L-isfida tat-trażmissjoni ta 'ammonti kbar ta' dejta minn vettura tal-ajru bla ekwipaġġ (UAV) jew robotika tal-art mhijiex komuni fl-applikazzjonijiet moderni. Dan l-artikolu jiddiskuti l-kriterji tal-għażla għall-modems tal-broadband u problemi relatati. L-artiklu nkiteb għall-iżviluppaturi tal-UAV u tar-robotika.
Kriterji ta 'l-għażla
Il-kriterji ewlenin għall-għażla ta' modem broadband għal UAVs jew robotika huma:
- Firxa ta 'komunikazzjoni.
- Rata massima tat-trasferiment tad-data.
- Dewmien fit-trażmissjoni tad-dejta.
- Parametri tal-piż u tad-dimensjonijiet.
- Interfaces ta 'informazzjoni appoġġjati.
- Rekwiżiti nutrizzjonali.
- Kontroll separat/kanal tat-telemetrija.
Firxa ta 'komunikazzjoni
Il-firxa tal-komunikazzjoni tiddependi mhux biss fuq il-modem, iżda wkoll fuq antenni, kejbils ta 'l-antenna, kondizzjonijiet ta' propagazzjoni tal-mewġ tar-radju, interferenza esterna u raġunijiet oħra. Sabiex tissepara l-parametri tal-modem innifsu minn parametri oħra li jaffettwaw il-firxa tal-komunikazzjoni, ikkunsidra l-ekwazzjoni tal-firxa [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagazzjoni ta' mewġ tar-radju u tħaddim ta' links tar-radju. Konnessjoni. Moska. 1971]
$$display$$ R=frac{3 cdot 10^8}{4 pi F}10^{frac{P_{TXdBm}+G_{TXdB}+L_{TXdB}+G_{RXdB}+L_{RXdB}+ |V|_{dB}-P_{RXdBm}}{20}},$$wiri$$
fejn
$inline$R$inline$ — firxa ta' komunikazzjoni meħtieġa f'metri;
$inline$F$inline$ — frekwenza f'Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — qawwa tat-trasmettitur tal-modem f'dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — gwadann ta' l-antenna tat-trasmettitur f'dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — telf fil-kejbil mill-modem għall-antenna tat-trasmettitur f'dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — gwadann ta' l-antenna tar-riċevitur f'dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — telf fil-kejbil mill-modem għall-antenna tar-riċevitur f'dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensittività tar-riċevitur tal-modem f'dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ huwa fattur ta' attenwazzjoni li jqis telf addizzjonali minħabba l-influwenza tal-wiċċ tad-Dinja, il-veġetazzjoni, l-atmosfera u fatturi oħra f'dB.
Mill-ekwazzjoni tal-firxa jidher ċar li l-firxa tiddependi biss fuq żewġ parametri tal-modem: il-qawwa tat-trasmettitur $inline$P_{TXdBm}$inline$ u s-sensittività tar-riċevitur $inline$P_{RXdBm}$inline$, jew aħjar fuq id-differenza tagħhom - il-baġit tal-enerġija tal-modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Il-parametri li jifdal fl-ekwazzjoni tal-firxa jiddeskrivu l-kundizzjonijiet tal-propagazzjoni tas-sinjal u l-parametri tal-apparat li jalimenta l-antenna, i.e. m'għandha x'taqsam xejn mal-modem.
Allura, sabiex iżżid il-firxa tal-komunikazzjoni, għandek bżonn tagħżel modem b'valur kbir $inline$B_m$inline$. Min-naħa tiegħu, $inline$B_m$inline$ jista' jiżdied billi jiżdied $inline$P_{TXdBm}$inline$ jew billi tonqos $inline$P_{RXdBm}$inline$. F'ħafna każijiet, l-iżviluppaturi tal-UAV qed ifittxu modem b'qawwa għolja ta 'trasmettitur u jagħtu ftit attenzjoni lis-sensittività tar-riċevitur, għalkemm jeħtieġ li jagħmlu eżattament l-oppost. Trasmettitur b'saħħtu abbord ta' modem broadband jinvolvi l-problemi li ġejjin:
- konsum għoli ta 'enerġija;
- il-ħtieġa għat-tkessiħ;
- deterjorazzjoni tal-kompatibilità elettromanjetika (EMC) ma' tagħmir ieħor abbord tal-UAV;
- segretezza baxxa tal-enerġija.
