मानवरहित हवाई वाहन (UAV) किंवा रोबोटिक्ससाठी ब्रॉडबँड मोडेम कसा निवडावा

मानवरहित हवाई वाहन (UAV) किंवा ग्राउंड रोबोटिक्समधून मोठ्या प्रमाणात डेटा प्रसारित करण्याचे आव्हान आधुनिक अनुप्रयोगांमध्ये असामान्य नाही. हा लेख ब्रॉडबँड मोडेम आणि संबंधित समस्यांसाठी निवड निकषांवर चर्चा करतो. लेख UAV आणि रोबोटिक्स डेव्हलपर्ससाठी लिहिलेला होता.

निवड निकष

यूएव्ही किंवा रोबोटिक्ससाठी ब्रॉडबँड मॉडेम निवडण्याचे मुख्य निकष आहेत:

1. संप्रेषण श्रेणी.
2. कमाल डेटा हस्तांतरण दर.
3. डेटा ट्रान्समिशनमध्ये विलंब.
4. वजन आणि परिमाणे पॅरामीटर्स.
5. समर्थित माहिती इंटरफेस.
6. पौष्टिक आवश्यकता.
7. वेगळे नियंत्रण/टेलिमेट्री चॅनेल.

संप्रेषण श्रेणी

संप्रेषण श्रेणी केवळ मोडेमवरच नाही तर अँटेना, अँटेना केबल्स, रेडिओ लहरी प्रसार परिस्थिती, बाह्य हस्तक्षेप आणि इतर कारणांवर देखील अवलंबून असते. संप्रेषण श्रेणीवर परिणाम करणार्‍या इतर पॅरामीटर्सपासून मॉडेमचे पॅरामीटर वेगळे करण्यासाठी, श्रेणी समीकरण विचारात घ्या [कॅलिनिन ए.आय., चेरेनकोवा ई.एल. रेडिओ लहरींचा प्रसार आणि रेडिओ लिंक्सचे ऑपरेशन. जोडणी. मॉस्को. १९७१]

$$display$$ 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}},$$display$$

जेथे
$inline$R$inline$ — मीटरमध्ये आवश्यक संप्रेषण श्रेणी;
$inline$F$inline$ — Hz मध्ये वारंवारता;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — dBm मध्ये मोडेम ट्रान्समीटर पॉवर;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — dB मध्ये ट्रान्समीटर अँटेना वाढणे;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — मॉडेमपासून dB मधील ट्रान्समीटर अँटेनापर्यंत केबलचे नुकसान;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — dB मध्ये रिसीव्हर अँटेना वाढणे;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — मॉडेमपासून dB मधील रिसीव्हर अँटेनापर्यंत केबलचे नुकसान;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — dBm मध्ये मोडेम रिसीव्हरची संवेदनशीलता;
$inline$|V|_{dB}$inline$ हा एक क्षीणता घटक आहे जो पृथ्वीचा पृष्ठभाग, वनस्पती, वातावरण आणि dB मधील इतर घटकांच्या प्रभावामुळे होणारे अतिरिक्त नुकसान लक्षात घेतो.

श्रेणी समीकरणावरून हे स्पष्ट होते की श्रेणी केवळ मोडेमच्या दोन पॅरामीटर्सवर अवलंबून असते: ट्रान्समीटर पॉवर $inline$P_{TXdBm}$inline$ आणि रिसीव्हरची संवेदनशीलता $inline$P_{RXdBm}$inline$, किंवा त्यांच्या फरकावर - मॉडेमचे ऊर्जा बजेट

$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$

श्रेणी समीकरणातील उर्वरित पॅरामीटर्स सिग्नल प्रसार परिस्थिती आणि अँटेना-फीडर डिव्हाइसेसच्या पॅरामीटर्सचे वर्णन करतात, म्हणजे. मोडेमशी काहीही संबंध नाही.
त्यामुळे, संप्रेषण श्रेणी वाढवण्यासाठी, तुम्हाला मोठ्या $inline$B_m$inline$ मूल्यासह मोडेम निवडण्याची आवश्यकता आहे. या बदल्यात, $inline$B_m$inline$ $inline$P_{TXdBm}$inline$ वाढवून किंवा $inline$P_{RXdBm}$inline$ कमी करून वाढवले ​​जाऊ शकते. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, यूएव्ही विकसक उच्च ट्रान्समीटर पॉवरसह मॉडेम शोधत आहेत आणि रिसीव्हरच्या संवेदनशीलतेकडे थोडेसे लक्ष देत नाहीत, जरी त्यांना अगदी उलट करण्याची आवश्यकता आहे. ब्रॉडबँड मॉडेमच्या शक्तिशाली ऑन-बोर्ड ट्रान्समीटरमध्ये खालील समस्या येतात:

• उच्च ऊर्जा वापर;
• थंड करण्याची गरज;
• यूएव्हीच्या इतर ऑन-बोर्ड उपकरणांसह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपॅटिबिलिटी (ईएमसी) खराब होणे;
• कमी ऊर्जा गुप्तता.

पहिल्या दोन समस्या या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहेत की रेडिओ चॅनेलवर मोठ्या प्रमाणात माहिती प्रसारित करण्याच्या आधुनिक पद्धती, उदाहरणार्थ OFDM, आवश्यक आहेत. रेखीय ट्रान्समीटर आधुनिक रेखीय रेडिओ ट्रान्समीटरची कार्यक्षमता कमी आहे: 10-30%. अशा प्रकारे, यूएव्ही वीज पुरवठ्याची 70-90% मौल्यवान उर्जा उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते, जी मॉडेममधून कार्यक्षमतेने काढून टाकली जाणे आवश्यक आहे, अन्यथा ते अयशस्वी होईल किंवा सर्वात अयोग्य क्षणी अतिउष्णतेमुळे त्याची आउटपुट शक्ती कमी होईल. उदाहरणार्थ, 2 W ट्रान्समीटर वीज पुरवठ्यापासून 6-20 W काढेल, ज्यापैकी 4-18 W उष्णतेमध्ये रूपांतरित होईल.

