Die uitdaging om groot hoeveelhede data vanaf 'n onbemande lugvoertuig (UAV) of grondrobotika oor te dra, is nie ongewoon in moderne toepassings nie. Hierdie artikel bespreek die seleksiekriteria vir breëbandmodems en verwante probleme. Die artikel is geskryf vir UAV- en robotika-ontwikkelaars.
Keuringskriteria
Die hoofkriteria vir die keuse van 'n breëbandmodem vir UAV's of robotika is:
- Kommunikasie reeks.
- Maksimum data-oordragtempo.
- Vertraging in data-oordrag.
- Gewig en afmetings parameters.
- Ondersteunde inligting-koppelvlakke.
- Voedingsvereistes.
- Afsonderlike beheer-/telemetriekanaal.
Kommunikasie reeks
Die kommunikasiereeks hang nie net van die modem af nie, maar ook van antennas, antennakabels, radiogolfvoortplantingstoestande, eksterne steurings en ander redes. Om die parameters van die modem self te skei van ander parameters wat die kommunikasiereeks beïnvloed, oorweeg die reeksvergelyking [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Voortplanting van radiogolwe en werking van radioskakels. Verbinding. Moskou. 1971]
$$display$$ R=frac{3 cdot 10^8}{4 pi F}10^{frac{P_{TXdBm}+G_{TXdB}+L_{TXdB}+G_{RXdB}+L_{RXdB}+ |V|_{dB}-P_{RXdBm}}{20}},$$display$$
waar
$inline$R$inline$ — vereiste kommunikasiereeks in meters;
$inline$F$inline$ — frekwensie in Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — modemsenderkrag in dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — sender antenna wins in dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — verliese in die kabel van die modem na die senderantenna in dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — ontvanger antenna wins in dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — verliese in die kabel van die modem na die ontvangerantenna in dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensitiwiteit van die modemontvanger in dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ is 'n verswakkingsfaktor wat bykomende verliese in ag neem as gevolg van die invloed van die Aarde se oppervlak, plantegroei, atmosfeer en ander faktore in dB.
Uit die reeksvergelyking is dit duidelik dat die omvang slegs afhang van twee parameters van die modem: senderkrag $inline$P_{TXdBm}$inline$ en ontvangersensitiwiteit $inline$P_{RXdBm}$inline$, of eerder op hul verskil - die energiebegroting van die modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Die oorblywende parameters in die reeksvergelyking beskryf die seinvoortplantingstoestande en die parameters van die antenna-toevoertoestelle, d.w.s. het niks met die modem te doen nie.
Dus, om die kommunikasiereeks te vergroot, moet jy 'n modem kies met 'n groot $inline$B_m$inline$ waarde. Op sy beurt kan $inline$B_m$inline$ verhoog word deur $inline$P_{TXdBm}$inline$ te verhoog of deur $inline$P_{RXdBm}$inline$ te verminder. In die meeste gevalle soek UAV-ontwikkelaars 'n modem met hoë senderkrag en gee min aandag aan die sensitiwiteit van die ontvanger, alhoewel hulle presies die teenoorgestelde moet doen. 'n Kragtige aanboordsender van 'n breëbandmodem hou die volgende probleme in:
- hoë energieverbruik;
- die behoefte aan verkoeling;
- agteruitgang van elektromagnetiese verenigbaarheid (EMC) met ander aan boord toerusting van die UAV;
- lae energie geheimhouding.
Die eerste twee probleme hou verband met die feit dat moderne metodes vir die oordrag van groot hoeveelhede inligting oor 'n radiokanaal, byvoorbeeld OFDM, vereis lineêr sender. Die doeltreffendheid van moderne lineêre radiosenders is laag: 10–30%. So, 70-90% van die kosbare energie van die UAV-kragtoevoer word omgeskakel in hitte, wat doeltreffend van die modem verwyder moet word, anders sal dit misluk of sy uitsetkrag daal as gevolg van oorverhitting op die mees ongeleë oomblik. Byvoorbeeld, 'n 2 W-sender sal 6–20 W van die kragtoevoer trek, waarvan 4–18 W na hitte omgeskakel sal word.
