpe of die onderliggende oppervlak bedek is. Vervolgens sal metodes voorgestel word om die gevolge van veldsterkte-ossillasies te hanteer.
Formules vir die berekening van die attenuasievermenigvuldiger wanneer radiogolwe oor die gladde oppervlak van die Aarde voortplant, is dit redelik kompleks, veral vir afstande , wat die omvang van die optiese horison oorskry . Daarom, in die verdere oorweging van die probleem, sal ons toevlug tot wiskundige modellering deur die skrywer se stel rekenaarprogramme te gebruik. Oorweeg 'n tipiese taak om video van 'n UAV na 'n satelliet te stuur deur 'n 3D Link-modem te gebruik van Geoscan. Die aanvanklike data is soos volg.
1. NS antenna ophanghoogte: 5 m.
2. UAV-vlughoogte: 1000 m.
3. Radioskakelfrekwensie: 2.45GHz.
4. NS antenna wins: 17 dB.
5. UAV antenna wins: 3dB.
6. Senderkrag: +25 dBm (300 mW).
7. Spoed in die videokanaal: 4 Mbps.
8. Ontvangersensitiwiteit in die videokanaal: −100.4 dBm (vir 'n frekwensieband wat deur 'n 12 MHz-sein beset word).
9. Onderliggende oppervlak: droë grond.
10. Polarisasie: vertikaal.
Die siglynafstand vir hierdie aanvanklike data sal 128.8 km wees. Die resultate van berekeninge in die vorm van seinkrag by die inset van die modemontvanger in dBm word in fig. 3.
Rys. 3. Seinsterkte by die inset van die 3D Link-modemontvanger
Die blou kurwe in fig. 3 is die seinkrag by die inset van die NS-ontvanger, die rooi reguit lyn dui die sensitiwiteit van hierdie ontvanger aan. Die X-as wys die reikafstand in km, die Y-as wys die drywing in dBm. By daardie afstandspunte waar die blou kurwe bokant die rooi een lê, is direkte video-ontvangs vanaf die UAV moontlik, anders sal daar geen verbinding wees nie. Dit kan uit die grafiek gesien word dat, as gevolg van ossillasies, kommunikasie in die reeks van 35.5–35.9 km en verder in die reeks van 55.3–58.6 km verlore sal gaan. In hierdie geval sal die finale ontkoppeling van die verbinding baie verder kom - ná 110.8 km se vlug.
Soos hierbo genoem, vind die dalings in die veldsterkte plaas as gevolg van die byvoeging in antifase by die ligging van die NS-antenna van die direkte sein en die sein wat vanaf die Aarde se oppervlak gereflekteer word. Jy kan ontslae raak van die verlies aan kommunikasie op die NS as gevolg van mislukkings deur aan 2 voorwaardes te voldoen.
1. Gebruik 'n modem op die NS met ten minste twee ontvangskanale (RX diversiteit), byvoorbeeld 3D Link .
2. Plaas die ontvangs antennas op die NS mas op verskillende hoogte.
Die hoogtespasiëring van die ontvangsantennas moet sodanig wees dat dalings in veldsterkte by een antennaligging gekompenseer word deur vlakke hoër as die ontvangersensitiwiteit by die ander antennalokasie. Op fig. Figuur 4 toon die resultaat van hierdie benadering vir die geval waar een NS-antenna op 'n hoogte van 5 m (soliede blou kurwe) en die ander op 'n hoogte van 4 m (gestreepte blou kurwe) geleë is.
Rys. Fig. 4. Seinsterkte by die insette van twee 3D Link-modemontvangers vanaf antennas wat op verskillende hoogtes geleë is
Uit fig. 4 toon duidelik die vrugbaarheid van hierdie metode aan. Inderdaad, oor die hele afstand van die UAV-vlug, tot 'n reeks van 110.8 km, oorskry die sein by die inset van ten minste een NS-ontvanger die sensitiwiteitsvlak, dit wil sê, die video vanaf die bord sal nie deur die hele vlug onderbreek word nie afstand.
Die voorgestelde metode help egter om die betroubaarheid van slegs die UAV → NS-radioskakel te verhoog, aangesien die vermoë om antennas op verskillende hoogtes te installeer slegs op die NS beskikbaar is. Dit is nie moontlik om die skeiding van antennas op 'n hoogte van 1 m op UAV's te verseker nie. Om die betroubaarheid van die NS→UAV-radioskakel te verbeter, kan die volgende benaderings gebruik word.