रेडिओ लिंकची एनर्जी स्टेल्थ विशेष आणि लष्करी अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. कमी चोरीचा अर्थ असा आहे की जॅमिंग स्टेशनच्या टोही रिसीव्हरद्वारे मॉडेम सिग्नल तुलनेने उच्च संभाव्यतेसह शोधला जातो. त्यानुसार, कमी उर्जा स्टिल्थसह रेडिओ लिंक दाबण्याची शक्यता देखील जास्त आहे.

मॉडेम रिसीव्हरची संवेदनशीलता गुणवत्तेच्या दिलेल्या पातळीसह प्राप्त सिग्नलमधून माहिती काढण्याची क्षमता दर्शवते. गुणवत्ता निकष भिन्न असू शकतात. डिजिटल कम्युनिकेशन सिस्टमसाठी, बिट एररची संभाव्यता (बिट एरर रेट - बीईआर) किंवा माहिती पॅकेटमधील त्रुटीची संभाव्यता (फ्रेम त्रुटी दर - एफईआर) बहुतेकदा वापरली जाते. वास्तविक, संवेदनशीलता ही अगदी सिग्नलची पातळी आहे जिथून माहिती काढली पाहिजे. उदाहरणार्थ, BER = 98−10 सह −6 dBm ची संवेदनशीलता सूचित करते की अशा BER ची माहिती −98 dBm किंवा त्याहून अधिक पातळी असलेल्या सिग्नलमधून काढली जाऊ शकते, परंतु −99 dBm पातळीसह माहिती काढली जाऊ शकते. यापुढे −1 dBm च्या पातळीसह सिग्नलमधून काढले जाणार नाही. अर्थात, सिग्नल पातळी कमी झाल्यामुळे गुणवत्तेत घट हळूहळू होते, परंतु हे लक्षात ठेवण्यासारखे आहे की बहुतेक आधुनिक मोडेममध्ये तथाकथित असतात. थ्रेशोल्ड इफेक्ट ज्यामध्ये जेव्हा सिग्नल पातळी संवेदनशीलतेच्या खाली कमी होते तेव्हा गुणवत्तेत घट फार लवकर होते. BER 2-10 पर्यंत वाढवण्यासाठी संवेदनशीलतेच्या खाली 1-XNUMX dB ने सिग्नल कमी करणे पुरेसे आहे, याचा अर्थ असा की आपण यापुढे UAV वरून व्हिडिओ पाहू शकणार नाही. थ्रेशोल्ड प्रभाव हा गोंगाटयुक्त चॅनेलसाठी शॅननच्या प्रमेयचा थेट परिणाम आहे; तो काढून टाकला जाऊ शकत नाही. जेव्हा सिग्नल पातळी संवेदनशीलतेच्या खाली कमी होते तेव्हा माहितीचा नाश रिसीव्हरच्या आत तयार झालेल्या आवाजाच्या प्रभावामुळे होतो. प्राप्तकर्त्याचा अंतर्गत आवाज पूर्णपणे काढून टाकला जाऊ शकत नाही, परंतु त्याची पातळी कमी करणे किंवा गोंगाट करणाऱ्या सिग्नलमधून कार्यक्षमतेने माहिती काढणे शिकणे शक्य आहे. मोडेम उत्पादक या दोन्ही पद्धतींचा वापर करत आहेत, रिसीव्हरच्या RF ब्लॉक्समध्ये सुधारणा करत आहेत आणि डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग अल्गोरिदम सुधारत आहेत. मॉडेम रिसीव्हरची संवेदनशीलता सुधारण्यामुळे ट्रान्समीटर पॉवर वाढण्याइतकी वीज वापर आणि उष्णता नष्ट होण्यात इतकी नाटकीय वाढ होत नाही. अर्थातच, ऊर्जेचा वापर आणि उष्णता निर्मिती वाढली आहे, परंतु ते अगदी माफक आहे.

आवश्यक संप्रेषण श्रेणी प्राप्त करण्याच्या दृष्टिकोनातून खालील मोडेम निवड अल्गोरिदमची शिफारस केली जाते.

1. डेटा ट्रान्सफर रेटवर निर्णय घ्या.
2. आवश्यक गतीसाठी सर्वोत्तम संवेदनशीलता असलेले मोडेम निवडा.
3. गणना किंवा प्रयोगाद्वारे संप्रेषण श्रेणी निश्चित करा.
4. जर संप्रेषण श्रेणी आवश्यकतेपेक्षा कमी असेल तर खालील उपाय वापरण्याचा प्रयत्न करा (प्राधान्य कमी करण्याच्या क्रमाने व्यवस्था केलेले):

• ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीवर कमी रेखीय क्षीणन असलेली केबल वापरून आणि/किंवा केबलची लांबी कमी करून अँटेना केबल्समधील नुकसान कमी करा $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$;
• अँटेना वाढवा $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
• मॉडेम ट्रान्समीटर पॉवर वाढवा.

संवेदनशीलता मूल्ये नियमानुसार डेटा हस्तांतरण दरावर अवलंबून असतात: उच्च गती - वाईट संवेदनशीलता. उदाहरणार्थ, 98 Mbps साठी −8 dBm संवेदनशीलता 95 Mbps साठी −12 dBm संवेदनशीलतेपेक्षा चांगली आहे. संवेदनशीलतेच्या बाबतीत तुम्ही मोडेमची तुलना फक्त त्याच डेटा ट्रान्सफर गतीसाठी करू शकता.

