A nagy mennyiségű adat továbbítása pilóta nélküli légi járműből (UAV) vagy földi robotikából nem ritka a modern alkalmazásokban. Ez a cikk a szélessávú modemek kiválasztási kritériumait és a kapcsolódó problémákat tárgyalja. A cikk UAV és robotika fejlesztők számára készült.
Kiválasztási kritériumok
A szélessávú modem kiválasztásának fő kritériumai UAV-okhoz vagy robotikához:
- Kommunikációs tartomány.
- Maximális adatátviteli sebesség.
- Késés az adatátvitelben.
- Súly és méret paraméterek.
- Támogatott információs felületek.
- Táplálkozási követelmények.
- Külön vezérlő/telemetriai csatorna.
Kommunikációs tartomány
A kommunikációs hatótávolság nemcsak a modemtől függ, hanem az antennáktól, antennakábelektől, a rádióhullámok terjedési körülményeitől, a külső interferenciától és egyéb okoktól is. Annak érdekében, hogy a modem paramétereit elkülönítse a kommunikációs tartományt befolyásoló egyéb paraméterektől, vegye figyelembe a tartományegyenletet [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Rádióhullámok terjedése és rádiókapcsolatok működtetése. Kapcsolat. Moszkva. 1971]
$$megjelenítés$$ 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}},$$megjelenítés$$
ahol
$inline$R$inline$ — szükséges kommunikációs tartomány méterben;
$inline$F$inline$ — frekvencia Hz-ben;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — a modem adóteljesítménye dBm-ben;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — az adóantenna erősítése dB-ben;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — a modem és az adóantenna közötti kábel vesztesége dB-ben;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — a vevőantenna erősítése dB-ben;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — veszteség a modem és a vevőantenna közötti kábelben dB-ben;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — a modemvevő érzékenysége dBm-ben;
Az $inline$|V|_{dB}$inline$ egy csillapítási tényező, amely figyelembe veszi a Föld felszínének, növényzetének, légkörének és egyéb tényezőknek dB-ben kifejezett hatása miatti további veszteségeket.
A tartományegyenletből jól látható, hogy a tartomány csak a modem két paraméterétől függ: az adó teljesítményétől $inline$P_{TXdBm}$inline$ és a vevő érzékenységétől $inline$P_{RXdBm}$inline$, vagy inkább ezek különbségétől. - a modem energiaköltségvetése
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
A tartományegyenlet többi paramétere a jelterjedési viszonyokat és az antennaadagolók paramétereit írja le, pl. semmi köze a modemhez.
Tehát a kommunikációs hatótávolság növeléséhez egy nagy $inline$B_m$inline$ értékű modemet kell választania. A $inline$B_m$inline$ viszont növelhető a $inline$P_{TXdBm}$inline$ növelésével vagy a $inline$P_{RXdBm}$inline$ csökkentésével. A legtöbb esetben az UAV-fejlesztők nagy adóteljesítményű modemet keresnek, és kevés figyelmet fordítanak a vevő érzékenységére, pedig ennek pont az ellenkezőjét kell tenniük. A szélessávú modem nagy teljesítményű fedélzeti adója a következő problémákat okozza:
- magas energiafogyasztás;
- a hűtés szükségessége;
- az elektromágneses kompatibilitás (EMC) romlása az UAV egyéb fedélzeti berendezéseivel;
- alacsony energiatitok.
Az első két probléma azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy a nagy mennyiségű információ rádiócsatornán keresztüli továbbításának modern módszerei, például az OFDM, megkövetelik lineáris adó. A modern lineáris rádióadók hatásfoka alacsony: 10-30%. Így az UAV táp becses energiájának 70-90%-a hővé alakul, amit hatékonyan kell eltávolítani a modemből, különben meghibásodik, vagy a kimenő teljesítménye túlmelegedés miatt a leginkább alkalmatlan pillanatban csökken. Például egy 2 W-os távadó 6-20 W-ot vesz fel a tápegységből, amelyből 4-18 W hővé alakul.
A rádiókapcsolatok energialopása fontos speciális és katonai alkalmazásokhoz. Az alacsony lopakodás azt jelenti, hogy a modem jelét viszonylag nagy valószínűséggel észleli a zavaró állomás felderítő vevője. Ennek megfelelően nagy a valószínűsége annak, hogy egy rádiókapcsolatot alacsony energiájú lopakodással elnyomnak.