L-ewwel żewġ problemi huma relatati mal-fatt li metodi moderni ta’ trażmissjoni ta’ ammonti kbar ta’ informazzjoni fuq kanal tar-radju, pereżempju OFDM, jeħtieġu lineari trasmettitur. L-effiċjenza tat-trasmettituri tar-radju lineari moderni hija baxxa: 10-30%. Għalhekk, 70-90% tal-enerġija prezzjuża tal-provvista tal-enerġija tal-UAV tiġi kkonvertita f'sħana, li għandha titneħħa b'mod effiċjenti mill-modem, inkella se tfalli jew il-qawwa tal-ħruġ tagħha tinżel minħabba sħana żejda fl-iktar mument inopportun. Pereżempju, trasmettitur ta '2 W se jiġbed 6–20 W mill-provvista tal-enerġija, li minnhom 4–18 W se jiġu kkonvertiti fis-sħana.
L-istealth tal-enerġija ta 'konnessjoni tar-radju huwa importanti għal applikazzjonijiet speċjali u militari. Stealth baxx ifisser li s-sinjal tal-modem jiġi skopert bi probabbiltà relattivament għolja mir-riċevitur ta 'tkixxif tal-istazzjon tal-imblukkar. Għaldaqstant, il-probabbiltà li titrażżan konnessjoni tar-radju b'stealth ta 'enerġija baxxa hija wkoll għolja.
Is-sensittività ta 'riċevitur modem tikkaratterizza l-kapaċità tiegħu li jiġbed informazzjoni minn sinjali riċevuti b'livell partikolari ta' kwalità. Il-kriterji tal-kwalità jistgħu jvarjaw. Għal sistemi ta 'komunikazzjoni diġitali, il-probabbiltà ta' żball tal-bit (rata ta 'żball tal-bit - BER) jew il-probabbiltà ta' żball f'pakkett ta 'informazzjoni (rata ta' żball tal-qafas - FER) tintuża l-aktar spiss. Fil-fatt, is-sensittività hija l-livell tas-sinjal stess li minnu trid tiġi estratta l-informazzjoni. Pereżempju, sensittività ta' -98 dBm b'BER = 10-6 tindika li informazzjoni b'tali BER tista' tiġi estratta minn sinjal b'livell ta' -98 dBm jew ogħla, iżda informazzjoni b'livell ta', ngħidu aħna, -99 dBm tista' ma jibqax estratt minn sinjal b'livell ta', ngħidu aħna, -1 dBm. Naturalment, it-tnaqqis fil-kwalità hekk kif il-livell tas-sinjal jonqos iseħħ gradwalment, iżda ta 'min iżomm f'moħħu li l-biċċa l-kbira tal-modems moderni għandhom l-hekk imsejħa. effett ta 'limitu li fih tnaqqis fil-kwalità meta l-livell tas-sinjal jonqos taħt is-sensittività jseħħ malajr ħafna. Huwa biżżejjed li jitnaqqas is-sinjal b'2-10 dB taħt is-sensittività biex il-BER jiżdied għal 1-XNUMX, li jfisser li ma tibqax tara vidjo mill-UAV. L-effett tal-limitu huwa konsegwenza diretta tat-teorema ta 'Shannon għal kanal storbjuż; ma jistax jiġi eliminat. Il-qerda tal-informazzjoni meta l-livell tas-sinjal jonqos taħt is-sensittività sseħħ minħabba l-influwenza tal-ħoss li jiġi ffurmat ġewwa r-riċevitur innifsu. Il-ħoss intern ta 'riċevitur ma jistax jiġi eliminat kompletament, iżda huwa possibbli li jitnaqqas il-livell tiegħu jew titgħallem estratt informazzjoni b'mod effiċjenti minn sinjal storbjuż. Il-manifatturi tal-modems qed jużaw dawn iż-żewġ approċċi, jagħmlu titjib fil-blokki RF tar-riċevitur u jtejbu l-algoritmi tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali. It-titjib tas-sensittività tar-riċevitur tal-modem ma jwassalx għal żieda daqshekk drammatika fil-konsum tal-enerġija u d-dissipazzjoni tas-sħana bħaż-żieda tal-qawwa tat-trasmettitur. Hemm, ovvjament, żieda fil-konsum tal-enerġija u l-ġenerazzjoni tas-sħana, iżda hija pjuttost modesta.
L-algoritmu tal-għażla tal-modem li ġej huwa rakkomandat mil-lat tal-kisba tal-firxa ta 'komunikazzjoni meħtieġa.
- Iddeċiedi dwar ir-rata tat-trasferiment tad-data.
- Agħżel modem bl-aħjar sensittività għall-veloċità meħtieġa.
- Iddetermina l-firxa ta 'komunikazzjoni permezz ta' kalkolu jew esperiment.