Die energie stealth van 'n radioskakel is belangrik vir spesiale en militêre toepassings. Lae stealth beteken dat die modemsein met 'n relatief hoë waarskynlikheid deur die verkenningsontvanger van die versteurstasie opgespoor word. Gevolglik is die waarskynlikheid om 'n radioskakel met 'n lae energie-stealth te onderdruk ook hoog.
Die sensitiwiteit van 'n modem-ontvanger kenmerk sy vermoë om inligting te onttrek uit ontvangde seine met 'n gegewe vlak van kwaliteit. Kwaliteitskriteria kan verskil. Vir digitale kommunikasiestelsels word die waarskynlikheid van 'n bisfout (bisfoutkoers - BER) of die waarskynlikheid van 'n fout in 'n inligtingspakket (raamfouttempo - FER) meestal gebruik. Eintlik is sensitiwiteit die vlak van die einste sein waaruit inligting onttrek moet word. Byvoorbeeld, sensitiwiteit van −98 dBm met BER = 10−6 dui aan dat inligting met so 'n BER uit 'n sein met 'n vlak van −98 dBm of hoër onttrek kan word, maar inligting met 'n vlak van byvoorbeeld −99 dBm kan nie meer uit 'n sein met 'n vlak van byvoorbeeld −1 dBm onttrek word nie. Natuurlik vind die afname in kwaliteit soos die seinvlak afneem, geleidelik plaas, maar dit is die moeite werd om in gedagte te hou dat die meeste moderne modems die sg. drempeleffek waarin 'n afname in kwaliteit wanneer die seinvlak tot onder sensitiwiteit daal, baie vinnig plaasvind. Dit is genoeg om die sein met 2-10 dB onder die sensitiwiteit te verminder vir die BER om na 1-XNUMX te verhoog, wat beteken dat jy nie meer video van die UAV sal sien nie. Die drempel-effek is 'n direkte gevolg van Shannon se stelling vir 'n raserige kanaal; dit kan nie uitgeskakel word nie. Die vernietiging van inligting wanneer die seinvlak tot onder sensitiwiteit daal, vind plaas as gevolg van die invloed van geraas wat binne die ontvanger self gevorm word. Die interne geraas van 'n ontvanger kan nie heeltemal uitgeskakel word nie, maar dit is moontlik om die vlak daarvan te verminder of te leer om inligting doeltreffend uit 'n raserige sein te onttrek. Modemvervaardigers gebruik albei hierdie benaderings, maak verbeterings aan die RF-blokke van die ontvanger en verbeter digitale seinverwerkingsalgoritmes. Die verbetering van die sensitiwiteit van die modemontvanger lei nie tot so 'n dramatiese toename in kragverbruik en hitte-afvoer as om die senderkrag te verhoog nie. Daar is natuurlik 'n toename in energieverbruik en hitte-opwekking, maar dit is redelik beskeie.
Die volgende modem seleksie-algoritme word aanbeveel vanuit die oogpunt van die bereiking van die vereiste kommunikasiereeks.
- Besluit op die data-oordragtempo.
- Kies 'n modem met die beste sensitiwiteit vir die verlangde spoed.
- Bepaal die kommunikasiereeks deur berekening of eksperiment.
- As die kommunikasiereeks minder blyk te wees as wat nodig is, probeer dan om die volgende maatreëls te gebruik (gerangskik in volgorde van dalende prioriteit):
- verminder verliese in antennakabels $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ deur 'n kabel met laer lineêre verswakking by die bedryfsfrekwensie te gebruik en/of die lengte van die kabels te verminder;
- verhoog antennawins $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- verhoog die modem-senderkrag.
