Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

Drooniga suhtlemise ulatuse suurendamise ĂŒlesanne on endiselt aktuaalne. Selles artiklis kĂ€sitletakse meetodeid selle parameetri parandamiseks. Artikkel on mĂ”eldud droonide arendajatele ja kasutajatele ning see on jĂ€tk artiklite seeriale droonide suhtlemise kohta (seeria alguse leidmiseks vaadake [1].

Mis mÔjutab suhtlemise ulatust

Suhtlemise ulatus sĂ”ltub kasutatavast modemist, antennidest, antennikaablitest, raadiosignaalide leviku tingimustest, vĂ€lisest hĂ€irivast mĂŒra ning teistest pĂ”hjustest. Selleks, et mÀÀrata, kui palju mĂ”ju avaldab iga parameeter suhtlemise ulatusele, vaatleme ulatuse vĂ”rrandit [2]
(1)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

kus
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on otsitav suhtlemise ulatus [meetrites];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on valguse kiirus vaakumis [m/sec];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on sagedus [Hz];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on modemite edastamise vÔimsus [dBm];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on saate-antenni gain [dBi];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on kaotused kaablis modemist saate-antenni [dB];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on vastuvÔtja antenni gain [dBi];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on kaotused kaablis modemist vastuvÔtja antenni [dB];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on modemite vastuvÔtja tundlikkus [dBm];
Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on nÔrgendamise korrutaja, mis arvestab tÀiendavaid kaotusi, mida pÔhjustavad Maa pind, taimestik, atmosfÀÀr ja teised tegurid [dB].

VÔrrandist on nÀha, et ulatust mÀÀravad:

  • kasutatav modem;
  • raadioside sagedus;
  • kasutatavad antennid;
  • kaablikaotused;
  • Maa pinnase, taimestiku, atmosfÀÀri, ehitiste jne mĂ”ju raadiosignaalide levikule.

JÀrgnevalt kÀsitleme eraldi ulatusele mÔjuvaid parameetreid.

Kasutatav modem

Suhtlemise ulatus sĂ”ltub ainult kahest modemiparameetrist: edastamise vĂ”imsusest Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja vastuvĂ”tja tundlikkusest Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, tĂ€psemalt nende vahe - modemite energiabudĆŸett
(2)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

Suhtlemise ulatuse suurendamiseks on oluline valida modem, mille vÀÀrtus on suurem Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Suurendada Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga saab omakorda kas suurendades Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga vĂ”i vĂ€hendades Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Eelistada tuleks otsimist modemeid, millel on kĂ”rge tundlikkus (Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga nii madal kui vĂ”imalik), mitte edastamisvĂ”imsuse suurendamist Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Seda kĂŒsimust kĂ€sitletakse ĂŒksikasjalikult esimeses artiklis [1].

Koos materjalidega [1] tasub meeles pidada, et mĂ”ned tootjad, nĂ€iteks Microhard [3], mÀÀratakse teatud seadmete spetsifikatsioonides mitte keskmine, vaid tippvĂ”imsus, mis on mitu korda suurem kui keskmine ja mida ei saa kasutada kauguse arvutamiseks, kuna see viib arvutatud kauguse tĂ”elisest vÀÀrtusest tugeva ĂŒletamiseni. Selliste seadmete hulka kuuluvad nĂ€iteks populaarne pDDL2450 moodul [4,5]. See fakt tuleneb otse selle seadme testimise tulemustest, mis viidi lĂ€bi FCC sertifikaadi saamiseks [6] (vt lk 58). Testimistulemusi traadita seadmetest, mis on saanud FCC sertifikaadi, saab vaadata FCC ID veebilehelt [7], sisestades otsinguribale vastava FCC ID, mis peab olema seadme tĂŒĂŒpi tĂ€histava sildi peal. pDDL2450 mooduli FCC identifikaator on jĂ€rgmine: NS916pDDL2450.

