Negotium augendae communicationis cum vehiculo aereo inanibus (UAV) pertinet. Hic articulus disserit de modos ad hunc modulum emendandum. Articulus scriptus est pro tincidunt et operariis UAV et continuatio seriei articulorum circa communicationem cum UAVs (ad initium seriei, vide. .
Communicationis attingit rhoncus
Communicatio range ex usu moderno pendet, antennae, antennae rudentes, fluctus radiophonicae propagationis condiciones, impedimentum externum et quibusdam aliis rationibus. Ut gradus influentiae particularis moduli in range communicationis determinentur, considera aequationem extensionis
(1)
quibus
— range communicationis requiritur [meters];
— celeritas lucis in vacuo [m/sec];
— frequentia [Hz];
— modem transmitter potestatem [dBm];
— transfusor antennae lucretur [dBi];
— damna fune a modem usque ad antennae transmittentem [dB];
— receptaculum antennae lucrum [dBi];
— damna fune ab antenna modem recipientis [dB];
— sensus recipientis modemi [dBm];
- factor attenuationis, attentis detrimentis additis ob influentiam superficiei Telluris, vegetationis, atmosphaerae et aliorum factorum.
Ex aequatione videri potest extensionem determinari;
- the modem used;
- frequentia canalis radiophonici;
- antennae usus est;
- funerum retinacula;
- influxum propagandi fluctuum radiorum e superficie Telluris, vegetationis, atmosphaerae, aedificiorum, etc.
Deinceps ambitus parametri seorsim considerantur.
Modem usus est
Communicatio ambitus tantum pendet in duobus parametris moderni: potentiae transmissionis et accipientis sensus vel potius ex eorum diversitate praevisionem energiam moderni
(2)
Ut amplitudinem communicationis augeat, modernum cum magno valore eligere necesse est . Augere vicissim fieri potest augendo aut reducendo . Praelatio danda est in investigatione modernorum cum summa suavitate (. quam infimum), quam potentia transfusor augere . Haec quaestio in primo articulo singillatim disseritur. .
Praeter materiae Pretium est prae oculis habere quosdam artifices, ut Microhard designationes quasdam notas non mediocris, sed apicem transmittentes, quae pluries maior est quam mediocris et quae extensionem calculare non potest, cum haec ad calculi latitudinem valde excedentem ducet. pretii. Tales cogitationes includunt, exempli gratia, moduli popularis pDDL2450 [,]. Hoc factum directe sequitur ex euentu probationis huius technicorum praestiti ad certificationem FCC obtinendam (see page 58). Proventus testium de FCC-certificatis wireless cogitationibus in FCC ID website spectari possunt ingrediendo FCC ID convenientem in vecte investigationis, quae in pittacio figuram machinae indicans debet esse. FCC ID moduli pDDL2450 est NS916pDDL2450.
Radiophonica frequentia
Ex aequatione range Manifeste sequitur quod inferiores frequentiam operantem maior communicatio . Sed ad conclusiones non ruamus. Re vera alia parametri in aequatione etiam frequentia dependent. Exempli gratia, antennae lucra и frequentia in casu pendebit cum antennae maximae dimensiones fixumid ipsum quod usu accidit. Antennae quaestum unitatibus dimensionless expressis (temporibus), exprimi potest terminis areae physicae antennae sequitur
(3)
quibus — antennae foraminis efficientiae, i.e. proportio antennae area effectivi ad physicam (prout antennae design) .