1. Pas die sein van die NS-sender toe op die antenna wat 'n kragtiger sein van die UAV ontvang.
2. Gebruik ruimte-tyd-kodes, soos die Alamouti-kode .
3. Gebruik die antenna-rigtingbeheertegnologie (beamforming) met die vermoë om die krag van die sein wat na elk van die antennas gestuur word, te beheer.
Die eerste metode is naby aan optimaal in die probleem van kommunikasie met UAV's. Dit is eenvoudig en daarin word al die energie van die sender in die regte rigting gerig - na die optimaal geleë antenna. Byvoorbeeld, op 'n afstand van 50 km (sien Fig. 4), word die sendersein in 'n antenna gevoer wat op 5 meter hang, en op 'n afstand van 60 km - in 'n antenna wat op 4 meter hang. Dit is die metode wat in die 3D Link-modem gebruik word. . Die tweede metode gebruik nie vooraf data oor die toestand van die UAV → NS kommunikasiekanaal (vlakke van ontvangde seine by die antenna-uitsette nie), daarom verdeel dit die senderenergie gelykop tussen twee antennas, wat noodwendig tot energieverliese lei, aangesien een van die antennas kan in 'n gatveldsterkte wees. Die derde metode is gelykstaande aan die eerste een in terme van kommunikasiekwaliteit, maar dit is baie meer ingewikkeld om te implementeer.
Kom ons kyk verder na die kwessie van die invloed van die frekwensie van radiogolwe op die kommunikasiereeks met die UAV, met inagneming van die invloed van die onderliggende oppervlak. Hierbo is getoon dat die verhoging van die frekwensie voordelig is, want met vaste antenna-afmetings lei dit tot 'n toename in die kommunikasiereeks. Maar die kwessie van afhanklikheid frekwensie is nie oorweeg nie. Van dit volg dat die verhouding van die versterkings van antennas gelyk is in oppervlakte en ontwerp is om by frekwensies te werk и , gelyk aan
(6)
Vir 2450 MHz; 915 MHz kry ons 7.2 (8.5 dB). Dit is presies wat in die praktyk gebeur. Vergelyk byvoorbeeld die parameters van die volgende antennas van Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frekwensie: 0.83–0.96 GHz; bundelwydte: 70°/70°; wins: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frekwensie: 2.3–2.5 GHz; bundelwydte: 30°/30°; wins: 15 dBi).
Dit is gerieflik om hierdie antennas te vergelyk, aangesien hulle in dieselfde gevalle 27x27 cm gemaak word, dit wil sê hulle het dieselfde area. Let daarop dat die antennaversterking met 15−8=7 dB verskil, wat naby die berekende waarde van 8.5 dB is. Dit kan ook gesien word uit die kenmerke van die antennas dat die breedte van die antennapatroon vir die reeks van 2.3–2.5 GHz (30°/30°) meer as twee keer smaller is as die breedte van die antennapatroon vir die reeks van 0.83 –0.96 GHz (70°/70°), dit wil sê die wins van die antennas met dieselfde afmetings neem werklik toe as gevolg van die verbetering van die rigting-eienskappe. Met inagneming van die feit dat 2 antennas in die kommunikasielyn gebruik word, is die verhouding sal 2∙8.5=17 dB wees. Dus, met dieselfde afmetings van die antennas, skakel die energiebegroting van die radio met die frekwensie 2450 MHz sal 17 dB meer wees as die lynbegroting met frekwensie 915 MHz. In die berekening neem ons ook die feit in ag dat, as 'n reël, sweep-antennas gebruik word op UAV's waarvoor die afmetings nie so krities is as vir die oorweegse NS-paneelantennas nie. Daarom aanvaar ons die UAV-antennawinste vir frekwensies и gelyk. Dié. die verskil in die energiebegrotings van die lyne sal 8.5 dB wees, nie 17 dB nie. Die resultate van die berekening wat vir hierdie aanvanklike data uitgevoer is en die hoogte van die NS-antenna-suspensie van 5 m word in fig. 5.
Rys. 5. Seinkrag by die ontvangerinvoer vir radioskakels wat teen frekwensies van 915 en 2450 MHz werk
Uit fig. Figuur 5 toon duidelik dat die kommunikasiereeks met 'n toename in die bedryfsfrekwensie en dieselfde area van die NS-antenna toeneem van 96.3 km vir 'n radioverbinding met 'n frekwensie van 915 MHz tot 110.8 km vir 'n lyn met 'n frekwensie van 2450 MHz. Die lyn by 915 MHz het egter 'n laer ossillasiefrekwensie. Minder ossillasies beteken minder dalings in veldsterkte, dit wil sê minder kans om kommunikasie met die UAV oor die hele vlugafstand te onderbreek. Miskien is dit hierdie feit wat die gewildheid van die sub-GHz-reeks van radiogolwe bepaal vir bevel-telemetrie-kommunikasielyne met UAV's as die mees betroubare. Terselfdertyd, wanneer die bogenoemde stel aksies uitgevoer word om teen veldsterkte-ossillasies te beskerm, bied die gigahertz-radioskakels 'n langer kommunikasiereeks deur die rigting-eienskappe van die antennas te verbeter.