- Jekk il-firxa tal-komunikazzjoni tirriżulta li hija inqas milli meħtieġ, imbagħad ipprova uża l-miżuri li ġejjin (rranġati f'ordni ta' prijorità li tonqos):
- tnaqqas it-telf fil-kejbils tal-antenna $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ billi tuża kejbil b'attenwazzjoni lineari aktar baxxa fil-frekwenza operattiva u/jew tnaqqas it-tul tal-kejbils;
- iżid il-gwadann tal-antenna $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- iżżid il-qawwa tat-trasmettitur tal-modem.
Il-valuri tas-sensittività jiddependu fuq ir-rata tat-trasferiment tad-dejta skont ir-regola: veloċità ogħla - sensittività agħar. Pereżempju, sensittività ta '-98 dBm għal 8 Mbps hija aħjar minn sensittività ta' -95 dBm għal 12 Mbps. Tista 'tqabbel modems f'termini ta' sensittività biss għall-istess veloċità tat-trasferiment tad-data.
Id-dejta dwar l-enerġija tat-trasmettitur hija kważi dejjem disponibbli fl-ispeċifikazzjonijiet tal-modem, iżda d-dejta dwar is-sensittività tar-riċevitur mhix dejjem disponibbli jew mhix biżżejjed. Mill-inqas, din hija raġuni biex toqgħod attenta, peress li numri sbieħ ma tantx jagħmlu sens li jinħbew. Barra minn hekk, billi ma jippubblikax id-dejta tas-sensittività, il-manifattur iċaħħad lill-konsumatur mill-opportunità li jistma l-firxa tal-komunikazzjoni permezz ta 'kalkolu. li xiri ta' modems.
Rata massima tat-trasferiment tad-data
L-għażla ta 'modem ibbażata fuq dan il-parametru hija relattivament sempliċi jekk ir-rekwiżiti tal-veloċità huma definiti b'mod ċar. Iżda hemm xi sfumaturi.
Jekk il-problema li qed tiġi solvuta teħtieġ li tiġi żgurata l-firxa massima ta 'komunikazzjoni possibbli u fl-istess ħin huwa possibbli li tiġi allokata medda ta' frekwenza wiesgħa biżżejjed għal link tar-radju, allura huwa aħjar li tagħżel modem li jappoġġja medda ta 'frekwenza wiesgħa (bandwidth). Il-fatt hu li l-veloċità tal-informazzjoni meħtieġa tista’ tinkiseb f’medda ta’ frekwenza relattivament dejqa billi jintużaw tipi densi ta’ modulazzjoni (16QAM, 64QAM, 256QAM, eċċ.), jew f’medda ta’ frekwenza wiesgħa bl-użu ta’ modulazzjoni ta’ densità baxxa (BPSK, QPSK). ). L-użu ta 'modulazzjoni ta' densità baxxa għal kompiti bħal dawn huwa preferibbli minħabba l-immunità ogħla tal-istorbju tagħha. Għalhekk, is-sensittività tar-riċevitur hija aħjar; għalhekk, il-baġit tal-enerġija tal-modem jiżdied u, bħala riżultat, il-firxa tal-komunikazzjoni.
Xi drabi l-manifatturi tal-UAV jistabbilixxu l-veloċità tal-informazzjoni tal-link tar-radju ħafna ogħla mill-veloċità tas-sors, litteralment 2 darbiet jew aktar, u jargumentaw li sorsi bħal codecs tal-vidjo għandhom bitrate varjabbli u l-veloċità tal-modem għandha tintgħażel b'kont meħud tal-valur massimu ta' emissjonijiet bitrate. F'dan il-każ, il-firxa tal-komunikazzjoni tonqos b'mod naturali. M'għandekx tuża dan l-approċċ sakemm ma jkunx assolutament meħtieġ. Il-biċċa l-kbira tal-modems moderni għandhom buffer kbir fit-trasmettitur li jista 'jitlaq il-punt tal-bitrate mingħajr telf ta' pakkett. Għalhekk, riżerva ta 'veloċità ta' aktar minn 25% mhix meħtieġa. Jekk hemm raġuni biex wieħed jemmen li l-kapaċità tal-buffer tal-modem li qed jinxtara hija insuffiċjenti u hija meħtieġa żieda sinifikanti akbar fil-veloċità, allura huwa aħjar li tirrifjuta li tixtri tali modem.
Dewmien tat-trasferiment tad-data
Meta jiġi evalwat dan il-parametru, huwa importanti li tissepara d-dewmien assoċjat mat-trażmissjoni tad-dejta fuq il-link tar-radju mid-dewmien maħluq mill-apparat ta 'kodifikazzjoni/dekodifikazzjoni tas-sors ta' informazzjoni, bħal codec tal-vidjo. Id-dewmien fil-link tar-radju jikkonsisti fi 3 valuri.
- Dewmien minħabba l-ipproċessar tas-sinjali fit-trasmettitur u r-riċevitur.
- Dewmien minħabba propagazzjoni tas-sinjal mit-trasmettitur għar-riċevitur.
