Cabaran untuk menghantar sejumlah besar data daripada kenderaan udara tanpa pemandu (UAV) atau robotik darat bukanlah sesuatu yang luar biasa dalam aplikasi moden. Artikel ini membincangkan kriteria pemilihan untuk modem jalur lebar dan masalah berkaitan. Artikel itu ditulis untuk pembangun UAV dan robotik.
Kriteria Pemilihan
Kriteria utama untuk memilih modem jalur lebar untuk UAV atau robotik ialah:
- Julat komunikasi.
- Kadar pemindahan data maksimum.
- Kelewatan dalam penghantaran data.
- Parameter berat dan dimensi.
- Antara muka maklumat yang disokong.
- Keperluan pemakanan.
- Saluran kawalan/telemetri berasingan.
Julat komunikasi
Julat komunikasi bergantung bukan sahaja pada modem, tetapi juga pada antena, kabel antena, keadaan perambatan gelombang radio, gangguan luaran dan sebab lain. Untuk memisahkan parameter modem itu sendiri daripada parameter lain yang mempengaruhi julat komunikasi, pertimbangkan persamaan julat [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Penyebaran gelombang radio dan operasi pautan radio. Sambungan. Moscow. 1971]
$$paparan$$ 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}},$$paparan$$
mana
$inline$R$inline$ — julat komunikasi yang diperlukan dalam meter;
$inline$F$inline$ — frekuensi dalam Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — kuasa pemancar modem dalam dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — perolehan antena pemancar dalam dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — kehilangan dalam kabel daripada modem ke antena pemancar dalam dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — perolehan antena penerima dalam dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — kehilangan dalam kabel daripada modem ke antena penerima dalam dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensitiviti penerima modem dalam dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ ialah faktor pengecilan yang mengambil kira kerugian tambahan akibat pengaruh permukaan Bumi, tumbuh-tumbuhan, atmosfera dan faktor lain dalam dB.
Daripada persamaan julat adalah jelas bahawa julat hanya bergantung pada dua parameter modem: kuasa pemancar $inline$P_{TXdBm}$inline$ dan sensitiviti penerima $inline$P_{RXdBm}$inline$, atau lebih tepat pada perbezaannya - bajet tenaga modem
$$paparan$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$paparan$$
Parameter selebihnya dalam persamaan julat menerangkan keadaan perambatan isyarat dan parameter peranti penyuap antena, i.e. tiada kaitan dengan modem.
Jadi, untuk meningkatkan julat komunikasi, anda perlu memilih modem dengan nilai $inline$B_m$inline$ yang besar. Seterusnya, $inline$B_m$inline$ boleh ditingkatkan dengan meningkatkan $inline$P_{TXdBm}$inline$ atau dengan mengurangkan $inline$P_{RXdBm}$inline$. Dalam kebanyakan kes, pembangun UAV sedang mencari modem dengan kuasa pemancar yang tinggi dan kurang memberi perhatian kepada sensitiviti penerima, walaupun mereka perlu melakukan sebaliknya. Pemancar on-board modem jalur lebar yang berkuasa memerlukan masalah berikut:
- penggunaan kuasa yang tinggi;
- keperluan untuk penyejukan;
- kemerosotan keserasian elektromagnet (EMC) dengan peralatan on-board UAV yang lain;
- kerahsiaan tenaga rendah.
Dua masalah pertama adalah berkaitan dengan fakta bahawa kaedah moden untuk menghantar sejumlah besar maklumat melalui saluran radio, contohnya OFDM, memerlukan linear penghantar. Kecekapan pemancar radio linear moden adalah rendah: 10–30%. Oleh itu, 70-90% daripada tenaga berharga bekalan kuasa UAV ditukar kepada haba, yang mesti dikeluarkan dengan cekap daripada modem, jika tidak, ia akan gagal atau kuasa keluarannya akan berkurangan kerana terlalu panas pada saat yang paling tidak sesuai. Sebagai contoh, pemancar 2 W akan menarik 6–20 W daripada bekalan kuasa, yang mana 4–18 W akan ditukar kepada haba.
