Нисгэгчгүй нисэх онгоц (UAV) эсвэл газрын роботоос их хэмжээний өгөгдөл дамжуулахад тулгардаг бэрхшээл нь орчин үеийн хэрэглээнд ховор тохиолддог зүйл биш юм. Энэ нийтлэлд өргөн зурвасын модем сонгох шалгуур болон холбогдох асуудлуудыг авч үзэх болно. Энэхүү нийтлэлийг UAV болон робот хөгжүүлэгчдэд зориулж бичсэн.
Сонгох шалгуур
UAV эсвэл роботын өргөн зурвасын модемийг сонгох гол шалгуурууд нь:
- Харилцааны хүрээ.
- Хамгийн их өгөгдөл дамжуулах хурд.
- Өгөгдөл дамжуулах саатал.
- Жин ба хэмжээсийн параметрүүд.
- Дэмжигдсэн мэдээллийн интерфейс.
- Хоол тэжээлийн шаардлага.
- Тусдаа хяналтын/телеметрийн суваг.
Харилцааны хүрээ
Харилцааны хүрээ нь зөвхөн модемоос гадна антен, антенны кабель, радио долгионы тархалтын нөхцөл, гадны хөндлөнгийн оролцоо болон бусад шалтгаанаас хамаарна. Модемийн параметрүүдийг харилцаа холбооны мужид нөлөөлдөг бусад параметрүүдээс салгахын тулд хүрээний тэгшитгэлийг авч үзье [Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Радио долгионы тархалт, радио холболтын үйл ажиллагаа. Холболт. Москва. 1971]
$$дисплей$$ 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}},$$дэлгэц$$
хаана
$inline$R$inline$ — шаардлагатай холбооны хүрээ метрээр;
$inline$F$inline$ — Гц дахь давтамж;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — модем дамжуулагчийн чадал дБм;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — дамжуулагчийн антенны өсөлт дБ;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — модемоос дамжуулагчийн антен хүртэлх кабелийн дБ дахь алдагдал;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — хүлээн авагчийн антенны өсөлт дБ;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — модемоос хүлээн авагчийн антен хүртэлх кабелийн дБ дахь алдагдал;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — модем хүлээн авагчийн мэдрэмжийн дБм;
$inline$|V|_{dB}$inline$ нь дэлхийн гадарга, ургамалжилт, агаар мандал болон бусад хүчин зүйлсийн дБ-ийн нөлөөллөөс үүдэлтэй нэмэлт алдагдлыг тооцдог сулралтын хүчин зүйл юм.
Мужийн тэгшитгэлээс харахад муж нь модемийн хоёр параметрээс хамаарна: дамжуулагчийн чадал $inline$P_{TXdBm}$inline$ ба хүлээн авагчийн мэдрэмжийн $inline$P_{RXdBm}$inline$, эс тэгвээс тэдгээрийн ялгаанаас хамаарна. - модемийн эрчим хүчний төсөв
$$дэлгэц$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$дэлгэц$$
Хүрээний тэгшитгэлийн үлдсэн параметрүүд нь дохионы тархалтын нөхцөл, антен тэжээгч төхөөрөмжийн параметрүүдийг тодорхойлдог. модемтой ямар ч холбоогүй.
Тиймээс, харилцаа холбооны хүрээг нэмэгдүүлэхийн тулд та том $inline$B_m$inline$ утгатай модем сонгох хэрэгтэй. Хариуд нь $inline$B_m$inline$-ийг $inline$P_{TXdBm}$inline$-г нэмэгдүүлэх эсвэл $inline$P_{RXdBm}$inline$-г багасгах замаар нэмэгдүүлэх боломжтой. Ихэнх тохиолдолд UAV хөгжүүлэгчид өндөр дамжуулагчийн чадалтай модем хайж байгаа бөгөөд хүлээн авагчийн мэдрэмжинд бага анхаарал хандуулдаг ч яг эсрэгээр нь хийх шаардлагатай болдог. Өргөн зурвасын модемийн хүчирхэг самбар дээрх дамжуулагч нь дараахь асуудлуудыг дагуулдаг.
- өндөр эрчим хүчний хэрэглээ;
- хөргөх хэрэгцээ;
- нисэгчгүй нисэх онгоцны бусад төхөөрөмжтэй цахилгаан соронзон нийцтэй байдал (EMC) муудах;
- эрчим хүчний нууцлал багатай.
Эхний хоёр асуудал нь радио сувгаар их хэмжээний мэдээлэл дамжуулах орчин үеийн аргууд, тухайлбал OFDM шаардлагатай байдагтай холбоотой юм. шугаман дамжуулагч. Орчин үеийн шугаман радио дамжуулагчийн үр ашиг бага: 10-30%. Ийнхүү UAV цахилгаан хангамжийн үнэт энергийн 70-90% нь дулаан болж хувирдаг бөгөөд үүнийг модемоос үр ашигтайгаар зайлуулах шаардлагатай, эс тэгвээс энэ нь бүтэлгүйтэх эсвэл хамгийн тохиромжгүй мөчид хэт халалтаас болж гаралтын хүчин чадал буурах болно. Жишээлбэл, 2 Вт-ын дамжуулагч нь тэжээлийн эх үүсвэрээс 6-20 Вт татах бөгөөд үүнээс 4-18 Вт нь дулаан болж хувирна.