Sensitiwiteitswaardes hang af van die data-oordragtempo volgens die reël: hoër spoed - erger sensitiwiteit. Byvoorbeeld, -98 dBm sensitiwiteit vir 8 Mbps is beter as -95 dBm sensitiwiteit vir 12 Mbps. Jy kan modems vergelyk in terme van sensitiwiteit net vir dieselfde data-oordragspoed.
Data oor senderkrag is byna altyd beskikbaar in modemspesifikasies, maar data oor ontvangersensitiwiteit is nie altyd beskikbaar nie of is onvoldoende. Dit is ten minste 'n rede om versigtig te wees, aangesien pragtige getalle skaars sin maak om weg te steek. Daarbenewens, deur nie sensitiwiteitsdata te publiseer nie, ontneem die vervaardiger die verbruiker van die geleentheid om die kommunikasiereeks deur berekening te skat. aan modem aankope.
Maksimum baud rate
Die keuse van 'n modem gebaseer op hierdie parameter is relatief eenvoudig as die spoedvereistes duidelik gedefinieer is. Maar daar is 'n paar nuanses.
As die probleem wat opgelos word, vereis dat die maksimum moontlike kommunikasiereeks verseker word en dit terselfdertyd moontlik is om 'n voldoende wye frekwensieband vir 'n radioskakel toe te ken, dan is dit beter om 'n modem te kies wat 'n wye frekwensieband (bandwydte) ondersteun. Die feit is dat die vereiste inligtingspoed in 'n relatief smal frekwensieband bereik kan word deur digte tipes modulasie te gebruik (16QAM, 64QAM, 256QAM, ens.), of in 'n wye frekwensieband deur laedigtheidmodulasie (BPSK, QPSK) te gebruik ). Die gebruik van laedigtheidmodulasie vir sulke take is verkieslik vanweë die hoër geraasimmuniteit daarvan. Daarom is die sensitiwiteit van die ontvanger beter; dienooreenkomstig verhoog die energiebegroting van die modem en, as gevolg daarvan, die kommunikasiereeks.
Soms stel UAV-vervaardigers die inligtingspoed van die radioskakel baie hoër as die spoed van die bron, letterlik 2 of meer keer, met die argument dat bronne soos videokodeks 'n veranderlike bitsnelheid het en die modemspoed gekies moet word met inagneming van die maksimum waarde van bitrate emissies. In hierdie geval verminder die kommunikasiereeks natuurlik. U moet nie hierdie benadering gebruik nie, tensy dit absoluut noodsaaklik is. Die meeste moderne modems het 'n groot buffer in die sender wat bitsnelheidspieke kan gladmaak sonder pakkieverlies. Daarom word 'n spoedreserwe van meer as 25% nie vereis nie. As daar rede is om te glo dat die bufferkapasiteit van die modem wat gekoop word onvoldoende is en 'n aansienlik groter spoedverhoging nodig is, dan is dit beter om te weier om so 'n modem te koop.
Data-oordrag vertraging
Wanneer hierdie parameter evalueer word, is dit belangrik om die vertraging geassosieer met data-oordrag oor die radioskakel te skei van die vertraging wat geskep word deur die enkodering/dekoderingstoestel van die inligtingsbron, soos 'n videokodek. Die vertraging in die radioskakel bestaan uit 3 waardes.
- Vertraging as gevolg van seinverwerking in die sender en ontvanger.
- Vertraging as gevolg van seinvoortplanting van sender na ontvanger.
- Vertraging as gevolg van databuffering in die sender in tyddelingsdupleks (TDD) modems.