Stealth tenaga pautan radio adalah penting untuk aplikasi khas dan ketenteraan. Stealth rendah bermakna isyarat modem dikesan dengan kebarangkalian yang agak tinggi oleh penerima peninjau stesen jamming. Sehubungan itu, kebarangkalian untuk menyekat pautan radio dengan stealth tenaga rendah juga tinggi.
Kepekaan penerima modem mencirikan keupayaannya untuk mengekstrak maklumat daripada isyarat yang diterima dengan tahap kualiti tertentu. Kriteria kualiti mungkin berbeza-beza. Untuk sistem komunikasi digital, kebarangkalian ralat sedikit (kadar ralat bit - BER) atau kebarangkalian ralat dalam paket maklumat (kadar ralat bingkai - FER) paling kerap digunakan. Sebenarnya, sensitiviti ialah tahap isyarat yang mana maklumat mesti dikeluarkan. Sebagai contoh, sensitiviti −98 dBm dengan BER = 10−6 menunjukkan bahawa maklumat dengan BER sedemikian boleh diekstrak daripada isyarat dengan tahap −98 dBm atau lebih tinggi, tetapi maklumat dengan tahap, katakan, −99 dBm boleh tidak lagi boleh diekstrak daripada isyarat dengan tahap, katakan, -1 dBm. Sudah tentu, penurunan kualiti apabila tahap isyarat menurun berlaku secara beransur-ansur, tetapi perlu diingat bahawa kebanyakan modem moden mempunyai apa yang dipanggil. kesan ambang di mana penurunan dalam kualiti apabila tahap isyarat menurun di bawah sensitiviti berlaku dengan cepat. Ia cukup untuk mengurangkan isyarat sebanyak 2-10 dB di bawah sensitiviti untuk BER meningkat kepada 1-XNUMX, yang bermaksud bahawa anda tidak akan melihat video daripada UAV lagi. Kesan ambang adalah akibat langsung daripada teorem Shannon untuk saluran yang bising; ia tidak boleh dihapuskan. Kemusnahan maklumat apabila tahap isyarat menurun di bawah sensitiviti berlaku disebabkan oleh pengaruh bunyi yang terbentuk di dalam penerima itu sendiri. Bunyi dalaman penerima tidak boleh dihapuskan sepenuhnya, tetapi adalah mungkin untuk mengurangkan tahapnya atau belajar mengekstrak maklumat dengan cekap daripada isyarat bising. Pengeluar modem menggunakan kedua-dua pendekatan ini, membuat penambahbaikan pada blok RF penerima dan menambah baik algoritma pemprosesan isyarat digital. Memperbaiki sensitiviti penerima modem tidak membawa kepada peningkatan mendadak dalam penggunaan kuasa dan pelesapan haba seperti meningkatkan kuasa pemancar. Sudah tentu, terdapat peningkatan dalam penggunaan tenaga dan penjanaan haba, tetapi ia agak sederhana.
Algoritma pemilihan modem berikut disyorkan dari sudut pandangan untuk mencapai julat komunikasi yang diperlukan.
- Tentukan kadar pemindahan data.
- Pilih modem dengan sensitiviti terbaik untuk kelajuan yang diperlukan.
- Tentukan julat komunikasi dengan pengiraan atau eksperimen.
- Jika julat komunikasi ternyata kurang daripada yang diperlukan, maka cuba gunakan langkah berikut (disusun mengikut keutamaan yang berkurangan):
- mengurangkan kerugian dalam kabel antena $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ dengan menggunakan kabel dengan pengecilan linear yang lebih rendah pada frekuensi operasi dan/atau mengurangkan panjang kabel;
- tingkatkan keuntungan antena $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- meningkatkan kuasa pemancar modem.