Радио холболтын эрчим хүчний нууцлал нь тусгай болон цэргийн хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой. Бага үл үзэгдэгч гэдэг нь модемийн дохиог саатуулах станцын тагнуулын хүлээн авагчаас харьцангуй өндөр магадлалтайгаар илрүүлдэг гэсэн үг юм. Үүний дагуу бага энерги бүхий радио холболтыг дарах магадлал өндөр байна.
Модем хүлээн авагчийн мэдрэмж нь тухайн чанарын түвшний хүлээн авсан дохионоос мэдээлэл авах чадварыг тодорхойлдог. Чанарын шалгуур нь өөр байж болно. Тоон холбооны системүүдийн хувьд битийн алдааны магадлал (битийн алдааны түвшин - BER) эсвэл мэдээллийн багц дахь алдааны магадлал (фрэймийн алдааны түвшин - FER) ихэвчлэн ашиглагддаг. Үнэн хэрэгтээ мэдрэмж гэдэг нь мэдээллийг гаргаж авах ёстой дохионы түвшин юм. Жишээлбэл, BER = 98−10 байхад −6 дБм-ийн мэдрэмж нь −98 дБм ба түүнээс дээш түвшний дохионоос ийм BER-тай мэдээллийг гаргаж авах боломжтойг харуулж байгаа боловч −99 дБм-ийн түвшний мэдээлэл байж болно. -1 дБм-ийн түвшний дохионоос ялгарахаа больсон. Мэдээжийн хэрэг, дохионы түвшин буурах тусам чанар буурах нь аажмаар тохиолддог боловч орчин үеийн ихэнх модемууд гэж нэрлэгддэг модемууд байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. дохионы түвшин мэдрэмжээс доогуур буурах үед чанарын бууралт маш хурдан явагддаг босго нөлөө. BER-ийн мэдрэмтгий байдлаас 2-10 дБ доогуур дохиог 1-XNUMX хүртэл бууруулахад хангалттай бөгөөд энэ нь та UAV-аас видео үзэхээ болино гэсэн үг юм. Босго нөлөө нь шуугиантай сувгийн хувьд Шенноны теоремын шууд үр дагавар бөгөөд үүнийг арилгах боломжгүй юм. Дохионы түвшин мэдрэмжээс доогуур буурах үед мэдээлэл устах нь хүлээн авагчийн дотор үүссэн дуу чимээний нөлөөллөөс болж үүсдэг. Хүлээн авагчийн дотоод дуу чимээг бүрэн арилгах боломжгүй ч түүний түвшинг бууруулах эсвэл чимээ шуугиантай дохионоос мэдээллийг үр дүнтэй гаргаж сурах боломжтой. Модем үйлдвэрлэгчид эдгээр хоёр аргыг хоёуланг нь ашиглаж, хүлээн авагчийн RF блокуудыг сайжруулж, тоон дохио боловсруулах алгоритмуудыг сайжруулж байна. Модемийн хүлээн авагчийн мэдрэмжийг сайжруулах нь дамжуулагчийн хүчийг ихэсгэхтэй адил эрчим хүчний хэрэглээ, дулааны зарцуулалтыг эрс нэмэгдүүлэхэд хүргэдэггүй. Мэдээжийн хэрэг, эрчим хүчний хэрэглээ, дулааны үйлдвэрлэл нэмэгдэж байгаа боловч энэ нь нэлээд даруухан юм.
Шаардлагатай холбооны хүрээг хангах үүднээс модем сонгох дараах алгоритмыг санал болгож байна.
- Өгөгдөл дамжуулах хурдыг шийднэ үү.
- Шаардлагатай хурдны хувьд хамгийн сайн мэдрэмжтэй модемийг сонго.
- Тооцоолол эсвэл туршилтаар холбооны хүрээг тодорхойлно.
- Хэрэв харилцаа холбооны хүрээ шаардлагатай хэмжээнээс бага байвал дараах арга хэмжээг ашиглана уу (нэн тэргүүний зорилтыг бууруулах дарааллаар байрлуулна).
- антенны кабелийн алдагдлыг багасгах $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ ажиллах давтамж дээр шугаман унтралт багатай кабель ашиглах ба/эсвэл кабелийн уртыг багасгах;
- антенны ашиг нэмэгдүүлэх $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- модем дамжуулагчийн хүчийг нэмэгдүүлэх.
Мэдрэмжийн утга нь дүрмийн дагуу өгөгдөл дамжуулах хурдаас хамаарна: өндөр хурд - мэдрэмж муу. Жишээлбэл, 98 Mbps-ийн −8 дБм мэдрэмж нь 95 Mbps-ийн −12 дБм мэдрэмжээс илүү сайн байдаг. Та модемуудыг мэдрэмжийн хувьд зөвхөн ижил өгөгдөл дамжуулах хурдаар харьцуулж болно.
