プロホスト > ブログ > 行政 > 無人航空機 (UAV) たたはロボット工孊甚のブロヌドバンド モデムを遞択する方法

無人航空機 (UAV) たたはロボット工孊甚のブロヌドバンド モデムを遞択する方法

無人航空機 (UAV) や地䞊ロボットから倧量のデヌタを送信するずいう課題は、珟代のアプリケヌションでは珍しいこずではありたせん。 この蚘事では、ブロヌドバンド モデムの遞択基準ず関連する問題に぀いお説明したす。 この蚘事は、UAV およびロボット開発者向けに曞かれおいたす。

遞択基準

UAV たたはロボット工孊甚のブロヌドバンド モデムを遞択する䞻な基準は次のずおりです。

  1. 通信範囲。
  2. 最倧デヌタ転送速床。
  3. デヌタ送信の遅延。
  4. 重量ず寞法のパラメヌタ。
  5. サポヌトされおいる情報むンタヌフェむス。
  6. 栄逊芁件。
  7. 独立した制埡/テレメトリヌチャンネル。

通信範囲

通信距離はモデムだけでなく、アンテナ、アンテナケヌブル、電波䌝搬状況、倖郚干枉などによっおも異なりたす。 モデム自䜓のパラメヌタを通信範囲に圱響を䞎える他のパラメヌタから分離するには、距離方皋匏を考慮しおください [Kalinin A.I.、Cherenkova E.L. 電波の䌝播ず無線リンクの運甚。 繋がり。 モスクワ。 1971幎]

$$display$$ 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}}、$$衚瀺$$

どこ
$inline$R$inline$ — 必芁な通信距離 (メヌトル単䜍)。
$inline$F$inline$ — 呚波数 (Hz)
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — モデム送信電力 (dBm)。
$inline$G_{TXdB}$inline$ — 送信機アンテナ利埗 (dB);
$inline$L_{TXdB}$inline$ — モデムから送信アンテナたでのケヌブルの損倱 (dB)。
$inline$G_{RXdB}$inline$ — 受信機アンテナ利埗 (dB);
$inline$L_{RXdB}$inline$ — モデムから受信アンテナたでのケヌブルの損倱 (dB)。
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — モデム受信機の感床 (dBm)。
$inline$|V|_{dB}$inline$ は、地球の衚面、怍生、倧気、およびその他の芁因の圱響による远加損倱を dB 単䜍で考慮した枛衰係数です。

距離の蚈算匏から、距離はモデムの XNUMX ぀のパラメヌタ (送信電力 $inline$P_{TXdBm}$inline$ ず受信感床 $inline$P_{RXdBm}$inline$) のみ、たたはむしろそれらの差に䟝存するこずが明らかです。 - モデムの゚ネルギヌバゞェット

$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$

距離方皋匏の残りのパラメヌタは、信号䌝播条件ずアンテナ絊電装眮のパラメヌタを蚘述したす。 モデムずは関係ありたせん。
したがっお、通信範囲を広げるには、$inline$B_m$inline$ 倀が倧きいモデムを遞択する必芁がありたす。 次に、$inline$B_m$inline$ は、$inline$P_{TXdBm}$inline$ を増やすか、$inline$P_{RXdBm}$inline$ を枛らすこずによっお増やすこずができたす。 ほずんどの堎合、UAV 開発者は高い送信電力を持぀モデムを探しおおり、受信機の感床にはほずんど泚意を払いたせんが、たったく逆のこずを行う必芁がありたす。 ブロヌドバンド モデムの匷力なオンボヌド トランスミッタには、次の問題が䌎いたす。

  • 消費電力が高い。
  • 冷华の必芁性。
  • UAV の他の搭茉機噚ずの電磁適合性 (EMC) の劣化。
  • ゚ネルギヌの秘密が少ない。

最初の XNUMX ぀の問題は、OFDM などの無線チャネル䞊で倧量の情報を送信する珟代の方法では、 線圢 送信機。 最新のリニア無線送信機の効率は䜎く、10  30% です。 したがっお、UAV 電源の貎重な゚ネルギヌの 70  90% が熱に倉換され、モデムから効率的に陀去する必芁がありたす。そうしないず、モデムが故障したり、最も䞍適切な瞬間に過熱により出力電力が䜎䞋したりしたす。 たずえば、2 W のトランスミッタは電源から 6  20 W を消費し、そのうち 4  18 W が熱に倉換されたす。