A modem vevő érzékenysége jellemzi azt a képességét, hogy a vett jelekből adott minőségű információt nyerjen ki. A minőségi kritériumok eltérőek lehetnek. Digitális kommunikációs rendszerek esetében leggyakrabban a bithiba valószínűségét (bit hibaarány - BER) vagy az információs csomag hibájának valószínűségét (frame error rate - FER) használják. Valójában az érzékenység annak a jelnek a szintje, amelyből információt kell kinyerni. Például a –98 dBm-es érzékenység BER = 10-6 esetén azt jelzi, hogy az ilyen BER-rel rendelkező információ kinyerhető egy -98 dBm vagy annál magasabb szintű jelből, de például -99 dBm-es szintű információ kinyerhető. többé nem lehet kivonni egy, mondjuk –1 dBm szintű jelből. Természetesen a jelszint csökkenésével járó minőség csökkenés fokozatosan következik be, de érdemes szem előtt tartani, hogy a legtöbb modern modem ún. küszöbhatás, amelyben a minőség romlása, amikor a jelszint az érzékenység alá csökken, nagyon gyorsan bekövetkezik. Elegendő a jelet 2-10 dB-lel az érzékenység alá csökkenteni, hogy a BER 1-XNUMX-re növekedjen, ami azt jelenti, hogy többé nem fog látni videót az UAV-ról. A küszöbhatás a zajos csatornára vonatkozó Shannon-tétel közvetlen következménye, nem küszöbölhető ki. Az információ megsemmisülése, amikor a jelszint az érzékenység alá csökken, a vevő belsejében kialakuló zaj hatása miatt következik be. A vevő belső zaját nem lehet teljesen kiküszöbölni, de csökkenteni lehet a szintjét, vagy megtanulni hatékonyan kinyerni az információt egy zajos jelből. A modemgyártók mindkét megközelítést alkalmazzák, javítva a vevő RF blokkjait, és javítva a digitális jelfeldolgozó algoritmusokat. A modem vevő érzékenységének javítása nem vezet az energiafogyasztás és a hőleadás olyan drámai növekedéséhez, mint az adó teljesítményének növelése. Az energiafelhasználás és a hőtermelés növekedése természetesen van, de ez meglehetősen szerény.
Az alábbi modemkiválasztási algoritmus javasolt a szükséges kommunikációs tartomány elérése szempontjából.
- Döntse el az adatátviteli sebességet.
- Válassza ki a kívánt sebességhez a legjobb érzékenységű modemet.
- Határozza meg a kommunikációs tartományt számítással vagy kísérlettel.
- Ha a kommunikációs hatótávolság a szükségesnél kisebbnek bizonyul, próbálja meg a következő intézkedéseket alkalmazni (csökkenő prioritási sorrendben):
- csökkentse az antennakábelek veszteségét $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ alacsonyabb lineáris csillapítású kábel használatával a működési frekvencián és/vagy csökkentse a kábelek hosszát;
- az antenna erősítésének növelése $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- növelje a modem adóteljesítményét.
Az érzékenységi értékek az adatátviteli sebességtől függenek a szabály szerint: nagyobb sebesség - rosszabb érzékenység. Például a -98 dBm érzékenység 8 Mbps esetén jobb, mint a -95 dBm érzékenység 12 Mbps esetén. A modemeket érzékenység szempontjából csak azonos adatátviteli sebesség mellett tudja összehasonlítani.
Az adóteljesítményre vonatkozó adatok szinte mindig rendelkezésre állnak a modem specifikációiban, de a vevő érzékenységére vonatkozó adatok nem mindig állnak rendelkezésre, vagy nem elegendőek. Ez legalább ok az óvatosságra, hiszen a szép számokat aligha van értelme elrejteni. Ráadásul az érzékenységi adatok közzétételének mellőzésével a gyártó megfosztja a fogyasztót attól a lehetőségtől, hogy számítással megbecsülje a kommunikációs tartományt. a modemvásárlás.
Maximális adatátviteli sebesség
A modem kiválasztása ezen paraméter alapján viszonylag egyszerű, ha a sebességkövetelmények egyértelműen meghatározottak. De van néhány árnyalat.