Tipe 1-vertraging, volgens die skrywer se ervaring, wissel van tientalle mikrosekondes tot een millisekonde. Tipe 2-vertraging hang af van die kommunikasiebereik, byvoorbeeld, vir 'n 100 km-skakel is dit 333 μs. Tipe 3 vertraging hang af van die lengte van die TDD raam en van die verhouding van die transmissie siklus duur tot die totale raam duur en kan wissel van 0 tot die raam duur, dit wil sê dit is 'n ewekansige veranderlike. As die uitgesaaide inligtingspakkie by die sender-invoer is terwyl die modem in die transmissiesiklus is, dan sal die pakkie op die lug versend word met nul vertraging tipe 3. As die pakkie 'n bietjie laat is en die ontvangsiklus het reeds begin, dan dit sal vir die duur van die ontvangsiklus in die senderbuffer vertraag word. Tipiese TDD-raamlengtes wissel van 2 tot 20 ms, so die ergste geval tipe 3-vertraging sal nie 20 ms oorskry nie. Dus sal die totale vertraging in die radioskakel in die reeks van 3−21 ms wees.
Die beste manier om die vertraging in 'n radioskakel uit te vind, is 'n volskaalse eksperiment wat nutsprogramme gebruik om netwerkkenmerke te evalueer. Dit word nie aanbeveel om vertraging met behulp van die versoek-respons metode te meet nie, aangesien die vertraging in die vorentoe- en terugwaartse rigtings dalk nie dieselfde is vir TDD-modems nie.
Gewig en afmetings parameters
Die keuse van 'n aanboord-modem-eenheid volgens hierdie maatstaf vereis geen spesiale opmerkings nie: hoe kleiner en ligter, hoe beter. Moenie ook vergeet van die behoefte om die boord-eenheid af te koel nie; addisionele verkoelers kan nodig wees, en dienooreenkomstig kan die gewig en afmetings ook toeneem. Hier moet voorkeur gegee word aan ligte, klein eenhede met lae kragverbruik.
Vir 'n grondgebaseerde eenheid is die massa-dimensionele parameters nie so krities nie. Gebruiksgemak en installasie kom na vore. Die grondeenheid moet 'n toestel wees wat betroubaar beskerm word teen eksterne invloede met 'n gerieflike monteringstelsel aan 'n mas of driepoot. 'n Goeie opsie is wanneer die grondeenheid in dieselfde behuising met die antenna geïntegreer is. Ideaal gesproke moet die grondeenheid deur een gerieflike koppelstuk aan die beheerstelsel gekoppel word. Dit sal jou van sterk woorde red wanneer jy ontplooiingswerk by 'n temperatuur van -20 grade moet uitvoer.
Diëet vereiste
Aan boord-eenhede word as 'n reël vervaardig met ondersteuning vir 'n wye reeks toevoerspannings, byvoorbeeld 7-30 V, wat die meeste van die spanningsopsies in die UAV-kragnetwerk dek. As jy die geleentheid het om uit verskeie toevoerspannings te kies, gee dan voorkeur aan die laagste toevoerspanningwaarde. Modems word as 'n reël intern aangedryf vanaf spannings van 3.3 en 5.0 V deur sekondêre kragbronne. Die doeltreffendheid van hierdie sekondêre kragbronne is hoër, hoe kleiner is die verskil tussen die inset en interne spanning van die modem. Verhoogde doeltreffendheid beteken verminderde energieverbruik en hitte-opwekking.
Grondeenhede, aan die ander kant, moet krag van 'n relatief hoë spanningsbron ondersteun. Dit laat die gebruik van 'n kragkabel met 'n klein deursnee toe, wat gewig verminder en installasie vergemaklik. Alle ander dinge gelyk, gee voorkeur aan grondgebaseerde eenhede met PoE (Power over Ethernet) ondersteuning. In hierdie geval is slegs een Ethernet-kabel nodig om die grondeenheid aan die beheerstasie te koppel.