Дамжуулагчийн чадлын талаарх мэдээлэл нь модемийн үзүүлэлтэд бараг үргэлж байдаг боловч хүлээн авагчийн мэдрэмжийн талаарх мэдээлэл үргэлж байдаггүй эсвэл хангалтгүй байдаг. Үзэсгэлэнт тоог нуух нь бараг утгагүй тул энэ нь хамгийн багадаа болгоомжтой байх шалтгаан юм. Нэмж дурдахад мэдрэмтгий байдлын мэдээллийг нийтлэхгүй бол үйлдвэрлэгч нь хэрэглэгчийг холбооны хүрээг тооцоолох замаар тооцоолох боломжийг хасдаг. нь модем худалдан авах.
Хамгийн их дамжуулах хурд
Хэрэв хурдны шаардлагыг тодорхой тодорхойлсон бол энэ параметр дээр үндэслэн модемийг сонгох нь харьцангуй хялбар юм. Гэхдээ зарим нэг нюансууд байдаг.
Хэрэв шийдэж буй асуудал нь хамгийн их харилцаа холбооны хүрээг хангахыг шаарддаг бөгөөд нэгэн зэрэг радио холболтод хангалттай өргөн давтамжийн зурвасыг хуваарилах боломжтой бол өргөн давтамжийн зурвасыг (зурвасны өргөн) дэмждэг модемийг сонгох нь дээр. Баримт нь шаардлагатай мэдээллийн хурдыг нягт төрлийн модуляц (16QAM, 64QAM, 256QAM гэх мэт) ашиглан харьцангуй нарийн давтамжийн зурваст эсвэл бага нягтралтай модуляц (BPSK, QPSK) ашиглан өргөн давтамжийн зурваст хүрч болно. ). Ийм ажилд бага нягтралтай модуляцийг ашиглах нь дуу чимээний эсэргүүцэл өндөр байдаг тул илүү тохиромжтой байдаг. Тиймээс хүлээн авагчийн мэдрэмж илүү сайн байдаг тул модемийн эрчим хүчний төсөв нэмэгдэж, үүний үр дүнд харилцааны хүрээ нэмэгддэг.
Заримдаа UAV үйлдвэрлэгчид радио холболтын мэдээллийн хурдыг эх сурвалжийн хурдаас хамаагүй өндөр, шууд утгаараа 2 ба түүнээс дээш удаа тохируулдаг бөгөөд видео кодлогч гэх мэт эх сурвалжууд нь хувьсах битийн хурдтай байдаг бөгөөд модемийн хурдыг хамгийн их утгыг харгалзан сонгох ёстой гэж маргадаг. битийн хурдны ялгаруулалт. Энэ тохиолдолд харилцааны хүрээ аяндаа буурдаг. Онцын шаардлагагүй бол та энэ аргыг хэрэглэж болохгүй. Ихэнх орчин үеийн модемууд дамжуулагчийн доторх том буфертэй байдаг бөгөөд энэ нь пакет алдагдуулахгүйгээр битийн хурдны огцом өсөлтийг жигд болгодог. Тиймээс хурдны нөөцийг 25% -иас дээш байлгах шаардлагагүй. Хэрэв худалдаж авсан модемийн буферийн багтаамж хангалтгүй, хурдыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх шаардлагатай гэж үзэх үндэслэл байгаа бол ийм модем худалдаж авахаас татгалзах нь дээр.
Өгөгдөл дамжуулах саатал
Энэ параметрийг үнэлэхдээ радио холбоосоор өгөгдөл дамжуулахтай холбоотой саатлыг видео кодлогч гэх мэт мэдээллийн эх сурвалжийн кодчилох/декодчилох төхөөрөмжөөс үүсгэсэн саатлаас салгах нь чухал юм. Радио холболтын саатал нь 3 утгаас бүрдэнэ.
- Дамжуулагч болон хүлээн авагч дахь дохионы боловсруулалтаас болж саатал.
- Дамжуулагчаас хүлээн авагч хүртэлх дохионы тархалтаас үүдэлтэй саатал.
- Хугацаа хуваах дуплекс (TDD) модемуудын дамжуулагч дахь өгөгдөл буферийн улмаас саатал гарсан.