Raadiokanali sagedus

Kauguse valemi (1) alusel jĂ€reldub ĂŒheselt, et mida madalam on töö sagedus Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, seda suurem on sideulatus Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Kuid Ă€rme torkame jĂ€reldustega rutta. Asi on selles, et valemisse sisenevad teised parameetrid sĂ”ltuvad samuti sagedusest. NĂ€iteks antennide vĂ”imendustegurid Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga sĂ”ltuvad sagedusest juhul, kui antennide maksimaalsed mÔÔtmed on fikseeritud, mis ongi praktikas tavaline. Antenni vĂ”imendustegurit Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, vĂ€ljendatud mÔÔtmatutes ĂŒhikutes (kordades), saab vĂ€ljendada antenni fĂŒĂŒsilise pinna Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga abil jĂ€rgmiselt [8]
(3)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

kus Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga — antenni apertuuri efektiivsus, st efektiivse antenni pinna suhe fĂŒĂŒsilisse (sĂ”ltub antenni konstruktsioonist) [8].

Kuna (3) on kohe selge, et fikseeritud antenni pinna puhul vĂ”imendustegur kasvab propotsionaalselt sageduse ruuduga. Asendame (3) ja (1), enne kui kirjutame (1) kasutades vĂ”imendustegurite mÔÔtmatuid ĂŒhikuid Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, kaablite kaotusi Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja nĂ”rkuse korrutajat Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, samuti Watti kasutades Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga dBmi asemel. Siis
(4)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

kus koefitsient Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on fikseeritud antennide mÔÔtmete puhul konstant. Seega, antud olukorras on sideulatus otseproportsionaalne sagedusega, st mida suurem on sagedus, seda suurem on kaugus. JÀreldus. Fikseeritud antennide mÔÔtmete korral sageduse tÔus toob kaasa kauguse suurenemise tÀnu antennide suunatud omaduste paranemisele. Siiski tuleb meeles pidada, et koos sageduse kasvuga suureneb ka raadiosignaalide nÔrgenemine atmosfÀÀris, mida pÔhjustavad gaasid, vihm, rahe, lumi, udu ja pilved. [2]. Samuti suureneb nÔrgenemine atmosfÀÀris koos marsruudi pikkuse kasvamisega. SeetÔttu on iga marsruudi pikkuse ja selle keskmiste ilmaolude korral olemas teatud maksimaalne kande sagedus, mis on piiratud atmosfÀÀris esineva signaali nÔrgenemise lubatava tasemega. JÀtame lÔpliku otsuse raadiosageduse mÔju kaugusele arutamiseks jaotisse, kus kÀsitletakse Maa pinna ja atmosfÀÀri mÔju raadiosignaalide levikule.

