Учкучсуз учуучу аппараттан (УАВ) же жердеги робототехникадан чоң көлөмдөгү маалыматтарды берүү кыйынчылыгы заманбап колдонмолордо сейрек эмес. Бул макалада кең тилкелүү модемдерди тандоо критерийлери жана ага байланыштуу көйгөйлөр талкууланат. Макала UAV жана робототехниканы иштеп чыгуучулар үчүн жазылган.
тандоо критерийлери
УЧКлар же робототехника үчүн кең тилкелүү модемди тандоонун негизги критерийлери болуп төмөнкүлөр саналат:
- Байланыш диапазону.
- Максималдуу маалымат берүү ылдамдыгы.
- Маалыматтарды берүүнүн кечигүү.
- Салмагы жана өлчөмдөрү параметрлери.
- Колдоого алынган маалымат интерфейстери.
- Тамактануу талаптары.
- Өзүнчө башкаруу/телеметрия каналы.
Байланыш диапазону
Байланыш диапазону модемден гана эмес, антенналардан, антенна кабелдеринен, радиотолкундардын таралуу шарттарынан, тышкы тоскоолдуктардан жана башка себептерден көз каранды. Модемдин өзүнүн параметрлерин байланыш диапазонуна таасир этүүчү башка параметрлерден бөлүү үчүн диапазонун теңдемесин карап көрөлү [Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Радиотолкундардын таралышы жана радиобайланыштардын иштеши. Байланыш. Москва. 1971]
$$display$$ R=frac{3 cdot 10^8}{4 pi F}10^{frac{P_{TXdBm}+G_{TXdB}+L_{TXdB}+G_{RXdB}+L_{RXdB}+ |V|_{dB}-P_{RXdBm}}{20}},$$display$$
кайда
$inline$R$inline$ — метрде талап кылынган байланыш диапазону;
$inline$F$inline$ — Hz жыштыгы;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — модем өткөргүчүнүн кубаттуулугу дБм менен;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — дБ менен өткөргүч антеннасынын жогорулашы;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — модемден өткөргүч антеннага чейинки кабельдеги жоготуулар дБ менен;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — ресивердин антеннасынын дБ менен жогорулашы;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — модемден ресивер антеннасына чейинки кабельдеги жоготуулар дБ;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — модем кабылдагычтын дБмдеги сезгичтиги;
$inline$|V|_{dB}$inline$ — бул дБ менен Жердин үстүнкү катмарынын, өсүмдүктөрдүн, атмосферанын жана башка факторлордун таасиринен улам кошумча жоготууларды эсепке алган басаңдатуу коэффициенти.
Диапазондун теңдемесинен диапазон модемдин эки гана параметрине көз каранды экени көрүнүп турат: өткөргүчтүн кубаттуулугу $inline$P_{TXdBm}$inline$ жана кабылдагычтын сезгичтиги $inline$P_{RXdBm}$inline$, тагыраак айтканда, алардын айырмасынан. - модемдин энергетикалык бюджети
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Диапазондун теңдемесинде калган параметрлер сигналдын таралуу шарттарын жана антенна-фидердик түзүлүштөрдүн параметрлерин, б.а. модемге эч кандай тиешеси жок.
Ошентип, байланыш диапазонун көбөйтүү үчүн, чоң $inline$B_m$inline$ мааниси бар модемди тандоо керек. Өз кезегинде, $inline$B_m$inline$ көбөйтүлүшү мүмкүн $inline$P_{TXdBm}$inline$ көбөйтүү же $inline$P_{RXdBm}$inline$ азайтуу. Көпчүлүк учурларда, UAV иштеп чыгуучулар жогорку өткөргүч кубаттуулугу менен модем издеп жана алар так карама-каршы керек болсо да, кабыл алгычтын сезгичтигине аз көңүл бурушат. Кең тилкелүү модемдин күчтүү борттук өткөргүчү төмөнкү көйгөйлөрдү жаратат:
- жогорку энергия керектөө;
- муздатуу муктаждыгы;
- электромагниттик шайкештиктин (ЭМК) УУАнын башка борттук жабдуулары менен начарлашы;
- төмөн энергетикалык сыр.