ट्रान्समीटर पॉवरवरील डेटा जवळजवळ नेहमीच मोडेम वैशिष्ट्यांमध्ये उपलब्ध असतो, परंतु प्राप्तकर्त्याच्या संवेदनशीलतेवरील डेटा नेहमीच उपलब्ध नसतो किंवा अपुरा असतो. कमीतकमी, हे सावध राहण्याचे एक कारण आहे, कारण सुंदर संख्या लपविण्यास अर्थ नाही. याव्यतिरिक्त, संवेदनशीलता डेटा प्रकाशित न केल्याने, निर्माता गणनाद्वारे संप्रेषण श्रेणीचा अंदाज लावण्याची संधी ग्राहकांना वंचित ठेवतो. ते मॉडेम खरेदी.

कमाल डेटा हस्तांतरण दर

जर गती आवश्यकता स्पष्टपणे परिभाषित केल्या असतील तर या पॅरामीटरवर आधारित मोडेम निवडणे तुलनेने सोपे आहे. पण काही बारकावे आहेत.

समस्येचे निराकरण करण्यासाठी जास्तीत जास्त संभाव्य संप्रेषण श्रेणी सुनिश्चित करणे आवश्यक असल्यास आणि त्याच वेळी रेडिओ लिंकसाठी पुरेसा रुंद वारंवारता बँड वाटप करणे शक्य असल्यास, विस्तृत वारंवारता बँड (बँडविड्थ) ला समर्थन देणारा मोडेम निवडणे चांगले. वस्तुस्थिती अशी आहे की आवश्यक माहिती गती तुलनेने अरुंद फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये दाट प्रकारचे मॉड्युलेशन (16QAM, 64QAM, 256QAM, इ.) वापरून किंवा कमी-घनता मॉड्यूलेशन (BPSK, QPSK) वापरून विस्तृत वारंवारता बँडमध्ये मिळवता येते. ). अशा कामांसाठी कमी-घनतेचे मॉड्युलेशन वापरणे श्रेयस्कर आहे कारण त्याच्या उच्च आवाज प्रतिकारशक्तीमुळे. म्हणून, प्राप्तकर्त्याची संवेदनशीलता अधिक चांगली आहे; त्यानुसार, मॉडेमचे ऊर्जा बजेट वाढते आणि परिणामी, संप्रेषण श्रेणी.

काहीवेळा यूएव्ही उत्पादक रेडिओ लिंकची माहिती गती स्त्रोताच्या गतीपेक्षा कितीतरी जास्त सेट करतात, अक्षरशः 2 किंवा अधिक वेळा, असा युक्तिवाद करतात की व्हिडिओ कोडेक्स सारख्या स्त्रोतांमध्ये व्हेरिएबल बिटरेट असतो आणि मॉडेम गती जास्तीत जास्त मूल्य लक्षात घेऊन निवडली पाहिजे. बिटरेट उत्सर्जन. या प्रकरणात, संप्रेषण श्रेणी नैसर्गिकरित्या कमी होते. अगदी आवश्यक असल्याशिवाय तुम्ही हा दृष्टिकोन वापरू नये. बर्‍याच आधुनिक मॉडेम्समध्ये ट्रान्समीटरमध्ये मोठा बफर असतो जो पॅकेट गमावल्याशिवाय बिटरेट स्पाइक्स गुळगुळीत करू शकतो. म्हणून, 25% पेक्षा जास्त गती राखीव आवश्यक नाही. खरेदी केलेल्या मॉडेमची बफर क्षमता अपुरी आहे आणि वेगात लक्षणीय वाढ आवश्यक आहे असे मानण्याचे कारण असल्यास, असे मोडेम खरेदी करण्यास नकार देणे चांगले आहे.

डेटा हस्तांतरण विलंब

या पॅरामीटरचे मूल्यमापन करताना, रेडिओ लिंकवर डेटा ट्रान्समिशनशी संबंधित विलंब माहिती स्त्रोताच्या एन्कोडिंग/डीकोडिंग डिव्हाइसद्वारे तयार केलेल्या विलंबापासून वेगळे करणे महत्त्वाचे आहे, जसे की व्हिडिओ कोडेक. रेडिओ लिंकमधील विलंबामध्ये 3 मूल्ये असतात.

1. ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हरमधील सिग्नल प्रक्रियेमुळे विलंब.
2. ट्रान्समीटरपासून रिसीव्हरपर्यंत सिग्नल प्रसारामुळे विलंब.
3. टाइम डिव्हिजन डुप्लेक्स (TDD) मोडेममधील ट्रान्समीटरमधील डेटा बफरिंगमुळे विलंब.

टाइप 1 विलंबता, लेखकाच्या अनुभवानुसार, दहापट मायक्रोसेकंद ते एक मिलीसेकंद पर्यंत असते. प्रकार 2 विलंब संप्रेषण श्रेणीवर अवलंबून असतो, उदाहरणार्थ, 100 किमी लिंकसाठी ते 333 μs आहे. प्रकार 3 विलंब TDD फ्रेमच्या लांबीवर आणि एकूण फ्रेम कालावधीच्या ट्रान्समिशन सायकल कालावधीच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असतो आणि 0 ते फ्रेम कालावधीपर्यंत बदलू शकतो, म्हणजे ते एक यादृच्छिक चल आहे. जर प्रसारित माहिती पॅकेट मॉडेम ट्रान्समिशन सायकलमध्ये असताना ट्रान्समीटर इनपुटवर असेल, तर पॅकेट शून्य विलंब प्रकार 3 सह हवेवर प्रसारित केले जाईल. जर पॅकेटला थोडा उशीर झाला असेल आणि रिसेप्शन सायकल आधीच सुरू झाली असेल, तर रिसेप्शन सायकलच्या कालावधीसाठी ट्रान्समीटर बफरमध्ये विलंब होईल. ठराविक TDD फ्रेमची लांबी 2 ते 20 ms पर्यंत असते, त्यामुळे सर्वात वाईट केस प्रकार 3 विलंब 20 ms पेक्षा जास्त नसतो. अशा प्रकारे, रेडिओ लिंकमध्ये एकूण विलंब 3−21 ms च्या श्रेणीत असेल.