Antennid

Kaugus mÀÀratakse antenni parameetriga, nagu vĂ”imendustegur. Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga (gain ingliskeelses terminoloogias), mida mÔÔdetakse dBi-des. VĂ”imendustegur on oluline komposiitparameeter, kuna see arvestab: (1) antenni vĂ”imet fokusseerida edastaja energia vastuvĂ”tja suunas vĂ”rreldes isotroopse allika (isotropic, seetĂ”ttu indeks i dBi-s); (2) kaotused antennis ise [8,9]. Kauguse suurendamiseks tuleks valida antennid maksimaalse vĂ”imalikku vĂ”imendusteguriga, mis sobivad mÔÔtmete ja sĂŒsteemi suunamisvĂ”imalustega. Antenni vĂ”ime energiat fokusseerida ei tule tasuta, vaid ainult antenni mÔÔtmete (apertuur) suurenemise arvelt. NĂ€iteks, mida suurem on vastuvĂ”tja antenn, seda suuremat pinda suudab ta energia kogumiseks kasutada, mis lĂ€heb vastuvĂ”tja sisendisse, ja mida rohkem energiat, seda tugevam on vastuvĂ”etud signaal, st kaugus suureneb. Seega tuleb esmalt mÀÀrata maksimaalsed antenni mÔÔtmed, mis sobivad lahendatavale ĂŒlesandele, ja piirata otsingu ala selle parameetriga, seejĂ€rel otsida konkreetse antennimudeli, lĂ€htudes maksimaalsest vĂ”imendustegurist. Teine oluline praktikas antenni parameeter on suunatud diagrammi laius (ДН) (beamwidth) [8,10], mÔÔdetuna nurkades. Reeglina mÀÀratletakse antenni suunavĂ€li kui nurk kahe ruumilise suuna vahel antenni keskpunktist, mille raames antenni tugevus vĂ€heneb 3 dB maksimumist. SuunavĂ€li azimuti ja kĂ”rguse korral vĂ”ib vĂ€ga erineda. See parameeter on tihedalt seotud antenni suurustega reegli kohaselt: suuremad suurused - vĂ€iksem suunavĂ€li. Otse sageduse ulatuse valemisse see parameeter ei kuulu, kuid just see mÀÀrab nĂ”uded maapealse jaama (MJ) antenni suunamisse BLA-le, kuna MJ-s kasutatakse tavaliselt tugevalt suunatud antenne, vĂ€hemalt juhul, kui BLA-ga suhtlemise kauguse maksimeerimine on prioriteet. TĂ”epoolest, seni kuni MJ jĂ€lgimisseade tagab antenni suunamise nurka BLA-le, mis on vĂ”rdne poole suunavĂ€lja vĂ”i vĂ€hem, ei lange vastuvĂ”etud/edastatud signaali tase alla 3 dB maksimumist. Valitud antenni poole suunavĂ€li ei tohi mingil juhul olla vĂ€iksem kui MJ antenni suunamisseadmest saadud nurk vĂ”i kĂ”rgus.

Kaablid

Suhtelise signaali suurendamiseks tuleks kasutada kaableid, millel on vĂ”imalikult vĂ€ike pikkuse tĂ”ttu tekkiv kadumine (cable attenuation vĂ”i cable loss) töötava raadioliini MJ – BLA sagedusel. Kaabli pikkuse tĂ”ttu tekkiv kadumine mÀÀratletakse kui signaali suhe kaabli 1 m pikkuse lĂ”igu vĂ€ljal, vĂ€ljendatuna dB-s, signaalile selle lĂ”igu sisenemisel. Kaablite kadumised Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, mis kuuluvad sageduse ulatuse valemisse (1), mÀÀratakse pikkuse tĂ”ttu tekkiva kadumise korrutamisega kaabli pikkusega. Seega, et saada maksimaalne suhtlemise kaugus, tuleks kasutada kaableid, mille pikkuse tĂ”ttu tekkiv kadumine on minimaalne ja vĂ€hendada nende kaablite pikkust. MJ-s tuleb mootormoodulid paigaldada otse mastile, lĂ€hedale antennidele. BLA korpuses peaks mootori asukoht olema nii lĂ€hedal antennidele kui vĂ”imalik. Eraldi tuleb jĂ€lgida valitud kaabli impedantsi. See parameeter mÔÔdetakse oomides ja on tavaliselt 50 vĂ”i 75 oomi. Kaabli, mootori antenni ja antennide omavahelised impedantsid peavad olema vĂ”rdsed.

Maa pinna mÔju

Selles jaotises kĂ€sitleme raadiolaineid tasandiku vĂ”i merepinna kohal. Selline olukord esineb sageli droonide kasutamisel. Droonide abil toimub torujuhtmete, kĂ”rgepingeliinide, pĂ”llumajanduslike pĂ”ldude jms. jĂ€lgimine, paljusid sĂ”javĂ€e- ja erilisi operatsioone saab selle mudeli kaudu hĂ€sti kirjeldada. Inimese kogemus joonistab meile pildi, kus objektide vaheline side on vĂ”imalik, kui need asuvad ĂŒksteise vaatepiirkonnas, vastasel juhul on side vĂ”imatu. Siiski ei kuulu raadiolaineid optilisse spektrisse, seega on olukord natuke teine. SeetĂ”ttu on droonide arendaja ja operaatori jaoks kasulik meeles pidada jĂ€rgmisi kahte fakti.