Биринчи эки көйгөй радиоканал аркылуу чоң көлөмдөгү маалыматты берүүнүн заманбап ыкмалары, мисалы, OFDM талап кылгандыгы менен байланышкан. сызыктуу өткөргүч. Заманбап линиялык радио өткөргүчтөрдүн эффективдүүлүгү төмөн: 10–30%. Ошентип, UAV энергия менен жабдуунун баалуу энергиясынын 70-90% жылуулукка айландырылат, аны модемден эффективдүү алып салуу керек, антпесе ал иштен чыгып калат же эң ылайыксыз учурда ысып кетүүдөн улам анын чыгуу кубаттуулугу төмөндөйт. Мисалы, кубаттуулугу 2 Вт болгон өткөргүч 6–20 Вт электр энергиясын алат, анын 4–18 Вт жылуулукка айланат.
Радио байланыштын энергетикалык жашыруундугу атайын жана аскердик колдонмолор үчүн маанилүү. Төмөн стелс модемдик сигнал тыгын станциясынын чалгындоочу кабылдагычы тарабынан салыштырмалуу жогорку ыктымалдуулук менен аныкталганын билдирет. Демек, аз энергия менен радио байланышты басуу ыктымалдыгы да жогору.
Модем кабылдагычтын сезгичтиги анын сапаттын берилген деңгээли менен кабыл алынган сигналдардан маалымат алуу мүмкүнчүлүгүн мүнөздөйт. Сапат критерийлери ар кандай болушу мүмкүн. Санарип байланыш системалары үчүн бит катасынын ыктымалдыгы (бит катасынын ылдамдыгы - BER) же маалымат пакетиндеги ката ыктымалдыгы (кадрдын катасынын ылдамдыгы - FER) көбүнчө колдонулат. Чынында, сезгичтик - бул маалымат алынышы керек болгон сигналдын деңгээли. Мисалы, BER = 98−10 болгон −6 дБм сезгичтиги мындай BER менен маалымат −98 дБм же андан жогору болгон сигналдан алынышы мүмкүн экенин көрсөтөт, бирок, мисалы, −99 дБм деңгээлиндеги маалымат мындан ары, мисалы, −1 дБм деңгээлиндеги сигналдан алынбайт. Албетте, сигналдын деңгээли төмөндөгөн сайын сапаттын төмөндөшү акырындык менен болот, бирок заманбап модемдердин көпчүлүгүндө деп аталган нерсе бар экенин эстен чыгарбоо керек. чектик эффект, мында сигналдын деңгээли сезгичтиктен төмөн түшкөндө сапаттын төмөндөшү өтө тез пайда болот. BER үчүн сезгичтиктен 2-10ге чейин жогорулаш үчүн сигналды 1-XNUMX дБ төмөндөтүү жетиштүү, бул сиз мындан ары УАВдан видеону көрбөй каласыз дегенди билдирет. Босого эффектиси ызы-чуу канал үчүн Шеннон теоремасынын түз натыйжасы болуп саналат, аны жок кылуу мүмкүн эмес. Сигналдын деңгээли сезгичтиктен төмөн түшкөндө маалыматтын бузулушу кабылдагычтын ичинде пайда болгон ызы-чуунун таасиринен болот. Кабылдагычтын ички ызы-чуусун толугу менен жок кылуу мүмкүн эмес, бирок анын деңгээлин төмөндөтүүгө же ызы-чуулуу сигналдан маалыматты натыйжалуу алууну үйрөнүүгө болот. Модем өндүрүүчүлөр бул эки ыкманы тең колдонуп, кабылдагычтын RF блокторун жакшыртууну жана санариптик сигналды иштетүү алгоритмдерин өркүндөтүүдө. Модем кабылдагычтын сезгичтигин жогорулатуу, өткөргүчтүн кубаттуулугун жогорулатуу сыяктуу электр энергиясын керектөөнүн жана жылуулуктун таралышынын кескин өсүшүнө алып келбейт. Албетте, энергия керектөөнүн жана жылуулукту өндүрүүнүн өсүшү байкалууда, бирок бул өтө жөнөкөй.
Керектүү байланыш диапазонуна жетүү көз карашынан модемди тандоонун төмөнкү алгоритми сунушталат.
- Маалыматтарды өткөрүү ылдамдыгы жөнүндө чечим кабыл алыңыз.
- Керектүү ылдамдык үчүн эң жакшы сезгичтик менен модемди тандаңыз.
- Эсептөө же эксперимент аркылуу байланыш диапазонун аныктаңыз.
- Эгерде байланыш диапазону зарыл болгондон азыраак болуп чыкса, анда төмөнкү чараларды колдонууга аракет кылыңыз (артыкчылыкты азайтуу иретинде жайгаштырылган):
- антенна кабелдериндеги жоготууларды кыскартуу $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ иштөө жыштыгында сызыктуу азаюусу төмөн кабелди колдонуу жана/же кабелдердин узундугун кыскартуу;
- антеннаны көбөйтүү $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- модем өткөргүчтүн кубаттуулугун жогорулатуу.
