D'Erausfuerderung fir grouss Quantitéiten un Daten aus engem onbemannte Loftfaart (UAV) oder Buedemrobotik ze vermëttelen ass net ongewéinlech an modernen Uwendungen. Dësen Artikel diskutéiert d'Selektiounskriterien fir Breetbandmodem a verbonne Probleemer. Den Artikel gouf fir UAV a Robotik Entwéckler geschriwwen.
Critère
D'Haaptkriterien fir e Breetbandmodem fir UAVs oder Robotik ze wielen sinn:
- Kommunikatioun Gamme.
- Maximum Daten Transfermaart Taux.
- Verspéidung vun der Dateniwwerdroung.
- Gewiicht an Dimensiounen Parameteren.
- Ënnerstëtzt Informatiounsinterfaces.
- Ernährung Ufuerderunge.
- Separat Kontroll / Telemetriekanal.
Kommunikatioun Gamme
D'Kommunikatiounsberäich hänkt net nëmmen vum Modem of, awer och vun Antennen, Antennekabel, Radiowellenverbreedungsbedéngungen, extern Interferenz an aner Grënn. Fir d'Parameteren vum Modem selwer vun anere Parameteren ze trennen, déi d'Kommunikatiounsberäich beaflossen, betruecht d'Gammegleichung [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Verbreedung vu Radiowellen an Operatioun vu Radiolinks. Verbindung. Moskau. 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}},$$display$$
wou
$inline$R$inline$ - erfuerderlech Kommunikatiounsberäich a Meter;
$inline$F$inline$ - Frequenz an Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — Modem Sender Muecht an dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — Senderantenne Gewënn an dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — Verloschter am Kabel vum Modem op d'Senderantenne an dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — Empfängerantenne Gewënn an dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — Verloschter am Kabel vum Modem op d'Empfängerantenne an dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — Empfindlechkeet vum Modemempfänger an dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ ass en Dämpfungsfaktor deen zousätzlech Verloschter berücksichtegt wéinst dem Afloss vun der Äerduewerfläch, Vegetatioun, Atmosphär an aner Faktoren an dB.
Aus der Gammegleichung ass kloer datt d'Gamme nëmmen vun zwee Parameter vum Modem hänkt: Senderkraaft $inline$P_{TXdBm}$inline$ an Empfängerempfindlechkeet $inline$P_{RXdBm}$inline$, oder éischter vun hirem Ënnerscheed - den Energiebudget vum Modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Déi reschtlech Parameteren an der Gammegleichung beschreiwen d'Signalverbreedungsbedéngungen an d'Parameteren vun den Antennefeedergeräter, d.h. hunn näischt mam Modem ze dinn.
Also, fir d'Kommunikatiounsberäich ze vergréisseren, musst Dir e Modem mat engem grousse $inline$B_m$inline$ Wäert wielen. Am Tour kann $inline$B_m$inline$ erhéicht ginn andeems $inline$P_{TXdBm}$inline$ eropgeet oder duerch $inline$P_{RXdBm}$inline$ erofgoen. An deene meeschte Fäll sichen UAV Entwéckler e Modem mat héijer Senderkraaft a bezuelen wéineg Opmierksamkeet op d'Sensibilitéit vum Empfänger, obwuel se genau de Géigendeel maache mussen. E mächtege Onboard Sender vun engem Breetbandmodem bréngt déi folgend Problemer mat:
- héich Energieverbrauch;
- Bedierfnes fir Ofkillung;
- Verschlechterung vun der elektromagnetescher Kompatibilitéit (EMC) mat anere Bordausrüstung vum UAV;
- niddereg Energie Geheimnis.
Déi éischt zwee Probleemer si mat der Tatsaach verbonnen datt modern Methoden fir grouss Quantitéiten un Informatioun iwwer e Radiokanal ze vermëttelen, zum Beispill OFDM, erfuerderen. linear Sender. D'Effizienz vun de modernen lineare Radiosender ass niddereg: 10-30%. Sou gëtt 70-90% vun der wäertvoll Energie vun der UAV Energieversuergung an Hëtzt ëmgewandelt, déi effizient aus dem Modem geläscht ginn muss, soss wäert et falen oder seng Ausgangskraaft fällt wéinst Iwwerhëtzung am meeschten onopportune Moment. Zum Beispill wäert en 2 W Sender 6-20 W vun der Energieversuergung zéien, vun deenen 4-18 W an Hëtzt ëmgewandelt ginn.