- Dewmien minħabba data buffering fit-trasmettitur f'modems time division duplex (TDD).
Il-latenza tat-Tip 1, fl-esperjenza tal-awtur, tvarja minn għexieren ta' mikrosekondi għal millisekonda waħda. Id-dewmien tat-Tip 2 jiddependi fuq il-firxa tal-komunikazzjoni, pereżempju, għal rabta ta '100 km huwa 333 μs. Id-dewmien tat-Tip 3 jiddependi fuq it-tul tal-qafas TDD u fuq il-proporzjon tat-tul taċ-ċiklu tat-trażmissjoni mat-tul totali tal-qafas u jista 'jvarja minn 0 sat-tul tal-qafas, jiġifieri huwa varjabbli każwali. Jekk il-pakkett ta 'informazzjoni trażmessa jkun fl-input tat-trasmettitur waqt li l-modem ikun fiċ-ċiklu ta' trażmissjoni, allura l-pakkett jiġi trażmess fuq l-arja b'dewmien żero tat-tip 3. Jekk il-pakkett ikun ftit tard u ċ-ċiklu ta 'riċeviment ikun diġà beda, allura se jiġi ttardjat fil-buffer tat-trasmettitur għat-tul taċ-ċiklu ta' riċezzjoni. It-tulijiet tipiċi tal-frejms TDD ivarjaw minn 2 sa 20 ms, għalhekk id-dewmien tat-Tip 3 tal-agħar każ mhux se jaqbeż l-20 ms. Għalhekk, id-dewmien totali fil-link tar-radju se jkun fil-medda ta '3-21 ms.
L-aħjar mod biex issir taf id-dewmien f'konnessjoni tar-radju huwa esperiment fuq skala sħiħa li juża utilitajiet biex jevalwa l-karatteristiċi tan-netwerk. Mhux rakkomandat li jitkejjel id-dewmien bl-użu tal-metodu talba-rispons, peress li d-dewmien fid-direzzjonijiet 'il quddiem u lura jista' ma jkunx l-istess għall-modems TDD.
Parametri tal-piż u tad-dimensjonijiet
L-għażla ta 'unità ta' modem abbord skont dan il-kriterju ma teħtieġ l-ebda kummenti speċjali: l-iżgħar u eħfef l-aħjar. Tinsiex ukoll dwar il-ħtieġa li tkessaħ l-unità abbord; jistgħu jkunu meħtieġa radjaturi addizzjonali, u għaldaqstant, il-piż u d-dimensjonijiet jistgħu jiżdiedu wkoll. Preferenza hawnhekk għandha tingħata lil unitajiet ħfief ta 'daqs żgħir b'konsum baxx ta' enerġija.
Għal unità bbażata fuq l-art, il-parametri dimensjonali tal-massa mhumiex daqshekk kritiċi. Il-faċilità ta 'użu u installazzjoni tiġi fuq quddiem. L-unità ta 'l-art għandha tkun mezz protett b'mod affidabbli minn influwenzi esterni b'sistema ta' immuntar konvenjenti għal arblu jew tripod. Għażla tajba hija meta l-unità tal-art tkun integrata fl-istess akkomodazzjoni mal-antenna. Idealment, l-unità tal-art għandha tkun imqabbda mas-sistema ta 'kontroll permezz ta' konnettur wieħed konvenjenti. Dan isalvak minn kliem qawwi meta jkollok bżonn twettaq xogħol ta 'skjerament f'temperatura ta' -20 grad.
Ħtiġijiet tad-dieta
L-unitajiet abbord, bħala regola, huma prodotti b'appoġġ għal firxa wiesgħa ta 'vultaġġi tal-provvista, pereżempju 7-30 V, li tkopri ħafna mill-għażliet ta' vultaġġ fin-netwerk tal-enerġija tal-UAV. Jekk għandek l-opportunità li tagħżel minn diversi vultaġġi tal-provvista, imbagħad agħti preferenza lill-inqas valur tal-vultaġġ tal-provvista. Bħala regola, modems huma mħaddma internament minn vultaġġi ta '3.3 u 5.0 V permezz ta' provvisti ta 'enerġija sekondarji. L-effiċjenza ta 'dawn il-provvisti ta' enerġija sekondarji hija ogħla, iżgħar tkun id-differenza bejn l-input u l-vultaġġ intern tal-modem. Żieda fl-effiċjenza tfisser tnaqqis fil-konsum tal-enerġija u l-ġenerazzjoni tas-sħana.