Afsonderlike beheer-/telemetriekanaal
'n Belangrike kenmerk in gevalle waar daar geen spasie op die UAV oor is om 'n aparte opdrag-telemetrie-modem te installeer nie. As daar spasie is, kan 'n aparte beheer-/telemetriekanaal van die breëbandmodem as 'n rugsteun gebruik word. Wanneer u 'n modem met hierdie opsie kies, let op die feit dat die modem die verlangde protokol vir kommunikasie met die UAV (MAVLink of eie) ondersteun en die vermoë om beheerkanaal-/telemetriedata te multipleks in 'n gerieflike koppelvlak by die grondstasie (GS) ). Byvoorbeeld, die boordeenheid van 'n breëbandmodem word aan die outovlieënier gekoppel via 'n koppelvlak soos RS232, UART of CAN, en die grondeenheid is aan die beheerrekenaar gekoppel via 'n Ethernet-koppelvlak waardeur dit nodig is om opdrag uit te ruil , telemetrie en video-inligting. In hierdie geval moet die modem die opdrag- en telemetriestroom tussen die RS232-, UART- of CAN-koppelvlakke van die boord-eenheid en die Ethernet-koppelvlak van die grondeenheid kan vermenigvuldig.
Ander parameters om aandag aan te gee
Beskikbaarheid van dupleksmodus. Breëbandmodems vir UAV's ondersteun óf simplekse óf dupleks bedryfsmodusse. In simpleksmodus word data-oordrag slegs in die rigting van die UAV na die NS toegelaat, en in dupleksmodus - in beide rigtings. Simplexmodems het gewoonlik 'n ingeboude videokodek en is ontwerp om met videokameras te werk wat nie 'n videokodek het nie. 'n Simplexmodem is nie geskik om aan 'n IP-kamera of enige ander toestelle wat 'n IP-verbinding benodig, te koppel nie. Inteendeel, 'n dupleksmodem is as 'n reël ontwerp om die aanboord-IP-netwerk van die UAV met die IP-netwerk van die NS te verbind, dit wil sê dit ondersteun IP-kameras en ander IP-toestelle, maar het dalk nie 'n ingeboude- in video-kodek, aangesien IP-videokameras gewoonlik jou videokodek het. Ethernet-koppelvlakondersteuning is slegs moontlik in dupleksmodems.
Diversiteit ontvangs (RX diversiteit). Die teenwoordigheid van hierdie vermoë is verpligtend om deurlopende kommunikasie oor die hele vlugafstand te verseker. Wanneer radiogolwe oor die oppervlak van die Aarde voortplant, kom radiogolwe in twee strale by die ontvangspunt aan: langs 'n direkte pad en met refleksie vanaf die oppervlak. As die byvoeging van golwe van twee balke in fase plaasvind, word die veld by die ontvangspunt versterk, en as dit in antifase is, word dit verswak. Die verswakking kan nogal aansienlik wees - tot die algehele verlies van kommunikasie. Die teenwoordigheid van twee antennas op die NS, wat op verskillende hoogtes geleë is, help om hierdie probleem op te los, want as by die ligging van een antenna die strale in antifase bygevoeg word, dan by die plek van die ander doen hulle dit nie. As gevolg hiervan kan u 'n stabiele verbinding oor die hele afstand bereik.
Ondersteunde netwerktopologieë. Dit is raadsaam om 'n modem te kies wat ondersteuning bied nie net vir punt-tot-punt (PTP) topologie nie, maar ook vir punt-tot-multipunt (PMP) en aflos (herhaler) topologieë. Die gebruik van aflos deur 'n bykomende UAV laat jou toe om die dekkingsgebied van die hoof-UAV aansienlik uit te brei. PMP-ondersteuning sal jou toelaat om inligting gelyktydig van verskeie UAV's op een NS te ontvang. Neem asseblief ook kennis dat die ondersteuning van PMP en aflos 'n toename in modembandwydte sal vereis in vergelyking met die geval van kommunikasie met 'n enkele UAV. Daarom word dit aanbeveel om 'n modem te kies wat 'n wye frekwensieband (ten minste 15-20 MHz) ondersteun.