D'Energie Stealth vun engem Radio Link ass wichteg fir speziell a militäresch Uwendungen. Niddereg Stealth bedeit datt de Modem Signal mat enger relativ héijer Wahrscheinlechkeet vum Opklärungsempfänger vun der Stéierungsstatioun erkannt gëtt. Deementspriechend ass d'Wahrscheinlechkeet fir e Radiolink mat nidderegen Energie Stealth ze ënnerdrécken och héich.
D'Sensibilitéit vun engem Modem Empfänger charakteriséiert seng Fäegkeet fir Informatioun aus erhalen Signaler mat engem bestëmmte Qualitéitsniveau ze extrahieren. Qualitéitscritèren kënne variéieren. Fir digitale Kommunikatiounssystemer gëtt d'Wahrscheinlechkeet vun engem Bitfehler (Bitfehlerquote - BER) oder d'Wahrscheinlechkeet vun engem Feeler an engem Informatiounspaket (Framefehlerquote - FER) am meeschten benotzt. Eigentlech ass d'Sensibilitéit den Niveau vum ganz Signal, aus deem d'Informatioun muss extrahéiert ginn. Zum Beispill, Sensibilitéit vun -98 dBm mat BER = 10-6 weist datt Informatioun mat sou engem BER kann aus engem Signal mat engem Niveau vun -98 dBm oder méi extra extrahéiert ginn, awer Informatioun mat engem Niveau vun, zum Beispill, -99 dBm kann net méi aus engem Signal mat engem Niveau vun, soen, -1 dBm extrahéiert ginn. Natierlech kënnt d'Qualitéitsreduktioun wéi de Signalniveau erof geet graduell, awer et ass derwäert ze behalen datt déi meescht modern Modem de sougenannten hunn. Schwelleffekt an deem eng Ofsenkung vun der Qualitéit wann de Signalniveau ënner der Sensibilitéit erofgeet, ganz séier geschitt. Et ass genuch fir d'Signal ëm 2-10 dB ënner der Sensibilitéit ze reduzéieren fir de BER op 1-XNUMX ze erhéijen, dat heescht datt Dir kee Video vum UAV méi gesinn. De Schwelleffekt ass eng direkt Konsequenz vum Shannon sengem Theorem fir e Kaméidi Kanal; et kann net eliminéiert ginn. D'Zerstéierung vun Informatioun wann de Signalniveau ënner der Sensibilitéit erofgeet, geschitt wéinst dem Afloss vum Kaméidi, deen am Empfänger selwer geformt gëtt. Den internen Kaméidi vun engem Empfänger kann net komplett eliminéiert ginn, awer et ass méiglech säin Niveau ze reduzéieren oder ze léieren effizient Informatioun aus engem Kaméidi Signal ze extrahieren. Modem Hiersteller benotze béid vun dësen Approchen, Verbesserunge fir d'RF Blocks vum Empfänger maachen an d'digitale Signalveraarbechtung Algorithmen verbesseren. D'Verbesserung vun der Empfindlechkeet vum Modemempfänger féiert net zu sou enger dramatescher Erhéijung vum Stroumverbrauch an der Wärmevergëftung wéi d'Erhéijung vun der Senderkraaft. Et gëtt natierlech eng Erhéijung vum Energieverbrauch an der Hëtztgeneratioun, awer et ass zimlech bescheiden.
De folgende Modem Selektioun Algorithmus ass recommandéiert aus der Siicht vun der Erreeche vun der néideg Kommunikatioun Gamme.
- Entscheed iwwer den Datenübertragungsrate.
- Wielt e Modem mat der beschter Empfindlechkeet fir déi erfuerderlech Geschwindegkeet.
- Bestëmmt d'Kommunikatiounsberäich duerch Berechnung oder Experiment.
- Wann d'Kommunikatiounsberäich manner wéi néideg ass, probéiert d'folgend Moossnamen ze benotzen (arrangéiert an der Uerdnung vu reduzéierter Prioritéit):
- reduzéieren Verloschter an Antenne Kabelen $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ andeems Dir e Kabel mat enger niddereger linearer Dämpfung bei der Operatiounsfrequenz benotzt an/oder d'Längt vun de Kabelen reduzéiert;
- Erhéijung Antenne Gewënn $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- Erhéijung vun der Modem Sender Muecht.