Nilai sensitiviti bergantung pada kadar pemindahan data mengikut peraturan: kelajuan yang lebih tinggi - sensitiviti yang lebih teruk. Contohnya, −98 dBm sensitiviti untuk 8 Mbps adalah lebih baik daripada −95 dBm sensitiviti untuk 12 Mbps. Anda boleh membandingkan modem dari segi sensitiviti hanya untuk kelajuan pemindahan data yang sama.
Data mengenai kuasa pemancar hampir selalu tersedia dalam spesifikasi modem, tetapi data mengenai sensitiviti penerima tidak selalu tersedia atau tidak mencukupi. Sekurang-kurangnya, ini adalah sebab untuk berhati-hati, kerana nombor yang cantik tidak masuk akal untuk disembunyikan. Di samping itu, dengan tidak menerbitkan data sensitiviti, pengeluar menafikan pengguna peluang untuk menganggarkan julat komunikasi dengan pengiraan. kepada pembelian modem.
Kadar pemindahan data maksimum
Memilih modem berdasarkan parameter ini agak mudah jika keperluan kelajuan ditakrifkan dengan jelas. Tetapi terdapat beberapa nuansa.
Jika masalah yang diselesaikan memerlukan memastikan julat komunikasi maksimum yang mungkin dan pada masa yang sama adalah mungkin untuk memperuntukkan jalur frekuensi yang cukup lebar untuk pautan radio, maka lebih baik memilih modem yang menyokong jalur frekuensi lebar (lebar jalur). Hakikatnya ialah kelajuan maklumat yang diperlukan boleh dicapai dalam jalur frekuensi yang agak sempit dengan menggunakan jenis modulasi padat (16QAM, 64QAM, 256QAM, dll.), atau dalam jalur frekuensi lebar dengan menggunakan modulasi berketumpatan rendah (BPSK, QPSK). ). Penggunaan modulasi berketumpatan rendah untuk tugasan sedemikian adalah lebih baik kerana imuniti bunyi yang lebih tinggi. Oleh itu, sensitiviti penerima adalah lebih baik; oleh itu, belanjawan tenaga modem meningkat dan, akibatnya, julat komunikasi.
Kadangkala pengeluar UAV menetapkan kelajuan maklumat pautan radio jauh lebih tinggi daripada kelajuan sumber, secara literal 2 kali atau lebih, dengan alasan bahawa sumber seperti codec video mempunyai kadar bit berubah-ubah dan kelajuan modem harus dipilih dengan mengambil kira nilai maksimum daripada pelepasan kadar bit. Dalam kes ini, julat komunikasi secara semula jadi berkurangan. Anda tidak seharusnya menggunakan pendekatan ini melainkan benar-benar perlu. Kebanyakan modem moden mempunyai penimbal besar dalam pemancar yang boleh melancarkan pancang kadar bit tanpa kehilangan paket. Oleh itu, rizab kelajuan lebih daripada 25% tidak diperlukan. Jika ada sebab untuk mempercayai bahawa kapasiti penampan modem yang dibeli tidak mencukupi dan peningkatan kelajuan yang lebih besar diperlukan, maka adalah lebih baik untuk menolak untuk membeli modem tersebut.
Kelewatan pemindahan data
Apabila menilai parameter ini, adalah penting untuk memisahkan kelewatan yang berkaitan dengan penghantaran data melalui pautan radio daripada kelewatan yang dibuat oleh peranti pengekodan/penyahkodan sumber maklumat, seperti codec video. Kelewatan dalam pautan radio terdiri daripada 3 nilai.
- Kelewatan disebabkan pemprosesan isyarat dalam pemancar dan penerima.
- Kelewatan disebabkan oleh perambatan isyarat daripada pemancar ke penerima.
- Kelewatan disebabkan penimbalan data dalam pemancar dalam modem dupleks pembahagian masa (TDD).