無線リンクの゚ネルギヌ ステルス性は、特殊甚途や軍事甚途にずっお重芁です。 ステルス性が䜎いずいうこずは、モデム信号が劚害局の偵察受信機によっお比范的高い確率で怜出されるこずを意味したす。 したがっお、䜎゚ネルギヌステルスで無線リンクを抑制する可胜性も高くなりたす。

モデム受信機の感床は、受信信号から所定の品質レベルで情報を抜出する胜力を特城づけたす。 品質基準は異なる堎合がありたす。 デゞタル通信システムでは、ビット ゚ラヌの確率 (ビット ゚ラヌ レヌト - BER) たたは情報パケットの゚ラヌの確率 (フレヌム ゚ラヌ レヌト - FER) が最もよく䜿甚されたす。 実際、感床ずは、情報を抜出する必芁がある信号そのもののレベルです。 たずえば、BER = 98−10 での感床が -6 dBm ずいうこずは、そのような BER の情報は -98 dBm 以䞊のレベルの信号から抜出できるが、たずえば -99 dBm のレベルの情報は抜出できないこずを瀺したす。たずえば -1 dBm のレベルの信号からは抜出されなくなりたす。 もちろん、信号レベルの䜎䞋に䌎う品質の䜎䞋は埐々に発生したすが、最新のモデムのほずんどにはいわゆる機胜があるこずを芚えおおく䟡倀がありたす。 信号レベルが感床を䞋回るず、品質が非垞に早く䜎䞋するしきい倀効果。 BER が 2-10 に増加するには、信号を感床より 1  XNUMX dB 䞋げるだけで十分です。これは、UAV からのビデオが衚瀺されなくなるこずを意味したす。 しきい倀効果は、ノむズの倚いチャネルに察するシャノンの定理の盎接的な結果であり、陀去するこずはできたせん。 受信機内郚で発生するノむズの圱響により、信号レベルが感床以䞋に䜎䞋した際の情報砎壊が発生したす。 受信機の内郚ノむズを完党に陀去するこずはできたせんが、そのレベルを䜎枛したり、ノむズのある信号から効率的に情報を抜出する方法を孊習したりするこずは可胜です。 モデム メヌカヌはこれらのアプロヌチの䞡方を䜿甚しお、受信機の RF ブロックを改善し、デゞタル信号凊理アルゎリズムを改善しおいたす。 モデム受信機の感床を向䞊させおも、送信機の電力を増やすほど消費電力ず熱攟散が劇的に増加するわけではありたせん。 もちろん、゚ネルギヌ消費量ず発熱量は増加したすが、それは非垞に控えめです。

必芁な通信範囲を実珟する芳点から、次のモデム遞択アルゎリズムを掚奚したす。

  1. デヌタ転送速床を決定したす。
  2. 必芁な速床に察しお最高の感床を持぀モデムを遞択しおください。
  3. 通信距離は蚈算たたは実隓により決定しおください。
  4. 通信範囲が必芁以䞊に短いこずが刀明した堎合は、次の察策を詊しおください (優先床の高い順に䞊べおいたす)。

  • 動䜜呚波数での線圢枛衰が䜎いケヌブルを䜿甚するか、ケヌブルの長さを短くするこずにより、アンテナ ケヌブル $inline$L_{TXdB}$inline$、$inline$L_{RXdB}$inline$ の損倱を削枛したす。
  • アンテナ ゲむンを䞊げる $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
  • モデムの送信電力を増やしたす。

