Izazov prijenosa velikih količina podataka iz bespilotne letjelice (UAV) ili zemaljske robotike nije neuobičajen u modernim aplikacijama. Ovaj članak govori o kriterijima odabira za širokopojasne modeme i povezanim problemima. Članak je napisan za programere UAV-a i robotike.
Kriteriji za odabir
Glavni kriteriji za odabir širokopojasnog modema za UAV ili robotiku su:
- Domet komunikacije.
- Maksimalna brzina prijenosa podataka.
- Kašnjenje u prijenosu podataka.
- Parametri težine i dimenzija.
- Podržana informacijska sučelja.
- Nutritivni zahtjevi.
- Odvojeni kontrolni/telemetrijski kanal.
Domet komunikacije
Domet komunikacije ne ovisi samo o modemu, već io antenama, antenskim kabelima, uvjetima širenja radiovalova, vanjskim smetnjama i drugim razlozima. Kako bismo odvojili parametre samog modema od ostalih parametara koji utječu na domet komunikacije, razmotrite jednadžbu dometa [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Širenje radiovalova i rad radioveza. Veza. Moskva. 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}},$$prikaz$$
gdje
$inline$R$inline$ — potreban domet komunikacije u metrima;
$inline$F$inline$ — frekvencija u Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — snaga odašiljača modema u dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — pojačanje antene odašiljača u dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — gubici u kabelu od modema do antene odašiljača u dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — pojačanje prijemne antene u dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — gubici u kabelu od modema do prijemne antene u dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — osjetljivost modemskog prijemnika u dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ je faktor prigušenja koji uzima u obzir dodatne gubitke zbog utjecaja Zemljine površine, vegetacije, atmosfere i drugih čimbenika u dB.
Iz jednadžbe dometa jasno je da domet ovisi samo o dva parametra modema: snazi odašiljača $inline$P_{TXdBm}$inline$ i osjetljivosti prijemnika $inline$P_{RXdBm}$inline$, odnosno o njihovoj razlici - energetski proračun modema
$$prikaz$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$prikaz$$
Preostali parametri u jednadžbi dometa opisuju uvjete širenja signala i parametre antensko-dovodnih uređaja, tj. nemaju nikakve veze s modemom.
Dakle, da biste povećali domet komunikacije, morate odabrati modem s velikom vrijednošću $inline$B_m$inline$. S druge strane, $inline$B_m$inline$ se može povećati povećanjem $inline$P_{TXdBm}$inline$ ili smanjenjem $inline$P_{RXdBm}$inline$. U većini slučajeva, programeri bespilotnih letjelica traže modem s velikom snagom odašiljača i obraćaju malo pozornosti na osjetljivost prijemnika, iako moraju učiniti upravo suprotno. Snažan ugrađeni odašiljač širokopojasnog modema za sobom povlači sljedeće probleme:
- velika potrošnja energije;
- potreba za hlađenjem;
- pogoršanje elektromagnetske kompatibilnosti (EMC) s ostalom opremom u vozilu UAV-a;
- niska energetska tajnost.
Prva dva problema povezana su s činjenicom da moderne metode prijenosa velikih količina informacija preko radio kanala, na primjer OFDM, zahtijevaju linearni odašiljač. Učinkovitost modernih linearnih radio odašiljača je niska: 10–30%. Tako se 70-90% dragocjene energije napajanja bespilotne letjelice pretvara u toplinu, koju je potrebno učinkovito odvesti od modema, inače će doći do kvara ili će mu pasti izlazna snaga zbog pregrijavanja u najnepovoljnijem trenutku. Na primjer, odašiljač od 2 W će iz napajanja izvući 6-20 W, od čega će se 4-18 W pretvoriti u toplinu.
Energetska skrivenost radio veze važna je za posebne i vojne primjene. Low stealth znači da signal modema detektira s relativno velikom vjerojatnošću izviđački prijamnik stanice za ometanje. Sukladno tome, vjerojatnost potiskivanja radio veze s niskom energetskom prikrivenošću također je velika.