Ha a megoldandó probléma a lehető legnagyobb kommunikációs tartomány biztosítását igényli, és egyúttal megfelelő széles frekvenciasávot is ki lehet osztani egy rádiókapcsolathoz, akkor érdemesebb olyan modemet választani, amely széles frekvenciasávot (sávszélességet) támogat. Az a tény, hogy a szükséges információsebesség egy viszonylag szűk frekvenciasávban érhető el sűrű modulációs típusokkal (16QAM, 64QAM, 256QAM stb.), vagy széles frekvenciasávban alacsony sűrűségű modulációval (BPSK, QPSK). ). Az ilyen feladatokhoz az alacsony sűrűségű moduláció alkalmazása előnyösebb, mivel nagyobb a zajtűrése. Ezért a vevő érzékenysége jobb, ennek megfelelően nő a modem energiaköltsége és ennek eredményeként a kommunikációs hatótáv.
Néha az UAV-gyártók a rádiókapcsolat információsebességét sokkal magasabbra állítják, mint a forrás sebességét, szó szerint kétszer vagy többször, azzal érvelve, hogy az olyan források, mint a videó kodekek, változó bitrátával rendelkeznek, és a modem sebességét a maximális érték figyelembevételével kell kiválasztani. a bitráta kibocsátás. Ebben az esetben a kommunikációs hatótáv természetesen csökken. Ne használja ezt a módszert, hacsak nem feltétlenül szükséges. A legtöbb modern modem nagy pufferrel rendelkezik az adóban, amely csomagvesztés nélkül képes kisimítani a bitráta-csúcsokat. Ezért nincs szükség 2%-nál nagyobb sebességtartalékra. Ha okkal feltételezhető, hogy a vásárolt modem pufferkapacitása nem elegendő, és lényegesen nagyobb sebességnövelésre van szükség, akkor jobb, ha megtagadja az ilyen modem vásárlását.
Adatátviteli késleltetés
Ennek a paraméternek a kiértékelésekor fontos elkülöníteni a rádiókapcsolaton keresztüli adatátvitelhez kapcsolódó késleltetést az információforrás kódoló/dekódoló eszköze, például egy videokodek által létrehozott késleltetéstől. A rádiókapcsolat késleltetése 3 értékből áll.
- Késés jelfeldolgozás miatt az adóban és a vevőben.
- Késleltetés a jel adótól a vevőig terjedése miatt.
- Késés az időosztásos duplex (TDD) modemekben az adóban lévő adatpufferelés miatt.
Az 1-es típusú késleltetés a szerző tapasztalatai szerint több tíz mikroszekundumtól egy ezredmásodpercig terjed. A 2-es típusú késleltetés a kommunikációs hatótávolságtól függ, például egy 100 km-es kapcsolatnál 333 μs. A 3-as típusú késleltetés a TDD keret hosszától és az átviteli ciklus időtartamának a teljes keretidőtartamhoz viszonyított arányától függ, és 0-tól a keret időtartamáig változhat, azaz véletlenszerű változó. Ha a továbbított információs csomag az adó bemenetén van, miközben a modem az átviteli ciklusban van, akkor a csomag 3-as típusú nulla késleltetéssel kerül adásba. Ha a csomag kicsit késik és a vételi ciklus már elkezdődött, akkor a vételi ciklus idejére késleltetni fog az adó pufferében. A tipikus TDD kerethosszak 2 és 20 ms között mozognak, így a legrosszabb esetben a 3. típusú késleltetés nem haladja meg a 20 ms-ot. Így a rádiókapcsolat teljes késleltetése 3-21 ms tartományba esik.
A rádiókapcsolat késésének legjobb módja egy teljes körű kísérlet, amely segédprogramokat használ a hálózat jellemzőinek értékelésére. A késleltetés mérése kérés-válasz módszerrel nem javasolt, mivel előfordulhat, hogy a késleltetés az előre és hátra irányban nem azonos a TDD modemeknél.
Súly és méret paraméterek
A fedélzeti modem egység kiválasztása ezen kritérium szerint nem igényel különösebb megjegyzéseket: minél kisebb és könnyebb, annál jobb. Ne feledkezzünk meg a fedélzeti egység hűtésének szükségességéről sem, további radiátorokra lehet szükség, és ennek megfelelően a súly és a méretek is növekedhetnek. Itt előnyben kell részesíteni a könnyű, kis méretű, alacsony fogyasztású egységeket.