1. Side raadiolainepiirkonnas on vÔimalik ka siis, kui vahetu nÀhtavus NS-i ja drooni vahel puudub.
2. Aluspinna mĂ”ju raadioside kvaliteedile drooniga tuntakse isegi siis, kui optilise joone NS–droon vahel ei ole mingeid objekte.

Raadiolaine levimise spetsiifikat maapinna lĂ€hedal mĂ”istmiseks on kasulik tutvuda raadiolainete oluliste levimisalade kontseptsiooniga. [2]Kui olulises levimisalas ei ole objekte, saab kauguse arvutamiseks kasutada vaba ruumi valemeid, st. Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja (1) saab vĂ”tta nullina. Kui aga olulises levimisalas on objekte, siis ei saa nii toimida. Joonisel 1 on punktis A kujutatud punkt-C kiirgaja, mis asub kĂ”rgusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga maapinna kohal ja kiirgab elektromagnetilist energiat kĂ”igis suundades ĂŒhtlase intensiivsusega. Punktis B, mis asub kĂ”rgusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga asub signaali intensiivsuse mÔÔtmise vastuvĂ”tja. Selles mudelis kujutab raadiolainete oluline levimisala endast elipsoidi, mille fookused on punktides A ja B.

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga
Joonis 1. Raadiolainete oluline levimisala

Elipsoidi raadius selle kÔige 'paksumas' osas mÀÀratakse, kasutades valemit [2]
(5)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

Kuna (5) nĂ€htub, et Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga sĂ”ltub sagedusest Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga on pöördvĂ”rdeline, et mida vĂ€iksem on Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, seda 'paksem' on elipsoid (Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga joonisel 1). Lisaks suureneb elipsoidi 'paksus' suhteliselt objekti vahemaa suurenemisel. Raadiolaine Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga vĂ”ib olla ĂŒsna muljetavaldav, nii et Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga10 km, Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga2.45 GHz juures saame Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga50Ă·60 m.

Vaatame nĂŒĂŒd lĂ€bipaistmatut objekti, mis on kujutatud halli kolmnurgana joonisel 1. See hakkab mĂ”jutama raadiolainete levikut sagedusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, kuna see asub olulises levialas, ja praktiliselt ei mĂ”juta raadiolainete levikut sagedusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Optilise spektri (valguse) raadiolainete puhul on vÀÀrtus Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga vĂ€ike, mistĂ”ttu Maa pinna mĂ”ju valguse levikule ei tunne praktiliselt. Arvestades, et Maa pind on kuju poolest sfÀÀriline, on lihtne mĂ”ista, et kauguse suurenedes Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, tungib aluspind jĂ€rjest rohkem olulisse levialasse, takistades seega energia liikumist punktist A punkti B — lugu lĂ”peb, ĂŒhendus drooniga katkevad. Samamoodi mĂ”jutavad ĂŒhendust ka teised objektid teel, nagu maastiku ebatasasused, hooned, mets jne.

Vaatame nĂŒĂŒd joonist 2, kus lĂ€bipaistmatu objekt katab tĂ€ielikult raadiolainete olulise leviala sagedusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, muutes selle sagedusel ĂŒhenduse vĂ”imatuks. Samal ajal on ĂŒhendus sagedusel Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga veel vĂ”imalik, kuna osa energiast "ĂŒppab" lĂ€bipaistmatust objektist ĂŒle. Mida madalam on sagedus, seda kaugemale optilisest horisondist saab raadiolaine levida, toetades stabiilset ĂŒhendust drooniga.

