Iššūkis perduoti didelius duomenų kiekius iš nepilotuojamų orlaivių (UAV) arba antžeminės robotikos nėra neįprasta šiuolaikinėse programose. Šiame straipsnyje aptariami plačiajuosčio ryšio modemų atrankos kriterijai ir susijusios problemos. Straipsnis buvo parašytas UAV ir robotikos kūrėjams.
Atrankos kriterijai
Pagrindiniai UAV ar robotikos plačiajuosčio ryšio modemo pasirinkimo kriterijai yra šie:
- Ryšio diapazonas.
- Didžiausia duomenų perdavimo sparta.
- Duomenų perdavimo vėlavimas.
- Svorio ir matmenų parametrai.
- Palaikomos informacijos sąsajos.
- Mitybos reikalavimai.
- Atskiras valdymo/telemetrijos kanalas.
Ryšio diapazonas
Ryšio diapazonas priklauso ne tik nuo modemo, bet ir nuo antenų, antenų kabelių, radijo bangų sklidimo sąlygų, išorinių trukdžių ir kitų priežasčių. Norėdami atskirti paties modemo parametrus nuo kitų parametrų, turinčių įtakos ryšio diapazonui, apsvarstykite diapazono lygtį [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Radijo bangų sklidimas ir radijo jungčių veikimas. Ryšys. Maskva. 1971 m.]
$$display$$ 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}},$$rodyti$$
kur
$inline$R$inline$ — reikalingas ryšio diapazonas metrais;
$inline$F$inline$ — dažnis Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — modemo siųstuvo galia dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — siųstuvo antenos stiprinimas dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — kabelio nuo modemo iki siųstuvo antenos nuostoliai dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — imtuvo antenos stiprinimas dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — kabelio nuo modemo iki imtuvo antenos nuostoliai dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ – modemo imtuvo jautrumas dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ yra slopinimo koeficientas, kuris atsižvelgia į papildomus nuostolius dėl Žemės paviršiaus, augmenijos, atmosferos ir kitų veiksnių įtakos dB.
Iš diapazono lygties aišku, kad diapazonas priklauso tik nuo dviejų modemo parametrų: siųstuvo galios $inline$P_{TXdBm}$inline$ ir imtuvo jautrumo $inline$P_{RXdBm}$inline$, tiksliau nuo jų skirtumo. - modemo energijos biudžetas
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Likę diapazono lygties parametrai apibūdina signalo sklidimo sąlygas ir antenos tiekimo įrenginių parametrus, t.y. neturi nieko bendra su modemu.
Taigi, norint padidinti ryšio diapazoną, reikia pasirinkti modemą su didele $inline$B_m$inline$ reikšme. Savo ruožtu $inline$B_m$inline$ galima padidinti padidinus $inline$P_{TXdBm}$inline$ arba sumažinant $inline$P_{RXdBm}$inline$. Daugeliu atvejų UAV kūrėjai ieško modemo su didele siųstuvo galia ir mažai dėmesio skiria imtuvo jautrumui, nors reikia daryti visiškai priešingai. Galingas plačiajuosčio modemo borto siųstuvas sukelia šias problemas:
- didelis energijos suvartojimas;
- aušinimo poreikis;
- elektromagnetinio suderinamumo (EMS) pablogėjimas su kita UAV borte įranga;
- mažas energijos slaptumas.
Pirmosios dvi problemos yra susijusios su tuo, kad šiuolaikiniai metodai dideliam informacijos kiekiui perduoti radijo kanalu, pavyzdžiui, OFDM, reikalauja linijinis siųstuvas. Šiuolaikinių linijinių radijo siųstuvų efektyvumas mažas: 10–30%. Taigi 70-90% brangios UAV maitinimo šaltinio energijos paverčiama šiluma, kurią reikia efektyviai pašalinti iš modemo, kitaip jis suges arba jo išėjimo galia sumažės dėl perkaitimo pačiu netinkamiausiu momentu. Pavyzdžiui, 2 W siųstuvas iš maitinimo šaltinio ims 6–20 W, iš kurių 4–18 W pavers šiluma.
Radijo ryšio energijos slaptumas yra svarbus specialioms ir karinėms reikmėms. Žemas slaptumas reiškia, kad modemo signalą gana didele tikimybe aptinka trukdymo stoties žvalgybos imtuvas. Atitinkamai didelė tikimybė, kad radijo ryšys bus nuslopintas naudojant mažos energijos slaptumą.