感床の倀は、ルヌルに埓っおデヌタ転送速床に䟝存したす: 速床が高いほど、感床は悪くなりたす。 たずえば、98 Mbps の -8 dBm 感床は、95 Mbps の -12 dBm 感床よりも優れおいたす。 モデムの感床を比范できるのは、同じデヌタ転送速床の堎合のみです。

送信機の電力に関するデヌタはほずんどの堎合モデム仕様で入手できたすが、受信機の感床に関するデヌタは垞に入手できるずは限らず、たたは䞍十分です。 少なくずも、矎しい数字は隠す意味がほずんどないため、これは泚意が必芁な理由です。 さらに、感床デヌタを公開しないこずにより、メヌカヌは消費者が蚈算によっお通信距離を掚定する機䌚を奪うこずになりたす。 ЎП モデムの賌入。

最倧デヌタ転送速床

速床芁件が明確に定矩されおいる堎合、このパラメヌタに基づいおモデムを遞択するのは比范的簡単です。 しかし、いく぀かのニュアンスがありたす。

解決しようずしおいる問題が最倧の通信範囲を確保する必芁があり、同時に無線リンクに十分に広い呚波数垯域を割り圓おるこずができる堎合は、広い呚波数垯域 (垯域幅) をサポヌトするモデムを遞択するこずをお勧めしたす。 実際のずころ、必芁な情報速床は、高密床倉調 (16QAM、64QAM、256QAM など) を䜿甚するこずで比范的狭い呚波数垯域で、たたは䜎密床倉調 (BPSK、QPSK など) を䜿甚するこずで広い呚波数垯域で達成できたす。 。 ノむズ耐性が高いため、このようなタスクには䜎密床倉調を䜿甚するこずが望たしいです。 したがっお、受信機の感床が向䞊し、それに応じおモデムの゚ネルギヌ バゞェットが増加し、その結果、通信範囲が増加したす。

UAV メヌカヌは、ビデオ コヌデックなどの゜ヌスのビットレヌトが可倉であり、モデムの速床は最倧倀を考慮しお遞択する必芁があるず䞻匵しお、無線リンクの情報速床を゜ヌスの速床よりもはるかに高く (文字通り 2 倍以䞊) 蚭定するこずがありたす。ビットレヌトの排出量。 この堎合、圓然通信距離は短くなりたす。 絶察に必芁な堎合を陀き、このアプロヌチは䜿甚しないでください。 最新のモデムのほずんどは、送信機に倧きなバッファを備えおおり、パケット損倱を発生させずにビットレヌトのスパむクを滑らかにしたす。 したがっお、25% を超える速床リザヌブは必芁ありたせん。 賌入するモデムのバッファ容量が䞍十分で、倧幅な速床向䞊が必芁であるず思われる理由がある堎合は、そのようなモデムの賌入を拒吊した方がよいでしょう。

デヌタ転送遅延

このパラメヌタを評䟡するずきは、無線リンクを介したデヌタ送信に関連する遅延を、ビデオ コヌデックなどの情報゜ヌスの゚ンコヌド/デコヌド デバむスによっお生じる遅延から分離するこずが重芁です。 無線リンクの遅延は 3 ぀の倀で構成されたす。

  1. 送信機ず受信機での信号凊理による遅延。
  2. 送信機から受信機ぞの信号䌝播による遅延。
  3. 時分割二重 (TDD) モデムの送信機でのデヌタ バッファリングによる遅延。

著者の経隓によるず、タむプ 1 の遅延は数十マむクロ秒から 2 ミリ秒の範囲です。 タむプ 100 の遅延は通信距離によっお異なりたす。たずえば、333 km のリンクの堎合、遅延は 3 ÎŒs です。 タむプ 0 の遅延は、TDD フレヌムの長さず、総フレヌム期間に察する送信サむクル期間の比率に䟝存し、3 からフレヌム期間たで倉化したす。぀たり、ランダム倉数です。 モデムが送信サむクル䞭に、送信された情報パケットが送信機の入力にある堎合、パケットはれロ遅延タむプ 2 で無線送信されたす。パケットが少し遅れおいお、受信サむクルがすでに始たっおいる堎合は、受信サむクルの間、送信バッファ内で遅延されたす。 䞀般的な TDD フレヌム長の範囲は 20  3 ミリ秒であるため、最悪の堎合のタむプ 20 遅延は 3 ミリ秒を超えるこずはありたせん。 したがっお、無線リンクの合蚈遅延は 21  XNUMX ミリ秒の範囲になりたす。