Зохиогчийн туршлагаас харахад 1-р төрлийн хоцролт нь хэдэн арван микросекундээс нэг миллисекунд хүртэл хэлбэлздэг. 2-р хэлбэрийн саатал нь харилцааны хүрээнээс хамаарна, жишээлбэл, 100 км-ийн холболтын хувьд энэ нь 333 μs байна. 3-р төрлийн саатал нь TDD фреймийн урт ба дамжуулалтын мөчлөгийн үргэлжлэх хугацааг нийт хүрээний үргэлжлэх хугацаатай харьцуулсан харьцаанаас хамаардаг ба 0-ээс фрэймийн үргэлжлэх хугацаа хүртэл хэлбэлзэж болно, өөрөөр хэлбэл энэ нь санамсаргүй хэмжигдэхүүн юм. Дамжуулсан мэдээллийн пакет нь модем дамжуулах циклд байх үед дамжуулагчийн оролт дээр байвал пакет 3-р төрлийн тэг сааталтай агаараар дамжуулагдана. Хэрэв пакет бага зэрэг хоцорч хүлээн авах цикл аль хэдийн эхэлсэн бол энэ нь хүлээн авах циклийн хугацаанд дамжуулагчийн буферт саатах болно. Ердийн TDD хүрээний урт нь 2-оос 20 мс хооронд хэлбэлздэг тул хамгийн муу тохиолдол 3-р төрлийн саатал нь 20 мс-ээс хэтрэхгүй. Тиймээс радио холболтын нийт саатал 3−21 мс-ийн хооронд байх болно.
Радио холболтын саатлыг олж мэдэх хамгийн сайн арга бол сүлжээний шинж чанарыг үнэлэхийн тулд хэрэгслүүдийг ашиглан бүрэн хэмжээний туршилт хийх явдал юм. TDD модемуудын хувьд урагшлах болон урвуу чиглэлийн саатал ижил биш байж болох тул хүсэлтийн хариу аргачлалыг ашиглан саатлыг хэмжихийг зөвлөдөггүй.
Жин ба хэмжээсийн параметрүүд
Энэ шалгуурын дагуу самбар дээрх модемийн нэгжийг сонгох нь тусгай тайлбар шаарддаггүй: жижиг, хөнгөн байх тусмаа сайн. Усан онгоцны төхөөрөмжийг хөргөх хэрэгцээг бүү мартаарай, нэмэлт радиатор шаардлагатай байж болох бөгөөд үүний дагуу жин, хэмжээ нь нэмэгдэж магадгүй юм. Энд цахилгаан бага зарцуулдаг хөнгөн, жижиг хэмжээтэй нэгжүүдэд давуу эрх олгох хэрэгтэй.
Газар дээр суурилсан нэгжийн хувьд массын хэмжээст параметрүүд нь тийм ч чухал биш юм. Ашиглах, суулгахад хялбар байдал нь хамгийн чухал зүйл юм. Газардуулгын төхөөрөмж нь тулгуур эсвэл tripod дээр суурилуулах тохиромжтой систем бүхий гадны нөлөөллөөс найдвартай хамгаалагдсан төхөөрөмж байх ёстой. Газрын нэгжийг антентай нэг орон сууцанд нэгтгэх нь сайн сонголт юм. Хамгийн тохиромжтой нь газрын нэгжийг нэг тохиромжтой холбогчоор дамжуулан хяналтын системд холбох ёстой. Энэ нь таныг −20 градусын температурт байрлуулах ажлыг хийх шаардлагатай үед хүчтэй үгсээс аврах болно.
Хоолны дэглэмд тавигдах шаардлага
Усан онгоцны нэгжийг дүрмээр бол олон төрлийн тэжээлийн хүчдэл, жишээлбэл 7-30 В-ийн дэмжлэгтэйгээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь UAV цахилгаан сүлжээн дэх ихэнх хүчдэлийн сонголтуудыг хамардаг. Хэрэв танд хэд хэдэн тэжээлийн хүчдэлээс сонгох боломж байгаа бол тэжээлийн хүчдэлийн хамгийн бага утгыг илүүд үзээрэй. Дүрмээр бол модемууд нь хоёрдогч тэжээлийн эх үүсвэрээр дамжуулан 3.3 ба 5.0 В хүчдэлээс дотооддоо тэжээгддэг. Эдгээр хоёрдогч тэжээлийн хангамжийн үр ашиг өндөр байх тусам модемийн оролт ба дотоод хүчдэлийн хоорондох ялгаа бага байх болно. Үр ашиг нэмэгдэнэ гэдэг нь эрчим хүчний хэрэглээ, дулааны үйлдвэрлэлийг бууруулна гэсэн үг.
Нөгөө талаас, газрын нэгжүүд нь харьцангуй өндөр хүчдэлийн эх үүсвэрээс эрчим хүчийг дэмжих ёстой. Энэ нь жижиг хөндлөн огтлолтой цахилгаан кабель ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь жинг багасгаж, суурилуулалтыг хялбаршуулдаг. Бусад бүх зүйл тэнцүү байгаа тул PoE (Power over Ethernet) дэмжлэгтэй газар дээр суурилсан төхөөрөмжүүдэд давуу эрх олгоно уу. Энэ тохиолдолд газрын нэгжийг хяналтын станцтай холбоход зөвхөн нэг Ethernet кабель шаардлагатай.