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga
Joonis 2. Olulise raadiolainete leviala katmine

Maa pinna mĂ”ju ĂŒhendusele sĂ”ltub samuti antennide kĂ”rgusest Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga. Mida suurem on antennide kĂ”rgus, seda kaugemale saavad punktid A ja B laieneda, vĂ€ltides objektide vĂ”i aluspinna sissetungimist olulisse levialasse.

Objekti vĂ”i aluspinna tungimise korral olulisse tsooni hakkab vĂ€lja B punkti vĂ€lja sissetungimise intensiivsus kĂ”ikuma. [2], st. see, it will alternate between being higher and lower than the average field intensity. This occurs due to the reflection of energy from an object. The reflected energy can add up at point B with the main energy in-phase — then there is a rise in field intensity, or out-of-phase — then there is a drop in field intensity (and quite significant). It is important to remember this effect for understanding the specifics of the communication with UAVs. Loss of communication with the UAV at a certain distance may be caused by a local drop in field intensity due to oscillations, i.e., if the distance is further traversed, communication may be restored. Final loss of communication will occur only after complete coverage of the significant zone by objects or underlying surfaces. Further methods for combating the effects of field intensity oscillations will be suggested.

Formulas for calculating the attenuation factor Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga when the radio wave propagates over a smooth surface of the Earth are quite complex, especially for distances Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga, exceeding the range of the optical horizon [2]. Therefore, in further consideration of the problem, we will resort to mathematical modeling using the author's computer program package. Let's consider a typical task of transmitting video from the UAV to the GS via a 3D Link modem [11] from Geoscan. The initial data are as follows.

1. Height of the GS antenna: 5 m.
2. Flight altitude of the UAV: 1000 m.
3. Frequency of the radio link: 2.45 GHz.
4. Gain of the GS antenna: 17 dB.
5. Gain of the UAV antenna: 3 dB.
6. Transmitter power: +25 dBm (300 mW).
7. Video channel speed: 4 Mbps.
8. Receiver sensitivity in the video channel: −100.4 dBm (for the frequency band occupied by the signal 12 MHz).
9. Underlying surface: dry soil.
10. Polarization: vertical.

The distance of direct optical visibility for this initial data will be 128.8 km. The results of the calculations in terms of signal power at the input of the modem receiver in dBm are presented in Fig. 3.

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga
Fig. 3. Signal power at the input of the 3D Link modem receiver [11]

Sinine kĂ”ver fig. 3 esindab signaali vĂ”imsust vastuvĂ”tja NH sisendil, punane sirge joon tĂ€histab selle vastuvĂ”tja tundlikkust. X-teljel on nĂ€idatud kaugus km-des, Y-teljel – vĂ”imsus dBm-des. Neil kauguse punktidel, kus sinine kĂ”ver asub punase joone kohal, on videoĂŒlekanne BH-lt vĂ”imalik, vastasel juhul ei toimu ĂŒhendust. Graafikust on nĂ€ha, et osaline kadumine ĂŒhendusest toimub kaugustes 35,5–35,9 km ja seejĂ€rel vahemikus 55,3–58,6 km. LĂ”plik ĂŒhenduse katkemine toimub aga palju hiljem – pĂ€rast 110,8 km lent.

Nagu juba eelnevalt mainitud, tekivad vÀljakutsed signaali intensiivsuses NH-l, kuna NH asukoha antenni otsene ja maapinnalt peegeldunud signaal kattuvad vastandfaasis. Signaali kadumisest NH-l vÀhenenud intensiivsuse tÔttu saab vabaneda, jÀrgides kahte tingimust.

1. Kasutada NH-l modemit, millel on vÀhemalt kaks vastuvÔtukanalit (RX diversity), nÀiteks 3D Link. [11].
2. Paigutada vastuvÔtuaantenne NH masti erinevale kÔrgusele.