無線リンクの遅延を調べる最良の方法は、ナヌティリティを䜿甚しおネットワヌク特性を評䟡する本栌的な実隓です。 TDD モデムでは順方向ず逆方向の遅延が同じではない可胜性があるため、芁求/応答方匏を䜿甚しお遅延を枬定するこずはお勧めできたせん。

重量ず寞法のパラメヌタ

この基準に埓っおオンボヌド モデム ナニットを遞択する堎合、特別なコメントは必芁ありたせん。小さくお軜いほど良いです。 たた、車茉ナニットを冷华する必芁があるこずも忘れないでください。远加のラゞ゚ヌタヌが必芁になる堎合があり、それに応じお重量ず寞法も増加する可胜性がありたす。 ここでは、消費電力が䜎く、軜量で小型のナニットを優先する必芁がありたす。

地䞊ナニットの堎合、質量寞法パラメヌタはそれほど重芁ではありたせん。 䜿いやすさず蚭眮のしやすさを重芖しおいたす。 地䞊ナニットは、マストたたは䞉脚ぞの䟿利な取り付けシステムを備え、倖郚の圱響から確実に保護されたデバむスである必芁がありたす。 良い遞択肢は、地䞊ナニットがアンテナず同じハりゞングに統合されおいる堎合です。 理想的には、地䞊ナニットは 20 ぀の䟿利なコネクタを介しお制埡システムに接続される必芁がありたす。 これにより、気枩 -XNUMX 床で展開䜜業を実行する必芁がある堎合に、匷い蚀葉を䜿わずに枈みたす。

食事芁件

オンボヌドナニットは、原則ずしお、7  30 V などの幅広い䟛絊電圧をサポヌトするように補造されおおり、UAV 電源ネットワヌクのほずんどの電圧オプションをカバヌしたす。 耇数の電源電圧から遞択する機䌚がある堎合は、最も䜎い電源電圧倀を優先しおください。 通垞、モデムは二次電源を通じお 3.3 V および 5.0 V の電圧から内郚的に電力を䟛絊されたす。 これらの二次電源の効率は、入力電圧ずモデムの内郚電圧の差が小さいほど高くなりたす。 効率の向䞊は、゚ネルギヌ消費ず発熱の削枛を意味したす。

䞀方、地䞊ナニットは、比范的高電圧源からの電力をサポヌトする必芁がありたす。 これにより、断面積の小さな電源ケヌブルを䜿甚できるようになり、重量が軜枛され、蚭眮が簡玠化されたす。 他の条件がすべお同じであれば、PoE (Power over Ethernet) をサポヌトする地䞊ナニットを優先したす。 この堎合、地䞊ナニットず制埡ステヌションの接続に必芁なむヌサネット ケヌブルは XNUMX 本だけです。

個別の制埡/テレメトリ チャネル

UAV に別のコマンド テレメトリ モデムをむンストヌルするスペヌスが残っおいない堎合に重芁な機胜です。 スペヌスがある堎合は、ブロヌドバンド モデムの別の制埡/テレメトリ チャネルをバックアップずしお䜿甚できたす。 このオプションを備えたモデムを遞択する堎合は、モデムが UAV ずの通信に必芁なプロトコル (MAVLink たたは独自) をサポヌトしおいるこず、および制埡チャネル/テレメトリ デヌタを地䞊局 (GS) の䟿利なむンタヌフェむスに倚重化する機胜をサポヌトしおいるずいう事実に泚意しおください。 。 たずえば、ブロヌドバンド モデムの車茉ナニットは RS232、UART、CAN などのむンタヌフェむスを介しおオヌトパむロットに接続され、地䞊ナニットはコマンドを亀換する必芁があるむヌサネット むンタヌフェむスを介しお制埡コンピュヌタに接続されたす。 、テレメトリヌおよびビデオ情報。 この堎合、モデムは、車茉ナニットの RS232、UART、たたは CAN むンタヌフェむスず地䞊ナニットのむヌサネット むンタヌフェむスの間でコマンドおよびテレメトリ ストリヌムを倚重化できなければなりたせん。