Osjetljivost modemskog prijamnika karakterizira njegovu sposobnost izvlačenja informacija iz primljenih signala s određenom razinom kvalitete. Kriteriji kvalitete mogu varirati. Za digitalne komunikacijske sustave najčešće se koristi vjerojatnost pogreške bita (engl. bit error rate - BER) ili vjerojatnost pogreške u informacijskom paketu (frame error rate - FER). Zapravo, osjetljivost je razina samog signala iz kojeg se informacija mora izvući. Na primjer, osjetljivost od −98 dBm s BER = 10−6 pokazuje da se informacija s takvim BER-om može izdvojiti iz signala s razinom od −98 dBm ili višom, ali informacija s razinom od, recimo, −99 dBm može više se ne mogu izdvojiti iz signala s razinom od, recimo, -1 dBm. Naravno, pad kvalitete kako se razina signala smanjuje postupno se događa, ali vrijedi imati na umu da većina modernih modema ima tzv. učinak praga u kojem vrlo brzo dolazi do smanjenja kvalitete kada razina signala padne ispod osjetljivosti. Dovoljno je smanjiti signal za 2-10 dB ispod osjetljivosti da se BER poveća na 1-XNUMX, što znači da više nećete vidjeti video s UAV-a. Učinak praga izravna je posljedica Shannonove teoreme za kanal s šumom; ne može se eliminirati. Uništavanje informacije kada razina signala padne ispod osjetljivosti nastaje zbog utjecaja šuma koji se stvara unutar samog prijemnika. Unutarnji šum prijemnika ne može se potpuno eliminirati, ali je moguće smanjiti njegovu razinu ili naučiti učinkovito izvlačiti informacije iz šumnog signala. Proizvođači modema koriste oba ova pristupa, poboljšavajući RF blokove prijemnika i poboljšavajući algoritme digitalne obrade signala. Poboljšanje osjetljivosti modemskog prijemnika ne dovodi do tako dramatičnog povećanja potrošnje energije i rasipanja topline kao povećanje snage odašiljača. Povećanja potrošnje energije i proizvodnje toplinske energije naravno ima, ali dosta skromno.
Sljedeći algoritam odabira modema preporučuje se sa stajališta postizanja potrebnog komunikacijskog dometa.
- Odlučite o brzini prijenosa podataka.
- Odaberite modem s najboljom osjetljivošću za traženu brzinu.
- Odredite raspon komunikacije izračunom ili eksperimentom.
- Ako se ispostavi da je komunikacijski domet manji od potrebnog, pokušajte upotrijebiti sljedeće mjere (poređane prema padajućem prioritetu):
- smanjiti gubitke u antenskim kabelima $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ korištenjem kabela s manjim linearnim prigušenjem na radnoj frekvenciji i/ili smanjenjem duljine kabela;
- povećanje dobitka antene $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- povećati snagu odašiljača modema.
Vrijednosti osjetljivosti ovise o brzini prijenosa podataka prema pravilu: veća brzina - lošija osjetljivost. Na primjer, osjetljivost od −98 dBm za 8 Mbps bolja je od osjetljivosti od −95 dBm za 12 Mbps. Modeme možete uspoređivati u smislu osjetljivosti samo za istu brzinu prijenosa podataka.
Podaci o snazi odašiljača gotovo su uvijek dostupni u specifikacijama modema, ali podaci o osjetljivosti prijemnika nisu uvijek dostupni ili su nedostatni. To je u najmanju ruku razlog za oprez, jer lijepe brojke teško da ima smisla skrivati. Osim toga, neobjavljivanjem podataka o osjetljivosti, proizvođač potrošaču uskraćuje mogućnost proračunske procjene dometa komunikacije. na kupnja modema.
Maksimalna brzina prijenosa
Odabir modema na temelju ovog parametra je relativno jednostavan ako su zahtjevi za brzinom jasno definirani. Ali postoje neke nijanse.
Ako problem koji se rješava zahtijeva osiguranje najvećeg mogućeg dometa komunikacije, a istovremeno je moguće dodijeliti dovoljno širok frekvencijski pojas za radio vezu, tada je bolje izabrati modem koji podržava široki frekvencijski pojas (propusnost). Činjenica je da se potrebna brzina informacija može postići u relativno uskom frekvencijskom pojasu korištenjem guste vrste modulacije (16QAM, 64QAM, 256QAM itd.), odnosno u širokom frekvencijskom pojasu korištenjem modulacije niske gustoće (BPSK, QPSK ). Korištenje modulacije niske gustoće za takve zadatke je poželjno zbog veće otpornosti na šum. Zbog toga je osjetljivost prijemnika bolja; sukladno tome, povećava se energetski proračun modema i, kao rezultat toga, komunikacijski domet.