रेडिओ लिंकमधील विलंब शोधण्याचा सर्वोत्तम मार्ग म्हणजे नेटवर्क वैशिष्ट्यांचे मूल्यांकन करण्यासाठी उपयुक्तता वापरून पूर्ण-प्रमाणात प्रयोग करणे. विनंती-प्रतिसाद पद्धत वापरून विलंब मोजण्याची शिफारस केलेली नाही, कारण पुढे आणि उलट दिशानिर्देशांमध्ये होणारा विलंब TDD मॉडेमसाठी समान असू शकत नाही.

वजन आणि परिमाणे पॅरामीटर्स

या निकषानुसार ऑन-बोर्ड मॉडेम युनिट निवडण्यासाठी कोणत्याही विशेष टिप्पण्यांची आवश्यकता नाही: जितके लहान आणि हलके तितके चांगले. ऑन-बोर्ड युनिट थंड करण्याची आवश्यकता देखील विसरू नका; अतिरिक्त रेडिएटर्सची आवश्यकता असू शकते आणि त्यानुसार, वजन आणि परिमाण देखील वाढू शकतात. येथे प्राधान्य कमी वीज वापर असलेल्या हलक्या, लहान-आकाराच्या युनिट्सना दिले पाहिजे.

ग्राउंड-आधारित युनिटसाठी, वस्तुमान-आयामी पॅरामीटर्स इतके गंभीर नाहीत. वापर आणि स्थापनेची सुलभता समोर येते. ग्राउंड युनिट हे मास्ट किंवा ट्रायपॉडवर सोयीस्कर माउंटिंग सिस्टमसह बाह्य प्रभावांपासून विश्वसनीयरित्या संरक्षित केलेले उपकरण असावे. जेव्हा ग्राउंड युनिट अँटेनासह समान गृहनिर्माणमध्ये एकत्रित केले जाते तेव्हा एक चांगला पर्याय आहे. तद्वतच, ग्राउंड युनिट एका सोयीस्कर कनेक्टरद्वारे कंट्रोल सिस्टमशी जोडलेले असावे. जेव्हा तुम्हाला −20 अंश तापमानात तैनाती कार्य करण्याची आवश्यकता असेल तेव्हा हे तुम्हाला कठोर शब्दांपासून वाचवेल.

आहारविषयक आवश्यकता

ऑनबोर्ड युनिट्स, एक नियम म्हणून, पुरवठा व्होल्टेजच्या विस्तृत श्रेणीसाठी समर्थनासह तयार केले जातात, उदाहरणार्थ 7-30 V, जे UAV पॉवर नेटवर्कमधील बहुतेक व्होल्टेज पर्यायांचा समावेश करते. जर तुम्हाला अनेक पुरवठा व्होल्टेजमधून निवडण्याची संधी असेल, तर सर्वात कमी पुरवठा व्होल्टेज मूल्याला प्राधान्य द्या. नियमानुसार, मॉडेम 3.3 आणि 5.0 V च्या व्होल्टेजमधून दुय्यम उर्जा पुरवठ्याद्वारे अंतर्गत चालवले जातात. या दुय्यम वीज पुरवठ्याची कार्यक्षमता जास्त आहे, मॉडेमच्या इनपुट आणि अंतर्गत व्होल्टेजमधील फरक जितका लहान असेल. वाढलेली कार्यक्षमता म्हणजे उर्जेचा वापर कमी होणे आणि उष्णता निर्माण करणे.

दुसरीकडे, ग्राउंड युनिट्सने तुलनेने उच्च व्होल्टेज स्त्रोताकडून उर्जेचे समर्थन केले पाहिजे. हे लहान क्रॉस-सेक्शनसह पॉवर केबल वापरण्यास अनुमती देते, जे वजन कमी करते आणि स्थापना सुलभ करते. इतर सर्व गोष्टी समान असल्याने, PoE (पॉवर ओव्हर इथरनेट) समर्थनासह ग्राउंड-आधारित युनिट्सना प्राधान्य द्या. या प्रकरणात, ग्राउंड युनिटला कंट्रोल स्टेशनशी जोडण्यासाठी फक्त एक इथरनेट केबल आवश्यक आहे.

वेगळे नियंत्रण/टेलिमेट्री चॅनेल

UAV वर स्वतंत्र कमांड-टेलिमेट्री मॉडेम स्थापित करण्यासाठी जागा शिल्लक नसलेल्या प्रकरणांमध्ये एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य. जागा असल्यास, ब्रॉडबँड मॉडेमचे स्वतंत्र नियंत्रण/टेलिमेट्री चॅनेल बॅकअप म्हणून वापरले जाऊ शकते. या पर्यायासह मॉडेम निवडताना, मॉडेम UAV (MAVLink किंवा प्रोप्रायटरी) सह संप्रेषणासाठी इच्छित प्रोटोकॉल आणि ग्राउंड स्टेशन (GS) वर सोयीस्कर इंटरफेसमध्ये मल्टीप्लेक्स कंट्रोल चॅनेल/टेलिमेट्री डेटाची क्षमता याकडे लक्ष द्या. ). उदाहरणार्थ, ब्रॉडबँड मॉडेमचे ऑन-बोर्ड युनिट ऑटोपायलटशी RS232, UART किंवा CAN सारख्या इंटरफेसद्वारे जोडलेले असते आणि ग्राउंड युनिट कंट्रोल कॉम्प्युटरशी इथरनेट इंटरफेसद्वारे जोडलेले असते ज्याद्वारे कमांडची देवाणघेवाण करणे आवश्यक असते. , टेलीमेट्री आणि व्हिडिओ माहिती. या प्रकरणात, मॉडेम ऑन-बोर्ड युनिटच्या RS232, UART किंवा CAN इंटरफेस आणि ग्राउंड युनिटच्या इथरनेट इंटरफेस दरम्यान कमांड आणि टेलिमेट्री प्रवाह मल्टीप्लेक्स करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.