ex Constat statim ob certam antennae aream, lucrum augeri pro quadrato frequentiae. Sit scriptor substitutus в Cum antea revocetur per dimensionless unitates antennae lucra , , dilabi damna , et extenuationem factor atque etiam Watts for и pro dBm. deinde
(4)
ubi coefficiens Antennae fixis constantibus dimensionibus. Sic in hoc situ, rhoncus communicatio directe proportionalis est frequentiae, i.e., quo altior frequentia, eo major amplitudo. Conclusio. Antennarum fixis dimensionibus, crebrescentem nexus radiophonicium augens, incrementum communicationis inducit augendo proprietates antennarum directionales. Sciendum tamen est quod sicut creber crescit, ita extenuatio fluctuum radiorum in atmosphaera, per vapores, pluvias, grandines, nives, nebulas et nubes causatur. . Incre- mento autem viae longitudinis, attenuatio in atmosphaera etiam augetur. Quam ob rem, ad quamlibet longi- tudinem et mediocris tempestatum in eo, quaedam maxima frequentia ferebat baiulans, limitata licito gradu notae attenuationis in atmosphaera. Ultimam solutionem quaestioni omittamus influentiae frequentiae canalis radiophonici in communicationis spatio ad sectionem ubi consideretur influxus superficiei Telluris et atmosphaerae in propagatione fluctuum radiorum.
Antennas
Ordinatio communicatio talis parametri antennae determinatur sicut lucrum (quaestum in English terminology), metiri in dBi. Lucrum magnum est parametri compositi quia ratio habetur: (1) facultas antennae ut umbilicum energiae transmissionis versus recipientis comparatum cum isotropico emitter (isotropico, unde index i in dBi); in ipso antennae damna.,]. Ad ampliationem communicationis augendam, antennas summa cum lucro praestantia eligere debes ab iis, quae ad parametri pondus ac magnitudinem congruentes ac facultates systematis gubernandi aptas sunt. Antennae facultas energiae focus non gratis datur, sed solum antennae dimensiones augendo. Exempli causa, quo maior antennae receptatio, eo maior areae industriam colligere poterit ut input accipienti suppleatur, et eo acrius, quo fortius signum receptum est, i.e., ampliatio communicatio augetur. Ita primum de maximis antennae dimensionibus decernere debetis quae solvendae problemati adaequatae sunt et ambitu hoc parametro circumscribere, ac deinde certum exemplar antennae quaerere, maximum quaestum ponens. Secunda antennae parametri magni momenti pro usu est beamwidth [,], in gradibus angularibus mensurati. Trabes latitudinis De more definitur angulus inter duas directiones spatiales a centro antennae ad quam antennae quaestus reducitur per 3 dB a maximo illi antennae. Latitudo exemplaris in azimutho et elevatione valde variari potest. Hic modulus cum dimensionibus antennarum proxime ad regulam coniungitur: dimensiones maiores, minores latitudinis trabes. Hic parameter non directe in aequatione visibili comprehenditur, sed hic parameter est qui requisita antennae in UAV systematis gubernationis determinat. casibus in quibus eminus communicatio maximized cum UAV est prioritas. Etenim, quamdiu ratio sequi NS efficit, accurate angularis antennae in UAV demonstrandi aequalem dimidium exemplaris latitudinis vel minus, planities signi emissi infra 3 dB a maximo non cadet. Nullatenus debet dimidiae trabis latitudo antennae electae minor esse quam error angularis antennae systematis NS in azimuth seu elevatione demonstrato.
funem rumpite
Ut rhoncus communicationis maximizes, funibus uti debes cum tenuibus infimis linearibus (cable attenuatione vel fune deminutio) in opus frequentia NS-UAV in nexu radiophonica. Attenuatio linearis in fune definitur proportio signi in output segmenti funiculi 1 m (in metrica ratione) ad signum in input segmenti funi expressum dB. Cable damna includi in range aequatione determinantur multiplicato lineari attenuatione fune longitudine. Sic, ut amplissimum communicationis possibilitatem adipiscatur, funibus tenuibus infimis linearibus tenuibus uti debes et longi- dinem emittere. In NS, modem unitates directe in malo iuxta antennas institui debent. In corpore UAV, modem ad antennas quam proxime collocari debet. Valet etiam impeditio, quam delectus funes. Hic modulus in Ohms metiendus est et fere 50 vel 75 Ohms aequalis. Impedimentum funis, antenna iungo moderni et iungo in ipsa antenna aequari debent.