Kependaman Jenis 1, dalam pengalaman pengarang, berjulat dari puluhan mikrosaat hingga satu milisaat. Kelewatan jenis 2 bergantung pada julat komunikasi, contohnya, untuk pautan 100 km ialah 333 μs. Kelewatan jenis 3 bergantung pada panjang bingkai TDD dan pada nisbah tempoh kitaran penghantaran kepada jumlah tempoh bingkai dan boleh berbeza dari 0 hingga tempoh bingkai, iaitu ia adalah pembolehubah rawak. Jika paket maklumat yang dihantar berada pada input pemancar semasa modem berada dalam kitaran penghantaran, maka paket akan dihantar ke udara dengan kelewatan sifar jenis 3. Jika paket lewat sedikit dan kitaran penerimaan telah pun bermula, maka ia akan ditangguhkan dalam penimbal pemancar untuk tempoh kitaran penerimaan. Panjang bingkai TDD biasa berjulat dari 2 hingga 20 ms, jadi kelewatan Jenis 3 kes paling teruk tidak akan melebihi 20 ms. Oleh itu, jumlah kelewatan dalam pautan radio akan berada dalam julat 3−21 ms.
Cara terbaik untuk mengetahui kelewatan dalam pautan radio ialah percubaan berskala penuh menggunakan utiliti untuk menilai ciri rangkaian. Ia tidak disyorkan untuk mengukur kelewatan menggunakan kaedah permintaan-tindak balas, kerana kelewatan dalam arah hadapan dan belakang mungkin tidak sama untuk modem TDD.
Parameter berat dan dimensi
Memilih unit modem on-board mengikut kriteria ini tidak memerlukan sebarang komen khas: lebih kecil dan ringan lebih baik. Jangan lupa juga tentang keperluan untuk menyejukkan unit on-board; radiator tambahan mungkin diperlukan, dan dengan itu, berat dan dimensi juga boleh meningkat. Keutamaan di sini harus diberikan kepada unit ringan, bersaiz kecil dengan penggunaan kuasa yang rendah.
Untuk unit berasaskan tanah, parameter dimensi jisim tidak begitu kritikal. Kemudahan penggunaan dan pemasangan diutamakan. Unit tanah hendaklah peranti yang dilindungi dengan pasti daripada pengaruh luaran dengan sistem pelekap yang mudah pada tiang atau tripod. Pilihan yang baik ialah apabila unit tanah disepadukan dalam perumahan yang sama dengan antena. Sebaik-baiknya, unit tanah harus disambungkan ke sistem kawalan melalui satu penyambung yang mudah. Ini akan menyelamatkan anda daripada perkataan yang kuat apabila anda perlu menjalankan kerja penempatan pada suhu −20 darjah.
Keperluan diet
Unit atas kapal, sebagai peraturan, dihasilkan dengan sokongan untuk pelbagai voltan bekalan, contohnya 7-30 V, yang meliputi kebanyakan pilihan voltan dalam rangkaian kuasa UAV. Jika anda mempunyai peluang untuk memilih daripada beberapa voltan bekalan, maka berikan keutamaan kepada nilai voltan bekalan terendah. Sebagai peraturan, modem dikuasakan secara dalaman daripada voltan 3.3 dan 5.0 V melalui bekalan kuasa sekunder. Kecekapan bekalan kuasa sekunder ini lebih tinggi, semakin kecil perbezaan antara input dan voltan dalaman modem. Peningkatan kecekapan bermakna penggunaan tenaga dan penjanaan haba berkurangan.
Unit tanah, sebaliknya, mesti menyokong kuasa dari sumber voltan yang agak tinggi. Ini membolehkan penggunaan kabel kuasa dengan keratan rentas kecil, yang mengurangkan berat dan memudahkan pemasangan. Semua perkara lain adalah sama, berikan keutamaan kepada unit berasaskan tanah dengan sokongan PoE (Power over Ethernet). Dalam kes ini, hanya satu kabel Ethernet diperlukan untuk menyambungkan unit tanah ke stesen kawalan.