लक्ष देण्यासाठी इतर पॅरामीटर्स

डुप्लेक्स मोडची उपलब्धता. UAV साठी ब्रॉडबँड मोडेम सिम्प्लेक्स किंवा डुप्लेक्स ऑपरेटिंग मोडला समर्थन देतात. सिम्प्लेक्स मोडमध्ये, डेटा ट्रान्समिशनला केवळ यूएव्ही ते एनएसच्या दिशेने आणि डुप्लेक्स मोडमध्ये - दोन्ही दिशेने परवानगी आहे. नियमानुसार, सिम्प्लेक्स मॉडेममध्ये अंगभूत व्हिडिओ कोडेक असतो आणि व्हिडिओ कोडेक नसलेल्या व्हिडिओ कॅमेऱ्यांसह कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात. सिम्प्लेक्स मॉडेम आयपी कॅमेरा किंवा आयपी कनेक्शनची आवश्यकता असलेल्या इतर कोणत्याही उपकरणांशी कनेक्ट करण्यासाठी योग्य नाही. याउलट, डुप्लेक्स मॉडेम, नियमानुसार, यूएव्हीच्या ऑन-बोर्ड आयपी नेटवर्कला एनएसच्या आयपी नेटवर्कशी जोडण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे, म्हणजेच ते आयपी कॅमेरे आणि इतर आयपी उपकरणांना समर्थन देते, परंतु त्यात अंगभूत नसू शकते- व्हिडिओ कोडेकमध्ये, कारण IP व्हिडिओ कॅमेर्‍यांमध्ये तुमचा व्हिडिओ कोडेक असतो. इथरनेट इंटरफेस समर्थन केवळ फुल-डुप्लेक्स मोडेममध्ये शक्य आहे.

विविधता रिसेप्शन (RX विविधता). संपूर्ण उड्डाण अंतरामध्ये सतत संप्रेषण सुनिश्चित करण्यासाठी या क्षमतेची उपस्थिती अनिवार्य आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पसरत असताना, रेडिओ लहरी दोन बीममध्ये प्राप्त बिंदूवर येतात: थेट मार्गाने आणि पृष्ठभागावरील प्रतिबिंबासह. टप्प्यात दोन बीमच्या लाटा जोडल्या गेल्यास, प्राप्त बिंदूवरील फील्ड मजबूत होते आणि जर अँटीफेसमध्ये, ते कमकुवत होते. कमकुवत होणे लक्षणीय असू शकते - संप्रेषणाच्या संपूर्ण नुकसानापर्यंत. वेगवेगळ्या उंचीवर असलेल्या एनएसवर दोन अँटेनाची उपस्थिती ही समस्या सोडविण्यास मदत करते, कारण जर एका अँटेनाच्या ठिकाणी बीम अँटीफेसमध्ये जोडल्या गेल्या असतील तर दुसऱ्याच्या ठिकाणी ते जोडले जात नाहीत. परिणामी, आपण संपूर्ण अंतरावर एक स्थिर कनेक्शन प्राप्त करू शकता.
समर्थित नेटवर्क टोपोलॉजीज. केवळ पॉइंट-टू-पॉइंट (पीटीपी) टोपोलॉजीसाठीच नव्हे तर पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट (पीएमपी) आणि रिले (रिपीटर) टोपोलॉजीसाठी देखील समर्थन पुरवणारे मोडेम निवडणे उचित आहे. अतिरिक्त यूएव्हीद्वारे रिलेचा वापर आपल्याला मुख्य यूएव्हीच्या कव्हरेज क्षेत्राचा लक्षणीय विस्तार करण्यास अनुमती देतो. PMP सपोर्ट तुम्हाला एका NS वर अनेक UAV वरून एकाच वेळी माहिती प्राप्त करण्यास अनुमती देईल. कृपया हे देखील लक्षात घ्या की PMP आणि रिलेला समर्थन देण्यासाठी एकल UAV सह संप्रेषणाच्या तुलनेत मोडेम बँडविड्थ वाढवणे आवश्यक आहे. म्हणून, या मोड्ससाठी विस्तृत वारंवारता बँड (किमान 15-20 मेगाहर्ट्झ) चे समर्थन करणारे मॉडेम निवडण्याची शिफारस केली जाते.