VastuvĂ”tuaantennide kĂ”rguste vahe peab olema korraldatud nii, et staadiumite intensiivsuse langused ĂŒhe antenni asukohas kompenseeritakse teise antenni asukohas olevate tasemete poolt, mis ĂŒletavad vastuvĂ”tja tundlikkuse. Fig. 4 esitab sellise lĂ€henemise tulemuse juhul, kui ĂŒks NH antenn on paigaldatud kĂ”rgusele 5 m (sinine pidev kĂ”ver) ja teine – kĂ”rgusele 4 m (sinine katkendlik kĂ”ver).

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga
Fig. 4. Signaali vÔimsus kahe 3D Link modemi vastuvÔtja sisendites, mille antennid on paigaldatud erinevatele kÔrgustele.

Fig. 4-st on selgelt nĂ€ha, kui viljakas see meetod on. TĂ”epoolest, kogu BH-sĂ”idu vahemaa jooksul kuni 110,8 km-ni ĂŒletab vĂ€hemalt ĂŒhe NH vastuvĂ”tja sissekĂ€ik tundlikkuse taset, st lendude videoei katkestata kogu pika vahemaa jooksul.

Ehkki pakutud meetod aitab suurendada ainult BH→NH raadiolaini usaldusvÀÀrsust, on antennide paigutamine erinevatele kĂ”rgustele vĂ”imalik vaid NH-l. Antennide kĂ”rguse vahe 1 m BH-l ei ole vĂ”imalik tagada. NH→BH raadioĂŒhenduse usaldusvÀÀrsuse suurendamiseks saab kasutada jĂ€rgmisi lĂ€henemisi.

1. Suunata NH saatja signaal sellesse antenni, mis vÔtab BH-lt vastu tugevama signaali.
2. Kasutada ruumi-aegseid koode, nÀiteks Alamouti koodi. [12].
3. Kasutada antenni toitehalduse tehnoloogiat (beamforming), mis vÔimaldab signaali vÔimsuse haldamist, suunatuna igasse antenni.

Esimene meetod on suhteliselt optimaalse lĂ€henemisega sidesĂŒsteemi jaoks, mis hĂ”lmab droone. See on lihtne ja selles suunatakse kogu saatja energia vajaliku suuna poole — optimaalselt paigutatud antenni suunas. NĂ€iteks 50 km kaugusel (vt joonist 4) edastatakse saatja signaal antennile, mis on riputatud 5 meetri kĂ”rgusele, ja 60 km kaugusel — 4 meetri kĂ”rgusele antennile. Just seda meetodit kasutatakse 3D Link modemis. [11]Teine meetod ei kasuta etteantud andmeid drooni ja maapealse jaama vahelise sidetehingu (antenni vĂ€ljundites vastuvĂ”etud signaalide tasemed) kohta, seega jagab see saatja energia vĂ”rdselt kahe antenni vahel, mis pĂ”hjustab paratamatult energia kadusid, kuna ĂŒks antenn vĂ”ib asuda vĂ€ljaheite territooriumil. Kolmas meetod on signaali kvaliteedi osas esimesega samavÀÀrne, kuid palju keerulisem rakendada.

Vaatame edasi, kuidas raadiolaine sagedus mĂ”jutab sidet drooniga, arvestades aluspinnt maa mĂ”ju. Eelmises osas nĂ€idati, et sageduse suurenemine on kasulik, kuna see toob fikseeritud antenni suuruste juures kaasa suhteliselt pikema sideulatuse. Siiski ei ole kĂŒsimust sagedusest kĂ€sitletud. Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga VĂ€ljendav suhe on selline, et sama ala ja sama sageduse tööks kavandatud antennide vĂ”imenduse koefitsientide suhe on (3) 2450 MHz; Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga915 MHz puhul saame
(6)

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga

Tooge Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga7.2 (8.5 dB). Just nii see praktikas kĂ€ib. VĂ”rdleme nĂ€iteks jĂ€rgmiste Wireless Instruments tootja antennide parameetreid: Kuidas suurendada suhtlemise ulatust droonigaWiBOX PA 0809-8V [13] (sagedus: 0.83–0.96 GHz; kiirusnurk: 70°/70°; vĂ”imendus: 8 dBi); Kuidas suurendada suhtlemise ulatust droonigaWiBOX PA 24-15 [14] (sagedus: 2.3–2.5 GHz; kiirusnurk: 30°/30°; vĂ”imendus: 15 dBi).