Impulsum superficiei Telluris
In hac sectione propagationem fluctuum radiorum per plana vel maris superficiei videbimus. Haec condicio saepe occurrit in usu utendi UAVs. UAV vigilantia tibiarum, potentiarum linearum, fructuum agriculturae, multae operationes militares et speciales - haec omnia hoc exemplari bene descripta sunt. Humana experientia nobis depingit imaginem in qua communicatio rerum inter se possibilis est si in campo directae visibilitatis opticae inter se sunt, alioquin communicatio impossibilis est. Attamen, fluctus radiophonici non pertinent ad extensionem opticam, ideo cum illis condicio aliquantum diversa est. Hac de re utile est elit et auctor UAV duo sequentia meminisse.
1. Communicatio radiophonicis etiam in absentia directae visibilitatis inter NS et UAV fieri potest.
2. Influentia superficiei substratae communicationis cum UAV sentietur etiam cum nulla obiecta sunt in linea optica NS-UAV.
Ad specialia propagationis undae radiophonicae prope Terrae superficiem cognoscenda, utile est te notionem consuescere cum notione notabili propagationis undae radiophonicae. . In absentia aliqua objectorum in notabili propagationis unda radiophonicae, calculi range praestari possunt utentes formulae spatii gratis, i.e. в aequale sumi potest 0. Si res sunt in zona essentiali, hoc fieri non potest. In Fig. 1 ad punctum A est punctum emittente summo situm super superficiem Terrae, quae energiam electromagneticam in omnes partes emittit pari ardore. In puncto B ad altitudinem est receptaculum metiendi agri intensio. In hoc exemplari, essentialis propagatio undarum radiophonicarum regio est ellipsoidea cum focis in punctis A, B.
Renatus. 1. significans area radiophonicas propagationis
Radius ellipsoideae in parte sua "crassissima" terminatur ab elocutione
(5)
ex suus ' pendent frequency reciproca, minus , crassius ellipsoideae ( in Fig. 1). Praeterea "crassitudo" ellipsoidis augetur cum distantia inter obiecta communicationis. Nam radio fluctus potest habere valorem satis infigo, ut cum 10 km, Dabimus 2.45 GHz 50÷60 m.
Nunc videamus opacum a triangulo griseo depingi in Fig. 1. Propagationem fluctuum radiorum cum frequentia movebit , quia in plaga notabili propagationis sita est et paene nullum effectum habebit in propaganda undarum radiorum frequentia. . Pro radio fluctus in range optica (lux), valor parva est, ideo influentia superficiei Telluris in propaganda luce usu non sentitur. Cum superficies Telluris sphaeram esse, facile est intelligere cum distantia crescente Subiecta superficies magis magisque in zonam propagationis significantem movebitur, ita intercluso impetu energiae a puncto A ad punctum B - finis fabulae, interrumpatur communicatio cum UAV. Aliae res in itinere, ut inaequales locorum, aedificiorum, nemorum, etc., similiter communicationes afficient.
Videamus nunc Fig. 2 in quo objectum opaci notabile spatium propagationis radiophonicae cum frequentia obtegit hac frequentia impossibilia communicantes. Eodem tempore, communicatio in frequentia etiam possibile est, quia pars energiae super obiectum opacum "prosilit". Inferior frequentia, eo longius ultra horizontem opticam radiophonicus fluctus propagare potest, firmum communicationem cum UAV servans.
Renatus. 2. operientes area notabilis radio unda propagationis
Gradus influxus superficiei Telluris super communicationibus etiam pendet ab antennarum altitudine и . Quo maior antennarum altitudo, eo maior distantia, quae puncta A et B dimoveri possunt, sine obiectis vel superficies subiecta in notabilem aream cadere possunt.