Сезгичтик маанилери эрежеге ылайык маалыматтарды берүү ылдамдыгына жараша болот: жогорку ылдамдык - начар сезгичтик. Мисалы, 98 Мбит/сек үчүн −8 дБм сезгичтик 95 Мбит/сек үчүн −12 дБм сезгичтиктен жакшыраак. Сиз модемдерди сезгичтиги боюнча бир эле маалымат берүү ылдамдыгы үчүн гана салыштыра аласыз.
Өткөргүчтүн кубаттуулугу жөнүндө маалыматтар модемдин спецификацияларында дээрлик дайыма бар, бирок кабылдагычтын сезгичтиги жөнүндө маалыматтар дайыма эле жеткиликтүү эмес же жетишсиз. Жок дегенде, бул этият болууга негиз болуп саналат, анткени кооз сандарды жашыруунун мааниси жок. Мындан тышкары, сезгичтик маалыматтарын жарыялабоо менен, өндүрүүчү керектөөчүнү байланыш диапазонун эсептөө жолу менен баалоо мүмкүнчүлүгүнөн ажыратат. үчүн модем сатып алуу.
Максималдуу маалымат берүү ылдамдыгы
Бул параметрдин негизинде модемди тандоо ылдамдык талаптары так аныкталган болсо, салыштырмалуу жөнөкөй. Бирок кээ бир нюанстар бар.
Эгерде чечилип жаткан маселе максималдуу мүмкүн болгон байланыш диапазонун камсыз кылууну талап кылса жана ошол эле учурда радиобайланыш үчүн жетиштүү кенен жыштык тилкесин бөлүүгө мүмкүн болсо, анда кеңири жыштык тилкесин (өткөөлүктү) колдогон модемди тандоо жакшы. Чындыгында маалыматтын талап кылынган ылдамдыгына модуляциянын жыш түрлөрүн (16QAM, 64QAM, 256QAM ж.б.) колдонуу менен салыштырмалуу тар жыштык тилкесинде же тыгыздыгы төмөн модуляцияны (BPSK, QPSK) колдонуу менен кеңири жыштык тилкесинде жетишүүгө болот. ). Мындай тапшырмалар үчүн төмөнкү тыгыздыктагы модуляцияны колдонуу ызы-чуу иммунитетинин жогору болгондугуна байланыштуу артыкчылыктуу. Демек, кабылдагычтын сезгичтиги жакшыраак, ошого жараша модемдин энергетикалык бюджети жана анын натыйжасында байланыш диапазону көбөйөт.
Кээде UAV өндүрүүчүлөрү видео кодектер сыяктуу булактар өзгөрүлмө бит ылдамдыгына ээ жана модемдин ылдамдыгы максималдуу маанини эске алуу менен тандалышы керек деп ырастап, радио байланышынын маалымат ылдамдыгын булактын ылдамдыгынан бир топ жогору коюшат, түзмө-түз 2 же андан көп жолу. бит ылдамдыгынын эмиссиясынын. Бул учурда байланыш диапазону табигый түрдө төмөндөйт. Өтө зарыл болбосо, бул ыкманы колдонбошуңуз керек. Көпчүлүк заманбап модемдерде өткөргүчтүн чоң буфери бар, ал пакетти жоготпостон бит ылдамдыгын жылмалай алат. Ошондуктан, 25% дан ашык ылдамдык резерви талап кылынбайт. Эгерде сатып алынуучу модемдин буфердик сыйымдуулугу жетишсиз жана ылдамдыкты кыйла жогорулатуу талап кылынса, анда мындай модемди сатып алуудан баш тартканыңыз оң.
Маалыматтарды өткөрүү кечигүү
Бул параметрди баалоодо радиобайланыш аркылуу маалыматтарды берүү менен байланышкан кечигүүнү видеокодек сыяктуу маалымат булагынын коддоо/декоддоо түзүмү тарабынан түзүлгөн кечигүүдөн бөлүү маанилүү. Радио байланыштагы кечигүү 3 мааниден турат.
- Берүүчү жана кабыл алгычтагы сигналды иштетүүгө байланыштуу кечигүү.
- Сигналдын өткөргүчтөн кабылдагычка таралышына байланыштуу кечигүү.
- Убакытты бөлүүчү дуплекс (TDD) модемдеринде өткөргүчтө берилиштерди буферлөөдөн улам кечигүү.