Empfindlechkeet Wäerter hänkt op der Daten Transfermaart Taux no der Regel: méi héich Vitesse - méi schlecht Empfindlechkeet. Zum Beispill, -98 dBm Empfindlechkeet fir 8 Mbps ass besser wéi -95 dBm Empfindlechkeet fir 12 Mbps. Dir kënnt Modem am Sënn vun Sensibilitéit vergläichen nëmme fir déiselwecht Datenübertragungsgeschwindegkeet.
Daten iwwer Senderkraaft si bal ëmmer an Modem Spezifikatioune verfügbar, awer Daten iwwer Empfängerempfindlechkeet sinn net ëmmer verfügbar oder sinn net genuch. Op d'mannst ass dëst e Grond fir virsiichteg ze sinn, well schéin Zuelen kaum Sënn maachen ze verstoppen. Zousätzlech, andeems d'Sensibilitéitsdaten net verëffentlechen, entzitt den Hiersteller de Konsument d'Méiglechkeet fir d'Kommunikatiounsberäich duerch Berechnung ze schätzen. ze Modem Akeef.
Maximum Baud Taux
D'Auswiel vun engem Modem baséiert op dësem Parameter ass relativ einfach wann d'Vitesse Ufuerderunge kloer definéiert sinn. Awer et ginn e puer Nuancen.
Wann de Problem geléist gëtt, erfuerdert déi maximal méiglech Kommunikatiounsberäich ze garantéieren a gläichzäiteg ass et méiglech eng genuch breet Frequenzband fir e Radiolink ze verdeelen, dann ass et besser e Modem ze wielen deen eng breet Frequenzband (Bandbreed) ënnerstëtzt. D'Tatsaach ass datt déi erfuerderlech Informatiounsgeschwindegkeet an enger relativ schmueler Frequenzband erreecht ka ginn andeems se dichte Modulatiounstypen benotzen (16QAM, 64QAM, 256QAM, etc.), oder an enger breeder Frequenzband andeems Dir Low-Density Modulatioun benotzt (BPSK, QPSK) ). D'Benotzung vu Low-Density Modulatioun fir sou Aufgaben ass léiwer wéinst senger méi héijer Geräischerimmunitéit. Dofir ass d'Sensibilitéit vum Empfänger besser, deementspriechend erhéicht den Energiebudget vum Modem an, als Resultat, d'Kommunikatiounsberäich.
Heiansdo setzen UAV Hiersteller d'Informatiounsgeschwindegkeet vum Radiolink vill méi héich wéi d'Geschwindegkeet vun der Quell, wuertwiertlech 2 oder méi Mol, argumentéieren datt Quelle wéi Videocodecs e verännerleche Bitrate hunn an d'Modemgeschwindegkeet sollt ausgewielt ginn andeems de maximale Wäert berücksichtegt gëtt. vun bitrate Emissiounen. An dësem Fall geet d'Kommunikatiounsberäich natierlech erof. Dir sollt dës Approche net benotzen, ausser et ass absolut néideg. Déi meescht modern Modem hunn e grousse Puffer am Sender, deen Bitrate Spikes ouni Paketverloscht glat kann. Dofir ass eng Geschwindegkeetsreserve vu méi wéi 25% net erfuerderlech. Wann et Grond ass ze gleewen datt d'Pufferkapazitéit vum kaaft Modem net genuch ass an eng wesentlech méi grouss Geschwindegkeet erfuerderlech ass, ass et besser ze refuséieren esou e Modem ze kafen.
Donnéeën Transfert Verspéidung
Wann Dir dëse Parameter evaluéiert, ass et wichteg d'Verzögerung ze trennen, déi mat Dateniwwerdroung iwwer de Radiolink ass, vun der Verzögerung erstallt vum Kodéierungs- / Dekodéierungsapparat vun der Informatiounsquell, sou wéi e Videocodec. D'Verzögerung am Radiolink besteet aus 3 Wäerter.
- Verzögerung wéinst Signalveraarbechtung am Sender an Empfänger.
- Verzögerung wéinst Signalverbreedung vum Sender zum Empfänger.
- Verzögerung wéinst Datepuffering am Sender an Zäit Divisioun Duplex (TDD) Modem.