Modemo imtuvo jautrumas apibūdina jo gebėjimą išgauti informaciją iš gautų signalų tam tikru kokybės lygiu. Kokybės kriterijai gali skirtis. Skaitmeninio ryšio sistemoms dažniausiai naudojama bitų klaidos tikimybė (bit error rate – BER) arba informacijos paketo klaidos tikimybė (frame error rate – FER). Tiesą sakant, jautrumas yra paties signalo, iš kurio reikia išgauti informaciją, lygis. Pavyzdžiui, jautrumas –98 dBm, kai BER = 10–6, rodo, kad informaciją su tokiu BER galima išgauti iš signalo, kurio lygis yra –98 dBm arba didesnis, tačiau informaciją, kurios lygis, tarkime, –99 dBm, galima gauti. nebebus išgaunamas iš signalo, kurio lygis, tarkime, –1 dBm. Žinoma, kokybės mažėjimas mažėjant signalo lygiui vyksta palaipsniui, tačiau verta turėti omenyje, kad dauguma šiuolaikinių modemų turi vadinamuosius. slenkstinis efektas, kai labai greitai sumažėja kokybė, kai signalo lygis nukrenta žemiau jautrumo. Pakanka sumažinti signalą 2-10 dB žemiau jautrumo, kad BER padidėtų iki 1-XNUMX, o tai reiškia, kad vaizdo iš UAV nebematysite. Slenksčio efektas yra tiesioginė Šenono teoremos triukšmingam kanalui pasekmė; jo negalima pašalinti. Informacijos sunaikinimas, kai signalo lygis nukrenta žemiau jautrumo, atsiranda dėl triukšmo, kuris susidaro pačiame imtuve, įtakos. Imtuvo vidinio triukšmo visiškai pašalinti negalima, tačiau galima sumažinti jo lygį arba išmokti efektyviai išgauti informaciją iš triukšmingo signalo. Modemų gamintojai taiko abu šiuos metodus, tobulindami imtuvo RF blokus ir tobulindami skaitmeninių signalų apdorojimo algoritmus. Modemo imtuvo jautrumo pagerinimas nesukelia tokio dramatiško energijos suvartojimo ir šilumos išsklaidymo padidėjimo, kaip padidina siųstuvo galią. Žinoma, energijos suvartojimas ir šilumos gamyba didėja, tačiau jis yra gana kuklus.
Norint pasiekti reikiamą ryšio diapazoną, rekomenduojamas toks modemo pasirinkimo algoritmas.
- Nuspręskite dėl duomenų perdavimo spartos.
- Pasirinkite modemą, kurio jautrumas yra geriausias reikiamam greičiui.
- Skaičiuodami arba eksperimentuodami nustatykite ryšio diapazoną.
- Jei ryšio diapazonas yra mažesnis nei būtina, pabandykite naudoti šias priemones (išdėstytas mažėjančio prioriteto tvarka):
- sumažinti nuostolius antenos kabeliuose $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ naudojant kabelį su mažesniu tiesiniu slopinimu prie veikimo dažnio ir (arba) sumažinant kabelių ilgį;
- padidinti antenos stiprinimą $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- padidinti modemo siųstuvo galią.
Jautrumo reikšmės priklauso nuo duomenų perdavimo spartos pagal taisyklę: didesnis greitis – blogesnis jautrumas. Pavyzdžiui, -98 dBm jautrumas 8 Mbps yra geresnis nei -95 dBm jautrumas 12 Mbps. Galite palyginti modemus pagal jautrumą tik tuo pačiu duomenų perdavimo greičiu.
Duomenys apie siųstuvo galią beveik visada pateikiami modemo specifikacijose, tačiau duomenys apie imtuvo jautrumą ne visada prieinami arba jų nepakanka. Bent jau tai yra priežastis būti atsargiems, nes gražių skaičių vargu ar prasminga slėpti. Be to, neskelbdamas jautrumo duomenų gamintojas atima iš vartotojo galimybę skaičiavimo būdu įvertinti ryšio diapazoną. į modemo pirkimas.
Didžiausia duomenų perdavimo sparta
Pasirinkti modemą pagal šį parametrą yra gana paprasta, jei greičio reikalavimai yra aiškiai apibrėžti. Tačiau yra keletas niuansų.