Тусдаа хяналтын/телеметрийн суваг
UAV дээр тусдаа команд-телеметрийн модем суурилуулах зай үлдээгүй тохиолдолд чухал шинж чанар. Хэрэв зай байгаа бол өргөн зурвасын модемийн тусдаа хяналтын/телеметрийн сувгийг нөөц болгон ашиглаж болно. Энэ сонголттой модемийг сонгохдоо модем нь UAV (MAVLink эсвэл өмч) -тэй харилцахын тулд хүссэн протоколыг дэмжиж, суваг/телеметрийн өгөгдлийг газрын станц (GS) дээр тохиромжтой интерфэйс болгон удирдах чадварыг анхаарч үзээрэй. ). Жишээлбэл, өргөн зурвасын модемийн самбар дээрх төхөөрөмж нь RS232, UART эсвэл CAN зэрэг интерфэйсээр дамжуулан автомат нисгэгчтэй холбогдсон ба газрын төхөөрөмж нь Ethernet интерфэйсээр дамжуулан удирдлагын компьютерт холбогдож, команд солилцох шаардлагатай болдог. , телеметрийн болон видео мэдээлэл. Энэ тохиолдолд модем нь самбар дээрх нэгжийн RS232, UART эсвэл CAN интерфэйс болон газрын нэгжийн Ethernet интерфэйсийн хооронд команд болон телеметрийн урсгалыг мультиплекс хийх чадвартай байх ёстой.
Бусад параметрүүдийг анхаарч үзэх хэрэгтэй
Дуплекс горимын боломжтой. UAV-д зориулсан өргөн зурвасын модемууд нь энгийн эсвэл дуплекс үйлдлийн горимыг дэмждэг. Симплекс горимд өгөгдөл дамжуулахыг зөвхөн UAV-аас NS хүртэлх чиглэлд, хоёр талт горимд хоёр чиглэлд хийхийг зөвшөөрдөг. Дүрмээр бол симплекс модемууд нь суурилуулсан видео кодлогчтой бөгөөд видео кодлогчгүй видео камертай ажиллахад зориулагдсан байдаг. Симплекс модем нь IP камер эсвэл IP холболт шаарддаг бусад төхөөрөмжид холбогдоход тохиромжгүй. Үүний эсрэгээр, дуплекс модем нь дүрмээр бол UAV-ийн самбар дээрх IP сүлжээг NS-ийн IP сүлжээнд холбох зориулалттай, өөрөөр хэлбэл IP камер болон бусад IP төхөөрөмжүүдийг дэмждэг боловч суурилуулаагүй байж болно. IP видео камерт ихэвчлэн таны видео кодлогч байдаг тул видео кодлогч дээр. Ethernet интерфэйсийн дэмжлэгийг зөвхөн бүрэн дуплекс модемд хийх боломжтой.
Төрөл бүрийн хүлээн авалт (RX олон талт байдал). Нислэгийн бүх зайд тасралтгүй харилцаа холбоог хангахын тулд энэхүү чадвар нь заавал байх ёстой. Дэлхийн гадаргуу дээгүүр тархах үед радио долгион нь хүлээн авах цэг дээр хоёр цацрагт хүрдэг: шууд зам дагуу ба гадаргуугаас тусгал. Хэрэв хоёр цацрагийн долгионы нэмэгдэл нь үе шатанд тохиолдвол хүлээн авах цэг дээрх талбар бэхжиж, эсрэг фазын үед сулардаг. Сул дорой байдал нь харилцаа холбоог бүрэн алдах хүртэл мэдэгдэхүйц байж болно. NS дээр өөр өөр өндөрт байрлах хоёр антен байгаа нь энэ асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг, учир нь хэрэв нэг антенны байршилд цацрагууд эсрэг фазын үед нэмэгддэг бол нөгөөгийн байршилд тэдгээр нь нэмэгдэхгүй. Үүний үр дүнд та бүхэл бүтэн зайд тогтвортой холболтыг бий болгож чадна.
Дэмжигдсэн сүлжээний топологи. Зөвхөн цэгээс цэг рүү (PTP) топологи төдийгүй цэгээс олон цэгт (PMP) болон реле (давтагч) топологийг дэмждэг модемийг сонгох нь зүйтэй. Нэмэлт UAV-аар дамжуулан реле ашиглах нь үндсэн UAV-ийн хамрах хүрээг мэдэгдэхүйц өргөжүүлэх боломжийг олгодог. PMP дэмжлэг нь нэг NS дээр хэд хэдэн UAV-аас нэгэн зэрэг мэдээлэл хүлээн авах боломжийг танд олгоно. PMP болон релейг дэмжих нь нэг UAV-тай холбогдохтой харьцуулахад модемийн зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай гэдгийг анхаарна уу. Тиймээс эдгээр горимуудын хувьд өргөн давтамжийн зурвасыг (дор хаяж 15-20 МГц) дэмждэг модемийг сонгохыг зөвлөж байна.