L-unitajiet ta 'l-art, min-naħa l-oħra, għandhom jappoġġjaw l-enerġija minn sors ta' vultaġġ relattivament għoli. Dan jippermetti l-użu ta 'kejbil tal-enerġija b'sezzjoni trasversali żgħira, li jnaqqas il-piż u tissimplifika l-installazzjoni. L-affarijiet l-oħra kollha huma ugwali, agħti preferenza lil unitajiet ibbażati fuq l-art b'appoġġ PoE (Power over Ethernet). F'dan il-każ, huwa meħtieġ kejbil Ethernet wieħed biss biex jgħaqqad l-unità ta 'l-art ma' l-istazzjon tal-kontroll.
Kontroll separat/kanal tat-telemetrija
Karatteristika importanti f'każijiet fejn ma jkunx fadal spazju fuq l-UAV biex tinstalla modem separat tal-kmand-telemetrija. Jekk ikun hemm spazju, allura kanal separat ta 'kontroll/telemetrija tal-modem tal-broadband jista' jintuża bħala backup. Meta tagħżel modem b'din l-għażla, agħti attenzjoni għall-fatt li l-modem jappoġġja l-protokoll mixtieq għall-komunikazzjoni mal-UAV (MAVLink jew proprjetarju) u l-abbiltà li timmultiplika d-data tal-kanal tal-kontroll / tat-telemetrija f'interface konvenjenti fl-istazzjon tal-art (GS ). Pereżempju, l-unità abbord ta 'modem tal-broadband hija konnessa mal-awtopilota permezz ta' interface bħal RS232, UART jew CAN, u l-unità tal-art hija konnessa mal-kompjuter tal-kontroll permezz ta 'interface Ethernet li permezz tagħha huwa meħtieġ li jsir skambju ta' kmand. , telemetrija u informazzjoni tal-vidjo. F'dan il-każ, il-modem għandu jkun jista 'multiplika l-kmand u n-nixxiegħa tat-telemetrija bejn l-interfaces RS232, UART jew CAN tal-unità abbord u l-interface Ethernet tal-unità tal-art.
Parametri oħra li tagħti attenzjoni għalihom
Disponibbiltà tal-modalità duplex. Modems tal-broadband għall-UAVs jappoġġjaw modi operattivi simplex jew duplex. Fil-modalità simplex, it-trażmissjoni tad-dejta hija permessa biss fid-direzzjoni mill-UAV għall-NS, u fil-modalità duplex - fiż-żewġ direzzjonijiet. Bħala regola, modems simplex għandhom codec tal-vidjo inkorporat u huma ddisinjati biex jaħdmu ma 'kameras tal-vidjo li m'għandhomx codec tal-vidjo. Modem simplex mhuwiex adattat għall-konnessjoni ma 'kamera IP jew kwalunkwe apparat ieħor li jeħtieġ konnessjoni IP. Għall-kuntrarju, modem duplex, bħala regola, huwa ddisinjat biex jgħaqqad in-netwerk IP abbord tal-UAV man-netwerk IP tal-NS, jiġifieri jappoġġja kameras IP u apparati IP oħra, iżda jista 'ma jkollux mibni- fil-codec tal-vidjo, peress li l-kameras tal-vidjo IP normalment ikollhom il-codec tal-vidjo tiegħek. L-appoġġ għall-interface Ethernet huwa possibbli biss f'modems full-duplex.
Riċeviment tad-diversità (diversità RX). Il-preżenza ta' din il-kapaċità hija obbligatorja biex tiġi żgurata komunikazzjoni kontinwa matul id-distanza kollha tat-titjira. Meta jinfirxu fuq il-wiċċ tad-Dinja, il-mewġ tar-radju jasal fil-punt li jirċievi f'żewġ raġġi: tul mogħdija diretta u b'rifless mill-wiċċ. Jekk iż-żieda ta 'mewġ ta' żewġ travi sseħħ f'fażi, allura l-kamp fil-punt li jirċievi jissaħħaħ, u jekk f'antifażi, huwa mdgħajjef. Id-dgħjufija jista 'jkun pjuttost sinifikanti - sat-telf sħiħ tal-komunikazzjoni. Il-preżenza ta 'żewġ antenni fuq l-NS, li jinsabu f'għoli differenti, tgħin biex issolvi din il-problema, għaliex jekk fil-post ta' antenna waħda t-travi huma miżjuda f'antifażi, allura fil-post tal-oħra ma jagħmlux dan. Bħala riżultat, tista 'tikseb konnessjoni stabbli matul id-distanza kollha.