Jeigu sprendžiama problema reikalauja užtikrinti maksimalų įmanomą ryšio diapazoną ir tuo pačiu galima skirti pakankamai plačią dažnių juostą radijo ryšiui, tuomet geriau rinktis modemą, palaikantį plačią dažnių juostą (pralaidumą). Reikalas tas, kad reikiamą informacijos greitį galima pasiekti santykinai siauroje dažnių juostoje naudojant tankius moduliavimo tipus (16QAM, 64QAM, 256QAM ir kt.), arba plačioje dažnių juostoje naudojant mažo tankio moduliaciją (BPSK, QPSK). ). Tokioms užduotims geriau naudoti mažo tankio moduliaciją dėl didesnio atsparumo triukšmui. Todėl imtuvo jautrumas yra geresnis, atitinkamai padidėja modemo energijos biudžetas ir dėl to ryšio diapazonas.
Kartais UAV gamintojai nustato radijo ryšio informacijos greitį daug didesnį nei šaltinio greitis, pažodžiui 2 ar daugiau kartų, teigdami, kad šaltiniai, tokie kaip vaizdo kodekai, turi kintamą bitų spartą, o modemo greitis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į didžiausią vertę. bitų perdavimo spartos. Tokiu atveju ryšio diapazonas natūraliai sumažėja. Neturėtumėte naudoti šio metodo, nebent tai absoliučiai būtina. Daugumos šiuolaikinių modemų siųstuvas turi didelį buferį, kuris gali išlyginti bitų spartos šuolius neprarandant paketų. Todėl daugiau nei 25% greičio rezervas nereikalingas. Jeigu yra pagrindo manyti, kad perkamo modemo buferinės talpos nepakanka ir reikia žymiai didesnio greičio didinimo, tuomet tokio modemo geriau atsisakyti.
Duomenų perdavimo vėlavimas
Vertinant šį parametrą, svarbu atskirti delsą, susijusią su duomenų perdavimu radijo ryšiu, nuo delsos, kurią sukuria informacijos šaltinio kodavimo/dekodavimo įrenginys, pavyzdžiui, vaizdo kodekas. Radijo ryšio uždelsimas susideda iš 3 reikšmių.
- Vėlavimas dėl signalo apdorojimo siųstuve ir imtuve.
- Vėlavimas dėl signalo sklidimo iš siųstuvo į imtuvą.
- Vėlavimas dėl duomenų buferio siųstuvo laiko padalijimo dvipusio (TDD) modemuose.
1 tipo delsa, autoriaus patirtimi, svyruoja nuo dešimčių mikrosekundžių iki vienos milisekundės. 2 tipo delsa priklauso nuo ryšio diapazono, pavyzdžiui, 100 km jungties atveju jis yra 333 μs. 3 tipo delsa priklauso nuo TDD kadro ilgio ir nuo perdavimo ciklo trukmės santykio su visa kadro trukme ir gali svyruoti nuo 0 iki kadro trukmės, t.y. tai yra atsitiktinis kintamasis. Jei perduotas informacijos paketas yra siųstuvo įėjime, kai modemas yra perdavimo cikle, tada paketas bus perduotas eteryje su nulinės uždelsimo tipu 3. Jei paketas šiek tiek vėluoja ir priėmimo ciklas jau prasidėjo, tada jis bus atidėtas siųstuvo buferyje viso priėmimo ciklo metu. Įprasti TDD kadrų ilgiai svyruoja nuo 2 iki 20 ms, todėl blogiausiu atveju 3 tipo uždelsimas neviršys 20 ms. Taigi bendras radijo ryšio vėlavimas bus 3–21 ms diapazone.
Geriausias būdas sužinoti radijo ryšio vėlavimą yra viso masto eksperimentas, naudojant tinklo charakteristikas įvertinančias paslaugas. Nerekomenduojama matuoti delsos naudojant užklausos-atsakymo metodą, nes TDD modemų uždelsimas pirmyn ir atgal gali būti nevienodas.
Svorio ir matmenų parametrai
Pasirinkus integruotą modemo įrenginį pagal šį kriterijų, ypatingų komentarų nereikia: kuo mažesnis ir lengvesnis, tuo geriau. Nepamirškite ir apie būtinybę vėsinti borto įrenginį, gali prireikti papildomų radiatorių, todėl svoris ir matmenys taip pat gali padidėti. Čia pirmenybė turėtų būti teikiama lengviems, mažo dydžio įrenginiams, kurių energijos suvartojimas yra mažas.