1-түрдөгү кечигүү, автордун тажрыйбасы боюнча, ондогон микросекунддан бир миллисекундга чейин жетет. 2-түрдөгү кечигүү байланыш диапазонуна жараша болот, мисалы, 100 км байланыш үчүн 333 мкс. 3-түрдөгү кечигүү TDD кадрынын узундугуна жана берүү циклинин узактыгынын кадрдын жалпы узактыгына болгон катышына көз каранды жана 0дөн кадрдын узактыгына чейин өзгөрүшү мүмкүн, б.а. бул кокус өзгөрмө. Эгерде жөнөтүлгөн маалымат пакети модем өткөрүү циклинде турганда өткөргүчтүн киришинде болсо, анда пакет 3-түрдөгү нөл кечигүү менен эфирде берилет. Эгерде пакет бир аз кечиксе жана кабыл алуу цикли башталган болсо, анда ал кабыл алуу циклинин узактыгы үчүн өткөргүч буферинде кечигип калат. Типтүү TDD кадрынын узундугу 2ден 20 мсге чейин өзгөрөт, ошондуктан эң начар 3-түрдөгү кечигүү 20 мсден ашпайт. Ошентип, радиобайланыштагы жалпы кечигүү 3−21 мс диапазонунда болот.
Радио байланыштын кечигүүсүн билүүнүн эң жакшы жолу бул тармактын мүнөздөмөлөрүн баалоо үчүн утилиталарды колдонуу менен толук масштабдуу эксперимент. Сурам-жооп ыкмасы менен кечиктирүүнү өлчөө сунушталбайт, анткени алдыга жана артка багыттардагы кечигүү TDD модемдери үчүн бирдей болбошу мүмкүн.
Салмагы жана өлчөмдөрү параметрлери
Бул критерийге ылайык борттогу модемдик блокту тандоо эч кандай өзгөчө комментарийлерди талап кылбайт: канчалык кичине жана жеңил болсо, ошончолук жакшы. Борттук блокту муздатуу зарылдыгы жөнүндө да унутпаңыз, кошумча радиаторлор талап кылынышы мүмкүн, ошого жараша салмагы жана өлчөмдөрү да көбөйүшү мүмкүн. Бул жерде артыкчылык аз энергия керектөө менен жарык, чакан өлчөмдөгү бирдиктерге берилиши керек.
Жерге негизделген бирдиги үчүн массалык өлчөмдүү параметрлери анчалык маанилүү эмес. Колдонуунун жана орнотуунун жөнөкөйлүгү биринчи планга чыгат. Жерге туташтыруу бирдиги мачтага же штативге ыңгайлуу орнотуу системасы менен тышкы таасирлерден ишенимдүү корголгон түзүлүш болушу керек. Жер бирдиги антенна менен бир корпуска бириктирилгенде жакшы вариант болуп саналат. Идеалында, жер бирдиги бир ыңгайлуу туташтыргычы аркылуу башкаруу системасына туташтырылган болушу керек. Бул -20 градус температурада жайылтуу иштерин жүргүзүү керек болгондо, катуу сөздөрдөн куткарат.
Диеталык талаптар
Борттук агрегаттар, эреже катары, берүү чыңалууларынын кеңири спектрин колдоо менен чыгарылат, мисалы, 7-30 В, бул UAV электр тармагындагы чыңалуу варианттарынын көбүн камтыйт. Эгерде сизде бир нече чыңалуудан тандоо мүмкүнчүлүгү бар болсо, анда эң төмөнкү чыңалууга артыкчылык бериңиз. Эреже катары, модемдер ички 3.3 жана 5.0 В чыңалуудан экинчи энергия булактары аркылуу кубатталат. Бул экинчи энергия булактарынын натыйжалуулугу жогору, модемдин кириш жана ички чыңалуу ортосундагы айырма азыраак болот. Натыйжалуулуктун жогорулашы энергияны керектөө жана жылуулукту өндүрүүнү кыскартат.
Ал эми жер астындагы агрегаттар салыштырмалуу жогорку чыңалуу булагынан келген кубаттуулукту колдоого тийиш. Бул кичинекей кесилиши менен электр кабелин колдонууга мүмкүндүк берет, бул салмагын азайтат жана орнотууну жөнөкөйлөтөт. Бардык башка нерселер бирдей болгондо, PoE (Power over Ethernet) колдоосу менен жер үстүндөгү бирдиктерге артыкчылык бериңиз. Бул учурда, жер блогун башкаруу станциясына туташтыруу үчүн бир гана Ethernet кабели талап кылынат.