Egy földi egységnél a tömeg-dimenziós paraméterek nem olyan kritikusak. Előtérbe kerül a könnyű használat és telepítés. A földi egységnek olyan eszköznek kell lennie, amely megbízhatóan védett a külső hatásoktól, kényelmes rögzítési rendszerrel az árbochoz vagy állványhoz. Jó megoldás, ha a földelőegységet az antennával egy házba építik be. Ideális esetben a földegységet egyetlen kényelmes csatlakozón keresztül kell csatlakoztatni a vezérlőrendszerhez. Ez megkíméli Önt az erős szavaktól, amikor –20 fokos hőmérsékleten kell beépítési munkákat végeznie.
Táplálkozási követelmények
A fedélzeti egységeket általában a tápfeszültségek széles skálájának támogatásával gyártják, például 7-30 V-ot, amely lefedi az UAV energiahálózatának legtöbb feszültségét. Ha lehetősége van több tápfeszültség közül választani, akkor a legalacsonyabb tápfeszültség értéket részesítse előnyben. A modemek belső tápellátása általában 3.3 és 5.0 V feszültségről történik másodlagos tápegységeken keresztül. Ezeknek a másodlagos tápegységeknek a hatásfoka annál nagyobb, minél kisebb a különbség a modem bemeneti és belső feszültsége között. A megnövekedett hatékonyság csökkentett energiafogyasztást és hőtermelést jelent.
A földi egységeknek viszont viszonylag nagy feszültségű forrásból kell táplálniuk. Ez lehetővé teszi kis keresztmetszetű tápkábel használatát, ami csökkenti a súlyt és egyszerűsíti a telepítést. Ha minden más tényező változatlan, előnyben részesítse a PoE (Power over Ethernet) támogatással rendelkező földi egységeket. Ebben az esetben csak egy Ethernet-kábel szükséges a földegység és a vezérlőállomás csatlakoztatásához.
Külön vezérlő/telemetriai csatorna
Fontos funkció azokban az esetekben, amikor az UAV-n nem marad hely külön parancs-telemetriás modem telepítésére. Ha van hely, akkor a szélessávú modem külön vezérlő/telemetriai csatornája használható tartalékként. Az ezzel az opcióval rendelkező modem kiválasztásakor ügyeljen arra a tényre, hogy a modem támogatja a kívánt protokollt az UAV-val való kommunikációhoz (MAVLink vagy szabadalmaztatott), valamint a vezérlőcsatorna/telemetriai adatok egy kényelmes interfészbe történő multiplexelésének lehetőségét a földi állomáson (GS). ). Például egy szélessávú modem fedélzeti egysége egy interfészen, például RS232-n, UART-on vagy CAN-on keresztül csatlakozik az autopilothoz, a földi egység pedig egy Ethernet interfészen keresztül csatlakozik a vezérlő számítógéphez, amelyen keresztül parancscsere szükséges. , telemetriai és videó információk. Ebben az esetben a modemnek képesnek kell lennie a parancs- és telemetriai adatfolyam multiplexelésére a fedélzeti egység RS232, UART vagy CAN interfészei és a földi egység Ethernet interfésze között.
Egyéb paraméterek, amelyekre figyelni kell
A duplex mód elérhetősége. Az UAV-k szélessávú modemei szimplex vagy duplex üzemmódokat támogatnak. Simplex módban az adatátvitel csak az UAV-tól az NS-ig, duplex módban pedig mindkét irányban megengedett. Általános szabály, hogy a szimplex modemek beépített videokodekkel rendelkeznek, és úgy tervezték, hogy olyan videokamerákkal működjenek, amelyek nem rendelkeznek videokodekkel. A szimplex modem nem alkalmas IP-kamerához vagy más olyan eszközhöz, amelyhez IP-kapcsolat szükséges. Éppen ellenkezőleg, a duplex modemet általában arra tervezték, hogy összekapcsolja az UAV fedélzeti IP-hálózatát az NS IP-hálózatával, azaz támogatja az IP-kamerákat és más IP-eszközöket, de nem rendelkezik beépített videokodekben, mivel az IP-videokamerák általában rendelkeznek a videokodekkel. Az Ethernet interfész támogatása csak full-duplex modemeknél lehetséges.