Saluran kawalan/telemetri berasingan
Ciri penting dalam kes di mana tiada ruang yang tinggal pada UAV untuk memasang modem perintah-telemetri yang berasingan. Sekiranya terdapat ruang, maka saluran kawalan/telemetri yang berasingan bagi modem jalur lebar boleh digunakan sebagai sandaran. Apabila memilih modem dengan pilihan ini, perhatikan fakta bahawa modem menyokong protokol yang dikehendaki untuk komunikasi dengan UAV (MAVLink atau proprietari) dan keupayaan untuk memultiplekskan data saluran/telemetri kawalan ke dalam antara muka yang mudah di stesen bumi (GS). ). Sebagai contoh, unit on-board modem jalur lebar disambungkan kepada autopilot melalui antara muka seperti RS232, UART atau CAN, dan unit bumi disambungkan ke komputer kawalan melalui antara muka Ethernet yang melaluinya perlu untuk bertukar-tukar arahan. , telemetri dan maklumat video. Dalam kes ini, modem mesti boleh memultiplekskan strim arahan dan telemetri antara antara muka RS232, UART atau CAN bagi unit on-board dan antara muka Ethernet bagi unit bumi.
Parameter lain yang perlu diberi perhatian
Ketersediaan mod dupleks. Modem jalur lebar untuk UAV menyokong sama ada mod operasi simplex atau dupleks. Dalam mod simplex, penghantaran data hanya dibenarkan dalam arah dari UAV ke NS, dan dalam mod dupleks - dalam kedua-dua arah. Sebagai peraturan, modem simplex mempunyai codec video terbina dalam dan direka bentuk untuk berfungsi dengan kamera video yang tidak mempunyai codec video. Modem simplex tidak sesuai untuk menyambung ke kamera IP atau mana-mana peranti lain yang memerlukan sambungan IP. Sebaliknya, modem dupleks, sebagai peraturan, direka untuk menyambungkan rangkaian IP on-board UAV dengan rangkaian IP NS, iaitu ia menyokong kamera IP dan peranti IP lain, tetapi mungkin tidak mempunyai terbina- dalam codec video, kerana kamera video IP biasanya mempunyai codec video anda. Sokongan antara muka Ethernet hanya boleh dilakukan dalam modem dupleks penuh.
Penerimaan kepelbagaian (kepelbagaian RX). Kehadiran keupayaan ini adalah wajib untuk memastikan komunikasi berterusan sepanjang keseluruhan jarak penerbangan. Apabila merambat di atas permukaan Bumi, gelombang radio tiba di titik penerimaan dalam dua pancaran: di sepanjang laluan terus dan dengan pantulan dari permukaan. Jika penambahan gelombang dua rasuk berlaku dalam fasa, maka medan di titik penerimaan diperkuat, dan jika dalam antifasa, ia menjadi lemah. Kelemahan boleh menjadi agak ketara - sehingga kehilangan komunikasi sepenuhnya. Kehadiran dua antena pada NS, terletak pada ketinggian yang berbeza, membantu menyelesaikan masalah ini, kerana jika di lokasi satu antena rasuk ditambahkan dalam antifasa, maka di lokasi yang lain mereka tidak. Hasilnya, anda boleh mencapai sambungan yang stabil sepanjang keseluruhan jarak.
Topologi rangkaian yang disokong. Adalah dinasihatkan untuk memilih modem yang menyediakan sokongan bukan sahaja untuk topologi point-to-point (PTP), tetapi juga untuk topologi point-to-multipoint (PMP) dan geganti (repeater). Penggunaan geganti melalui UAV tambahan membolehkan anda mengembangkan dengan ketara kawasan liputan UAV utama. Sokongan PMP akan membolehkan anda menerima maklumat secara serentak daripada beberapa UAV pada satu NS. Sila ambil perhatian juga bahawa menyokong PMP dan geganti akan memerlukan peningkatan lebar jalur modem berbanding kes komunikasi dengan satu UAV. Oleh itu, untuk mod ini adalah disyorkan untuk memilih modem yang menyokong jalur frekuensi lebar (sekurang-kurangnya 15-20 MHz).