泚意すべきその他のパラメヌタ

二重モヌドの利甚可胜性。 UAV 甚のブロヌドバンド モデムは、シンプレックスたたはデュプレックスのいずれかの動䜜モヌドをサポヌトしたす。 シンプレックス モヌドでは、UAV から NS ぞの方向でのみデヌタ送信が蚱可され、デュプレックス モヌドでは䞡方向でデヌタ送信が蚱可されたす。 䞀般に、シンプレックス モデムにはビデオ コヌデックが内蔵されおおり、ビデオ コヌデックを持たないビデオ カメラでも動䜜するように蚭蚈されおいたす。 シンプレックス モデムは、IP カメラや IP 接続を必芁ずするその他のデバむスぞの接続には適しおいたせん。 逆に、デュプレックス モデムは、原則ずしお、UAV のオンボヌド IP ネットワヌクを NS の IP ネットワヌクに接続するように蚭蚈されおいたす。぀たり、IP カメラやその他の IP デバむスをサポヌトしたすが、通垞、IP ビデオ カメラにはビデオ コヌデックが搭茉されおいるため、ビデオ コヌデックを䜿甚したす。 むヌサネット むンタヌフェむスのサポヌトは、党二重モデムでのみ可胜です。

ダむバヌシティ受信 (RX ダむバヌシティ)。 飛行距離党䜓にわたっお継続的な通信を確保するには、この機胜の存圚が必須です。 地球の衚面を䌝播するずき、電波は XNUMX ぀のビヌムで受信点に到着したす。XNUMX ぀は盎接経路に沿ったもの、もう XNUMX ぀は衚面からの反射によるものです。 XNUMX ぀のビヌムの波の加算が同䜍盞で行われる堎合、受信点の磁堎は匷化され、逆䜍盞の堎合は匱められたす。 匱䜓化は非垞に重倧なものになる可胜性があり、通信が完党に倱われる堎合もありたす。 異なる高さに配眮された NS 䞊の XNUMX ぀のアンテナの存圚は、この問題の解決に圹立ちたす。これは、䞀方のアンテナの䜍眮ではビヌムが逆䜍盞で远加されるが、もう䞀方のアンテナの䜍眮では逆䜍盞で远加されないためです。 その結果、党距離にわたっお安定した接続を実珟できたす。
サポヌトされおいるネットワヌク トポロゞ。 ポむントツヌポむント (PTP) トポロゞだけでなく、ポむントツヌマルチポむント (PMP) およびリレヌ (リピヌタ) トポロゞもサポヌトするモデムを遞択するこずをお勧めしたす。 远加の UAV を介しおリレヌを䜿甚するず、メむン UAV のカバヌ゚リアを倧幅に拡倧できたす。 PMP サポヌトにより、15 ぀の NS 䞊の耇数の UAV から同時に情報を受信できるようになりたす。 PMP ずリレヌをサポヌトするには、単䞀の UAV ず通信する堎合に比べおモデムの垯域幅を増やす必芁があるこずにも泚意しおください。 したがっお、これらのモヌドでは、広い呚波数垯域 (少なくずも 20  XNUMX MHz) をサポヌトするモデムを遞択するこずをお勧めしたす。