आवाज प्रतिकारशक्ती वाढवण्यासाठी साधनांची उपलब्धता. यूएव्ही वापरल्या जाणार्‍या भागात तीव्र हस्तक्षेपाचे वातावरण दिलेला एक उपयुक्त पर्याय. संप्रेषण चॅनेलमध्ये कृत्रिम किंवा नैसर्गिक उत्पत्तीच्या हस्तक्षेपाच्या उपस्थितीत संप्रेषण प्रणालीचे कार्य करण्याची क्षमता म्हणून आवाज प्रतिकारशक्ती समजली जाते. हस्तक्षेपाचा सामना करण्यासाठी दोन पद्धती आहेत. दृष्टीकोन 1: मॉडेम रिसीव्हरची रचना करा जेणेकरुन तो माहिती प्रसारित करण्याच्या गतीमध्ये काही कपात करण्याच्या किंमतीवर, कम्युनिकेशन चॅनेल बँडमधील हस्तक्षेपाच्या उपस्थितीत देखील माहिती विश्वसनीयरित्या प्राप्त करू शकेल. दृष्टीकोन 2: रिसीव्हर इनपुटमध्ये हस्तक्षेप दाबा किंवा कमी करा. पहिल्या पद्धतीच्या अंमलबजावणीची उदाहरणे म्हणजे स्पेक्ट्रम स्प्रेड सिस्टम, म्हणजे: फ्रिक्वेन्सी हॉपिंग (FH), स्यूडो-रँडम सिक्वेन्स स्प्रेड स्पेक्ट्रम (DSSS) किंवा दोन्हीचा संकर. अशा कम्युनिकेशन चॅनेलमध्ये कमी आवश्यक डेटा ट्रान्सफर रेटमुळे UAV कंट्रोल चॅनेलमध्ये FH तंत्रज्ञान व्यापक झाले आहे. उदाहरणार्थ, 16 मेगाहर्ट्झ बँडमध्ये 20 kbit/s च्या गतीसाठी, सुमारे 500 फ्रिक्वेन्सी पोझिशन्स आयोजित केल्या जाऊ शकतात, ज्यामुळे अरुंद-बँड हस्तक्षेपाविरूद्ध विश्वसनीय संरक्षण मिळते. ब्रॉडबँड कम्युनिकेशन चॅनेलसाठी FH चा वापर समस्याप्रधान आहे कारण परिणामी वारंवारता बँड खूप मोठा आहे. उदाहरणार्थ, 500 मेगाहर्ट्झ बँडविड्थसह सिग्नलसह काम करताना 4 फ्रिक्वेन्सी पोझिशन्स मिळविण्यासाठी, तुम्हाला 2 GHz विनामूल्य बँडविड्थची आवश्यकता असेल! वास्तविक असणे खूप. UAV सह ब्रॉडबँड कम्युनिकेशन चॅनेलसाठी DSSS चा वापर अधिक संबंधित आहे. या तंत्रज्ञानामध्ये, प्रत्येक माहिती बिट सिग्नल बँडमधील अनेक (किंवा अगदी सर्व) फ्रिक्वेन्सीवर एकाच वेळी डुप्लिकेट केले जाते आणि, अरुंद-बँड हस्तक्षेपाच्या उपस्थितीत, हस्तक्षेपाने प्रभावित होत नसलेल्या स्पेक्ट्रमच्या भागांपासून वेगळे केले जाऊ शकते. DSSS चा वापर, तसेच FH, असे सूचित करते की जेव्हा चॅनेलमध्ये हस्तक्षेप दिसून येतो तेव्हा डेटा ट्रान्समिशन दर कमी करणे आवश्यक असते. असे असले तरी, हे स्पष्ट आहे की यूएव्ही वरून काहीही न करण्यापेक्षा कमी रिझोल्यूशनमध्ये व्हिडिओ प्राप्त करणे चांगले आहे. दृष्टीकोन 2 हे तथ्य वापरते की हस्तक्षेप, रिसीव्हरच्या अंतर्गत आवाजाच्या विपरीत, बाहेरून रेडिओ लिंकमध्ये प्रवेश करतो आणि जर काही माध्यम मोडेममध्ये उपस्थित असतील तर ते दाबले जाऊ शकतात. स्पेक्ट्रल, टेम्पोरल किंवा स्पेसियल डोमेनमध्ये स्थानिकीकृत असल्यास हस्तक्षेपाचे दडपण शक्य आहे. उदाहरणार्थ, नॅरोबँड हस्तक्षेप स्पेक्ट्रल प्रदेशात स्थानिकीकृत केला जातो आणि विशेष फिल्टर वापरून स्पेक्ट्रममधून "कट आउट" केला जाऊ शकतो. त्याचप्रमाणे, स्पंदित आवाज वेळेच्या डोमेनमध्ये स्थानिकीकृत केला जातो; तो दाबण्यासाठी, प्रभावित क्षेत्र प्राप्तकर्त्याच्या इनपुट सिग्नलमधून काढून टाकले जाते. जर हस्तक्षेप अरुंद किंवा स्पंदित नसेल, तर ते दाबण्यासाठी अवकाशीय सप्रेसर वापरला जाऊ शकतो, कारण हस्तक्षेप एका विशिष्ट दिशेने स्त्रोताकडून प्राप्त करणार्या अँटेनामध्ये प्रवेश करतो. प्राप्त करणार्‍या अँटेनाच्या रेडिएशन पॅटर्नचे शून्य हस्तक्षेप स्त्रोताच्या दिशेने स्थित असल्यास, हस्तक्षेप दाबला जाईल. अशा प्रणालींना अ‍ॅडॉप्टिव्ह बीमफॉर्मिंग आणि बीम नलिंग सिस्टम म्हणतात.

रेडिओ प्रोटोकॉल वापरले. मॉडेम उत्पादक मानक (वायफाय, डीव्हीबी-टी) किंवा मालकीचे रेडिओ प्रोटोकॉल वापरू शकतात. हे पॅरामीटर क्वचितच वैशिष्ट्यांमध्ये सूचित केले जाते. DVB-T चा वापर अप्रत्यक्षपणे समर्थित फ्रिक्वेन्सी बँड 2/4/6/7/8 द्वारे दर्शविला जातो, कधीकधी 10 MHz आणि COFDM (कोडेड OFDM) तंत्रज्ञानाच्या तपशीलाच्या मजकुरातील उल्लेख ज्यामध्ये OFDM संयोगाने वापरला जातो. आवाज-प्रतिरोधक कोडिंगसह. उत्तीर्ण करताना, आम्ही लक्षात घेतो की COFDM ही पूर्णपणे जाहिरात घोषणा आहे आणि OFDM वर त्याचे कोणतेही फायदे नाहीत, कारण ध्वनी-प्रतिरोधक कोडिंगशिवाय OFDM व्यवहारात कधीही वापरला जात नाही. जेव्हा तुम्ही रेडिओ मॉडेम वैशिष्ट्यांमध्ये हे संक्षेप पाहता तेव्हा COFDM आणि OFDM समान करा.