Topoloġiji tan-netwerk appoġġjati. Huwa rakkomandabbli li tagħżel modem li jipprovdi appoġġ mhux biss għat-topoloġija minn punt għal punt (PTP), iżda wkoll għal topoloġija minn punt għal multipunt (PMP) u relay (ripetitur). L-użu ta 'relay permezz ta' UAV addizzjonali jippermettilek tespandi b'mod sinifikanti ż-żona ta 'kopertura tal-UAV prinċipali. L-appoġġ PMP jippermettilek li tirċievi informazzjoni simultanjament minn diversi UAVs fuq NS wieħed. Jekk jogħġbok innota wkoll li l-appoġġ għall-PMP u r-relay se jirrikjedi żieda fil-wisa 'ta' frekwenza tal-modem meta mqabbel mal-każ ta 'komunikazzjoni ma' UAV wieħed. Għalhekk, għal dawn il-modi huwa rakkomandat li tagħżel modem li jappoġġja medda ta 'frekwenza wiesgħa (mill-inqas 15-20 MHz).
Disponibbiltà ta' mezzi biex tiżdied l-immunità tal-istorbju. Għażla utli, minħabba l-ambjent ta 'interferenza intensa f'żoni fejn jintużaw l-UAVs. L-immunità tal-istorbju hija mifhuma bħala l-kapaċità ta 'sistema ta' komunikazzjoni li twettaq il-funzjoni tagħha fil-preżenza ta 'interferenza ta' oriġini artifiċjali jew naturali fil-kanal ta 'komunikazzjoni. Hemm żewġ approċċi biex tiġi miġġielda l-interferenza. Approċċ 1: iddisinja r-riċevitur tal-modem sabiex ikun jista 'jirċievi informazzjoni b'mod affidabbli anke fil-preżenza ta' interferenza fil-medda tal-kanal tal-komunikazzjoni, bl-ispiża ta 'xi tnaqqis fil-veloċità tat-trażmissjoni tal-informazzjoni. Approċċ 2: Jrażżan jew attenwa l-interferenza fl-input tar-riċevitur. Eżempji ta' l-implimentazzjoni ta' l-ewwel approċċ huma sistemi ta' tixrid ta' spettru, jiġifieri: qbiż ta' frekwenza (FH), spettru mifrux ta' sekwenza pseudo-random (DSSS) jew ibridu tat-tnejn. It-teknoloġija FH saret mifruxa fil-kanali tal-kontroll tal-UAV minħabba r-rata baxxa ta 'trasferiment tad-data meħtieġa f'tali kanal ta' komunikazzjoni. Pereżempju, għal veloċità ta '16 kbit/s f'medda ta' 20 MHz, jistgħu jiġu organizzati madwar 500 pożizzjoni ta 'frekwenza, li tippermetti protezzjoni affidabbli kontra interferenza ta' medda dejqa. L-użu ta 'FH għal kanal ta' komunikazzjoni broadband huwa problematiku minħabba li l-medda ta 'frekwenza li tirriżulta hija kbira wisq. Pereżempju, biex tikseb 500 pożizzjoni ta 'frekwenza meta taħdem b'sinjal b'bandwidth ta' 4 MHz, ser ikollok bżonn 2 GHz ta 'bandwidth b'xejn! Wisq biex tkun reali. L-użu ta' DSSS għal kanal ta' komunikazzjoni broadband ma' UAVs huwa aktar rilevanti. F'din it-teknoloġija, kull bit ta 'informazzjoni hija duplikata simultanjament f'diversi (jew saħansitra kollha) frekwenzi fil-medda tas-sinjali u, fil-preżenza ta' interferenza ta 'medda dejqa, tista' tiġi sseparata minn partijiet tal-ispettru mhux affettwati minn interferenza. L-użu tad-DSSS, kif ukoll tal-FH, jimplika li meta tidher interferenza fil-kanal, ikun meħtieġ tnaqqis fir-rata tat-trażmissjoni tad-dejta. Madankollu, huwa ovvju li huwa aħjar li tirċievi vidjo minn UAV f'riżoluzzjoni aktar baxxa milli xejn. L-Approċċ 2 juża l-fatt li l-interferenza, b'differenza mill-istorbju intern tar-riċevitur, tidħol fil-link tar-radju minn barra u, jekk ċerti mezzi huma preżenti fil-modem, tista 'tiġi mrażżna. Is-soppressjoni tal-interferenza hija possibbli jekk tkun lokalizzata fl-oqsma spettrali, temporali jew spazjali. Per eżempju, interferenza narrowband hija lokalizzata fir-reġjun spettrali u tista 'tinqata' mill-ispettru bl-użu ta 'filtru speċjali. Bl-istess mod, l-istorbju tal-impuls huwa lokalizzat fid-dominju tal-ħin; biex trażżan, iż-żona affettwata titneħħa mis-sinjal tad-dħul tar-riċevitur. Jekk l-interferenza mhix f'medda dejqa jew pulsata, allura jista 'jintuża suppressor spazjali biex trażżan, peress interferenza tidħol fl-antenna li tirċievi minn sors minn ċerta direzzjoni. Jekk iż-żero tal-mudell tar-radjazzjoni tal-antenna li tirċievi jitqiegħed fid-direzzjoni tas-sors tal-interferenza, l-interferenza tiġi mrażżna. Sistemi bħal dawn jissejħu sistemi adattivi ta' beamforming & raġġi nulling.