Antžeminio įrenginio masės matmenų parametrai nėra tokie svarbūs. Išryškėja naudojimo ir montavimo paprastumas. Antžeminis blokas turi būti patikimai nuo išorinių poveikių apsaugotas įrenginys su patogia tvirtinimo sistema prie stiebo ar trikojo. Geras pasirinkimas yra tada, kai įžeminimo blokas yra integruotas tame pačiame korpuse su antena. Idealiu atveju įžeminimo blokas turėtų būti prijungtas prie valdymo sistemos per vieną patogią jungtį. Tai išgelbės jus nuo griežtų žodžių, kai reikia atlikti dislokavimo darbus –20 laipsnių temperatūroje.
Mitybos reikalavimai
Borto įrenginiai, kaip taisyklė, gaminami palaikant platų maitinimo įtampų diapazoną, pavyzdžiui, 7–30 V, o tai apima daugumą UAV maitinimo tinklo įtampos variantų. Jei turite galimybę rinktis iš kelių maitinimo įtampų, pirmenybę teikite mažiausiai maitinimo įtampos vertei. Paprastai modemai iš vidaus maitinami iš 3.3 ir 5.0 V įtampos per antrinius maitinimo šaltinius. Šių antrinių maitinimo šaltinių efektyvumas yra didesnis, tuo mažesnis skirtumas tarp modemo įvesties ir vidinės įtampos. Padidėjęs efektyvumas reiškia mažesnį energijos suvartojimą ir šilumos gamybą.
Kita vertus, įžeminimo įrenginiai turi palaikyti maitinimą iš gana aukštos įtampos šaltinio. Tai leidžia naudoti mažo skerspjūvio maitinimo kabelį, kuris sumažina svorį ir supaprastina montavimą. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, pirmenybę teikite antžeminiams įrenginiams su PoE (Power over Ethernet) palaikymu. Šiuo atveju įžeminimo blokui prijungti prie valdymo pulto reikia tik vieno eterneto kabelio.
Atskiras valdymo/telemetrijos kanalas
Svarbi funkcija tais atvejais, kai UAV nelieka vietos atskiram komandų-telemetrijos modemui įdiegti. Jei yra vietos, tada kaip atsarginę kopiją galima naudoti atskirą plačiajuosčio modemo valdymo/telemetrijos kanalą. Renkantis modemą su šia parinktimi, atkreipkite dėmesį į tai, kad modemas palaiko norimą ryšio su UAV protokolą (MAVLink arba patentuotą) ir galimybę multipleksuoti valdymo kanalo/telemetrijos duomenis į patogią sąsają antžeminėje stotyje (GS). ). Pavyzdžiui, plačiajuosčio modemo borto blokas yra prijungtas prie autopiloto per sąsają, pvz., RS232, UART arba CAN, o antžeminis įrenginys yra prijungtas prie valdymo kompiuterio per Ethernet sąsają, per kurią reikia keistis komandomis. , telemetrijos ir vaizdo informacija. Šiuo atveju modemas turi turėti galimybę multipleksuoti komandų ir telemetrijos srautą tarp borto įrenginio RS232, UART arba CAN sąsajų ir antžeminio įrenginio Ethernet sąsajos.
Kiti parametrai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį
Galimybė naudoti dvipusį režimą. Plačiajuosčio ryšio modemai, skirti UAV, palaiko vienpusio arba dvipusio veikimo režimus. Simplekso režimu duomenų perdavimas leidžiamas tik kryptimi iš UAV į NS, o dvipusio režimu - abiem kryptimis. Paprastai simplex modemai turi įmontuotą vaizdo kodeką ir yra skirti dirbti su vaizdo kameromis, kuriose nėra vaizdo kodeko. Vienpusis modemas netinka prisijungti prie IP kameros ar kitų įrenginių, kuriems reikalingas IP ryšys. Priešingai, dvipusis modemas, kaip taisyklė, yra skirtas sujungti UAV borto IP tinklą su NS IP tinklu, ty palaiko IP kameras ir kitus IP įrenginius, tačiau gali neturėti įmontuoto. vaizdo kodeke, nes IP vaizdo kameros paprastai turi jūsų vaizdo kodeką. Ethernet sąsajos palaikymas galimas tik dvipusiuose modemuose.