Дуу чимээний дархлааг нэмэгдүүлэх арга хэрэгслийн бэлэн байдал. UAV ашиглаж байгаа газруудад эрчимтэй хөндлөнгийн нөлөөллийн орчныг харгалзан ашигтай сонголт. Дуу чимээний дархлаа гэдэг нь харилцаа холбооны сувагт зохиомол буюу байгалийн гаралтай хөндлөнгийн оролцоо байгаа тохиолдолд холбооны системийн үүргээ гүйцэтгэх чадварыг ойлгодог. Хөндлөнгийн эсрэг тэмцэх хоёр арга байдаг. Арга 1: Модем хүлээн авагчийг мэдээлэл дамжуулах хурдыг тодорхой хэмжээгээр бууруулах зардлаар холбооны сувгийн зурваст хөндлөнгийн оролцоотой байсан ч найдвартай хүлээн авах боломжтой болгох. Арга 2: Хүлээн авагчийн оролт дахь хөндлөнгийн оролцоог дарах эсвэл багасгах. Эхний аргын хэрэгжилтийн жишээ бол спектрийн тархалтын системүүд, тухайлбал: давтамжийн үсрэлт (FH), псевдо-санамсаргүй дарааллын тархалтын спектр (DSSS) эсвэл хоёулангийнх нь эрлийз юм. Ийм холбооны сувагт өгөгдөл дамжуулах хурд бага байдаг тул FH технологи нь UAV хяналтын сувгуудад өргөн тархсан. Жишээлбэл, 16 МГц-ийн зурваст 20 кбит/с хурдны хувьд 500 орчим давтамжийн байрлалыг зохион байгуулж болох бөгөөд энэ нь нарийн зурвасын хөндлөнгийн оролцооноос найдвартай хамгаалах боломжийг олгодог. Өргөн зурвасын холбооны сувгийн хувьд FH-г ашиглах нь хүндрэлтэй байдаг, учир нь үүссэн давтамжийн зурвас нь хэт том байна. Жишээлбэл, 500 МГц зурвасын өргөнтэй дохиогоор ажиллахдаа 4 давтамжийн байрлалыг авахын тулд танд 2 ГГц үнэгүй зурвасын өргөн хэрэгтэй болно! Бодит байх нь хэтэрхий их. DSSS-ийг UAV-тай өргөн зурвасын холбооны сувагт ашиглах нь илүү хамааралтай. Энэ технологид мэдээллийн бит бүрийг дохионы зурвас дахь хэд хэдэн (эсвэл бүр) давтамжтайгаар нэгэн зэрэг хуулбарлах ба нарийн зурвасын хөндлөнгийн оролцоо байгаа тохиолдолд хөндлөнгийн нөлөөнд автаагүй спектрийн хэсгүүдээс салгаж болно. DSSS, түүнчлэн FH ашиглах нь сувагт хөндлөнгийн оролцоо гарч ирэх үед өгөгдөл дамжуулах хурдыг бууруулах шаардлагатай болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч UAV-аас видео бичлэгийг юу ч биш байснаас бага нарийвчлалтайгаар хүлээн авах нь дээр гэдэг нь ойлгомжтой. 2-р арга нь хөндлөнгийн оролцоо нь хүлээн авагчийн дотоод чимээ шуугианаас ялгаатай нь гаднаас нь радио холболт руу ордог бөгөөд хэрэв модемд тодорхой хэрэгсэл байгаа бол түүнийг дарах боломжтой гэдгийг ашигладаг. Хэрэв энэ нь спектрийн, цаг хугацааны эсвэл орон зайн мужид нутагшсан бол хөндлөнгийн оролцоог дарах боломжтой. Жишээлбэл, нарийн зурвасын интерференц нь спектрийн бүсэд нутагшсан бөгөөд тусгай шүүлтүүр ашиглан спектрээс "тасалж" болно. Үүний нэгэн адил импульсийн дуу чимээ нь цаг хугацааны мужид тодорхойлогддог бөгөөд түүнийг дарахын тулд нөлөөлөлд өртсөн хэсгийг хүлээн авагчийн оролтын дохионоос хасдаг. Хэрэв хөндлөнгийн оролцоо нь нарийн зурвас эсвэл импульс биш бол түүнийг дарахын тулд орон зайн дарагчийг ашиглаж болно. саад тотгор нь тодорхой чиглэлийн эх үүсвэрээс хүлээн авах антен руу ордог. Хэрэв хүлээн авагч антенны цацрагийн хэв маягийн тэг нь хөндлөнгийн эх үүсвэрийн чиглэлд байрладаг бол хөндлөнгийн оролцоо дарагдана. Ийм системийг дасан зохицох beamforming & beam nulling систем гэж нэрлэдэг.
Радио протокол ашигласан. Модем үйлдвэрлэгчид стандарт (WiFi, DVB-T) эсвэл өмчийн радио протоколыг ашиглаж болно. Энэ параметрийг техникийн үзүүлэлтүүдэд ховор заадаг. DVB-T-ийн хэрэглээг 2/4/6/7/8, заримдаа 10 МГц давтамжийн зурвасууд болон OFDM-ийг хамтад нь ашигладаг COFDM (кодлогдсон OFDM) технологийн тодорхойлолтын текстэд дурдсанаар шууд бусаар илэрхийлдэг. дуу чимээнд тэсвэртэй кодчилолтой. Дуу чимээнд тэсвэртэй кодчилолгүй OFDM нь практикт хэзээ ч ашиглагддаггүй тул COFDM нь зөвхөн сурталчилгааны уриа бөгөөд OFDM-ээс ямар ч давуу талгүй гэдгийг бид тэмдэглэж байна. Радио модемийн техникийн үзүүлэлтүүдэд эдгээр товчлолыг харах үед COFDM болон OFDM-ийг тэнцүүл.