Protokoll tar-radju użat. Il-manifatturi tal-modem jistgħu jużaw protokoll tar-radju standard (WiFi, DVB-T) jew proprjetarju. Dan il-parametru rari huwa indikat fl-ispeċifikazzjonijiet. L-użu ta 'DVB-T huwa indikat indirettament mill-meded ta' frekwenza appoġġjati 2/4/6/7/8, xi kultant 10 MHz u l-aċċenn fit-test tal-ispeċifikazzjoni tat-teknoloġija COFDM (kodifikata OFDM) li fiha l-OFDM jintuża flimkien b'kodifikazzjoni reżistenti għall-istorbju. Fil-mogħdija, ninnotaw li COFDM huwa purament slogan ta 'reklamar u m'għandux vantaġġi fuq OFDM, peress li OFDM mingħajr kodifikazzjoni reżistenti għall-istorbju qatt ma jintuża fil-prattika. Equalize COFDM u OFDM meta tara dawn l-abbrevjazzjonijiet fl-ispeċifikazzjonijiet tal-modem tar-radju.
Modems li jużaw protokoll standard huma ġeneralment mibnija fuq il-bażi ta 'ċippa speċjalizzata (WiFi, DVB-T) li taħdem flimkien ma' mikroproċessur. L-użu ta 'ċippa apposta jeħles lill-manifattur tal-modem minn ħafna mill-uġigħ ta' ras assoċjati mat-tfassil, l-immudellar, l-implimentazzjoni u l-ittestjar tal-protokoll tar-radju tagħhom stess. Il-mikroproċessur jintuża biex jagħti lill-modem il-funzjonalità meħtieġa. Tali modems għandhom il-vantaġġi li ġejjin.
- Prezz baxx.
- Parametri tajbin ta 'piż u daqs.
- Konsum baxx ta 'enerġija.
Hemm ukoll żvantaġġi.
- Inabbiltà li tbiddel il-karatteristiċi tal-interface tar-radju billi tbiddel il-firmware.
- Stabbiltà baxxa tal-provvisti fit-tul.
- Kapaċitajiet limitati biex jipprovdu appoġġ tekniku kwalifikat meta jiġu solvuti problemi mhux standard.
L-istabbiltà baxxa tal-provvisti hija dovuta għall-fatt li l-manifatturi taċ-ċipep jiffokaw primarjament fuq is-swieq tal-massa (TVs, kompjuters, eċċ.). Il-manifatturi tal-modems għall-UAVs mhumiex prijorità għalihom u bl-ebda mod ma jistgħu jinfluwenzaw id-deċiżjoni tal-manifattur taċ-ċippa li jwaqqaf il-produzzjoni mingħajr sostituzzjoni adegwata bi prodott ieħor. Din il-karatteristika hija msaħħa bit-tendenza ta 'l-ippakkjar ta' interfaces tar-radju f'mikroċirkwiti speċjalizzati bħal "sistema fuq ċippa" (System on Chip - SoC), u għalhekk ċipep individwali ta 'interface tar-radju jinħaslu gradwalment mis-suq tas-semikondutturi.
Kapaċitajiet limitati fl-għoti ta 'appoġġ tekniku huma dovuti għall-fatt li t-timijiet ta' żvilupp ta 'modems ibbażati fuq il-protokoll tar-radju standard għandhom persunal tajjeb bi speċjalisti, primarjament fl-elettronika u teknoloġija microwave. Jista 'jkun hemm l-ebda speċjalisti tal-komunikazzjoni bir-radju hemm, peress li m'hemm l-ebda problemi biex isolvuhom. Għalhekk, il-manifatturi tal-UAV li qed ifittxu soluzzjonijiet għal problemi ta 'komunikazzjoni bir-radju mhux trivjali jistgħu jsibu ruħhom diżappuntati f'termini ta' konsultazzjoni u assistenza teknika.
Modems li jużaw protokoll tar-radju proprjetarju huma mibnija fuq il-bażi ta 'ċipep universali tal-ipproċessar tas-sinjali analogi u diġitali. L-istabbiltà tal-provvista ta 'ċipep bħal dawn hija għolja ħafna. Veru, il-prezz huwa għoli wkoll. Tali modems għandhom il-vantaġġi li ġejjin.
- Possibbiltajiet wiesgħa għall-adattament tal-modem għall-ħtiġijiet tal-klijent, inkluż l-adattament tal-interface tar-radju billi jinbidel il-firmware.