Typ 1 Latenz, an der Erfahrung vum Auteur, rangéiert vun Zénger vu Mikrosekonnen op eng Millisekonnen. Typ 2 Verzögerung hänkt vun der Kommunikatiounsberäich of, zum Beispill, fir e 100 km Link ass et 333 μs. Typ 3 Verzögerung hänkt vun der Längt vum TDD Frame an vum Verhältnis vun der Iwwerdroungszyklus Dauer an der Gesamtframe Dauer of a ka vun 0 bis zur Frame Dauer variéieren, dh et ass eng zoufälleg Variabel. Wann de iwwerdroen Informatiounspaket um Sender-Input ass, während de Modem am Iwwerdroungszyklus ass, da gëtt de Paket op der Loft mat Null Verzögerungstyp iwwerdroen 3. Wann de Paket e bësse spéit ass an den Empfangszyklus scho ugefaang huet, dann et gëtt am Senderbuffer fir d'Dauer vum Empfangszyklus verspéit. Typesch TDD Frame Längt variéiere vun 2 bis 20 ms, sou datt de schlëmmste Fall Typ 3 Verzögerung net méi wéi 20 ms wäert sinn. Sou wäert d'total Verzögerung am Radiolink am Beräich vun 3-21 ms sinn.
De beschte Wee fir d'Verzögerung an engem Radiolink erauszefannen ass e vollstänneg Experiment mat Utilities fir d'Netzwierkeigenschaften ze evaluéieren. Et ass net recommandéiert d'Verzögerung mat der Ufro-Äntwert Method ze moossen, well d'Verzögerung an de Forward a Reverse Richtungen vläicht net déiselwecht sinn fir TDD Modem.
Gewiicht an Dimensiounen Parameteren
D'Wiel vun engem onboard Modem Eenheet no dësem Critère erfuerdert keng speziell Bemierkungen: wat méi kleng a méi hell, wat besser. Vergiesst net och iwwer de Besoin fir d'Bord-Eenheet ze killen; zousätzlech Heizkierper kënnen erfuerderlech sinn, an deementspriechend kënnen d'Gewiicht an d'Dimensiounen och eropgoen. Preferenz hei soll liicht, kleng Unitéiten mat niddereg Muecht Konsum ginn.
Fir eng Buedem-baséiert Eenheet sinn d'massdimensional Parameteren net sou kritesch. Einfachheet vun der Benotzung an Installatioun kënnt op de Virdergrond. D'Buedem Eenheet soll en Apparat zouverlässeg vun externen Aflëss geschützt sinn mat engem bequemen Montagesystem op e Mast oder Stativ. Eng gutt Optioun ass wann d'Buedem Eenheet an der selwechter Wunneng mat der Antenne integréiert ass. Idealerweis soll d'Buedem Eenheet un de Kontrollsystem duerch ee praktesche Stecker verbonne sinn. Dëst wäert Iech vu staarke Wierder spueren wann Dir Installatiounsaarbechte bei enger Temperatur vun -20 Grad maache musst.
Diät Ufuerderunge
Onboard Eenheeten, an der Regel, gi mat Ënnerstëtzung fir eng breet Palette vu Versuergungsspannungen produzéiert, zum Beispill 7-30 V, déi meescht vun de Spannungsoptiounen am UAV Stroumnetz deckt. Wann Dir d'Méiglechkeet hutt aus verschiddene Versuergungsspannungen ze wielen, da gitt Preferenz fir den niddregsten Versuergungsspannungswäert. Normalerweis ginn Modem intern vu Spannungen vun 3.3 an 5.0 V duerch sekundär Stroumversuergung ugedriwwen. D'Effizienz vun dëse sekundäre Stroumversuergung ass méi héich, wat méi kleng den Ënnerscheed tëscht der Input an der interner Spannung vum Modem ass. Méi Effizienz bedeit reduzéierter Energieverbrauch an Hëtztgeneratioun.
Buedem Eenheeten, op der anerer Säit, musse Kraaft vun enger relativ héich Spannungsquell ënnerstëtzen. Dëst erlaabt d'Benotzung vun engem Stroumkabel mat engem klenge Querschnitt, wat d'Gewiicht reduzéiert an d'Installatioun vereinfacht. All aner Saache sinn gläich, gitt Preferenz fir Buedem-baséiert Eenheeten mat PoE (Power over Ethernet) Ënnerstëtzung. An dësem Fall ass nëmmen een Ethernet Kabel erfuerderlech fir d'Buedem Eenheet mat der Kontrollstatioun ze verbannen.