Beskikbaarheid van middele om geraasimmuniteit te verhoog. 'n Nuttige opsie, gegewe die intense interferensie-omgewing in gebiede waar UAV's gebruik word. Geraasimmuniteit word verstaan as die vermoë van 'n kommunikasiestelsel om sy funksie te verrig in die teenwoordigheid van inmenging van kunsmatige of natuurlike oorsprong in die kommunikasiekanaal. Daar is twee benaderings om inmenging te bekamp. Benadering 1: ontwerp die modemontvanger sodat dit inligting betroubaar kan ontvang selfs in die teenwoordigheid van steuring in die kommunikasiekanaalband, ten koste van 'n mate van vermindering in die inligtingsoordragspoed. Benadering 2: Onderdruk of verswak steuring by die ontvangerinvoer. Voorbeelde van die implementering van die eerste benadering is spektrumverspreidingstelsels, naamlik: frekwensiesprong (FH), pseudo-ewekansige volgorde verspreidingspektrum (DSSS) of 'n baster van beide. FH-tegnologie het wydverspreid in UAV-beheerkanale geword as gevolg van die lae vereiste data-oordragtempo in so 'n kommunikasiekanaal. Byvoorbeeld, vir 'n spoed van 16 kbit/s in 'n 20 MHz-band, kan ongeveer 500 frekwensieposisies georganiseer word, wat betroubare beskerming teen smalbandinterferensie moontlik maak. Die gebruik van FH vir 'n breëband kommunikasiekanaal is problematies omdat die gevolglike frekwensieband te groot is. Byvoorbeeld, om 500 frekwensieposisies te verkry wanneer jy met 'n sein met 'n 4 MHz bandwydte werk, sal jy 2 GHz se vrye bandwydte nodig hê! Te veel om werklik te wees. Die gebruik van DSSS vir 'n breëbandkommunikasiekanaal met UAV's is meer relevant. In hierdie tegnologie word elke inligtingsbis gelyktydig by verskeie (of selfs alle) frekwensies in die seinband gedupliseer en kan, in die teenwoordigheid van smalbandinterferensie, geskei word van dele van die spektrum wat nie deur interferensie geraak word nie. Die gebruik van DSSS, sowel as FH, impliseer dat wanneer interferensie in die kanaal voorkom, 'n vermindering in die data-oordragtempo vereis sal word. Nietemin is dit duidelik dat dit beter is om video van 'n UAV in 'n laer resolusie te ontvang as glad nie. Benadering 2 gebruik die feit dat interferensie, anders as die interne geraas van die ontvanger, die radioskakel van buite binnegaan en, indien sekere middele in die modem aanwesig is, onderdruk kan word. Onderdrukking van interferensie is moontlik as dit in die spektrale, temporale of ruimtelike domeine gelokaliseer is. Byvoorbeeld, smalbandinterferensie is in die spektrale gebied gelokaliseer en kan met 'n spesiale filter uit die spektrum "uitgesny" word. Net so word gepulseerde geraas in die tyddomein gelokaliseer; om dit te onderdruk, word die geaffekteerde area van die insetsein van die ontvanger verwyder. As die interferensie nie smalband of gepulseerd is nie, kan 'n ruimtelike onderdrukker gebruik word om dit te onderdruk, aangesien steuring gaan die ontvangsantenna binne vanaf 'n bron vanuit 'n sekere rigting. As die nul van die ontvangsantenna se stralingspatroon in die rigting van die steuringsbron geposisioneer is, sal die steuring onderdruk word. Sulke stelsels word adaptive beamforming & beam nul-stelsels genoem.
Radioprotokol gebruik. Modemvervaardigers kan 'n standaard (WiFi, DVB-T) of eie radioprotokol gebruik. Hierdie parameter word selde in spesifikasies aangedui. Die gebruik van DVB-T word indirek aangedui deur die ondersteunde frekwensiebande 2/4/6/7/8, soms 10 MHz en die vermelding in die teks van die spesifikasie van COFDM (gekodeerde OFDM) tegnologie waarin OFDM saam gebruik word met geraasbestande kodering. In die verbygaan neem ons kennis dat COFDM suiwer 'n advertensie-slagspreuk is en geen voordele bo OFDM het nie, aangesien OFDM sonder geraasbestande kodering nooit in die praktyk gebruik word nie. Maak COFDM en OFDM gelyk wanneer jy hierdie afkortings in radiomodemspesifikasies sien.