Diversity vétel (RX diverzitás). Ennek a képességnek a megléte kötelező a folyamatos kommunikáció biztosításához a teljes repülési távolságon keresztül. A Föld felszínén terjedő rádióhullámok két sugárban érkeznek a vételi ponthoz: közvetlen úton és a felszínről visszaverődően. Ha két nyaláb összeadása fázisban történik, akkor a vételi pont mezője erősödik, ha ellenfázisban, akkor gyengül. A gyengülés meglehetősen jelentős lehet - a kommunikáció teljes elvesztéséig. A probléma megoldását segíti a két különböző magasságban elhelyezett antenna jelenléte az NS-en, mert ha az egyik antenna helyén a nyalábokat ellenfázisban adják hozzá, akkor a másik helyén nem. Ennek eredményeként a teljes távolságon keresztül stabil kapcsolatot érhet el.
Támogatott hálózati topológiák. Célszerű olyan modemet választani, amely nem csak a pont-pont (PTP) topológiát támogatja, hanem a pont-többpont (PMP) és a relé (repeater) topológiát is. A relé használata egy további UAV-n keresztül lehetővé teszi a fő UAV lefedettségének jelentős bővítését. A PMP-támogatás lehetővé teszi, hogy egy NS-en egyszerre több UAV-ról is kapjon információkat. Kérjük, vegye figyelembe azt is, hogy a PMP és a relé támogatása megnöveli a modem sávszélességét az egyetlen UAV-val történő kommunikációhoz képest. Ezért ezekhez az üzemmódokhoz ajánlott olyan modemet választani, amely széles frekvenciasávot (legalább 15-20 MHz) támogat.
A zajvédelem növelésére szolgáló eszközök rendelkezésre állása. Hasznos lehetőség, tekintettel az intenzív interferencia környezetre azokon a területeken, ahol UAV-kat használnak. Zajtűrés alatt a kommunikációs rendszer azon képességét értjük, hogy a kommunikációs csatornában mesterséges vagy természetes eredetű interferencia jelenlétében ellátja funkcióját. Az interferencia leküzdésének két módja van. 1. megközelítés: úgy tervezzük meg a modem vevőt, hogy a kommunikációs csatorna sávjában fellépő interferencia esetén is megbízhatóan tudjon információt fogadni, az információátviteli sebesség némi csökkenése árán. 2. megközelítés: Az interferenciák elnyomása vagy csillapítása a vevő bemenetén. Példák az első megközelítés megvalósítására a spektrum szórt rendszerek, nevezetesen: frekvenciaugrás (FH), pszeudo-véletlen sorrendű szórt spektrum (DSSS) vagy mindkettő hibridje. Az FH technológia széles körben elterjedt az UAV vezérlési csatornáiban az ilyen kommunikációs csatornák alacsony szükséges adatátviteli sebessége miatt. Például egy 16 MHz-es sávban 20 kbit/s sebességhez körülbelül 500 frekvenciapozíció szervezhető, ami megbízható védelmet tesz lehetővé a keskeny sávú interferencia ellen. Az FH szélessávú kommunikációs csatornához való használata problémás, mert az így létrejövő frekvenciasáv túl nagy. Például, ha 500 MHz-es sávszélességű jellel dolgozik, 4 frekvenciapozíció eléréséhez 2 GHz szabad sávszélességre lesz szüksége! Túl sok ahhoz, hogy valódi legyen. A DSSS használata az UAV-okkal való szélessávú kommunikációs csatornához relevánsabb. Ebben a technológiában minden információs bit egyidejűleg több (vagy akár az összes) frekvencián is megkettőződik a jelsávban, és keskeny sávú interferencia esetén elválasztható a spektrum interferencia által nem érintett részeitől. A DSSS, valamint az FH használata azt jelenti, hogy ha interferencia jelenik meg a csatornában, az adatátviteli sebesség csökkentésére lesz szükség. Mindazonáltal nyilvánvaló, hogy jobb videót venni UAV-ról kisebb felbontásban, mint semmit. A 2. megközelítés azt a tényt használja, hogy az interferencia a vevő belső zajától eltérően kívülről lép be a rádiókapcsolatba, és ha bizonyos eszközök jelen vannak a modemben, akkor elnyomható. Az interferencia elnyomása akkor lehetséges, ha az a spektrális, időbeli vagy térbeli tartományban lokalizálódik. Például a keskeny sávú interferencia a spektrális tartományban lokalizálódik, és egy speciális szűrő segítségével „kivágható” a spektrumból. Hasonlóképpen, az impulzuszaj az időtartományban lokalizálódik, ennek elnyomására az érintett területet eltávolítják a vevő bemeneti jeléből. Ha az interferencia nem keskeny sávú vagy impulzusos, akkor annak elnyomására térbeli szupresszor használható, mivel interferencia jut be a vevőantennába egy forrásból egy bizonyos irányból. Ha a vevőantenna sugárzási mintájának nulla pontja az interferenciaforrás irányába van pozícionálva, az interferenciát elnyomja. Az ilyen rendszereket adaptív sugárformáló és sugárnyaláb nulling rendszereknek nevezzük.