Sicut objectum seu superficies subjecta movetur in notabilem aream, campus vis in puncto B oscillabit , i.e. vel major vel minor ager vires erit. Quod quidem accidit ex reflexione virtutis ex obiecto. Reflexus energiae in puncto B addi potest cum summa industria in periodo - deinde ortus fit in agro virium, vel in antiphasi - deinde declinatio (et satis profunde) in agro vires. Magni interest ut hunc modum reminiscantur comprehendere specialia communicationis cum UAVs. Amissio communicationis cum UAV in certa extensione locali minui potest causari in viribus agri ob oscillationes, i.e., si longius fugias, nexus restitui potest. Postrema communicationis iactura nonnisi fiet post notabilem ambitum obiectis vel superficiei subjectae omnino obstructum. Deinde proponentur methodi ad pugnandum consequentias virium oscillationum agri.
Formulae calculandi factor Cum radiophonicos fluctus in superficie terrae leni propagent, sunt satis implicatae, praesertim propter distantias superans latitudinem horizontis optici . Ideo problema, ulteriori consideratione, mathematicis exemplaribus adhibitis programmata computatralia auctoris adhibebimus. Consideremus proprium munus transmittendi video ex UAV ad NS uti 3D Link modem e comitatu Geoscan. Prima notitia talis est.
1. Adscendens altitudo NS antennae: 5 m.
2. altitudinis UAV fugae: M m.
3. Radio link frequency: 2.45 GHz.
4. NS antennae compendium: 17 dB.
5. UAV antennae gain: 3 dB.
6. Translator potentiae: +25 dBm (300 mW).
7. Video canalem celeritatem: 4 Mbit/sec.
8. Receptor sensibilitatis in canali video: −100.4 dBm (pro frequentia cohortis 12 MHz signo occupatae).
9. Substratum: aridus solo.
10. Polarization: verticalis.
Linea-visus distantia data his initialibus 128.8 km erit. Calculus in forma virtutis egregiae in input recipientis modem in dBm sistitur in Fig. 3.
Renatus. 3. Signum roboris in input of 3D Link modem recipientis
Curva caerulea in fig. 3 est signum virtutis in input ipsius NS recipientis, linea recta rubra indicat sensibilitatem recipientis. Ostendit axis X latitudinem in km, & Y axis ostendit potestatem in dBm. In punctis illis eminus ubi linea caerulea supra rubram posita est, recta video receptio ab UAV fieri potest, alioquin communicatio nulla erit. Aliquam lacinia purus ostendit propter oscillationes damnum communicationis accidere in latitudine 35.5-35.9 km et ulterius in latitudine 55.3–58.6 km. In hoc casu, finalis disiunctio multo amplius occurret - post 110.8 km fugae.
Ut supra, tingit vires agri oriuntur ob accessionem in antiphase in situ antennae NS signi directi et signum e superficie Telluris repertum. Communicationis detrimentum in NS expellere potes ob 2 condiciones defectis implendo.
1. Utere modem in NS cum canalibus receptis saltem duobus (RX diversitate), exempli gratia 3D Link .
2. Antennas in NS pones sumptionem in malum diversum altitudo.
Spatium altitudinum antennarum recipientium ita fieri debet ut in agro virium in situ antennae unius immergatur per gradus altiores quam sensus recipientis in situ antennae alterius. In Fig. Figura 4 ostendit exitum accessus huius ad casum, ubi antenna una NS in altitudine 5 m (inflexae solidae caeruleae) sita est, altera in altitudine 4 m (curva caerulea).
Renatus. 4. Signum potestatis in inputibus duorum 3D receptatorum modem Link ab antennarum ad diversa altitudines sita
ex fig. Figura 4 clare ostendit hujus methodi fecunditatem. Re quidem vera per totam fugam distantiam UAV, usque ad latitudinem 110.8 km, signum in inputatione saltem unius NS accipientis excedit gradum sensitivum, i.e., video e tabula non interruptum esse per totam fugam. procul.
Proposita tamen methodus fidem UAV →NS radiophoniciorum tantum augere adiuvat, cum facultas antennas in diversis altitudinibus instituendi tantum in NS praesto sit. Altitudo separationis antennarum 1 m in UAV curare non potest. Ad fidem augendam nexus radiophonicae NS → UAV, sequentia accessus adhiberi possunt.