मानक प्रोटोकॉल वापरणारे मॉडेम सामान्यत: मायक्रोप्रोसेसरच्या संयोगाने कार्यरत असलेल्या विशेष चिप (वायफाय, डीव्हीबी-टी) च्या आधारे तयार केले जातात. सानुकूल चिप वापरल्याने मॉडेम निर्मात्याला त्यांच्या स्वतःच्या रेडिओ प्रोटोकॉलची रचना, मॉडेलिंग, अंमलबजावणी आणि चाचणी यांच्याशी संबंधित बर्‍याच डोकेदुखीपासून आराम मिळतो. मॉडेमला आवश्यक कार्यक्षमता देण्यासाठी मायक्रोप्रोसेसरचा वापर केला जातो. अशा मोडेमचे खालील फायदे आहेत.

1. कमी किंमत.
2. चांगले वजन आणि आकार मापदंड.
3. कमी वीज वापर.

तोटे देखील आहेत.

1. फर्मवेअर बदलून रेडिओ इंटरफेसची वैशिष्ट्ये बदलण्यास असमर्थता.
2. दीर्घकालीन पुरवठा कमी स्थिरता.
3. गैर-मानक समस्या सोडवताना पात्र तांत्रिक सहाय्य प्रदान करण्यात मर्यादित क्षमता.

पुरवठा कमी स्थिरता या वस्तुस्थितीमुळे आहे की चिप उत्पादक प्रामुख्याने मास मार्केट (टीव्ही, संगणक इ.) वर लक्ष केंद्रित करतात. यूएव्हीसाठी मॉडेमचे निर्माते त्यांच्यासाठी प्राधान्य नाहीत आणि ते कोणत्याही प्रकारे चिप उत्पादकाच्या उत्पादन बंद करण्याच्या निर्णयावर प्रभाव टाकू शकत नाहीत आणि दुसर्या उत्पादनासह पुरेशी बदली न करता. हे वैशिष्ट्य "सिस्टम ऑन चिप" (सिस्टम ऑन चिप - एसओसी) सारख्या विशिष्ट मायक्रो सर्किट्समध्ये पॅकेजिंग रेडिओ इंटरफेसच्या ट्रेंडद्वारे मजबूत केले जाते आणि म्हणून वैयक्तिक रेडिओ इंटरफेस चिप्स हळूहळू अर्धसंवाहक बाजारातून धुऊन जातात.

तांत्रिक सहाय्य प्रदान करण्याच्या मर्यादित क्षमता या वस्तुस्थितीमुळे आहेत की मानक रेडिओ प्रोटोकॉलवर आधारित मॉडेमच्या विकास कार्यसंघांकडे प्रामुख्याने इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोवेव्ह तंत्रज्ञानातील तज्ञांसह चांगले कर्मचारी आहेत. तेथे रेडिओ संप्रेषण तज्ञ अजिबात नसतील, कारण त्यांच्यासाठी कोणतीही समस्या सोडवता येत नाही. त्यामुळे, क्षुल्लक रेडिओ संप्रेषण समस्यांवर उपाय शोधत असलेले UAV उत्पादक सल्लामसलत आणि तांत्रिक सहाय्याच्या बाबतीत निराश होऊ शकतात.

प्रोप्रायटरी रेडिओ प्रोटोकॉल वापरणारे मोडेम युनिव्हर्सल अॅनालॉग आणि डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग चिप्सच्या आधारे तयार केले जातात. अशा चिप्सची पुरवठा स्थिरता खूप जास्त आहे. खरे आहे, किंमत देखील जास्त आहे. अशा मोडेमचे खालील फायदे आहेत.

1. फर्मवेअर बदलून रेडिओ इंटरफेसला अनुकूल करण्यासह ग्राहकाच्या गरजेनुसार मोडेमला अनुकूल करण्याच्या विस्तृत शक्यता.
2. अतिरिक्त रेडिओ इंटरफेस क्षमता ज्या UAV मध्ये वापरण्यासाठी मनोरंजक आहेत आणि मानक रेडिओ प्रोटोकॉलच्या आधारावर तयार केलेल्या मोडेममध्ये अनुपस्थित आहेत.
3. पुरवठा उच्च स्थिरता, समावेश. दीर्घकालीन.
4. उच्च पातळीचे तांत्रिक समर्थन, गैर-मानक समस्यांचे निराकरण करण्यासह.

दोष.

1. जास्त किंमत.
2. मानक रेडिओ प्रोटोकॉल वापरणाऱ्या मोडेमपेक्षा वजन आणि आकाराचे पॅरामीटर्स वाईट असू शकतात.
3. डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग युनिटचा वाढलेला वीज वापर.

UAV साठी काही मोडेमचा तांत्रिक डेटा

टेबल बाजारात उपलब्ध UAV साठी काही मॉडेमचे तांत्रिक मापदंड दाखवते.

लक्षात घ्या की पिकोराडिओ OEM आणि J3 मॉडेम (11 dBm वि. 25−27 dBm) च्या तुलनेत 30D लिंक मॉडेमची ट्रान्समिट पॉवर सर्वात कमी असली तरी, उच्च रिसीव्हर संवेदनशीलतेमुळे 3D लिंक पॉवर बजेट त्या मॉडेमपेक्षा जास्त आहे (सह. मॉडेमसाठी समान डेटा हस्तांतरण गती तुलना केली जात आहे). अशाप्रकारे, 3D लिंक वापरताना कम्युनिकेशन रेंज चांगल्या एनर्जी स्टेल्थसह जास्त असेल.