Modems wat 'n standaardprotokol gebruik, word gewoonlik gebou op die basis van 'n gespesialiseerde skyfie (WiFi, DVB-T) wat saam met 'n mikroverwerker werk. Die gebruik van 'n pasgemaakte skyfie verlig die modemvervaardiger van baie van die hoofpyne wat verband hou met die ontwerp, modellering, implementering en toetsing van hul eie radioprotokol. Die mikroverwerker word gebruik om die modem die nodige funksionaliteit te gee. Sulke modems het die volgende voordele.
- Lae prys.
- Goeie gewig en grootte parameters.
- Lae kragverbruik.
Daar is ook nadele.
- Onvermoë om die eienskappe van die radio-koppelvlak te verander deur die firmware te verander.
- Lae stabiliteit van voorrade op die lang termyn.
- Beperkte vermoëns om gekwalifiseerde tegniese ondersteuning te verskaf wanneer nie-standaard probleme opgelos word.
Die lae stabiliteit van voorrade is te wyte aan die feit dat skyfievervaardigers hoofsaaklik op massamarkte (TV's, rekenaars, ens.) fokus. Vervaardigers van modems vir UAV's is nie vir hulle 'n prioriteit nie en hulle kan geensins die besluit van die skyfievervaardiger beïnvloed om produksie te staak sonder 'n voldoende vervanging met 'n ander produk nie. Hierdie kenmerk word versterk deur die neiging om radio-koppelvlakke in gespesialiseerde mikrokringe te verpak, soos "stelsel op skyfie" (System on Chip - SoC), en daarom word individuele radio-koppelvlakskyfies geleidelik uit die halfgeleiermark uitgespoel.
Beperkte vermoëns in die verskaffing van tegniese ondersteuning is te danke aan die feit dat die ontwikkelingspanne van modems gebaseer op die standaard radioprotokol goed beman is met spesialiste, hoofsaaklik in elektronika en mikrogolftegnologie. Daar is dalk hoegenaamd geen radiokommunikasiespesialiste daar nie, aangesien daar geen probleme vir hulle is om op te los nie. Daarom kan UAV-vervaardigers wat op soek is na oplossings vir nie-triviale radiokommunikasieprobleme hulself teleurgesteld vind in terme van konsultasie en tegniese bystand.
Modems wat 'n eie radioprotokol gebruik, word gebou op die basis van universele analoog- en digitale seinverwerkingskyfies. Die toevoerstabiliteit van sulke skyfies is baie hoog. True, die prys is ook hoog. Sulke modems het die volgende voordele.
- Wye moontlikhede om die modem by die kliënt se behoeftes aan te pas, insluitend die aanpassing van die radio-koppelvlak deur die firmware te verander.
- Bykomende radiokoppelvlakvermoëns wat interessant is vir gebruik in UAV's en afwesig is in modems wat op die basis van standaard radioprotokolle gebou is.
- Hoë stabiliteit van voorrade, insl. in die lang termyn.
- Hoë vlak van tegniese ondersteuning, insluitend die oplossing van nie-standaard probleme.
Nadele.
- Hoë prys.
- Die gewig en grootte parameters kan erger wees as dié van modems wat standaard radioprotokolle gebruik.
- Verhoogde kragverbruik van die digitale seinverwerkingseenheid.
Tegniese data van sommige modems vir UAV's
Die tabel toon die tegniese parameters van sommige modems vir UAV's wat op die mark beskikbaar is.
Let daarop dat alhoewel die 3D Link-modem die laagste transmissiekrag het in vergelyking met die Picoradio OEM- en J11-modems (25 dBm vs. 27−30 dBm), is die 3D Link-kragbegroting hoër as daardie modems as gevolg van die hoë ontvangersensitiwiteit (met die dieselfde data-oordragspoed vir die modems wat vergelyk word). Dus, die kommunikasiereeks wanneer 3D Link gebruik word, sal groter wees met beter energie-stealth.