1. Pasce signum NS transmissi ad antennas quae potiore signo e UAV accipit.
2. Utere spatii temporis codicibus, ut in codice Alamouti .
3. Usus antennae technologiae lucidans cum facultate regendi signum potestatis cuivis antennae missae.
Primus modus est prope optimalem in problema communicationis cum UAV. Simplex est, et in ea omnis transfusor vis in rectum dirigitur - ad antennae optime collocatae. Exempli gratia, e latitudine 50 km (cf. Fig. 4), signum transmitter antennae 5 metris suspensum pascitur, et ad amplitudinem 60 km - ad antennas in 4 metris suspensis. Haec est ratio in 3D Link modem . Secunda methodus priori notitia de statu canalis communicationis UAV → NS non utitur (gradus signorum receptorum in antennae outputibus), sic dividit energiam transmitter inter duas antennas aeque, quae inevitabiliter ad damna energiae ducit, cum una antennae in agro foramine vires. Tertius modus aequiparatur primo in terminis communicationis qualitatis, sed multo difficilior est efficiendi.
Amplius consideremus eventum influentiae frequentiae radiophonicae in communicationis cum UAV eminus, ratione influxus superficiei subiectae. Supra ostensum est frequentiam augere utilem esse, quia antennarum fixis dimensionibus hoc in incremento communicationis inducit. Sed quaestio de dependentia frequentia non putatur. Ex antennarum rationem sequitur aequalis in area et ad frequentiam operandam destinata и , pares
(6)
Ad 2450 MHz; Datur 915 MHz 7.2 (8.5 dB). Hoc proxime accidit in usu. Comparamus, exempli gratia, parametros antennarum sequentium ex Instrumentis Wireless:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frequentia: 0.83–0.96 GHz; beamwidth: 70°/70°; compendium: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frequentia: 2.3–2.5 GHz; beamwidth: 30°/30°; compendium: 15 dBi).
Antennas has comparare convenit, quia in eodem loco 27x27 cm fiunt insterni, i.e., eandem aream habent. Nota antenna lucrum differre ab 15−8=7 dB, quod est prope valorem calculi 8.5 dB. Ex notis antennarum etiam patet latitudinem antennarum exemplar pro extensione 2.3-2.5 GHz (30°/30°) plus duplo angustiorem esse quam latitudo antennarum forma ad latitudinem 0.83-0.96 GHz (70°/70°), i.e. Lucrum antennarum iisdem dimensionibus auctum reapse ob emendationem proprietatum directionalium. Attentis quod 2 antennae in linea communicationis adhibentur, ratio erit 2∙8.5=17 dB. Ita, iisdem dimensionibus antennae, praevisionem energiae radiophonicae nexus cum frequentia 2450 MHz erit 17 dB plus quam linea budget cum frequentia 915 MHz. In calculi quoque ratione consideramus quod antennas flagello UAVs fere adhibemus, quarum dimensiones tam criticae non sunt quam antennae tabulae NS consideratae. Ergo antennae pro frequentiis lucris accipimus и aequalis. Illae. differentia energiae rationum linearum erit 8.5 dB, non 17 dB. Eventus calculi pro hisce notitiis initialibus praestiti et antennae NS 5 m altitudinis in Fig. monstrantur. 5.
Renatus. 5. Signum potestatis apud recipientis initus pro nexus radiophonicis operantibus frequentiis 915 et 2450 MHz
ex fig. 5 clare ostendit communicationem cum incremento in frequentia operante et eandem aream antennae NS augeri ab 96.3 km pro nexu radiophonico cum frequentia 915 MHz ad 110.8 km pro nexum cum frequentia 2450 MHz. . Recta autem ad 915 MHz inferiorem frequentiam oscillationis habet. Pauciores oscillationes pauciores in agro vires intingunt, i.e., minus verisimilitudo communicationis interpellandi cum UAV per totam fugam distantiam. Fortassis hoc factum est quod favorem sub-gigahertz radiophonicae undae praecepti et telemetria communicationis lineas cum UAVs ut certissimus decernit. Eodem tempore, cum statuto actionum supra descriptorum faciendo oscillationes contra vires campi tuendas, nexus radiophonici in gigahertz range maiorem communicationis facultatem praebent, cum antennae proprietates directionales augent.