Ketersediaan cara untuk meningkatkan imuniti bunyi. Pilihan yang berguna, memandangkan persekitaran gangguan yang sengit di kawasan di mana UAV digunakan. Kekebalan bunyi difahamkan sebagai keupayaan sistem komunikasi untuk melaksanakan fungsinya dengan adanya gangguan asal tiruan atau semula jadi dalam saluran komunikasi. Terdapat dua pendekatan untuk memerangi gangguan. Pendekatan 1: reka bentuk penerima modem supaya ia boleh menerima maklumat dengan pasti walaupun terdapat gangguan dalam jalur saluran komunikasi, dengan kos pengurangan kelajuan penghantaran maklumat. Pendekatan 2: Sekat atau kurangkan gangguan pada input penerima. Contoh pelaksanaan pendekatan pertama ialah sistem penyebaran spektrum, iaitu: lompat frekuensi (FH), spektrum penyebaran jujukan pseudo-rawak (DSSS) atau hibrid kedua-duanya. Teknologi FH telah meluas dalam saluran kawalan UAV kerana kadar pemindahan data yang diperlukan rendah dalam saluran komunikasi tersebut. Sebagai contoh, untuk kelajuan 16 kbit/s dalam jalur 20 MHz, kira-kira 500 kedudukan frekuensi boleh diatur, yang membolehkan perlindungan yang boleh dipercayai terhadap gangguan jalur sempit. Penggunaan FH untuk saluran komunikasi jalur lebar adalah bermasalah kerana jalur frekuensi yang terhasil adalah terlalu besar. Sebagai contoh, untuk mendapatkan 500 kedudukan frekuensi apabila bekerja dengan isyarat dengan lebar jalur 4 MHz, anda memerlukan 2 GHz lebar jalur percuma! Terlalu banyak untuk menjadi nyata. Penggunaan DSSS untuk saluran komunikasi jalur lebar dengan UAV adalah lebih relevan. Dalam teknologi ini, setiap bit maklumat diduplikasi secara serentak pada beberapa (atau semua) frekuensi dalam jalur isyarat dan, dengan adanya gangguan jalur sempit, boleh diasingkan daripada bahagian spektrum yang tidak terjejas oleh gangguan. Penggunaan DSSS, serta FH, membayangkan bahawa apabila gangguan muncul dalam saluran, pengurangan dalam kadar penghantaran data akan diperlukan. Walau bagaimanapun, adalah jelas bahawa adalah lebih baik untuk menerima video daripada UAV dalam resolusi yang lebih rendah daripada tiada langsung. Pendekatan 2 menggunakan fakta bahawa gangguan, tidak seperti bunyi dalaman penerima, memasuki pautan radio dari luar dan, jika cara tertentu terdapat dalam modem, boleh dihalang. Penindasan gangguan adalah mungkin jika ia disetempatkan dalam domain spektrum, temporal atau spatial. Sebagai contoh, gangguan jalur sempit disetempatkan di kawasan spektrum dan boleh "dipotong" daripada spektrum menggunakan penapis khas. Begitu juga, bunyi berdenyut disetempatkan dalam domain masa; untuk menyekatnya, kawasan yang terjejas dialih keluar daripada isyarat input penerima. Jika gangguan itu bukan jalur sempit atau berdenyut, maka penekan ruang boleh digunakan untuk menekannya, kerana gangguan memasuki antena penerima dari sumber dari arah tertentu. Jika sifar corak sinaran antena penerima diletakkan dalam arah sumber gangguan, gangguan akan ditindas. Sistem sebegini dipanggil sistem pembentuk rasuk adaptif & nol rasuk.
Protokol radio digunakan. Pengeluar modem boleh menggunakan standard (WiFi, DVB-T) atau protokol radio proprietari. Parameter ini jarang ditunjukkan dalam spesifikasi. Penggunaan DVB-T secara tidak langsung ditunjukkan oleh jalur frekuensi yang disokong 2/4/6/7/8, kadangkala 10 MHz dan sebutan dalam teks spesifikasi teknologi COFDM (berkod OFDM) di mana OFDM digunakan bersama. dengan pengekodan kalis bunyi. Secara ringkasnya, kami ambil perhatian bahawa COFDM adalah slogan pengiklanan semata-mata dan tidak mempunyai sebarang kelebihan berbanding OFDM, kerana OFDM tanpa pengekodan kalis hingar tidak pernah digunakan dalam amalan. Samakan COFDM dan OFDM apabila anda melihat singkatan ini dalam spesifikasi modem radio.