टेबल. UAV आणि रोबोटिक्ससाठी काही ब्रॉडबँड मॉडेमचा तांत्रिक डेटा

पॅरामीटर
3D लिंक
स्कायहॉपर प्रो
Picoradio OEM (मॉड्यूलवर केले pDDL2450 मायक्रोहार्ड कडून)
SOLO7
(हे देखील पहा SOLO7 प्राप्तकर्ता)
J11

उत्पादक, देश
जिओस्कॅन, आरएफ
मोबिलिकॉम, इस्रायल
एअरबोर्न इनोव्हेशन्स, कॅनडा
डीटीसी, यूके
रेडेस, चीन

संप्रेषण श्रेणी [किमी] 20−60
5
लागू नाही*
लागू नाही*
10-20

गती [Mbit/s] ०.०२३−६४.९
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6

डेटा ट्रान्समिशन विलंब [ms] 1−20
25
लागू नाही*
15-100
15-30

ऑन-बोर्ड युनिटचे परिमाण LxWxH [मिमी] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (घरांशिवाय)
67h68h22
76h48h20

ऑन-बोर्ड युनिट वजन [ग्राम] 89
105
17.6 (घरांशिवाय)
135
88

माहिती इंटरफेस
इथरनेट, RS232, CAN, USB
इथरनेट, RS232, USB (पर्यायी)
इथरनेट, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, इथरनेट, UART

ऑन-बोर्ड युनिट वीज पुरवठा [व्होल्ट/वॅट] 7−30/6.7
7−26/n/a*
१−१/८
५.९−१७.८/४.५−७
१−१/८

ग्राउंड युनिट वीज पुरवठा [व्होल्ट/वॅट] 18−75 किंवा PoE/7
7−26/n/a*
१−१/८
१−१/८
१−१/८

ट्रान्समीटर पॉवर [dBm] 25
लागू नाही*
27-30
20
30

रिसीव्हर संवेदनशीलता [dBm] (वेगासाठी [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)

मॉडेम ऊर्जा बजेट [dB] (वेगासाठी [Mbit/sec])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
लागू नाही*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
लागू नाही*
७२ (२२) ७२ (२२) ७२ (२२)

समर्थित वारंवारता बँड [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; ०७; 1.25; 2.5; 6; ४५
2; 4; 8

सिम्प्लेक्स/डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
सिम्प्लेक्स
डुप्लेक्स

विविधता समर्थन
होय
होय
होय
होय
होय

नियंत्रण/टेलिमेट्रीसाठी वेगळे चॅनेल
होय
होय
होय
नाही
होय

नियंत्रण/टेलिमेट्री चॅनेलमध्ये समर्थित UAV नियंत्रण प्रोटोकॉल
MAVLink, मालकी
MAVLink, मालकी
नाही
नाही
MAV लिंक

कंट्रोल/टेलिमेट्री चॅनेलमध्ये मल्टीप्लेक्सिंग समर्थन
होय
होय
नाही
नाही
लागू नाही*

नेटवर्क टोपोलॉजीज
पीटीपी, पीएमपी, रिले
पीटीपी, पीएमपी, रिले
पीटीपी, पीएमपी, रिले
पीटीपी
पीटीपी, पीएमपी, रिले

आवाज प्रतिकारशक्ती वाढवण्यासाठी साधन
DSSS, नॅरोबँड आणि पल्स सप्रेसर
लागू नाही*
लागू नाही*
लागू नाही*
लागू नाही*

रेडिओ प्रोटोकॉल
मालकी
लागू नाही*
लागू नाही*
DVB-T
लागू नाही*

* n/a - कोणताही डेटा नाही.

लेखकाबद्दल

अलेक्झांडर स्मोरोडिनोव्ह [[ईमेल संरक्षित]] हे जिओस्कॅन एलएलसी मधील वायरलेस कम्युनिकेशन्स क्षेत्रातील आघाडीचे तज्ञ आहेत. 2011 पासून आत्तापर्यंत, तो विविध उद्देशांसाठी ब्रॉडबँड रेडिओ मॉडेमसाठी रेडिओ प्रोटोकॉल आणि सिग्नल प्रोसेसिंग अल्गोरिदम विकसित करत आहे, तसेच प्रोग्रामेबल लॉजिक चिप्सवर आधारित विकसित अल्गोरिदमची अंमलबजावणी करत आहे. लेखकाच्या आवडीच्या क्षेत्रांमध्ये सिंक्रोनायझेशन अल्गोरिदम, चॅनेल प्रॉपर्टी अंदाज, मॉड्युलेशन/डिमॉड्युलेशन, नॉइज-रेझिस्टंट कोडिंग, तसेच काही मीडिया ऍक्सेस लेयर (MAC) अल्गोरिदम यांचा समावेश आहे. जिओस्कॅनमध्ये सामील होण्यापूर्वी, लेखकाने विविध संस्थांमध्ये काम केले, सानुकूल वायरलेस कम्युनिकेशन उपकरणे विकसित केली. 2002 ते 2007 पर्यंत, त्यांनी IEEE802.16 (WiMAX) मानकावर आधारित संप्रेषण प्रणालीच्या विकासातील प्रमुख तज्ञ म्हणून प्रोटीयस एलएलसी येथे काम केले. 1999 ते 2002 पर्यंत, लेखक फेडरल स्टेट युनिटरी एंटरप्राइझ सेंट्रल रिसर्च इन्स्टिट्यूट "ग्रॅनिट" येथे आवाज-प्रतिरोधक कोडिंग अल्गोरिदम आणि रेडिओ लिंक मार्गांचे मॉडेलिंग विकसित करण्यात गुंतले होते. लेखकाने 1998 मध्ये सेंट पीटर्सबर्ग युनिव्हर्सिटी ऑफ एरोस्पेस इंस्ट्रुमेंटेशनमधून तांत्रिक विज्ञान पदवी आणि त्याच विद्यापीठातून 1995 मध्ये रेडिओ अभियांत्रिकी पदवी प्राप्त केली. अलेक्झांडर हे IEEE आणि IEEE कम्युनिकेशन्स सोसायटीचे सध्याचे सदस्य आहेत.

स्त्रोत: www.habr.com