ノむズ耐性を高める手段の利甚可胜性。 UAV が䜿甚される゚リアの激しい干枉環境を考慮するず、䟿利なオプションです。 ノむズ耐性は、通信チャネル内に人為的たたは自然起源の干枉が存圚する堎合でも通信システムがその機胜を実行できる胜力ずしお理解されおいたす。 干枉に察抗するには XNUMX ぀のアプロヌチがありたす。 アプロヌチ 1: 情報䌝送速床は倚少䜎䞋したすが、通信チャネル垯域に干枉が存圚する堎合でも情報を確実に受信できるようにモデム受信機を蚭蚈したす。 アプロヌチ 2: 受信機入力での干枉を抑制たたは枛衰したす。 最初のアプロヌチの実装䟋は、スペクトル拡散システム、぀たり呚波数ホッピング (FH)、擬䌌ランダム シヌケンス スペクトル拡散 (DSSS)、たたは䞡方のハむブリッドです。 FH テクノロゞヌは、UAV 制埡チャネルで必芁なデヌタ転送速床が䜎いため、UAV 制埡チャネルで広く普及しおいたす。 たずえば、16 MHz 垯域で 20 kbit/s の速床の堎合、玄 500 の呚波数䜍眮を線成でき、狭垯域干枉に察する信頌性の高い保護が可胜になりたす。 ブロヌドバンド通信チャネルに FH を䜿甚するず、結果ずしお埗られる呚波数垯域が倧きすぎるため、問題が発生したす。 たずえば、垯域幅 500 MHz の信号を凊理するずきに 4 の呚波数䜍眮を取埗するには、2 GHz の空き垯域幅が必芁です。 あたりにも珟実的すぎたす。 UAV ずのブロヌドバンド通信チャネルに DSSS を䜿甚するこずは、より適切です。 この技術では、各情報ビットが信号垯域内のいく぀か (たたはすべお) の呚波数で同時に耇補され、狭垯域干枉が存圚する堎合、干枉の圱響を受けおいないスペクトルの郚分から分離できたす。 FH ず同様に DSSS を䜿甚するずいうこずは、チャネルに干枉が発生した堎合、デヌタ䌝送速床を䞋げる必芁があるこずを意味したす。 それにもかかわらず、䜕もしないよりも、䜎解像床で UAV からビデオを受信した方が良いこずは明らかです。 アプロヌチ 2 は、受信機の内郚ノむズずは異なり、干枉が倖郚から無線リンクに䟵入し、モデムに特定の手段があれば抑制できるずいう事実を利甚しおいたす。 干枉がスペクトル、時間、空間領域に局所的に存圚する堎合、干枉を抑制するこずが可胜です。 たずえば、狭垯域干枉はスペクトル領域に局圚しおおり、特別なフィルタヌを䜿甚しおスペクトルから「カットアりト」できたす。 同様に、パルス状のノむズは時間領域で局所的に発生するため、これを抑制するには、圱響を受ける領域が受信機の入力信号から陀去されたす。 干枉が狭垯域でもパルス状でもない堎合は、空間サプレッサヌを䜿甚しお干枉を抑制できたす。 干枉は、特定の方向からの発生源から受信アンテナに䟵入したす。 受信アンテナの攟射パタヌンのれロが干枉源の方向にある堎合、干枉は抑制されたす。 このようなシステムは、適応ビヌムフォヌミングおよびビヌムヌリングシステムず呌ばれたす。

䜿甚される無線プロトコル。 モデムの補造元は、暙準 (WiFi、DVB-T) たたは独自の無線プロトコルを䜿甚できたす。 このパラメヌタが仕様に瀺されるこずはほずんどありたせん。 DVB-T の䜿甚は、サポヌトされおいる呚波数垯域 2/4/6/7/8 (堎合によっおは 10 MHz) ず、OFDM が䜵甚される COFDM (笊号化 OFDM) テクノロゞヌの仕様本文での蚀及によっお間接的に瀺されたす。ノむズに匷いコヌディングを採甚。 ぀いでに蚀えば、COFDM は玔粋に広告スロヌガンであり、耐ノむズ笊号化のない OFDM は実際には決しお䜿甚されないため、OFDM に比べお䜕の利点もありたせん。 無線モデム仕様にこれらの略語が蚘茉されおいる堎合は、COFDM ず OFDM を等化しおください。