Ponekad proizvođači bespilotnih letjelica postavljaju informacijsku brzinu radijske veze mnogo veću od brzine izvora, doslovno 2 ili više puta, tvrdeći da izvori kao što su video kodeci imaju promjenjivu bitrate, a brzinu modema treba odabrati uzimajući u obzir maksimalnu vrijednost emisija brzine prijenosa. U tom se slučaju domet komunikacije prirodno smanjuje. Ne biste trebali koristiti ovaj pristup osim ako nije apsolutno neophodno. Većina modernih modema ima veliki međuspremnik u odašiljaču koji može izgladiti skokove brzine prijenosa bez gubitka paketa. Stoga nije potrebna rezerva brzine veća od 25%. Ako postoji razlog za vjerovanje da je kapacitet međuspremnika modema koji se kupuje nedovoljan i da je potrebno znatno veće povećanje brzine, tada je bolje odbiti kupnju takvog modema.
Kašnjenje prijenosa podataka
Pri procjeni ovog parametra važno je odvojiti kašnjenje povezano s prijenosom podataka preko radijske veze od kašnjenja koje stvara uređaj za kodiranje/dekodiranje izvora informacija, kao što je video kodek. Kašnjenje u radiovezi sastoji se od 3 vrijednosti.
- Kašnjenje zbog obrade signala u odašiljaču i prijamniku.
- Kašnjenje zbog širenja signala od odašiljača do prijemnika.
- Kašnjenje zbog spremanja podataka u međuspremnik u odašiljaču u modemima s vremenskim dupleksom (TDD).
Kašnjenje tipa 1, prema iskustvu autora, kreće se od desetaka mikrosekundi do jedne milisekunde. Kašnjenje tipa 2 ovisi o dometu komunikacije, na primjer, za vezu od 100 km iznosi 333 μs. Kašnjenje tipa 3 ovisi o duljini TDD okvira i o omjeru trajanja ciklusa prijenosa i ukupnog trajanja okvira i može varirati od 0 do trajanja okvira, tj. to je slučajna varijabla. Ako je odaslani informacijski paket na ulazu odašiljača dok je modem u ciklusu prijenosa, tada će se paket odaslati u eteru s nultim kašnjenjem tipa 3. Ako paket malo kasni, a ciklus prijema je već započeo, tada bit će odgođen u međuspremniku odašiljača za vrijeme trajanja ciklusa prijema. Uobičajene duljine TDD okvira kreću se od 2 do 20 ms, tako da kašnjenje tipa 3 u najgorem slučaju neće premašiti 20 ms. Dakle, ukupno kašnjenje u radiovezi će biti u rasponu od 3-21 ms.
Najbolji način da saznate kašnjenje u radijskoj vezi je eksperiment u punoj veličini koji koristi pomoćne programe za procjenu karakteristika mreže. Ne preporučuje se mjerenje kašnjenja metodom zahtjev-odgovor, budući da kašnjenje u smjeru naprijed i nazad možda neće biti isto za TDD modeme.
Parametri težine i dimenzija
Odabir ugrađene modemske jedinice prema ovom kriteriju ne zahtijeva nikakve posebne komentare: što je manji i lakši, to bolje. Ne zaboravite ni na potrebu hlađenja ugrađene jedinice; možda će biti potrebni dodatni radijatori, a sukladno tome, težina i dimenzije također se mogu povećati. Ovdje treba dati prednost laganim jedinicama male veličine s niskom potrošnjom energije.