Separat Kontroll / Telemetriekanal
Eng wichteg Fonktioun a Fäll wou et kee Plaz op der UAV ass fir e separaten Kommando-Telemetrie-Modem ze installéieren. Wann et Plaz ass, da kann e separaten Kontroll-/Telemetriekanal vum Breetbandmodem als Backup benotzt ginn. Wann Dir e Modem mat dëser Optioun auswielt, oppassen op d'Tatsaach datt de Modem de gewënschte Protokoll fir d'Kommunikatioun mam UAV (MAVLink oder propriétaire) ënnerstëtzt an d'Fäegkeet fir Kanal-/Telemetrie-Daten ze multiplexéieren an eng praktesch Interface op der Buedemstatioun (GS) ). Zum Beispill ass d'Bord-Eenheet vun engem Breetbandmodem mam Autopilot iwwer eng Interface wéi RS232, UART oder CAN ugeschloss, an d'Buedem Eenheet ass mat dem Kontrollcomputer iwwer eng Ethernet-Interface ugeschloss, duerch déi et néideg ass de Kommando auszetauschen , Telemetrie a Videoinformatioun. An dësem Fall muss de Modem fäeg sinn de Kommando- an Telemetriestroum tëscht den RS232-, UART- oder CAN-Interfaces vun der Bord-Eenheet an der Ethernet-Interface vun der Grondunitéit ze multiplexéieren.
Aner Parameteren oppassen op
Disponibilitéit vun Duplex Modus. Breetbandmodem fir UAVs ënnerstëtzen entweder Simplex oder Duplex Operatiounsmodi. Am Simplex Modus ass d'Dateniwwerdroung nëmmen a Richtung vun der UAV op d'NS erlaabt, an am Duplex Modus - a béid Richtungen. In der Regel, Simplex Modems hunn en agebaute Videocodec a si entwéckelt fir mat Videokameraen ze schaffen déi kee Videocodec hunn. En Simplex Modem ass net gëeegent fir un eng IP Kamera oder all aner Apparater ze verbannen déi eng IP Verbindung erfuerderen. Am Géigendeel, en Duplex Modem ass an der Regel entwéckelt fir den onboard-IP-Netzwierk vun der UAV mam IP-Netz vun der NS ze verbannen, dh et ënnerstëtzt IP Kameraen an aner IP-Geräter, awer vläicht net e gebaut- am Video Codec, well IP Video Kameraen hunn normalerweis Äre Video Codec. Ethernet Interface Support ass nëmme méiglech a Full-Duplex Modems.
Diversitéit Empfang (RX Diversitéit). D'Präsenz vun dëser Fäegkeet ass obligatoresch fir eng kontinuéierlech Kommunikatioun iwwer déi ganz Fluchdistanz ze garantéieren. Beim Ausbreedung iwwer d'Äerduewerfläch kommen d'Radiowellen an zwee Strahlen op den Empfangspunkt: laanscht en direkten Wee a mat Reflexioun vun der Uewerfläch. Wann d'Additioun vu Wellen vun zwee Strahlen an der Phase geschitt, da gëtt d'Feld am Empfangspunkt verstäerkt, a wann an der Antiphase ass et geschwächt. D'Schwächung kann zimlech bedeitend sinn - bis zum komplette Verloscht vun der Kommunikatioun. D'Präsenz vun zwou Antennen op der NS, op verschiddene Héichten, hëlleft dëse Problem ze léisen, well wann op der Plaz vun enger Antenne d'Trägere an der Antiphase bäigefüügt ginn, dann op der Plaz vun der anerer net. Als Resultat kënnt Dir eng stabil Verbindung iwwer déi ganz Distanz erreechen.
Ënnerstëtzt Netzwierktopologien. Et ass unzeroden e Modem ze wielen deen Ënnerstëtzung net nëmme fir Punkt-zu-Punkt (PTP) Topologie gëtt, awer och fir Punkt-zu-Multipunkt (PMP) a Relais (Repeater) Topologien. D'Benotzung vum Relais duerch eng zousätzlech UAV erlaabt Iech d'Ofdeckungsgebitt vum Haapt-UAV wesentlech auszebauen. PMP Support erlaabt Iech Informatioun gläichzäiteg vu verschiddene UAVs op enger NS ze kréien. Notéiert w.e.g. datt d'Ënnerstëtzung vu PMP a Relais eng Erhéijung vun der Modembandbreedung erfuerdert am Verglach zum Fall vun der Kommunikatioun mat engem eenzegen UAV. Dofir ass et fir dës Modi recommandéiert e Modem ze wielen deen eng breet Frequenzband ënnerstëtzt (op d'mannst 15-20 MHz).