Használt rádióprotokoll. A modemgyártók szabványos (WiFi, DVB-T) vagy szabadalmaztatott rádióprotokollt használhatnak. Ez a paraméter ritkán szerepel a specifikációkban. A DVB-T használatát közvetetten jelzik a támogatott 2/4/6/7/8, esetenként 10 MHz-es frekvenciasávok, valamint a COFDM (kódolt OFDM) technológia specifikációjának megemlítése, amelyben az OFDM-et együtt használják. zajálló kódolással. Mellékesen megjegyezzük, hogy a COFDM pusztán reklámszlogen, és nincs semmi előnye az OFDM-mel szemben, mivel a zajálló kódolás nélküli OFDM-et a gyakorlatban soha nem használják. Ha ezeket a rövidítéseket látja a rádiómodem specifikációiban, tegye egyenlővé a COFDM és OFDM.
A szabványos protokollt használó modemek általában egy speciális chipre (WiFi, DVB-T) épülnek, amely mikroprocesszorral együtt működik. Egy egyedi chip használata sok fejfájástól mentesíti a modemgyártót a saját rádióprotokolljuk tervezésével, modellezésével, megvalósításával és tesztelésével. A mikroprocesszor a modem szükséges funkcionalitásának biztosítására szolgál. Az ilyen modemeknek a következő előnyei vannak.
- Alacsony ár.
- Jó súly és méret paraméterek.
- Alacsony energia fogyasztás.
Vannak hátrányai is.
- A rádiós interfész jellemzőit nem lehet megváltoztatni a firmware megváltoztatásával.
- Az ellátás alacsony stabilitása hosszú távon.
- Korlátozott képességek minősített műszaki támogatás nyújtására a nem szabványos problémák megoldása során.
Az ellátás alacsony stabilitása annak tudható be, hogy a chipgyártók elsősorban a tömegpiacokra (tévék, számítógépek stb.) koncentrálnak. Az UAV-modemek gyártói számukra nem prioritást élveznek, és semmilyen módon nem befolyásolhatják a chipgyártó döntését a gyártás leállításáról anélkül, hogy egy másik termékkel megfelelő módon lecserélnék. Ezt a tulajdonságot megerősíti az a tendencia, hogy a rádióinterfészeket speciális mikroáramkörökbe csomagolják, mint például a „system on chip” (System on Chip - SoC), és ezért az egyes rádióinterfész chipek fokozatosan kimosódnak a félvezetők piacáról.
A technikai támogatás korlátozott lehetőségei annak tudhatók be, hogy a szabványos rádióprotokollra épülő modemek fejlesztőcsapatai jól felszereltek, elsősorban elektronikai és mikrohullámú technológiai szakemberekkel. Lehet, hogy ott egyáltalán nincsenek rádiókommunikációs szakemberek, mivel nincs megoldandó probléma. Ezért az UAV gyártók, akik megoldást keresnek a nem triviális rádiókommunikációs problémákra, csalódottak lehetnek a konzultáció és a technikai segítségnyújtás terén.
A szabadalmaztatott rádióprotokollt használó modemek univerzális analóg és digitális jelfeldolgozó chipek alapján épülnek fel. Az ilyen chipek ellátási stabilitása nagyon magas. Igaz, az ára is magas. Az ilyen modemeknek a következő előnyei vannak.
- Széles lehetőségek a modemnek az ügyfél igényeihez igazítására, beleértve a rádiós interfész adaptálását a firmware megváltoztatásával.
- További rádiós interfész képességek, amelyek érdekesek az UAV-k számára, és hiányoznak a szabványos rádióprotokollokra épülő modemekből.
- Az ellátás magas stabilitása, beleértve hosszú távon.
- Magas szintű technikai támogatás, beleértve a nem szabványos problémák megoldását is.
Hátrányai.
- Magas ár
- A súly- és méretparaméterek rosszabbak lehetnek, mint a szabványos rádióprotokollokat használó modemeké.
- A digitális jelfeldolgozó egység megnövekedett energiafogyasztása.