Ex consideratione fig. 5 Etiam concludere possumus in zona umbrae (post 128.8 km notam) demisso frequentia communicationis lineae operantem sensum facit. Revera in puncto proxime 120 dBm potentia curvarum frequentiarum и secet. Illae. Cum receptatoribus utendi cum sensibilitate meliore quam −120 dBm, nexus radiophonicus in frequentia 915 MHz ampliorem facultatem communicationis praebet. Hoc in casu, tamen, ligamen inquisitionis latitudo habenda est ratio, quoniam ad valorem tanti ponderis, celeritas notitiae inferioris erit. Exempli gratia, 3D Link modem Etsi sensitivum usque ad −122 dBm praebet, aggregatum (in utramque partem) notitiae transmissionis rate erit 23 kbit/sec, quae in principio sufficit ad communicationem KTRL cum UAV, at evidenter non sufficit ad videndum transmittendum ab in. tabulae. Ita sub- gigahertz ambitus quidem leve commodum super gigahertz pro KTRL habet, sed plane in notis amittit cum lineas video ordinandas.
Cum frequentiam radiophonicam nexus eligens, rationem quoque habere debes deminutio signi sicut per atmosphaeram Telluris propagatur. Nexus enim communicationis NS-UAV, attenuatio atmosphaerae causatur per vapores, pluvias, grandines, nives, nebulas et nubes. . Ad frequentias operativas nexuum radiophonicorum minus quam 6 GHz, extenuatio in vaporibus negligenda potest . Gravissima debilitas in pluviis, praesertim intensiva (imbrium) observatur. Tabula I ostendit notitia linearibus attenuatis in pluviis diversi intensio pro frequentiis 3-6 GHz.
Mensa 1. Attenuatio linearis fluctuum radiophonicarum [dB/km] in pluviis diversarum intensionum secundum frequentiam
Frequentia [GHz].
3 mm / hora (infirma)
12 mm/hora (moderata)
30 mm / hora (strong)
70 mm/hora (pluvia)
3.00
0.3∙10−3
1.4∙10−3
3.6∙10−3
8.7∙10−3
4.00
0.3∙10−2
1.4∙10−2
3.7∙10−2
9.1∙10−2
5.00
0.8∙10−2
3.7∙10−2
10.6∙10−2
28∙10−2
6.00
1.4∙10−2
7.1∙10−2
21∙10−2
57∙10−2
De mensa 1 sequitur, exempli gratia, in frequentia 3 GHz, attenuationem in imbrem esse circiter 0.0087 dB/km, quae in via 100 km dabit 0.87 dB summae attenuationis. Cum frequentia operativa crescit nexus radiophonicus, attenuatio in pluvia acriter crescit. Nam frequentia 4 GHz, attenuatio in imbrem eandem viam erit jam 9.1 dB, et in frequentiis 5 et 6 GHz - 28 et 57 dB, respective. In hoc autem casu ponitur quod pluvia data intensio fit per totam viam, quod raro usu fit. Nihilominus, cum usus UAVs in locis ubi imbres altae intensionem crebrae sunt, commendatur seligere frequentiam radiophonicam ligaminis infra 3 GHz.
litterae
1. Smorodinov A.A. Habr. MMXIX.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagatio fluctuum radiorum et operatio nexus radiophonici. Nexu. Moscoviae. MCMLXXI.
3.
4.
5.
6.
7.
8. C.A. Balanis. Antennae theoria. Analysis et Consilium. Editio quarta. John Wiley & Sons. MMXVI.
9. Vicipaedia articulus.
10. Vicipaedia articulus.
11.
12. S.M. Alamouti. " Simplex ars transmittit ad varias communicationes wireless." IEEE Acta de Area selectis in Communicationibus. 16 (8): 1451-1458.
13.
14.
Source: www.habr.com