Disponibilitéit vu Mëttele fir Geräischerimmunitéit ze erhéijen. Eng nëtzlech Optioun, wéinst dem intensiven Interferenzëmfeld a Beräicher wou UAVs benotzt ginn. Kaméidi Immunitéit gëtt als d'Fäegkeet vun engem Kommunikatiounssystem versteet fir seng Funktioun an der Präsenz vun Interferenz vu kënschtlechen oder natierlechen Hierkonft am Kommunikatiounskanal ze maachen. Et ginn zwou Approche fir Stéierungen ze bekämpfen. Approche 1: Design de Modem Receiver sou datt et zouverlässeg Informatiounen kréien kann och an der Präsenz vun Interferenz am Kommunikatioun Kanal Band, op Käschte vun e puer Reduktioun vun der Informatioun Transmissioun Vitesse. Approche 2: Ënnerdréckt oder dämpt Interferenz am Empfängerinput. Beispiller vun der Ëmsetzung vun der éischter Approche sinn Spektrum Verbreedung Systemer, nämlech: Frequenz hopping (FH), pseudo-zoufälleg Sequenz verbreet Spektrum (DSSS) oder en Hybrid vun deenen zwee. FH Technologie ass verbreet an UAV Kontrollkanäl ginn wéinst dem nidderegen erfuerderlechen Datenübertragungsrate an esou engem Kommunikatiounskanal. Zum Beispill, fir eng Geschwindegkeet vun 16 kbit / s an engem 20 MHz Band, kann ongeféier 500 Frequenz Positiounen organiséiert ginn, déi zouverlässeg Schutz géint schmuel-band Interferenz erlaabt. D'Benotzung vu FH fir e Breetbandkommunikatiounskanal ass problematesch well déi resultéierend Frequenzband ze grouss ass. Zum Beispill, fir 500 Frequenzpositiounen ze kréien wann Dir mat engem Signal mat enger 4 MHz Bandbreed schafft, braucht Dir 2 GHz fräi Bandbreed! Ze vill fir real ze sinn. D'Benotzung vun DSSS fir e Breetbandkommunikatiounskanal mat UAVs ass méi relevant. An dëser Technologie gëtt all Informatiounsbit gläichzäiteg op e puer (oder souguer all) Frequenzen an der Signalband duplizéiert an, an der Präsenz vu schmuelbandinterferenzéierten, kann aus Deeler vum Spektrum getrennt ginn, déi net vun Interferenz beaflosst sinn. D'Benotzung vun DSSS, souwéi FH, implizéiert datt wann d'Interferenz am Kanal erschéngt, eng Reduktioun vun der Datetransmissionsrate erfuerderlech ass. Trotzdem ass et evident datt et besser ass Video vun engem UAV an enger méi niddereger Resolutioun ze kréien wéi guer näischt. Approach 2 benotzt d'Tatsaach datt d'Interferenz, am Géigesaz zum internen Kaméidi vum Empfänger, de Radiolink vu baussen erakënnt an, wa verschidde Mëttelen am Modem präsent sinn, ënnerdréckt kënne ginn. Ënnerdréckung vun der Interferenz ass méiglech wann et an de spektralen, zäitlechen oder raimleche Beräicher lokaliséiert ass. Zum Beispill, Schmuelbandinterferenz ass an der Spektralregioun lokaliséiert a kann aus dem Spektrum mat engem speziellen Filter "ausgeschnidden" ginn. Ähnlech gëtt pulséiert Geräischer am Zäitdomän lokaliséiert; fir et z'ënnerdrécken, gëtt de betroffenen Gebitt aus dem Inputsignal vum Empfänger geläscht. Wann d'Interferenz net schmuelband oder pulséiert ass, da kann e raimlechen Ënnerdrécker benotzt ginn fir se z'ënnerdrécken, well Interferenz trëtt an d'Empfangantenne vun enger Quell aus enger bestëmmter Richtung. Wann d'Null vum Stralungsmuster vun der Empfangsantenne an d'Richtung vun der Interferenzquell positionéiert ass, gëtt d'Interferenz ënnerdréckt. Esou Systemer ginn adaptiv Beamforming & Beam Nulling Systemer genannt.
Radio Protokoll benotzt. Modem Hiersteller kënnen e Standard (WiFi, DVB-T) oder propriétaire Radioprotokoll benotzen. Dëse Parameter gëtt selten an de Spezifikatioune uginn. D'Benotzung vun DVB-T gëtt indirekt ugewisen duerch déi ënnerstëtzte Frequenzbands 2/4/6/7/8, heiansdo 10 MHz an d'Ernimmung am Text vun der Spezifizéierung vun der COFDM (kodéiert OFDM) Technologie an där OFDM a Verbindung benotzt gëtt mat Kaméidi-resistent géint coding. Am laanschtgoungen bemierken mir datt COFDM reng e Werbe-Slogan ass an keng Virdeeler iwwer OFDM huet, well OFDM ouni Kaméidi-resistent Kodéierung ni an der Praxis benotzt gëtt. Equalize COFDM an OFDM wann Dir dës Ofkierzungen an Radio Modem Spezifikatioune gesinn.