Modem yang menggunakan protokol standard biasanya dibina berdasarkan cip khusus (WiFi, DVB-T) yang berfungsi bersama dengan mikropemproses. Menggunakan cip tersuai melegakan pengeluar modem daripada banyak masalah yang berkaitan dengan mereka bentuk, memodelkan, melaksanakan dan menguji protokol radio mereka sendiri. Mikropemproses digunakan untuk memberikan modem fungsi yang diperlukan. Modem sedemikian mempunyai kelebihan berikut.
- Harga rendah.
- Parameter berat dan saiz yang baik.
- Penggunaan kuasa yang rendah.
Terdapat juga keburukan.
- Ketidakupayaan untuk menukar ciri antara muka radio dengan menukar perisian tegar.
- Kestabilan bekalan yang rendah dalam jangka panjang.
- Keupayaan terhad dalam menyediakan sokongan teknikal yang berkelayakan apabila menyelesaikan masalah bukan standard.
Kestabilan bekalan yang rendah adalah disebabkan oleh fakta bahawa pengeluar cip memberi tumpuan terutamanya kepada pasaran massa (TV, komputer, dll.). Pengeluar modem untuk UAV bukanlah keutamaan bagi mereka dan mereka tidak boleh sama sekali mempengaruhi keputusan pengeluar cip untuk menghentikan pengeluaran tanpa penggantian yang mencukupi dengan produk lain. Ciri ini diperkukuh oleh trend antara muka radio pembungkusan ke dalam litar mikro khusus seperti "sistem pada cip" (System on Chip - SoC), dan oleh itu cip antara muka radio individu secara beransur-ansur dihanyutkan daripada pasaran semikonduktor.
Keupayaan terhad dalam menyediakan sokongan teknikal adalah disebabkan oleh fakta bahawa pasukan pembangunan modem berdasarkan protokol radio standard mempunyai kakitangan yang baik dengan pakar, terutamanya dalam teknologi elektronik dan gelombang mikro. Mungkin tiada pakar komunikasi radio di sana sama sekali, kerana tiada masalah untuk mereka selesaikan. Oleh itu, pengeluar UAV yang mencari penyelesaian kepada masalah komunikasi radio yang bukan remeh mungkin mendapati diri mereka kecewa dari segi perundingan dan bantuan teknikal.
Modem menggunakan protokol radio proprietari dibina berdasarkan cip pemprosesan isyarat analog dan digital sejagat. Kestabilan bekalan cip tersebut sangat tinggi. Benar, harganya juga tinggi. Modem sedemikian mempunyai kelebihan berikut.
- Pelbagai kemungkinan untuk menyesuaikan modem dengan keperluan pelanggan, termasuk menyesuaikan antara muka radio dengan menukar perisian tegar.
- Keupayaan antara muka radio tambahan yang menarik untuk digunakan dalam UAV dan tiada dalam modem yang dibina berdasarkan protokol radio standard.
- Kestabilan bekalan yang tinggi, termasuk. dalam jangka masa panjang.
- Sokongan teknikal tahap tinggi, termasuk menyelesaikan masalah bukan standard.
Kelemahan.
- Harga tinggi
- Parameter berat dan saiz mungkin lebih teruk daripada modem yang menggunakan protokol radio standard.
- Peningkatan penggunaan kuasa unit pemprosesan isyarat digital.
Data teknikal beberapa modem untuk UAV
Jadual menunjukkan parameter teknikal beberapa modem untuk UAV yang tersedia di pasaran.