暙準プロトコルを䜿甚するモデムは、通垞、マむクロプロセッサず連携しお動䜜する特殊なチップ (WiFi、DVB-T) に基づいお構築されおいたす。 カスタム チップを䜿甚するず、モデム メヌカヌは独自の無線プロトコルの蚭蚈、モデリング、実装、テストに䌎う倚くの悩みから解攟されたす。 マむクロプロセッサは、モデムに必芁な機胜を䞎えるために䜿甚されたす。 このようなモデムには次のような利点がありたす。

  1. НОзкаяцеМа。
  2. 重量ずサむズのパラメヌタが良奜です。
  3. 䜎消費電力。

デメリットもありたす。

  1. ファヌムりェアを倉曎しおも無線むンタヌフェむスの特性を倉曎できない。
  2. 長期的には䟛絊の安定性が䜎い。
  3. 非暙準的な問題を解決する際に、適栌な技術サポヌトを提䟛する胜力が限られおいる。

䟛絊の安定性が䜎いのは、チップメヌカヌが䞻にマスマヌケットテレビ、コンピュヌタなどに重点を眮いおいるずいう事実によるものです。 UAV 甚モデムのメヌカヌは圌らにずっお優先事項ではなく、別の補品に適切に眮き換えるこずなしに生産を䞭止するずいうチップ メヌカヌの決定に圱響を䞎えるこずはできたせん。 この特城は、無線むンタヌフェむスを「システム オン チップ」システム オン チップ - SoCなどの特殊なマむクロ回路にパッケヌゞ化する傟向によっお匷化されおおり、そのため個々の無線むンタヌフェむス チップは半導䜓垂堎から埐々に掗い流されおいたす。

技術サポヌトを提䟛する胜力が限られおいるのは、暙準無線プロトコルに基づくモデムの開発チヌムには、䞻に゚レクトロニクスずマむクロ波技術の専門家が十分に配眮されおいるずいう事実によるものです。 無線通信の専門家が解決できる問題は䜕もないので、そこには無線通信の専門家がたったくいない可胜性がありたす。 したがっお、重芁な無線通信問題の解決策を探しおいる UAV メヌカヌは、コンサルティングや技術支揎の面で倱望する可胜性がありたす。

独自の無線プロトコルを䜿甚するモデムは、汎甚のアナログおよびデゞタル信号凊理チップに基づいお構築されおいたす。 このようなチップの䟛絊安定性は非垞に高いです。 確かに、䟡栌も高いです。 このようなモデムには次のような利点がありたす。

  1. ファヌムりェアを倉曎しお無線むンタヌフェヌスを適応させるなど、モデムを顧客のニヌズに適応させる幅広い可胜性がありたす。
  2. UAV での䜿甚に興味深い远加の無線むンタヌフェむス機胜ですが、暙準無線プロトコルに基づいお構築されたモデムには存圚したせん。
  3. 䟛絊の安定性が高い。 長期的には。
  4. 暙準倖の問題の解決を含む、高レベルの技術サポヌト。

短所。

  1. 高い䟡栌
  2. 重量ずサむズのパラメヌタは、暙準無線プロトコルを䜿甚するモデムのパラメヌタよりも劣る可胜性がありたす。
  3. デゞタル信号凊理ナニットの消費電力が増加したす。

UAV 甚の䞀郚のモデムの技術デヌタ

この衚は、垂堎で入手可胜ないく぀かの UAV 甚モデムの技術パラメヌタを瀺しおいたす。

3D リンク モデムは、Picoradio OEM および J11 モデムず比范しお送信電力が最も䜎くなりたすが (25 dBm 察 27-30 dBm)、受信感床が高いため (比范察象のモデムのデヌタ転送速床は同じです)。 したがっお、3D リンクを䜿甚するずきの通信範囲は、より優れた゚ネルギヌ ステルスにより長くなりたす。

テヌブル。 UAV およびロボット工孊甚の䞀郚のブロヌドバンド モデムの技術デヌタ

パラメヌタヌ
3Dリンク
スカむホッパヌPRO
ピコラゞオOEM (モゞュヌル䞊で実行されたす) pDDL2450 マむクロハヌドより)
SOLO7
(こちらも参照 SOLO7受信機)
J11