Za zemaljsku jedinicu, parametri mase i dimenzije nisu toliko kritični. Jednostavnost korištenja i postavljanja dolazi do izražaja. Zemaljska jedinica trebala bi biti uređaj pouzdano zaštićen od vanjskih utjecaja s prikladnim sustavom za montažu na jarbol ili tronožac. Dobra opcija je kada je zemaljska jedinica integrirana u isto kućište s antenom. U idealnom slučaju, zemaljska jedinica trebala bi biti povezana s kontrolnim sustavom putem jednog prikladnog priključka. To će vas spasiti od jakih riječi kada trebate izvršiti radove na postavljanju na temperaturi od -20 stupnjeva.
Dijetetski zahtjevi
Ugrađene jedinice u pravilu se proizvode s podrškom za širok raspon napona napajanja, na primjer 7-30 V, koji pokriva većinu opcija napona u mreži napajanja UAV-a. Ako imate mogućnost izbora između više napona napajanja, dajte prednost najnižoj vrijednosti napona napajanja. Modemi se u pravilu interno napajaju iz napona od 3.3 i 5.0 V preko sekundarnih izvora napajanja. Učinkovitost ovih sekundarnih izvora napajanja je to veća što je razlika između ulaznog i unutarnjeg napona modema manja. Povećana učinkovitost znači smanjenu potrošnju energije i proizvodnju topline.
Zemaljske jedinice, s druge strane, moraju podržavati napajanje iz izvora relativno visokog napona. To omogućuje korištenje kabela za napajanje s malim poprečnim presjekom, što smanjuje težinu i pojednostavljuje instalaciju. Ako su sve ostale stvari jednake, dajte prednost zemaljskim jedinicama s podrškom za PoE (Power over Ethernet). U ovom slučaju potreban je samo jedan Ethernet kabel za spajanje zemaljske jedinice na upravljačku stanicu.
Odvojeni kontrolni/telemetrijski kanal
Važna značajka u slučajevima kada na UAV-u nema mjesta za instaliranje zasebnog komandno-telemetrijskog modema. Ako ima mjesta, tada se zasebni kontrolni/telemetrijski kanal širokopojasnog modema može koristiti kao rezerva. Prilikom odabira modema s ovom opcijom, obratite pozornost na činjenicu da modem podržava željeni protokol za komunikaciju s bespilotnom letjelicom (MAVLink ili vlasnički) i mogućnost multipleksiranja kontrolnih kanala/telemetrijskih podataka u prikladno sučelje na zemaljskoj stanici (GS ). Na primjer, on-board jedinica širokopojasnog modema povezana je s autopilotom preko sučelja kao što je RS232, UART ili CAN, a zemaljska jedinica je povezana s upravljačkim računalom preko Ethernet sučelja preko kojeg je potrebno razmijeniti naredbe , telemetrijske i video informacije. U tom slučaju, modem mora moći multipleksirati naredbeni i telemetrijski tok između RS232, UART ili CAN sučelja jedinice na vozilu i Ethernet sučelja zemaljske jedinice.
Ostali parametri na koje treba obratiti pozornost
Dostupnost duplex načina rada. Širokopojasni modemi za UAV-ove podržavaju ili simplex ili duplex načine rada. U simplex modu prijenos podataka dopušten je samo u smjeru od UAV-a do NS-a, au duplex modu - u oba smjera. Simplex modemi u pravilu imaju ugrađeni video kodek i dizajnirani su za rad s video kamerama koje nemaju video kodek. Jednostavni modem nije prikladan za spajanje na IP kameru ili druge uređaje koji zahtijevaju IP vezu. Naprotiv, duplex modem je u pravilu dizajniran za povezivanje IP mreže UAV-a na brodu s IP mrežom NS-a, tj. podržava IP kamere i druge IP uređaje, ali ne mora imati ugrađenu u video kodeku, jer IP video kamere obično imaju vaš video kodek. Podrška za Ethernet sučelje moguća je samo u full-duplex modemima.
Prijem različitosti (RX raznolikost). Prisutnost ove sposobnosti obavezna je kako bi se osigurala kontinuirana komunikacija tijekom cijele udaljenosti leta. Kada se šire preko površine Zemlje, radiovalovi dolaze do prijemne točke u dva snopa: duž izravne putanje i uz refleksiju od površine. Ako se zbrajanje valova dva snopa događa u fazi, tada je polje na prijemnoj točki pojačano, a ako je u protufazi, ono je oslabljeno. Slabljenje može biti prilično značajno - sve do potpunog gubitka komunikacije. Prisutnost dviju antena na NS-u, smještenih na različitim visinama, pomaže u rješavanju ovog problema, jer ako se na mjestu jedne antene zrake dodaju u antifazi, onda na mjestu druge ne. Kao rezultat toga, možete postići stabilnu vezu na cijeloj udaljenosti.