Стандарт протокол ашигладаг модемууд нь ихэвчлэн микропроцессортой хамт ажилладаг тусгай чип (WiFi, DVB-T) дээр суурилдаг. Захиалгат чип ашиглах нь модем үйлдвэрлэгчийг өөрийн радио протоколыг боловсруулах, загварчлах, хэрэгжүүлэх, туршихтай холбоотой олон толгойн өвчнөөс ангижруулдаг. Микропроцессор нь модемд шаардлагатай функцийг өгөхөд ашиглагддаг. Ийм модемууд нь дараах давуу талуудтай.
- Бага үнэтэй
- Сайн жин, хэмжээтэй параметрүүд.
- Эрчим хүчний хэрэглээ бага.
Мөн сул талууд бий.
- Програм хангамжийг өөрчлөх замаар радио интерфейсийн шинж чанарыг өөрчлөх боломжгүй.
- Урт хугацаанд нийлүүлэлтийн тогтвортой байдал бага.
- Стандарт бус асуудлыг шийдвэрлэхэд мэргэшсэн техникийн дэмжлэг үзүүлэх боломж хязгаарлагдмал.
Нийлүүлэлтийн тогтвортой байдал бага байгаа нь чип үйлдвэрлэгчид голчлон массын зах зээлд (ТВ, компьютер гэх мэт) анхаарлаа хандуулдагтай холбоотой юм. UAV-д зориулсан модем үйлдвэрлэгчид тэдний хувьд нэн тэргүүний зорилт биш бөгөөд тэд өөр бүтээгдэхүүнээр хангалттай солихгүйгээр чип үйлдвэрлэгчийн үйлдвэрлэлээ зогсоох шийдвэрт ямар ч байдлаар нөлөөлж чадахгүй. Радио интерфэйсийг "чип дээрх систем" (System on Chip - SoC) гэх мэт тусгай микро схемд савлах хандлага нь энэ онцлогийг бэхжүүлж байгаа тул бие даасан радио интерфейсийн чипүүд хагас дамжуулагчийн зах зээлээс аажмаар арилдаг.
Техникийн дэмжлэг үзүүлэх боломж хязгаарлагдмал байгаа нь стандарт радио протоколд суурилсан модем боловсруулах багууд, ялангуяа электроник, богино долгионы технологийн чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтнүүдээр хангагдсантай холбоотой юм. Тэнд радио холбооны мэргэжилтнүүд огт байхгүй байж магадгүй, учир нь тэдэнд шийдэх асуудал байхгүй. Тиймээс радио холбооны энгийн асуудлуудыг шийдвэрлэх арга замыг хайж буй UAV үйлдвэрлэгчид зөвлөгөө өгөх, техникийн туслалцаа үзүүлэхэд сэтгэл дундуур байх болно.
Өмчийн радио протоколыг ашигладаг модемууд нь бүх нийтийн аналоги ба дижитал дохио боловсруулах чип дээр суурилдаг. Ийм чипийн нийлүүлэлтийн тогтвортой байдал маш өндөр байдаг. Үнэ нь бас өндөр байгаа нь үнэн. Ийм модемууд нь дараах давуу талуудтай.
- Модемийг хэрэглэгчийн хэрэгцээнд нийцүүлэн тохируулах өргөн боломжууд, түүний дотор програм хангамжийг өөрчлөх замаар радио интерфейсийг тохируулах боломжтой.
- UAV-д ашиглахад сонирхолтой, стандарт радио протокол дээр суурилсан модемуудад байхгүй нэмэлт радио интерфэйсийн боломжууд.
- Хангамжийн өндөр тогтвортой байдал, үүнд. урт хугацаанд.
- Стандарт бус асуудлыг шийдвэрлэх зэрэг техникийн өндөр түвшний дэмжлэг.
Сул талууд.
- Өндөр үнэ.
- Жин, хэмжээний параметрүүд нь стандарт радио протокол ашигладаг модемуудаас муу байж болно.
- Тоон дохио боловсруулах нэгжийн эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдсэн.
UAV-д зориулсан зарим модемуудын техникийн өгөгдөл
Хүснэгтэд зах зээл дээр байгаа UAV-д зориулсан зарим модемуудын техникийн үзүүлэлтүүдийг харуулав.
Хэдийгээр 3D Link модем нь Picoradio OEM болон J11 модемуудтай харьцуулахад хамгийн бага дамжуулах чадалтай (25 дБм-ийн эсрэг 27−30 дБм) хэдий ч хүлээн авагчийн өндөр мэдрэмжтэй учраас 3D Link-ийн тэжээлийн төсөв тэдгээр модемуудаас өндөр байгааг анхаарна уу. харьцуулж буй модемуудын өгөгдөл дамжуулах хурд ижил байна). Тиймээс 3D Link-ийг ашиглах үед харилцааны хүрээ нь илүү сайн эрчим хүчний нууцлалтай байх болно.