Įvairovės priėmimas (RX įvairovė). Šios galimybės buvimas yra būtinas norint užtikrinti nenutrūkstamą ryšį per visą skrydžio atstumą. Sklindančios Žemės paviršiumi radijo bangos į priėmimo tašką patenka dviem spinduliais: tiesioginiu keliu ir atsispindėdamos nuo paviršiaus. Jei dviejų pluoštų bangos pridedamos fazėje, laukas priėmimo taške sustiprėja, o jei priešfazėje - susilpnėja. Susilpnėjimas gali būti gana didelis - iki visiško ryšio praradimo. Dviejų antenų buvimas ant NS, esančios skirtinguose aukščiuose, padeda išspręsti šią problemą, nes jei vienos antenos vietoje spinduliai pridedami priešfaziškai, tai kitose jie ne. Dėl to galite pasiekti stabilų ryšį per visą atstumą.
Palaikomos tinklo topologijos. Patartina rinktis tokį modemą, kuris palaikytų ne tik taškas į tašką (PTP), bet ir taškas iki kelių taškų (PMP) ir relės (repeater) topologijas. Relės naudojimas per papildomą UAV leidžia žymiai išplėsti pagrindinio UAV aprėpties zoną. PMP palaikymas leis gauti informaciją vienu metu iš kelių UAV vienoje NS. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad norint palaikyti PMP ir relę, reikės padidinti modemo pralaidumą, palyginti su ryšiu su vienu UAV. Todėl šiems režimams rekomenduojama rinktis modemą, kuris palaiko plačią dažnių juostą (bent 15-20 MHz).
Priemonių, skirtų padidinti atsparumą triukšmui, prieinamumas. Naudinga parinktis, atsižvelgiant į intensyvią trukdžių aplinką vietose, kuriose naudojami UAV. Triukšmo atsparumas suprantamas kaip ryšio sistemos gebėjimas atlikti savo funkciją esant dirbtinės ar natūralios kilmės trukdžiams ryšio kanale. Yra du būdai kovoti su trukdžiais. 1 metodas: suprojektuokite modemo imtuvą taip, kad jis galėtų patikimai priimti informaciją net esant trikdžiams ryšio kanalo juostoje, šiek tiek sumažinant informacijos perdavimo greitį. 2 būdas: slopinkite arba susilpninkite imtuvo įvesties trukdžius. Pirmojo metodo įgyvendinimo pavyzdžiai yra spektro sklaidos sistemos, būtent: dažnio šuoliavimas (FH), pseudoatsitiktinės sekos išplitimo spektras (DSSS) arba abiejų hibridas. FH technologija tapo plačiai paplitusi UAV valdymo kanaluose dėl mažo reikiamo duomenų perdavimo greičio tokiame ryšio kanale. Pavyzdžiui, 16 kbit/s greičiui 20 MHz juostoje galima organizuoti apie 500 dažnių pozicijų, o tai leidžia patikimai apsisaugoti nuo siaurajuosčio trikdžių. FH naudojimas plačiajuosčio ryšio kanalui yra problemiškas, nes gaunama dažnių juosta yra per didelė. Pavyzdžiui, norint gauti 500 dažnių pozicijų dirbant su 4 MHz dažnių juostos pločio signalu, jums reikės 2 GHz laisvos juostos pločio! Per daug, kad būtų tikra. DSSS naudojimas plačiajuosčio ryšio kanalui su UAV yra aktualesnis. Šioje technologijoje kiekvienas informacijos bitas dubliuojamas vienu metu keliais (ar net visais) dažniais signalo juostoje ir, esant siaurajuosčiams trukdžiams, gali būti atskirtas nuo trikdžių nepaveiktų spektro dalių. DSSS, taip pat FH, naudojimas reiškia, kad kai kanale atsiranda trikdžių, reikės sumažinti duomenų perdavimo spartą. Nepaisant to, akivaizdu, kad geriau gauti vaizdo įrašą iš UAV mažesne raiška nei nieko. 2 metodu naudojamasi tuo, kad trukdžiai, skirtingai nei imtuvo vidinis triukšmas, į radijo ryšį patenka iš išorės ir, jei modeme yra tam tikros priemonės, gali būti slopinami. Trikdžius galima slopinti, jei jie yra lokalizuoti spektrinėje, laiko ar erdvinėje srityse. Pavyzdžiui, siaurajuosčiai trukdžiai yra lokalizuoti spektrinėje srityje ir gali būti „iškirpti“ iš spektro naudojant specialų filtrą. Panašiai impulsinis triukšmas yra lokalizuotas laiko srityje; norint jį slopinti, paveikta sritis pašalinama iš imtuvo įvesties signalo. Jei trukdžiai nėra siaurajuosčiai arba impulsiniai, tada jiems slopinti galima naudoti erdvinį slopintuvą, nes trukdžiai patenka į priėmimo anteną iš šaltinio iš tam tikros krypties. Jei priėmimo antenos spinduliuotės modelio nulis yra trukdžių šaltinio kryptimi, trukdžiai bus slopinami. Tokios sistemos vadinamos adaptyviosiomis spindulio formavimo ir spindulio nulinimo sistemomis.