Podržane mrežne topologije. Preporučljivo je odabrati modem koji pruža podršku ne samo za topologiju točka-točka (PTP), već i za topologiju točka-više točaka (PMP) i relej (repeater). Korištenje releja putem dodatnog UAV-a omogućuje značajno proširenje područja pokrivanja glavnog UAV-a. Podrška za PMP omogućit će vam primanje informacija istovremeno s nekoliko UAV-ova na jednom NS-u. Također imajte na umu da će podrška za PMP i relej zahtijevati povećanje propusnosti modema u usporedbi sa slučajem komunikacije s jednim UAV-om. Stoga se za ove načine rada preporuča odabrati modem koji podržava široki frekvencijski pojas (najmanje 15-20 MHz).
Dostupnost sredstava za povećanje otpornosti na buku. Korisna opcija, s obzirom na okruženje intenzivnih smetnji u područjima gdje se koriste UAV-ovi. Otpornost na buku podrazumijeva sposobnost komunikacijskog sustava da obavlja svoju funkciju u prisutnosti smetnji umjetnog ili prirodnog podrijetla u komunikacijskom kanalu. Postoje dva pristupa borbi protiv smetnji. Pristup 1: projektirajte modemski prijamnik tako da može pouzdano primati informacije čak i uz prisutnost smetnji u pojasu komunikacijskog kanala, po cijenu određenog smanjenja brzine prijenosa informacija. Pristup 2: Potisnite ili prigušite smetnje na ulazu prijemnika. Primjeri implementacije prvog pristupa su sustavi proširenog spektra, i to: frekvencijsko skakanje (FH), pseudo-slučajni slijed proširenog spektra (DSSS) ili hibrid oba. FH tehnologija postala je široko rasprostranjena u kanalima upravljanja UAV-om zbog niske potrebne brzine prijenosa podataka u takvom komunikacijskom kanalu. Na primjer, za brzinu od 16 kbit/s u pojasu od 20 MHz može se organizirati oko 500 frekvencijskih pozicija, što omogućuje pouzdanu zaštitu od uskopojasnih smetnji. Korištenje FH za širokopojasni komunikacijski kanal je problematično jer je rezultirajući frekvencijski pojas prevelik. Na primjer, za dobivanje 500 frekvencijskih pozicija pri radu sa signalom propusnosti od 4 MHz trebat će vam 2 GHz slobodne propusnosti! Previše da bi bilo stvarno. Primjena DSSS-a za širokopojasni komunikacijski kanal s UAV-ovima je relevantnija. U ovoj tehnologiji, svaki informacijski bit se duplicira istovremeno na nekoliko (ili čak na svim) frekvencijama u pojasu signala i, u prisutnosti uskopojasne smetnje, može se odvojiti od dijelova spektra na koje smetnje ne utječu. Korištenje DSSS-a, kao i FH-a, podrazumijeva da će, kada se pojave smetnje u kanalu, biti potrebno smanjiti brzinu prijenosa podataka. Ipak, očito je da je bolje primati video s UAV-a u nižoj rezoluciji nego ništa. Pristup 2 koristi činjenicu da smetnje, za razliku od unutarnje buke prijemnika, ulaze u radiovezu izvana i, ako su u modemu prisutni određeni načini, mogu se potisnuti. Suzbijanje smetnji moguće je ako je lokalizirano u spektralnoj, vremenskoj ili prostornoj domeni. Na primjer, uskopojasne smetnje su lokalizirane u spektralnom području i mogu se "izrezati" iz spektra pomoću posebnog filtra. Slično, pulsni šum je lokaliziran u vremenskoj domeni; da bi se potisnuo, zahvaćeno područje se uklanja iz ulaznog signala prijemnika. Ako smetnja nije uskopojasna ili pulsirajuća, tada se za njeno suzbijanje može koristiti prostorni supresor, jer smetnje ulaze u prijemnu antenu iz izvora iz određenog smjera. Ako je nula dijagrama zračenja prijemne antene postavljena u smjeru izvora smetnje, smetnja će biti potisnuta. Takvi sustavi nazivaju se adaptivni sustavi za oblikovanje snopa i nuliranje snopa.