Ambil perhatian bahawa walaupun modem Pautan 3D mempunyai kuasa penghantaran paling rendah berbanding modem Picoradio OEM dan J11 (25 dBm lwn. 27−30 dBm), bajet kuasa Pautan 3D adalah lebih tinggi daripada modem tersebut disebabkan oleh sensitiviti penerima yang tinggi (dengan kelajuan pemindahan data yang sama untuk modem yang dibandingkan). Oleh itu, julat komunikasi apabila menggunakan Pautan 3D akan lebih besar dengan senyap tenaga yang lebih baik.
Jadual. Data teknikal beberapa modem jalur lebar untuk UAV dan robotik
Parameter
(dilakukan pada modul daripada Microhard)
(lihat juga )
Pengilang, negara
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Inovasi Airborne, Kanada
DTC, UK
Redess, China
Julat komunikasi [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10-20
Kelajuan [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Kelewatan penghantaran data [ms] 1−20
25
n/a*
15-100
15-30
Dimensi unit atas papan LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (tanpa perumahan)
67h68h22
76h48h20
Berat unit atas kapal [gram] 89
105
17.6 (tanpa perumahan)
135
88
Antara muka maklumat
Ethernet, RS232, BOLEH, USB
Ethernet, RS232, USB (pilihan)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Bekalan kuasa unit atas papan [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Bekalan kuasa unit bumi [Volt/Watt] 18−75 atau PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Kuasa pemancar [dBm] 25
n/a*
27-30
20
30
Kepekaan penerima [dBm] (untuk kelajuan [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)
Belanjawan tenaga modem [dB] (untuk kelajuan [Mbit/sec])
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)
Jalur frekuensi yang disokong [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simpleks/dupleks
Dupleks
Dupleks
Dupleks
Simplex
Dupleks
Sokongan kepelbagaian
ya
ya
ya
ya
ya
Saluran berasingan untuk kawalan/telemetri
ya
ya
ya
tiada
ya
Protokol kawalan UAV yang disokong dalam saluran kawalan/telemetri
MAVLink, proprietari
MAVLink, proprietari
tiada
tiada
Pautan MAV
Sokongan berganda dalam saluran kawalan/telemetri
ya
ya
tiada
tiada
n/a*
Topologi rangkaian
PTP, PMP, geganti
PTP, PMP, geganti
PTP, PMP, geganti
PTP
PTP, PMP, geganti
Bermakna untuk meningkatkan imuniti bunyi
DSSS, jalur sempit dan penekan nadi
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Protokol radio
hak milik
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - tiada data.
Mengenai pengarang
Alexander Smorodinov [[e-mel dilindungi]] ialah pakar terkemuka di Geoscan LLC dalam bidang komunikasi tanpa wayar. Dari 2011 hingga kini, beliau telah membangunkan protokol radio dan algoritma pemprosesan isyarat untuk modem radio jalur lebar untuk pelbagai tujuan, serta melaksanakan algoritma yang dibangunkan berdasarkan cip logik boleh atur cara. Bidang yang diminati penulis termasuk pembangunan algoritma penyegerakan, anggaran sifat saluran, modulasi/penyahmodulasi, pengekodan kalis hingar, serta beberapa algoritma lapisan akses media (MAC). Sebelum menyertai Geoscan, penulis bekerja di pelbagai organisasi, membangunkan peranti komunikasi wayarles tersuai. Dari 2002 hingga 2007, beliau bekerja di Proteus LLC sebagai pakar terkemuka dalam pembangunan sistem komunikasi berdasarkan piawaian IEEE802.16 (WiMAX). Dari tahun 1999 hingga 2002, penulis terlibat dalam pembangunan algoritma pengekodan tahan hingar dan pemodelan laluan pautan radio di Institut Penyelidikan Pusat Perusahaan Unitari Persekutuan "Granit". Penulis menerima ijazah Calon Sains Teknikal dari St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation pada tahun 1998 dan ijazah Kejuruteraan Radio dari universiti yang sama pada tahun 1995. Alexander ialah ahli semasa IEEE dan Persatuan Komunikasi IEEE.
Sumber: www.habr.com