Néhány UAV-modem műszaki adatai
A táblázat néhány, a piacon elérhető UAV-modem műszaki paramétereit mutatja be.
Vegye figyelembe, hogy bár a 3D Link modem a legalacsonyabb átviteli teljesítménnyel rendelkezik a Picoradio OEM és J11 modemekhez képest (25 dBm vs. 27–30 dBm), a 3D Link energiaköltsége magasabb, mint a modemeknél a nagy vevőérzékenység miatt (a ugyanaz az adatátviteli sebesség az összehasonlított modemeknél). Így a kommunikációs hatótávolság a 3D Link használatakor nagyobb lesz a jobb energialopás mellett.
Asztal. Néhány UAV-hoz és robotikához használható szélessávú modem műszaki adatai
Paraméter
(a modulon végrehajtva a Microhardtól)
(Lásd még )
Gyártó, ország
Geoscan, RF
Mobilicom, Izrael
Airborne Innovations, Kanada
DTC, Egyesült Királyság
Redess, Kína
Kommunikációs hatótáv [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10 20-
Sebesség [Mbit/s] 0.023-64.9
1.6 6-
0.78 28-
0.144 31.668-
1.5 6-
Adatátviteli késleltetés [ms] 1−20
25
n/a*
15 100-
15 30-
A fedélzeti egység méretei HxSzxM [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (ház nélkül)
67h68h22
76h48h20
A fedélzeti egység tömege [gramm] 89
105
17.6 (ház nélkül)
135
88
Információs felületek
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opcionális)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Fedélzeti egység tápegysége [Volt/Watt] 7−30/6.7
7-26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
A földi egység tápegysége [Volt/Watt] 18-75 vagy PoE/7
7-26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Az adó teljesítménye [dBm] 25
n/a*
27 30-
20
30
Vevő érzékenysége [dBm] (sebességhez [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)
A modem energiaköltsége [dB] (sebességhez [Mbit/s])
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)
Támogatott frekvenciasávok [MHz] 4-20
4.5; 8.5
2, 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2, 4; 8
Szimplex/duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Simplex
Duplex
Sokszínűség támogatása
igen
igen
igen
igen
igen
Külön csatorna a vezérléshez/telemetriához
igen
igen
igen
nincs
igen
Támogatott UAV vezérlőprotokollok a vezérlő/telemetriai csatornában
MAVLink, szabadalmaztatott
MAVLink, szabadalmaztatott
nincs
nincs
MAV Link
Multiplexelés támogatása vezérlő/telemetriai csatornában
igen
igen
nincs
nincs
n/a*
Hálózati topológiák
PTP, PMP, relé
PTP, PMP, relé
PTP, PMP, relé
PTP
PTP, PMP, relé
Eszközök a zajvédelem növelésére
DSSS, keskeny sávú és impulzuscsillapítók
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Rádió protokoll
szabadalmazott
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a – nincs adat.
A szerzőről
Alexander Smorodinov [[e-mail védett]] a Geoscan LLC vezető szakembere a vezeték nélküli kommunikáció területén. 2011-től napjainkig szélessávú rádiómodemekhez fejleszt rádióprotokollokat és jelfeldolgozó algoritmusokat különböző célokra, valamint implementálja a kidolgozott, programozható logikai chipekre épülő algoritmusokat. A szerző érdeklődési körébe tartozik a szinkronizációs algoritmusok fejlesztése, a csatornatulajdonságok becslése, a moduláció/demoduláció, a zajálló kódolás, valamint néhány médiahozzáférési réteg (MAC) algoritmus. Mielőtt a Geoscanhez csatlakozott, a szerző különböző szervezetekben dolgozott, egyedi vezeték nélküli kommunikációs eszközöket fejlesztve. 2002 és 2007 között a Proteus LLC-nél dolgozott az IEEE802.16 (WiMAX) szabványon alapuló kommunikációs rendszerek fejlesztésének vezető specialistájaként. 1999-től 2002-ig a szerző részt vett a zajálló kódolási algoritmusok fejlesztésében és a rádiókapcsolati útvonalak modellezésében a Szövetségi Állami Egységes Vállalat Központi Kutatóintézetében, a "Granit". A szerző 1998-ban a St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation Egyetemen szerzett műszaki tudományok kandidátusa, 1995-ben pedig rádiómérnöki diplomát ugyanezen az egyetemen. Alexander az IEEE és az IEEE Communications Society jelenlegi tagja.
Forrás: will.com