Uit die oorweging van Fig. 5, kan ons ook aflei dat in die skadu-sone (na die punt van 128.8 km), die verlaging van die bedryfsfrekwensie van die kommunikasielyn sin maak. Inderdaad, by ongeveer -120 dBm, is die drywingskrommes vir frekwensies и kruis. Dié. wanneer ontvangers met 'n sensitiwiteit beter as -120 dBm gebruik word, sal 'n radioskakel teen 'n frekwensie van 915 MHz 'n groter kommunikasiereeks bied. In hierdie geval moet die vereiste bandwydte van die skakel egter in ag geneem word, aangesien vir so 'n hoë sensitiwiteitswaarde sal die inligtingstempo baie klein wees. Byvoorbeeld, 3D Link-modem hoewel dit sensitiwiteit tot -122 dBm bied, maar die totale (beide rigtings) inligtingoordragtempo sal 23 kbit / s wees, wat in beginsel voldoende is vir CTRL-kommunikasie met UAV's, maar duidelik nie genoeg is vir die oordrag van video vanaf die bord. Dus, die subGHz-reeks het inderdaad 'n effense voordeel bo die GHz-reeks vir KTRL, maar verloor duidelik in prestasie wanneer videolyne georganiseer word.
By die keuse van die frekwensie van die radioskakel, is dit ook nodig om die verswakking van die sein tydens voortplanting in die Aarde se atmosfeer in ag te neem. Vir NS-UAV kommunikasie skakels word verswakking in die atmosfeer veroorsaak deur gasse, reën, hael, sneeu, mis en wolke . Vir bedryfsfrekwensies van radioskakels onder 6 GHz, kan verswakking in gasse verwaarloos word . Die sterkste verswakking word waargeneem in reën, veral hoë intensiteit (buie). Tabel 1 toon die data verswakking spesifiek [dB/km] in reën van verskillende intensiteit vir frekwensies 3-6 GHz.
Tabel 1. Spesifieke verswakking van radiogolwe [dB/km] in reën van verskillende intensiteit na gelang van die frekwensie
Частота [ГГц]
3 мм/час (слабый)
12 mm/uur (matig)
30 mm/uur (sterk)
70 mm/uur (stort)
3.00
0.3∙10−3
1.4∙10−3
3.6∙10−3
8.7∙10−3
4.00
0.3∙10−2
1.4∙10−2
3.7∙10−2
9.1∙10−2
5.00
0.8∙10−2
3.7∙10−2
10.6∙10−2
28∙10−2
6.00
1.4∙10−2
7.1∙10−2
21∙10−2
57∙10−2
Van Tafel. Dit volg uit Tabel 1 dat, byvoorbeeld, by 'n frekwensie van 3 GHz, die verswakking in die stort ongeveer 0.0087 dB/km sal wees, wat op 'n pad van 100 km 0.87 dB van die totale verswakking sal gee. Met 'n toename in die bedryfsfrekwensie van die radioverbinding neem die verswakking in die reën skerp toe. Vir 'n frekwensie van 4 GHz sal die verswakking in 'n stort op dieselfde pad reeds 9.1 dB wees, en by frekwensies van 5 en 6 GHz sal dit onderskeidelik 28 en 57 dB wees. In hierdie geval word egter aanvaar dat reën met 'n gegewe intensiteit dwarsdeur die roete plaasvind, wat in die praktyk selde voorkom. Wanneer die UAV egter gebruik word in gebiede waar swaar reën gereeld voorkom, word dit aanbeveel om die bedryfsfrekwensie van die radioskakel onder 3 GHz te kies.
Letterkunde
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Voortplanting van radiogolwe en die werking van radioskakels. Verbinding. Moskou. 1971.
3.
4.
5.
6.
7.
8. C. A. Balanis. antenna teorie. Ontleding en ontwerp. Vierde uitgawe. John Wiley & Seuns. 2016.
9. Wikipedia artikel.
10. Wikipedia artikel.
11.
12. S. M. Alamouti. "'n Eenvoudige oordragdiversiteitstegniek vir draadlose kommunikasie". IEEE Tydskrif oor geselekteerde areas in kommunikasie. 16(8): 1451–1458.
13.
14.
Bron: will.com