Өзүнчө башкаруу/телеметрия каналы
Өзүнчө командалык-телеметриялык модемди орнотуу үчүн УАВда бош орун калбаган учурларда маанилүү өзгөчөлүк. Эгерде бош орун болсо, анда резервдик көчүрмө катары кең тилкелүү модемдин өзүнчө башкаруу/телеметрия каналы колдонулушу мүмкүн. Бул опциясы бар модемди тандоодо модемдин UAV (MAVLink же проприетардык) менен байланыш үчүн керектүү протоколду колдогонуна жана каналды/телеметриялык маалыматтарды жер үстүндөгү станциядагы ыңгайлуу интерфейске мультиплекстөө мүмкүнчүлүгүнө көңүл буруңуз. ). Мисалы, кең тилкелүү модемдин борттук блогу автопилотко RS232, UART же CAN сыяктуу интерфейс аркылуу туташтырылган, ал эми жердеги блок башкаруучу компьютерге Ethernet интерфейси аркылуу туташтырылып, ал аркылуу команда алмашуу зарыл. , телеметрия жана видео маалымат. Бул учурда модем борттук блоктун RS232, UART же CAN интерфейстери менен жердеги блоктун Ethernet интерфейсинин ортосунда командалык жана телеметриялык агымды мультиплекстей алышы керек.
Башка параметрлерге көңүл буруу керек
Дуплекстүү режимдин болушу. УАлар үчүн кең тилкелүү модемдер симплекс же дуплекс иштөө режимдерин колдойт. Симплекс режиминде маалыматтардын берилишин УУАдан NSга чейинки багытта гана, ал эми дуплекстүү режимде - эки тарапка тең жол берилет. Эреже катары, симплекс модемдеринде орнотулган видео кодек бар жана видео кодеги жок видеокамералар менен иштөөгө арналган. Симплекс модем IP камерага же IP туташуусун талап кылган башка түзмөктөргө туташуу үчүн ылайыктуу эмес. Тескерисинче, дуплекстүү модем, эреже катары, УАнын борттук IP тармагын NS IP тармагы менен туташтыруу үчүн иштелип чыккан, башкача айтканда, ал IP камераларды жана башка IP түзмөктөрдү колдойт, бирок орнотулган- видео кодекте, анткени IP видеокамералар адатта сиздин видео кодектериңизге ээ. Ethernet интерфейсин колдоо толук дуплекстүү модемдерде гана мүмкүн.
Ар түрдүүлүктү кабыл алуу (RX көп түрдүүлүк). Бул мүмкүнчүлүктүн болушу бардык учуу аралыкта үзгүлтүксүз байланышты камсыз кылуу үчүн милдеттүү болуп саналат. Жердин бетине таралганда радиотолкундар кабыл алуучу чекитке эки нурда келет: түз жол боюнча жана жер бетинен чагылуу менен. Эгерде эки нурдун толкундарынын кошулушу фазада болсо, анда кабыл алуу пунктундагы талаа күчөйт, ал эми антифазада болсо алсызданат. Алсыздануу кыйла олуттуу болушу мүмкүн - байланыштын толук жоголушуна чейин. Ар кандай бийиктикте жайгашкан NSда эки антеннанын болушу бул маселени чечүүгө жардам берет, анткени бир антеннанын жайгашкан жеринде нурлар антифазада кошулса, экинчисинин жайгашкан жеринде алар кошулбайт. Натыйжада, сиз бүт аралыкта туруктуу байланышка жетише аласыз.
Колдоого алынган тармак топологиялары. Бир гана чекиттен чекитке (PTP) топологияны эмес, ошондой эле чекиттен көп чекитке (PMP) жана релелик (кайталоочу) топологияларды колдоону камсыз кылган модемди тандоо максатка ылайыктуу. Кошумча UAV аркылуу релелик колдонуу негизги УУАнын камтуу аймагын кыйла кеңейтүүгө мүмкүндүк берет. PMP колдоосу сизге бир NS боюнча бир нече учкучсуз учактардан бир эле учурда маалымат алууга мүмкүндүк берет. Ошондой эле, PMP жана релейди колдоо модемдин өткөрүү жөндөмдүүлүгүн бир УУА менен байланышууга салыштырмалуу көбөйтүүнү талап кылаарын эске алыңыз. Ошондуктан, бул режимдер үчүн кең жыштык тилкесин (кеминде 15-20 МГц) колдогон модемди тандоо сунушталат.