Хүснэгт. UAV болон роботын зарим өргөн зурвасын модемуудын техникийн өгөгдөл
Үзүүлэлт
(модуль дээр гүйцэтгэнэ Microhard-аас)
(мөн үзнэ үү )
Үйлдвэрлэгч, улс
Геоскан, RF
Мобиком, Израиль
Агаар дахь инноваци, Канад
DTC, Их Британи
Редесс, Хятад
Холбооны хүрээ [км] 20−60
5
үгүй*
үгүй*
10 − 20
Хурд [Мбит/с] 0.023−64.9
1.6 − 6
0.78 − 28
0.144 − 31.668
1.5 − 6
Өгөгдөл дамжуулах саатал [мс] 1−20
25
үгүй*
15 − 100
15 − 30
Усан онгоцны нэгжийн хэмжээ LxWxH [мм] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (орон сууцгүй)
67h68h22
76h48h20
Усан онгоцны жин [грамм] 89
105
17.6 (орон сууцгүй)
135
88
Мэдээллийн интерфейс
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (заавал биш)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Усан дээрх нэгжийн тэжээлийн хангамж [Вольт/Вт] 7−30/6.7
7−26/н/а*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Газрын нэгжийн тэжээлийн хангамж [Вольт/Ватт] 18−75 эсвэл PoE/7
7−26/н/а*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Дамжуулагчийн хүч [дБм] 25
үгүй*
27 − 30
20
30
Хүлээн авагчийн мэдрэмж [дБм] (хурдны хувьд [Мбит/с])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(н/а*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/a*) −104(n/a*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Модемийн эрчим хүчний төсөв [дБ] (хурдны хувьд [Мбит/сек])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
үгүй*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
үгүй*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Дэмждэг давтамжийн зурвасууд [МГц] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Энгийн/дуплекс
Хоёр талт
Хоёр талт
Хоёр талт
Энгийн
Хоёр талт
Олон янз байдлын дэмжлэг
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
Хяналт/телеметрийн хувьд тусдаа суваг
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
ямар ч
Хэрэв тийм бол
Хяналтын/телеметрийн суваг дахь UAV хяналтын протоколуудыг дэмждэг
MAVLink, өмчлөгч
MAVLink, өмчлөгч
ямар ч
ямар ч
MAV холбоос
Хяналтын/телеметрийн суваг дахь олон талт дэмжлэг
Хэрэв тийм бол
Хэрэв тийм бол
ямар ч
ямар ч
үгүй*
Сүлжээний топологи
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP
PTP, PMP, реле
Дуу чимээний дархлааг нэмэгдүүлэх хэрэгсэл
DSSS, нарийн зурвас ба импульс дарагч
үгүй*
үгүй*
үгүй*
үгүй*
Радио протокол
өмчлөгч
үгүй*
үгүй*
DVB-T
үгүй*
* үгүй - өгөгдөл байхгүй.
Зохиогчийн тухай
Александр Смородинов [[имэйлээр хамгаалагдсан]] нь Geoscan ХХК-ийн утасгүй холбооны салбарын тэргүүлэх мэргэжилтэн юм. 2011 оноос өнөөг хүртэл өргөн зурвасын радио модемуудын янз бүрийн зориулалтаар ашиглах радио протокол, дохио боловсруулах алгоритмыг боловсруулж, програмчлах логик чип дээр суурилсан алгоритмуудыг хэрэгжүүлж байна. Зохиогчийн сонирхдог талбарт синхрончлолын алгоритмыг хөгжүүлэх, сувгийн өмчийн үнэлгээ, модуляц/демодуляци, дуу чимээнд тэсвэртэй кодчилол, түүнчлэн зарим медиа хандалтын давхарга (MAC) алгоритмууд орно. Geoscan-д элсэхээсээ өмнө зохиолч янз бүрийн байгууллагад ажиллаж, захиалгат утасгүй холбооны төхөөрөмжүүдийг боловсруулжээ. 2002-2007 онд "Протейс" ХХК-д IEEE802.16 (WiMAX) стандартад суурилсан харилцаа холбооны системийг хөгжүүлэх чиглэлээр тэргүүлэгч мэргэжилтнээр ажилласан. Зохиогч 1999-2002 онд "Гранит" Холбооны улсын нэгдсэн аж ахуйн нэгжийн төв судалгааны хүрээлэнгийн дуу чимээнд тэсвэртэй кодчиллын алгоритм, радио холболтын маршрутын загварчлалыг боловсруулахад оролцсон. Зохиогч нь 1998 онд Санкт-Петербургийн сансрын багаж хэрэгслийн их сургуульд Техникийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигчийн зэрэг, 1995 онд тус сургуульд радио инженерийн зэрэг хамгаалсан. Александр бол IEEE болон IEEE Communications Society-ийн одоогийн гишүүн юм.
Эх сурвалж: www.habr.com