  • WiBOX PA 0809-8V [13] (sagedus: 0.83–0.96 GHz; kiirusnurk: 70°/70°; vĂ”imendus: 8 dBi);
  • WiBOX PA 24-15 [14] (sagedus: 2.3–2.5 GHz; kiirusnurk: 30°/30°; vĂ”imendus: 15 dBi).

Needless to say, the antennas are conveniently compared as they are housed in identical cases of 27x27 cm, which means they have the same area. It is noteworthy that the gain coefficient of the antennas differs by 15−8=7 dB, which is close to the calculated value of 8.5 dB. The specifications of the antennas also indicate that the beamwidth of the antenna in the 2.3–2.5 GHz range (30°/30°) is more than twice narrower than that of the antenna in the 0.83–0.96 GHz range (70°/70°), meaning that the gain of the antennas is indeed increasing with the same dimensions due to improved directional properties. Considering that 2 antennas are used in the communication line, the ratio Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga will be 2∙8.5=17 dB. Therefore, with the same dimensions of the antennas, the energy budget of the radio line at a frequency of Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga2450 MHz will be 17 dB higher than the budget of the line at a frequency of Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga915 MHz. We will also take into account that usually monopole antennas are used in UAVs, for which the dimensions are not as critical as for the panel antennas considered. Thus, we will assume that the gain coefficients of the UAV antenna at the frequencies Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga are equal. That is, the difference in energy budgets of the lines will be 8.5 dB instead of 17 dB. The results of the calculations performed for these initial data and the height of the panel antenna mounting at 5 m are shown in Fig. 5.

Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga
Fig. 5. Signal power at the receiver input for radio lines operating at frequencies of 915 and 2450 MHz

From Fig. 5, it is clearly visible that the communication range increases with the rising operating frequency and the same area of the panel antenna, from 96.3 km for the radio line at a frequency of 915 MHz to 110.8 km for the line at a frequency of 2450 MHz. However, the line at a frequency of 915 MHz has a lower oscillation frequency. Fewer oscillations result in fewer dips in field intensity, which means a lower likelihood of losing connection with the UAV over the entire flight distance. Perhaps, this fact explains the popularity of the sub-gigahertz frequency range of radio waves for command-telemetry communication lines with UAVs as the most reliable. At the same time, by implementing the aforementioned measures to protect against oscillations in field intensity, gigahertz range radio lines provide a greater communication distance due to improved directional properties of the antennas.

Kujutiselt 5 jĂ€reldub, et varju piirkonnas (pĂ€rast tĂ€hist 128,8 km) on sidekanali tööfrekvendi alandamine mĂ”istlik. TĂ”epoolest, umbes -120 dBm punktis ristuvad vĂ”imsuse kĂ”verad nende sageduste jaoks. Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga ja Kuidas suurendada suhtlemise ulatust drooniga See tĂ€hendab, et vastuvĂ”tjate kasutamisel, mille tundlikkus on parem kui -120 dBm, tagab raadioside sagedusel 915 MHz suurema suhtluse ulatuse. Sel juhul tuleb siiski arvesse vĂ”tta lingi nĂ”utavat lĂ€bilaskevĂ”imet, kuna nii kĂ”rge tundlikkuse korral on teabe edastuskiirus vĂ€ga madal. NĂ€iteks 3D Link modem, [11] kuigi tagab tundlikkuse kuni -122 dBm, pole kahe suuna (agгрДгат) andmeedastuskiirus sel juhul suurem kui 23 kbit/s, mis on pĂ”himĂ”tteliselt piisav KTRLi suhtluseks UAV-dega, kuid kindlasti ei piisa videoĂŒlekandeks pardalt. SeetĂ”ttu on subgigahertsiline sagedusala tĂ”epoolest veidi eelisega gigahertsilise sageduse ees KTRLi jaoks, kuid kaotab selgelt oma omadustes videoedastusliinide korraldamisel.