Ызы-чуунун иммунитетин жогорулатуу үчүн каражаттардын болушу. Пайдалуу вариант, УУА колдонулган аймактарда интенсивдүү кийлигишүү чөйрөсүн эске алуу менен. Ызы-чуу иммунитети деп байланыш каналында жасалма же табигый келип чыккан тоскоолдуктар болгон учурда байланыш тутумунун өз функциясын аткаруу жөндөмдүүлүгү түшүнүлөт. Интерференция менен күрөшүүнүн эки жолу бар. 1-ыкма: модемди кабыл алгычты маалымат берүүнүн ылдамдыгын бир аз кыскартуу менен байланыш каналынын тилкесинде тоскоолдуктар болгон учурда да ишенимдүү кабыл ала тургандай кылып конструкциялоо. 2-ыкма: Кабылдагычтын киришиндеги тоскоолдуктарды басуу же басаңдатуу. Биринчи ыкманы ишке ашыруунун мисалдары болуп спектрдин жайылышы системалары, атап айтканда: жыштык секирүү (FH), псевдо-кокустук ырааттуулуктун таралуу спектри (DSSS) же экөөнүн гибриди болуп саналат. Мындай байланыш каналында талап кылынган маалыматтарды берүү ылдамдыгы төмөн болгондуктан, FH технологиясы UAV башкаруу каналдарында кеңири таралган. Мисалы, 16 МГц диапазондо 20 кбит/сек ылдамдыкта 500гө жакын жыштык позицияларын уюштурууга болот, бул тар тилкелүү тоскоолдуктардан ишенимдүү коргоого мүмкүндүк берет. Кең тилкелүү байланыш каналы үчүн FHти колдонуу көйгөйлүү, анткени натыйжада жыштык тилкеси өтө чоң. Мисалы, 500 МГц өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен сигнал менен иштөөдө 4 жыштык позициясын алуу үчүн сизге 2 ГГц эркин өткөрүү керек болот! Чыныгы болуу үчүн өтө көп. УЧКлар менен кең тилкелүү байланыш каналы үчүн DSSSти колдонуу актуалдуураак. Бул технологияда ар бир маалыматтык бит бир эле учурда сигнал тилкесиндеги бир нече (ал тургай бардык) жыштыктарда кайталанат жана тар тилкелүү интерференция болгон учурда спектрдин интерференцияга кабылбаган бөлүктөрүнөн ажыратылышы мүмкүн. DSSS, ошондой эле FH колдонуу каналда тоскоолдуктар пайда болгондо, маалыматтарды берүүнүн ылдамдыгын азайтуу талап кылынат дегенди билдирет. Ошого карабастан, эч нерсе болбогондон көрө, видеону пилотсуз учактан төмөнкү резолюцияда алуу жакшыраак экендиги айдан ачык. 2-мамиледе интерференция ресивердин ички ызы-чуусунан айырмаланып, радиобайланышка сырттан кирип, модемде белгилүү каражаттар бар болсо, басууга боло тургандыгы колдонулат. Интерференцияны басуу, эгерде ал спектрдик, убакыттык же мейкиндиктик домендерде локалдашкан болсо, мүмкүн. Мисалы, тар тилкелүү интерференция спектралдык аймакта локализацияланган жана атайын чыпка аркылуу спектрден “кесип” алынышы мүмкүн. Ошо сыяктуу эле, импульстук ызы-чуу убакыт доменинде локализацияланат, аны басуу үчүн жабыркаган аймак кабылдагычтын кириш сигналынан алынып салынат. Эгерде интерференция тар тилкелүү же импульстук болбосо, анда аны басуу үчүн мейкиндик басуучуну колдонсо болот, анткени интерференция белгилүү бир жактан булактан кабыл алуучу антеннага кирет. Кабыл алуучу антеннанын нурлануу схемасынын нөлү интерференция булагынын багытында жайгашса, интерференция басылып калат. Мындай системалар адаптивдик нур түзүүчү жана нурларды жокко чыгаруучу системалар деп аталат.
Радио протоколу колдонулат. Модем өндүрүүчүлөр стандарттуу (WiFi, DVB-T) же менчик радио протоколун колдоно алышат. Бул параметр сейрек спецификацияларда көрсөтүлгөн. DVB-T колдонулушу кыйыр түрдө 2/4/6/7/8, кээде 10 МГц жыштык тилкелери жана OFDM менен бирге колдонулган COFDM (коддуу OFDM) технологиясынын спецификациясынын текстинде эскертилип көрсөтүлөт. ызы-чууга туруктуу коддоо менен. Өтүп бара жатып, биз COFDM бул жалаң жарнамалык ураан жана OFDMден эч кандай артыкчылыгы жок экенин белгилейбиз, анткени ызы-чууга туруктуу коддолбогон OFDM иш жүзүндө эч качан колдонулбайт. Радио модемдин спецификацияларында бул аббревиатураларды көргөндө COFDM жана OFDM теңдештириңиз.