Modems, déi e Standardprotokoll benotzen, ginn normalerweis op Basis vun engem spezialiséierte Chip (WiFi, DVB-T) gebaut, deen a Verbindung mat engem Mikroprozessor funktionnéiert. Mat engem personaliséierte Chip erliichtert de Modemhersteller vill vun de Kappwéi verbonne mam Design, Modelléierung, Ëmsetzung an Test vun hirem eegene Radioprotokoll. De Mikroprozessor gëtt benotzt fir dem Modem déi néideg Funktionalitéit ze ginn. Esou Modem hunn déi folgend Virdeeler.
- Bëlleg Präis.
- Gutt Gewiicht a Gréisst Parameteren.
- Niddereg Stroumverbrauch.
Et ginn och Nodeeler.
- Onméiglechkeet d'Charakteristiken vun der Radio Interface z'änneren andeems d'Firmware geännert gëtt.
- Niddereg Stabilitéit vun Ëmgeréits op laang Dauer.
- Limitéiert Fäegkeeten fir qualifizéiert technesch Ënnerstëtzung ze bidden wann Dir net-Standard Probleemer léist.
Déi geréng Stabilitéit vun Ëmgeréits ass wéinst der Tatsaach, datt Chip Hiersteller konzentréieren haaptsächlech op Mass Mäert (Fernseh, Computeren, etc.). Hiersteller vu Modem fir UAVs sinn net eng Prioritéit fir si a si kënnen op kee Fall d'Entscheedung vum Chiphersteller beaflossen fir d'Produktioun ouni adequat Ersatz mat engem anere Produkt ze stoppen. Dës Feature gëtt verstäerkt duerch den Trend vu Verpakung vu Radiointerfaces a spezialiséierte Mikrokreesser wéi "System on Chip" (System on Chip - SoC), an dofir ginn individuell Radiointerface Chips graduell aus dem Hallefleitmaart gewascht.
Begrenzte Fähigkeiten bei der technescher Ënnerstëtzung sinn wéinst der Tatsaach, datt d'Entwécklungsteams vu Modems op Basis vum Standard Radioprotokoll gutt mat Spezialisten besat sinn, virun allem an der Elektronik a Mikrowellentechnologie. Et kann iwwerhaapt keng Radiokommunikatiounsspezialisten do sinn, well et keng Problemer gëtt fir si ze léisen. Dofir kënnen UAV Hiersteller no Léisunge fir net-trivial Radiokommunikatiounsproblemer enttäuscht sinn a punkto Berodung an technesch Hëllef.
Modems mat engem propriétaire Radio Protokoll sinn op der Basis vun universell Analog an digital Signal Veraarbechtung Chips gebaut. D'Versuergungsstabilitéit vun esou Chips ass ganz héich. Richteg, de Präis ass och héich. Esou Modem hunn déi folgend Virdeeler.
- Breet Méiglechkeeten fir de Modem un d'Bedierfnesser vum Client unzepassen, dorënner d'Adaptatioun vum Radio-Interface andeems d'Firmware geännert gëtt.
- Zousätzlech Radio-Interface-Fäegkeeten, déi interessant sinn fir an UAVs ze benotzen a fehlen an Modem, gebaut op Basis vu Standard Radioprotokoller.
- Héich Stabilitéit vun Ëmgeréits, inkl. laangfristeg.
- Héich Niveau vun der technescher Ënnerstëtzung, dorënner d'Léisung vun net-Standard Probleemer.
Nodeeler.
- Helle Präis
- D'Gewiicht an d'Gréisst Parameter kënne méi schlëmm sinn wéi déi vu Modem déi Standard Radioprotokoller benotzen.
- Erhéije Stroumverbrauch vun der digitaler Signalveraarbechtungseenheet.
Technesch Donnéeën vun e puer Modem fir UAVs
D'Tabell weist d'technesch Parameter vun e puer Modem fir UAVs, déi um Maart verfügbar sinn.