Raadiosageduse valimisel tuleb samuti arvesse vĂ”tta signaali nĂ”rkendumist Maal atmosfÀÀris. UAV-de KTRLi suhtlusjoonte puhul pĂ”hjustavad nĂ”rkendumist atmosfÀÀris asetsevad gaasid, vihm, rahe, lumi, udu ja pilved. [2]Sageduste puhul, mis on alla 6 GHz, vĂ”ib gaasidest tingitud nĂ”rkendumist ignoreerida. [2]KĂ”ige tugevam nĂ”rkus esineb vihma, eriti intensiivse (vihmaperioodi) korral. Tabel 1 esitab andmed [2] ĂŒhtse nĂ”rgenemise [dB/km] kohta erineva intensiivsusega vihmade puhul sagedustel 3–6 GHz.

Tabel 1. Raadiosignaalide ĂŒhtne nĂ”rgenemine [dB/km] erineva intensiivsusega vihmade korral sĂ”ltuvalt sagedusest.

Sagedus [GHz]
3 mm/tund (nÔrk)
12 mm/tund (mÔÔdukas)
30 mm/tund (tugev)
70 mm/tund (vihmaperiood)

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

Tabelist selgub, et nÀiteks 3 GHz sagedusel on vihmas kadumine umbes 0.0087 dB/km, mis 100 km distantsil annab 0.87 dB kogukadumise. Töö sageduse tÔustes suureneb kadumine vihmas dramaatiliselt. 4 GHz sagedusel on kadumine samal distantsil juba 9.1 dB, 5 ja 6 GHz sagedustel vastavalt 28 ja 57 dB. Samas eeldatakse, et antud intensiivsusega vihm katab kogu distantsi, mis praktikas on haruldane. Sellegipoolest soovitatakse intensiivse vihmaga piirkondades valida raadiosagedus alla 3 GHz.

Kirjandus

1. Smorodinov A.A. Kuidas valida lairibamoodulit droonile (BLA). Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Tƥerenkova E.L. Raadiolainete levik ja raadioliinide töö. Side. Moskva. 1971.
3. Microhard.
4. Pico Digital Data Link pDDL2450 spetsifikatsioon.
5. Picoradio OEM spetsifikatsioon.
6. Insenerikatse aruanne. Pico 2.4GHz 1W Digitaalne andmeside moodul.
7. FCC ID.
8. C.A. Balanis. Antenniteooria. AnalĂŒĂŒs ja disain. Neljas vĂ€ljaanne. John Wiley & Sons. 2016.
9. Antennikasu. Artikkel Vikipeedias.
10. Kiirus. Artikkel Vikipeedias.
11. Digitaalne dupleksraadiomoodul 3D Link.
12. S.M. Alamouti. "Lihtne edastuse mitmekesisuse tehnika traadita side jaoks". IEEE ajakiri valitud aladel side. 16 (8): 1451–1458.
13. PTP klientantenni WiBOX PA 0809-8V.
14. PTP klientantenni WiBOX PA 24-15.

Allikas: habr.com

Osta usaldusvÀÀrne hostimine veebilehtede jaoks DDoS-i kaitsega, VPS VDS serverid đŸ”„ Osta usaldusvÀÀrne hostimine veebilehtede jaoks DDoS-i kaitsega, VPS VDS serverid | ProHoster