Naudojamas radijo protokolas. Modemų gamintojai gali naudoti standartinį (WiFi, DVB-T) arba patentuotą radijo protokolą. Šis parametras specifikacijose nurodomas retai. Apie DVB-T naudojimą netiesiogiai nurodo palaikomos 2/4/6/7/8, kartais 10 MHz dažnių juostos ir COFDM (koduotos OFDM) technologijos, kurioje OFDM naudojamas kartu, specifikacijos paminėjimas tekste. su triukšmui atspariu kodavimu. Praeidami pažymime, kad COFDM yra grynai reklaminis šūkis ir neturi jokių pranašumų prieš OFDM, nes OFDM be triukšmui atsparaus kodavimo praktiškai nenaudojamas. Sulyginkite COFDM ir OFDM, kai pamatysite šias santrumpas radijo modemo specifikacijose.
Standartinį protokolą naudojantys modemai paprastai yra kuriami remiantis specializuota lustu (WiFi, DVB-T), veikiančia kartu su mikroprocesoriumi. Naudojant tinkintą lustą modemo gamintojui nereikia daug galvos skausmų, susijusių su savo radijo protokolo projektavimu, modeliavimu, įgyvendinimu ir testavimu. Mikroprocesorius naudojamas modemui suteikti reikiamą funkcionalumą. Tokie modemai turi šiuos privalumus.
- Žema kaina
- Geri svorio ir dydžio parametrai.
- Mažas energijos suvartojimas.
Yra ir trūkumų.
- Neįmanoma pakeisti radijo sąsajos charakteristikų keičiant programinę-aparatinę įrangą.
- Žemas tiekimo stabilumas ilgalaikėje perspektyvoje.
- Ribotos galimybės teikti kvalifikuotą techninę pagalbą sprendžiant nestandartines problemas.
Mažą tiekimo stabilumą lemia tai, kad lustų gamintojai pirmiausia orientuojasi į masines rinkas (televizoriai, kompiuteriai ir kt.). UAV modemų gamintojai jiems nėra prioritetas ir jie niekaip negali daryti įtakos lusto gamintojo sprendimui nutraukti gamybą, tinkamai nepakeitus kitu gaminiu. Šią savybę sustiprina tendencija supakuoti radijo sąsajas į specializuotas mikroschemas, tokias kaip „sistema mikroschemoje“ (System on Chip – SoC), todėl atskiri radijo sąsajų lustai palaipsniui išplaunami iš puslaidininkių rinkos.
Ribotos techninės pagalbos teikimo galimybės atsiranda dėl to, kad standartiniu radijo protokolu pagrįstų modemų kūrimo komandos yra gerai sukomplektuotos specialistų, pirmiausia elektronikos ir mikrobangų technologijų srityse. Radijo ryšio specialistų ten gali išvis nebūti, nes jiems spręsti nėra jokių problemų. Todėl UAV gamintojai, ieškantys nereikšmingų radijo ryšio problemų sprendimų, gali nusivilti konsultacijomis ir technine pagalba.
Modemai, naudojantys patentuotą radijo protokolą, yra sukurti universalių analoginių ir skaitmeninių signalų apdorojimo lustų pagrindu. Tokių lustų tiekimo stabilumas yra labai didelis. Tiesa, kaina taip pat didelė. Tokie modemai turi šiuos privalumus.
- Plačios galimybės pritaikyti modemą pagal kliento poreikius, įskaitant radijo sąsajos pritaikymą keičiant programinę-aparatinę įrangą.
- Papildomos radijo sąsajos galimybės, kurios yra įdomios naudoti UAV ir kurių nėra modemuose, sukurtuose remiantis standartiniais radijo protokolais.
- Didelis tiekimo stabilumas, įskaitant. ilgalaikėje perspektyvoje.
- Aukšto lygio techninė pagalba, įskaitant nestandartinių problemų sprendimą.