Korišteni radio protokol. Proizvođači modema mogu koristiti standardni (WiFi, DVB-T) ili vlasnički radijski protokol. Ovaj je parametar rijetko naveden u specifikacijama. Na korištenje DVB-T neizravno ukazuju podržani frekvencijski pojasevi 2/4/6/7/8, ponekad 10 MHz i spominjanje u tekstu specifikacije COFDM (coded OFDM) tehnologije u kojoj se OFDM koristi zajedno s kodiranjem otpornim na buku. Usput, napominjemo da je COFDM isključivo reklamni slogan i nema nikakve prednosti u odnosu na OFDM, budući da se OFDM bez kodiranja otpornog na šum nikada ne koristi u praksi. Izjednačite COFDM i OFDM kada vidite ove kratice u specifikacijama radio modema.
Modemi koji koriste standardni protokol obično su izgrađeni na temelju specijaliziranog čipa (WiFi, DVB-T) koji radi u sprezi s mikroprocesorom. Korištenje prilagođenog čipa oslobađa proizvođača modema od mnogih glavobolja povezanih s projektiranjem, modeliranjem, implementacijom i testiranjem vlastitog radio protokola. Mikroprocesor se koristi kako bi modemu dao potrebnu funkcionalnost. Takvi modemi imaju sljedeće prednosti.
- Niska cijena.
- Dobri parametri težine i veličine.
- Niska potrošnja energije.
Postoje i nedostaci.
- Nemogućnost promjene karakteristika radijskog sučelja promjenom firmvera.
- Dugoročna niska stabilnost opskrbe.
- Ograničene mogućnosti u pružanju kvalificirane tehničke podrške pri rješavanju nestandardnih problema.
Niska stabilnost opskrbe posljedica je činjenice da su se proizvođači čipova prvenstveno fokusirali na masovna tržišta (TV, računala, itd.). Proizvođači modema za bespilotne letjelice za njih nisu prioritet i ne mogu ni na koji način utjecati na odluku proizvođača čipova o prekidu proizvodnje bez adekvatne zamjene drugim proizvodom. Ova značajka je pojačana trendom pakiranja radijskih sučelja u specijalizirane mikrosklopove kao što je "sustav na čipu" (System on Chip - SoC), pa se stoga pojedinačni čipovi radijskih sučelja postupno ispiru s tržišta poluvodiča.
Ograničene mogućnosti u pružanju tehničke podrške uvjetovane su činjenicom da su razvojni timovi modema baziranih na standardnom radijskom protokolu dobro popunjeni stručnjacima, prvenstveno za elektroniku i mikrovalnu tehniku. Tamo možda uopće nema stručnjaka za radiokomunikacije, jer oni nemaju nikakvih problema za rješavanje. Stoga bi se proizvođači bespilotnih letjelica koji traže rješenja za ne-trivijalne probleme radijske komunikacije mogli razočarati u pogledu konzultacija i tehničke pomoći.
Modemi koji koriste vlasnički radijski protokol izgrađeni su na temelju univerzalnih analognih i digitalnih čipova za obradu signala. Stabilnost opskrbe takvih čipova je vrlo visoka. Istina, cijena je također visoka. Takvi modemi imaju sljedeće prednosti.
- Široke mogućnosti prilagodbe modema potrebama kupca, uključujući prilagodbu radio sučelja promjenom firmware-a.
- Dodatne mogućnosti radijskog sučelja koje su zanimljive za korištenje u UAV-ovima, a nedostaju u modemima izgrađenim na temelju standardnih radio protokola.
- Visoka stabilnost opskrbe, uklj. dugoročno.
- Visoka razina tehničke podrške, uključujući rješavanje nestandardnih problema.
Nedostatke.
- Visoka cijena
- Parametri težine i veličine mogu biti lošiji od onih modema koji koriste standardne radio protokole.