Стандарттык протоколду колдонгон модемдер адатта микропроцессор менен бирге иштеген адистештирилген чиптин (WiFi, DVB-T) негизинде курулат. Ыңгайлаштырылган чипти колдонуу модемди өндүрүүчүсүн өзүнүн радио протоколун долбоорлоо, моделдөө, ишке ашыруу жана сынап көрүү менен байланышкан көптөгөн баш ооруларынан бошотот. Микропроцессор модемге керектүү функцияларды берүү үчүн колдонулат. Мындай модемдердин төмөнкүдөй артыкчылыктары бар.
- Төмөн баа.
- Жакшы салмак жана өлчөмү параметрлери.
- Төмөн энергия керектөө.
Кемчиликтери да бар.
- Микропрограмманы өзгөртүү менен радио интерфейсинин мүнөздөмөлөрүн өзгөртүү мүмкүн эмес.
- Узак мөөнөттө берүүлөрдүн төмөн туруктуулугу.
- Стандарттуу эмес маселелерди чечүүдө квалификациялуу техникалык колдоо көрсөтүүдө чектелген мүмкүнчүлүктөр.
Жеткирүүлөрдүн төмөн туруктуулугу чип өндүрүүчүлөрдүн биринчи кезекте массалык рынокторго (телевизорлор, компьютерлер ж.б.) көңүл бурушу менен шартталган. УЧК үчүн модемдерди өндүрүүчүлөр алар үчүн приоритеттүү эмес жана алар башка буюмга адекваттуу алмаштыруусуз чип чыгаруучунун өндүрүштү токтотуу чечимине эч кандай таасир тийгизе албайт. Бул өзгөчөлүк радиоинтерфейстерди “системадагы чип” (System on Chip - SoC) сыяктуу адистештирилген микросхемаларга таңгактоо тенденциясы менен бекемделет, демек, жеке радиоинтерфейс микросхемалары жарым өткөргүчтөр рыногунан акырындык менен жууп кетет.
Техникалык колдоо көрсөтүүдөгү чектелген мүмкүнчүлүктөр стандарттык радиопротоколдун негизинде модемдерди иштеп чыгуу топтору, биринчи кезекте электроника жана микротолкундар технологиясы боюнча адистер менен толук камсыз болгондугуна байланыштуу. Ал жерде такыр эле радио байланыш адистери жок болушу мүмкүн, анткени алар чече турган маселе жок. Ошондуктан, тривиалдуу эмес радиобайланыш көйгөйлөрүн чечүү жолдорун издеп жаткан UAV өндүрүүчүлөр консультация жана техникалык жардам жагынан көңүлү калып калышы мүмкүн.
Проприетардык радиопротоколду колдонгон модемдер аналогдук жана санариптик сигналдарды иштетүүчү универсалдуу микросхемалардын негизинде курулат. Мындай микросхемалардын камсыздоо туруктуулугу абдан жогору. Ырас, баасы да жогору. Мындай модемдердин төмөнкүдөй артыкчылыктары бар.
- Модемди кардардын муктаждыктарына ылайыкташтыруу үчүн кеңири мүмкүнчүлүктөр, анын ичинде микропрограмманы өзгөртүү аркылуу радио интерфейсин ыңгайлаштыруу.
- Кошумча радиоинтерфейс мүмкүнчүлүктөрү, алар УАВларда колдонуу үчүн кызыктуу жана стандарттык радио протоколдорунун негизинде курулган модемдерде жок.
- Берүүлөрдүн жогорку туруктуулугу, анын ичинде. узак мөөнөттүү келечекте.
- Техникалык камсыздоонун жогорку деңгээли, анын ичинде стандарттуу эмес маселелерди чечүү.
Кемчиликтери.
- жогорку баа.
- Салмагы жана өлчөмү параметрлери стандарттык радио протоколдорду колдонгон модемдерге караганда начарраак болушу мүмкүн.
- Санариптик сигналды иштетүүчү блоктун кубаттуулугунун көбөйүшү.
УЧК үчүн кээ бир модемдердин техникалык маалыматтары
Таблицада рынокто бар УЧК үчүн кээ бир модемдердин техникалык параметрлери көрсөтүлгөн.