Tafel. Tegniese data van sommige breëbandmodems vir UAV's en robotika
Parameter
(op die module uitgevoer van Microhard)
(sien ook )
Vervaardiger, land
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Airborne Innovations, Kanada
DTC, Verenigde Koninkryk
Redess, China
Kommunikasiebereik [km] 20−60
5
nvt*
nvt*
10-20
Spoed [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Datatransmissievertraging [ms] 1−20
25
nvt*
15-100
15-30
Afmetings van die boordeenheid LxBxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (sonder behuising)
67h68h22
76h48h20
Aan boord eenheid gewig [gram] 89
105
17.6 (sonder behuising)
135
88
Inligting koppelvlakke
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opsioneel)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Aan boord eenheid kragtoevoer [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/nvt*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Grondeenheid kragtoevoer [Volt/Watt] 18−75 of PoE/7
7−26/nvt*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Senderkrag [dBm] 25
nvt*
27-30
20
30
Ontvangersensitiwiteit [dBm] (vir spoed [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(nvt*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(nvt*) −104(nvt*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Modem energiebegroting [dB] (vir spoed [Mbit/sek])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
nvt*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
nvt*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Ondersteunde frekwensiebande [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Enkelvoudig/dupleks
Dupleks
Dupleks
Dupleks
Eenvoudig
Dupleks
Ondersteuning vir diversiteit
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Aparte kanaal vir beheer/telemetrie
Ja
Ja
Ja
geen
Ja
Ondersteunde UAV-beheerprotokolle in die beheer-/telemetriekanaal
MAVLink, eie
MAVLink, eie
geen
geen
MAV skakel
Multiplexing-ondersteuning in beheer-/telemetriekanaal
Ja
Ja
geen
geen
nvt*
Netwerktopologieë
PTP, PMP, aflos
PTP, PMP, aflos
PTP, PMP, aflos
PTP
PTP, PMP, aflos
Middel om geraasimmuniteit te verhoog
DSSS, smalband- en polsonderdrukkers
nvt*
nvt*
nvt*
nvt*
Radio protokol
eie
nvt*
nvt*
DVB-T
nvt*
* nvt - geen data.
Oor die skrywer
Alexander Smorodinov [[e-pos beskerm]] is 'n toonaangewende spesialis by Geoscan LLC op die gebied van draadlose kommunikasie. Vanaf 2011 tot die hede het hy vir verskeie doeleindes radioprotokolle en seinverwerkingsalgoritmes vir breëbandradiomodems ontwikkel, asook die ontwikkelde algoritmes wat op programmeerbare logikaskyfies gebaseer is, geïmplementeer. Die skrywer se belangstellingsareas sluit in die ontwikkeling van sinchronisasie-algoritmes, kanaaleienskapskatting, modulasie/demodulasie, ruisbestande kodering, asook sommige mediatoegangslaag (MAC) algoritmes. Voordat hy by Geoscan aangesluit het, het die skrywer in verskeie organisasies gewerk en pasgemaakte draadlose kommunikasietoestelle ontwikkel. Van 2002 tot 2007 het hy by Proteus LLC gewerk as 'n toonaangewende spesialis in die ontwikkeling van kommunikasiestelsels gebaseer op die IEEE802.16 (WiMAX) standaard. Van 1999 tot 2002 was die skrywer betrokke by die ontwikkeling van geraasbestande koderingsalgoritmes en modellering van radioskakelroetes by die Federal State Unitary Enterprise Central Research Institute "Granit". Die skrywer het in 1998 'n Kandidaat van Tegniese Wetenskappe-graad van die St. Petersburg Universiteit van Lugvaart-instrumentasie ontvang en in 1995 'n Radioingenieurswese-graad van dieselfde universiteit. Alexander is 'n huidige lid van IEEE en die IEEE Communications Society.
Bron: will.com