- Povećana potrošnja energije jedinice za digitalnu obradu signala.
Tehnički podaci nekih modema za UAV
U tablici su prikazani tehnički parametri nekih modema za bespilotne letjelice dostupnih na tržištu.
Imajte na umu da iako 3D Link modem ima najmanju snagu odašiljanja u usporedbi s Picoradio OEM i J11 modemima (25 dBm naspram 27−30 dBm), proračun snage 3D Linka veći je od tih modema zbog visoke osjetljivosti prijemnika (s ista brzina prijenosa podataka za modeme koji se uspoređuju). Stoga će domet komunikacije pri korištenju 3D veze biti veći s boljom prikrivenošću energije.
Stol. Tehnički podaci nekih širokopojasnih modema za UAV-ove i robotiku
Parametar
(izvodi se na modulu od Microhard)
(vidi također )
Proizvođač, država
Geoscan, RF
Mobilicom, Izrael
Airborne Innovations, Kanada
DTC, UK
Redess, Kina
Domet komunikacije [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10-20
Brzina [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Kašnjenje prijenosa podataka [ms] 1−20
25
n/a*
15-100
15-30
Dimenzije ugrađene jedinice DxŠxV [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (bez kućišta)
67h68h22
76h48h20
Težina jedinice u vozilu [gram] 89
105
17.6 (bez kućišta)
135
88
Informacijska sučelja
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opcionalno)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Napajanje jedinice u vozilu [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Napajanje jedinice za uzemljenje [Volt/Watt] 18−75 ili PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Snaga odašiljača [dBm] 25
n/a*
27-30
20
30
Osjetljivost prijemnika [dBm] (za brzinu [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(n/a*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/a*) −104(n/a*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Proračun energije modema [dB] (za brzinu [Mbit/sek])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
n/a*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
n/a*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Podržani frekvencijski pojasevi [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simpleks/dupleks
dupleks
dupleks
dupleks
Simplex
dupleks
Podrška raznolikosti
da
da
da
da
da
Odvojeni kanal za kontrolu/telemetriju
da
da
da
ne
da
Podržani protokoli upravljanja UAV-om u kanalu upravljanja/telemetrije
MAVLink, vlasnički
MAVLink, vlasnički
ne
ne
MAV veza
Podrška za multipleksiranje u kontrolnom/telemetrijskom kanalu
da
da
ne
ne
n/a*
Mrežne topologije
PTP, PMP, relej
PTP, PMP, relej
PTP, PMP, relej
PTP
PTP, PMP, relej
Sredstva za povećanje otpornosti na buku
DSSS, uskopojasni i prigušivači pulsa
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Radio protokol
vlasnički
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - nema podataka.
O autoru
Aleksandar Smorodinov [[e-pošta zaštićena]] je vodeći stručnjak u tvrtki Geoscan LLC na području bežičnih komunikacija. Od 2011. godine do danas bavi se razvojem radio protokola i algoritama za obradu signala za širokopojasne radio modeme za različite namjene, kao i implementacijom razvijenih algoritama baziranih na programabilnim logičkim čipovima. Područja autorova interesa uključuju razvoj sinkronizacijskih algoritama, estimaciju svojstava kanala, modulaciju/demodulaciju, kodiranje otporno na smetnje, kao i neke algoritme sloja pristupa medijima (MAC). Prije nego što se pridružio Geoskanu, autor je radio u raznim organizacijama, razvijajući prilagođene bežične komunikacijske uređaje. Od 2002. do 2007. godine radio je u tvrtki Proteus doo kao vodeći stručnjak za razvoj komunikacijskih sustava temeljenih na standardu IEEE802.16 (WiMAX). Od 1999. do 2002. godine autor je sudjelovao u razvoju algoritama za kodiranje otpornih na smetnje i modeliranju ruta radijskih veza u Saveznom državnom poduzeću Središnji istraživački institut "Granit". Autor je stekao diplomu kandidata tehničkih znanosti na St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation 1998. godine i diplomu radioinženjera na istom sveučilištu 1995. godine. Alexander je trenutni član IEEE i IEEE Communications Society.
Izvor: www.habr.com