3D Link модеми Picoradio OEM жана J11 модемдерине (25 дБм vs. 27−30 дБм) салыштырмалуу эң төмөн өткөрүү кубаттуулугуна ээ болсо да, кабыл алгычтын жогорку сезгичтигинен улам 3D Link кубаттуулугу ошол модемдерге караганда жогору экенин эске алыңыз. салыштырылып жаткан модемдер үчүн бирдей маалымат берүү ылдамдыгы). Ошентип, 3D Linkти колдонууда байланыш диапазону жакшыраак энергетикалык жашыруундук менен көбүрөөк болот.
Таблица. УАВлар жана робототехника үчүн кээ бир кең тилкелүү модемдердин техникалык маалыматтары
параметр
(модуль боюнча аткарылган Microhardдан)
(ошондой эле кара )
Өндүрүүчү, өлкө
Геоскан, РФ
Mobilicom, Израиль
Абадагы инновациялар, Канада
DTC, Улуу Британия
Редесс, Кытай
Дальность связи [км]
20−60
5
жок*
жок*
10-20
Скорость [Мбит/сек]
0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Задержка передачи данных [мс]
1−20
25
жок*
15-100
15-30
Габариты бортового блока ДхШхВ [мм]
77х45х25
74h54h26
40x40x10 (турак жайсыз)
67h68h22
76h48h20
Масса бортового блока [грамм]
89
105
17.6 (турак жайсыз)
135
88
Маалыматтык интерфейстер
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (милдеттүү эмес)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Питание бортового блока [Вольт/Ватт]
7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Питание наземного блока [Вольт/Ватт]
18−75или PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Мощность передатчика [дБм]
25
жок*
27-30
20
30
Кабылдагычтын сезгичтиги [дБм] (тездик үчүн [Мбит/с])
−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)
Модемдин энергия бюджети [дБ] (тездик үчүн [Мбит/сек])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
жок*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
жок*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Поддерживаемые полосы частот [МГц]
4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Симплекс/дуплекс
дуплексиялоо
дуплексиялоо
дуплексиялоо
Симплекс
дуплексиялоо
Ар түрдүүлүктү колдоо
ооба
ооба
ооба
ооба
ооба
Башкаруу/телеметрия үчүн өзүнчө канал
ооба
ооба
ооба
жок
ооба
Башкаруу/телеметрия каналында колдоого алынган UAV башкаруу протоколдору
MAVLink, менчик
MAVLink, менчик
жок
жок
MAV шилтемеси
Башкаруу/телеметрия каналында мультиплекстөө колдоосу
ооба
ооба
жок
жок
жок*
Тармак топологиялары
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP
PTP, PMP, реле
Ызы-чуу иммунитетин жогорулатуу үчүн каражаттар
DSSS, тар тилкелүү жана импульс басуучу
жок*
жок*
жок*
жок*
Радио протоколу
менчик
жок*
жок*
DVB-T
жок*
* жок - маалымат жок.
жазуучу тууралуу
Александр Смородинов [[электрондук почта корголгон]] Geoscan ЖЧКнын зымсыз байланыш тармагындагы жетектөөчү адиси. 2011-жылдан азыркы учурга чейин ар кандай максатта кең тилкелүү радиомодемдер үчүн радиопротоколдорду жана сигналдарды иштетүү алгоритмдерин иштеп чыгып, ошондой эле программалануучу логикалык чиптердин негизинде иштелип чыккан алгоритмдерди ишке ашырууда. Автордун кызыккан чөйрөлөрүнө синхрондоштуруу алгоритмдерин иштеп чыгуу, каналдын касиеттерин баалоо, модуляция/демодуляция, ызы-чууга туруктуу коддоо, ошондой эле кээ бир медиага кирүү катмарынын (MAC) алгоритмдери кирет. Geoscanга кошулганга чейин жазуучу ар кандай уюмдарда иштеген, зымсыз байланыш түзүлүштөрүн ыңгайлаштырган. 2002-2007-жылдары «Протейс» ЖЧКсында IEEE802.16 (WiMAX) стандартынын негизинде байланыш системаларын өнүктүрүү боюнча жетектөөчү адис болуп иштеген. 1999-жылдан 2002-жылга чейин автор "Гранит" Борбордук илимий-изилдөө институтунун федералдык мамлекеттик унитардык ишканасында ызы-чууга туруктуу коддоо алгоритмдерин жана радиобайланыш маршруттарын моделдөө менен алектенген. Автор 1998-жылы Санкт-Петербургдагы аэрокосмостук приборлор университетинде техника илимдеринин кандидаты, 1995-жылы ошол эле университетте радиотехника адистиги боюнча илимий даража алган. Александр IEEE жана IEEE Communications Society уюмунун учурдагы мүчөсү.
Source: www.habr.com