Notéiert datt och wann den 3D Link Modem déi niddregst Senderkraaft am Verglach zum Picoradio OEM a J11 Modem huet (25 dBm vs. 27-30 dBm), ass den 3D Link Power Budget méi héich wéi déi Modem wéinst der héijer Empfängerempfindlechkeet (mat der selwecht Datenübertragungsgeschwindegkeet fir d'Modems déi vergläicht). Also ass d'Kommunikatiounsberäich wann Dir 3D Link benotzt, méi grouss mat besseren Energiestealth.
Dësch. Technesch Daten vun e puer Breetbandmodem fir UAVs a Robotik
Parameter
(ausgefouert am Modul vum Microhard)
(kuck och )
Fabrikant, Land
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Airborne Innovatiounen, Kanada
DTC, UK
Redess, China
Kommunikatiounsbereich [km]
20-60
5
n/a*
n/a*
10-20
Geschwindegkeet [Mbps]
0.023-64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Datenübertragungsverzögerung [ms]
1-20
25
n/a*
15-100
15-30
Dimensiounen vun der Onboard Eenheet LxBxH [mm]
77x45x25
74x54x26
40x40x10 (ouni Wunneng)
67x68x22
76x48x20
Gesamtgewicht [gram]
89
105
17.6 (ouni Wunneng)
135
88
Informatioun Schnëttplazen
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (optional)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Onboard Eenheet Stroumversuergung [Volt/Watt]
7-30/6.7
7-26/n/a*
5-58/4.8
5.9-17.8/4.5-7
7-18/8
Buedem Eenheet Power [Volt/Watt]
18-75 oder PoE/7
7-26/n/a*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5
Sender Kraaft [dBm]
25
n/a*
27-30
20
30
Empfängerempfindlechkeet [dBm] (fir Geschwindegkeet [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)
Modem Energiebudget [dB] (fir Geschwindegkeet [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)
Ënnerstëtzt Frequenzbands [MHz]
4-20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625, 1.25; 2.5, 6; 7, 8; XNUMX; XNUMX; XNUMX ,XNUMX
2; 4; 8
Simplex / Duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Einfach
Duplex
Ënnerstëtzung fir Diversitéit
jo
jo
jo
jo
jo
Separat Kanal fir Kontroll / Telemetrie
jo
jo
jo
kee
jo
Ënnerstëtzt UAV Kontrollprotokoller am Kontroll / Telemetriekanal
MAVLink, propriétaire
MAVLink, propriétaire
kee
kee
MAV Link
Multiplexing Ënnerstëtzung am Kontroll / Telemetrie Kanal
jo
jo
kee
kee
n/a*
Netzwierktopologien
PTP, PMP, Relais
PTP, PMP, Relais
PTP, PMP, Relais
PTP
PTP, PMP, Relais
Mëttel fir d'Erhéijung vun der Geräischerimmunitéit
DSSS, schmuel an Pulsatiounsperiod suppressors
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Radio Protokoll
propriétaire
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - keng Donnéeën.
Iwwer den Autor
Alexander Smorodinov [ENG][Email geschützt]] ass e féierende Spezialist bei Geoscan LLC am Beräich vun der drahtloser Kommunikatioun. Vun 2011 bis haut huet hien Radioprotokollen a Signalveraarbechtungsalgorithmen fir Breetbandradiomodem fir verschidden Zwecker entwéckelt, wéi och déi entwéckelt Algorithmen op Basis vu programméierbare Logik Chips implementéiert. Dem Auteur seng Interesseberäicher enthalen d'Entwécklung vu Synchroniséierungsalgorithmen, Kanaleigenschaftsschätzung, Modulatioun / Demodulatioun, Kaméidi-resistent Kodéierung, souwéi e puer Medienzougangschicht (MAC) Algorithmen. Ier hien Geoscan bäitrieden, huet den Auteur a verschiddenen Organisatiounen geschafft, personaliséiert drahtlose Kommunikatiounsapparater entwéckelt. Vun 2002 bis 2007 huet hien bei Proteus LLC als féierende Spezialist an der Entwécklung vu Kommunikatiounssystemer op Basis vum IEEE802.16 (WiMAX) Standard geschafft. Vun 1999 bis 2002, war den Auteur an der Entwécklung vun Kaméidi-resistent géint coding algorithms a Modeller vun Radio Link routes um Bundesstaat Unitary Enterprise Central Research Institut "Granit" involvéiert. Den Auteur krut e Candidate of Technical Sciences Diplom vun der St. Alexander ass en aktuelle Member vun IEEE an der IEEE Communications Society.
Source: will.com