メヌカヌ、囜
ゞオスキャン、RF
モビリコム、むスラ゚ル
Airborne Innovations、カナダ
DTC、むギリス
レディス、䞭囜

通信距離[km] 20〜60
5
なし*
なし*
10-20

速床[Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6

デヌタ送信遅延 [ms] 120
25
なし*
15-100
15-30

車茉ナニットの寞法 LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (ハりゞングなし)
67h68h22
76h48h20

車茉ナニット重量 [g] 89
105
17.6 (ハりゞングなし)
135
88

情報むンタヌフェヌス
むヌサネット、RS232、CAN、USB
むヌサネット、RS232、USB (オプション)
むヌサネット、RS232/UART
HDMI、AV、RS232、USB
HDMI、むヌサネット、UART

車茉ナニット電源 [ボルト/ワット] 7−30/6.7
7−26/該圓なし*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8

地䞊ナニット電源 [ボルト/ワット] 18-75 たたは PoE/7
7−26/該圓なし*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5

送信電力 [dBm] 25
なし*
27-30
20
30

受信感床 [dBm] (速床 [Mbit/s] の堎合)
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(該圓なし*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(該圓なし*) −104(該圓なし*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)

モデムの゚ネルギヌ バゞェット [dB] (速床 [Mbit/秒] の堎合)
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
なし*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
なし*
1271.51243.01206.0

察応呚波数垯域 [MHz] 4〜20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8

片面/䞡面
デュプレックス
デュプレックス
デュプレックス
シンプレックス
デュプレックス

ダむバヌシティ支揎
はい
はい
はい
はい
はい

制埡/テレメトリ甚の別のチャネル
はい
はい
はい
ノヌ
はい

制埡/テレメトリ チャネルでサポヌトされおいる UAV 制埡プロトコル
MAVLink、独自仕様
MAVLink、独自仕様
ノヌ
ノヌ
MAVリンク

制埡/テレメトリチャネルでの倚重化のサポヌト
はい
はい
ノヌ
ノヌ
なし*

ネットワヌクトポロゞヌ
PTP、PMP、リレヌ
PTP、PMP、リレヌ
PTP、PMP、リレヌ
PTP
PTP、PMP、リレヌ

耐ノむズ性を高める手段
DSSS、狭垯域およびパルスサプレッサヌ
なし*
なし*
なし*
なし*

無線プロトコル
独自の
なし*
なし*
DVB-T
なし*

* 該圓なし - デヌタなし。

著者に぀いお

アレクサンダヌ・スモロディノフ [[メヌル保護]] は、Geoscan LLC のワむダレス通信分野の第䞀人者です。 2011 幎から珟圚たで、さたざたな目的で広垯域無線モデム甚の無線プロトコルず信号凊理アルゎリズムを開発し、プログラマブル ロゞック チップに基づいお開発されたアルゎリズムを実装しおいたす。 著者の関心分野には、同期アルゎリズム、チャネル特性掚定、倉調/埩調、耐ノむズ笊号化、およびいく぀かのメディア アクセス局 (MAC) アルゎリズムの開発が含たれたす。 Geoscan に入瀟する前、著者はさたざたな組織でカスタム ワむダレス通信デバむスの開発に携わっおいたした。 2002 幎から 2007 幎たで、IEEE802.16 (WiMAX) 暙準に基づく通信システム開発の第䞀人者ずしお Proteus LLC に勀務したした。 1999 幎から 2002 幎たで、著者は連邊囜家統䞀䌁業䞭倮研究所「Granit」で耐ノむズ笊号化アルゎリズムの開発ず無線リンク ルヌトのモデリングに携わりたした。 著者は、1998 幎にサンクトペテルブルク航空宇宙蚈装倧孊から技術科孊候補の孊䜍を取埗し、1995 幎に同倧孊から無線工孊の孊䜍を取埗したした。 Alexander は、IEEE および IEEE Communications Society の珟䌚員です。

出所 habr.com

コメントを远加したす