Trūkumai.
- Aukšta kaina
- Svorio ir dydžio parametrai gali būti blogesni nei modemų, naudojančių standartinius radijo protokolus.
- Padidėjęs skaitmeninio signalo apdorojimo įrenginio energijos suvartojimas.
Kai kurių UAV modemų techniniai duomenys
Lentelėje pateikiami kai kurių rinkoje esančių UAV modemų techniniai parametrai.
Atminkite, kad nors 3D Link modemas turi mažiausią perdavimo galią, palyginti su Picoradio OEM ir J11 modemais (25 dBm ir 27–30 dBm), 3D Link galios biudžetas yra didesnis nei tų modemų dėl didelio imtuvo jautrumo (su lyginamų modemų duomenų perdavimo greitis). Taigi, naudojant 3D Link ryšio diapazonas bus didesnis, nes energija bus paslaptingesnė.
Lentelė. Kai kurių plačiajuosčio ryšio modemų, skirtų UAV ir robotams, techniniai duomenys
Parametras
(atliekama modulyje iš Microhard)
(taip pat žr )
Gamintojas, šalis
Geoscan, RF
Mobilicom, Izraelis
Airborne Innovations, Kanada
DTC, JK
Redesas, Kinija
Дальность связи [км]
20−60
5
n/a*
n/a*
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
n/a*
15-100
15-30
Габариты бортового блока ДхШхВ [мм]
77х45х25
74h54h26
40x40x10 (be korpuso)
67h68h22
76h48h20
Масса бортового блока [грамм]
89
105
17.6 (be korpuso)
135
88
Informacinės sąsajos
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (pasirinktinai)
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
n/a*
27-30
20
30
Imtuvo jautrumas [dBm] (greičiui [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)
Modemo energijos biudžetas [dB] (greičiui [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)
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
Paprastas / dvipusis
Dvipusis
Dvipusis
Dvipusis
Paprastas
Dvipusis
Įvairovės palaikymas
taip
taip
taip
taip
taip
Atskiras valdymo/telemetrijos kanalas
taip
taip
taip
ne
taip
Palaikomi UAV valdymo protokolai valdymo / telemetrijos kanale
MAVLink, patentuota
MAVLink, patentuota
ne
ne
MAVLlink
Multipleksavimo palaikymas valdymo / telemetrijos kanale
taip
taip
ne
ne
n/a*
Tinklo topologijos
PTP, PMP, relė
PTP, PMP, relė
PTP, PMP, relė
PTP
PTP, PMP, relė
Priemonės, padidinančios atsparumą triukšmui
DSSS, siaurajuosčiai ir impulsų slopintuvai
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Radijo protokolas
nuosavybės teise
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a – duomenų nėra.
Apie Autorius:
Aleksandras Smorodinovas [[apsaugotas el. paštu]] yra pirmaujanti Geoscan LLC specialistė belaidžio ryšio srityje. Nuo 2011 m. iki dabar kuria įvairios paskirties plačiajuosčio radijo modemų radijo protokolus ir signalų apdorojimo algoritmus, taip pat diegia sukurtus programuojamų loginių lustų pagrindu sukurtus algoritmus. Autoriaus domėjimosi sritys apima sinchronizavimo algoritmų kūrimą, kanalo savybių įvertinimą, moduliavimą/demoduliavimą, triukšmui atsparų kodavimą, taip pat kai kuriuos medijos prieigos lygmens (MAC) algoritmus. Prieš prisijungdamas prie Geoscan, autorius dirbo įvairiose organizacijose, kurdamas individualius belaidžio ryšio įrenginius. 2002–2007 m. jis dirbo Proteus LLC kaip pagrindinis komunikacijos sistemų, pagrįstų IEEE802.16 (WiMAX) standartu, kūrimo specialistu. Nuo 1999 iki 2002 metų autorius dalyvavo kuriant triukšmui atsparius kodavimo algoritmus ir modeliuojant radijo ryšio maršrutus Federalinės valstybinės vieningos įmonės Centriniame tyrimų institute „Granitas“. 1998 metais autorė gavo technikos mokslų kandidato laipsnį Sankt Peterburgo aerokosminių instrumentų universitete, o 1995 metais tame pačiame universitete – radijo inžinieriaus laipsnį. Aleksandras yra dabartinis IEEE ir IEEE ryšių draugijos narys.
Šaltinis: www.habr.com