- Kapaċitajiet addizzjonali ta 'interface tar-radju li huma interessanti għall-użu fl-UAVs u huma assenti f'modems mibnija fuq il-bażi ta' protokolli tar-radju standard.
- Stabbiltà għolja tal-provvisti, inkl. fit-tul.
- Livell għoli ta 'appoġġ tekniku, inkluż is-soluzzjoni ta' problemi mhux standard.
Żvantaġġi.
- Prezz għoli
- Il-parametri tal-piż u d-daqs jistgħu jkunu agħar minn dawk tal-modems li jużaw protokolli tar-radju standard.
- Żieda fil-konsum tal-enerġija tal-unità tal-ipproċessar tas-sinjal diġitali.
Dejta teknika ta' xi modems għal UAVs
It-Tabella turi l-parametri tekniċi ta' xi modems għall-UAVs disponibbli fis-suq.
Innota li għalkemm il-modem 3D Link għandu l-inqas qawwa ta’ trażmissjoni meta mqabbel mal-modems Picoradio OEM u J11 (25 dBm vs. 27−30 dBm), il-baġit tal-enerġija 3D Link huwa ogħla minn dawk il-modems minħabba s-sensittività għolja tar-riċevitur (bil- l-istess veloċità tat-trasferiment tad-data għall-modems li qed jitqabblu). Għalhekk, il-firxa tal-komunikazzjoni meta tuża 3D Link se tkun akbar b'stealth aħjar tal-enerġija.
Tabella. Dejta teknika ta' xi modems broadband għal UAVs u robotika
Parametru
(imwettaq fuq il-modulu minn Microhard)
(ara ukoll )
Manifattur, pajjiż
Geoscan, RF
Mobilicom, Iżrael
Airborne Innovations, il-Kanada
DTC, ir-Renju Unit
Redess, iċ-Ċina
Medda ta' komunikazzjoni [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10 − 20
Veloċità [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6 − 6
0.78 − 28
0.144 − 31.668
1.5 − 6
Dewmien tat-trażmissjoni tad-dejta [ms] 1−20
25
n/a*
15 − 100
15 − 30
Dimensjonijiet tal-unità abbord LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (mingħajr akkomodazzjoni)
67h68h22
76h48h20
Piż unitarju abbord [gramma] 89
105
17.6 (mingħajr akkomodazzjoni)
135
88
Interfaċċji ta' informazzjoni
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (mhux obbligatorju)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Provvista tal-enerġija tal-unità abbord [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Provvista tal-enerġija tal-unità tal-art [Volt/Watt] 18−75 jew PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Qawwa tat-trasmettitur [dBm] 25
n/a*
27 − 30
20
30
Sensittività tar-riċevitur [dBm] (għall-veloċità [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)
Baġit tal-enerġija tal-modem [dB] (għall-veloċità [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)
Meded ta' frekwenzi appoġġjati [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simplex/duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Simplex
Duplex
Appoġġ għad-diversità
iva
iva
iva
iva
iva
Kanal separat għall-kontroll/telemetrija
iva
iva
iva
ebda
iva
Protokolli ta 'kontroll UAV appoġġjati fil-kanal ta' kontroll/telemetrija
MAVLink, proprjetarju
MAVLink, proprjetarju
ebda
ebda
Link MAV
Appoġġ għall-multiplexing fil-kanal tal-kontroll/telemetrija
iva
iva
ebda
ebda
n/a*
Topoloġiji tan-netwerk
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP
PTP, PMP, relay
Mezzi biex tiżdied l-immunità tal-istorbju
DSSS, medda dejqa u suppressors tal-polz
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Protokoll tar-radju
proprjetarja
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - l-ebda data.
Dwar l-awtur
Alexander Smorodinov [[protett bl-email]] hija speċjalista ewlieni f'Geoscan LLC fil-qasam tal-komunikazzjoni mingħajr fili. Mill-2011 sal-lum, huwa kien qed jiżviluppa protokolli tar-radju u algoritmi tal-ipproċessar tas-sinjali għal modems tar-radju broadband għal diversi skopijiet, kif ukoll jimplimenta l-algoritmi żviluppati bbażati fuq ċipep loġiku programmabbli. L-oqsma ta 'interess tal-awtur jinkludu l-iżvilupp ta' algoritmi ta 'sinkronizzazzjoni, stima tal-proprjetà tal-kanal, modulazzjoni/demodulazzjoni, kodifikazzjoni reżistenti għall-istorbju, kif ukoll xi algoritmi ta' saff ta 'aċċess għall-midja (MAC). Qabel ma ngħaqad ma' Geoscan, l-awtur ħadem f'diversi organizzazzjonijiet, żviluppa apparat ta 'komunikazzjoni bla fili apposta. Mill-2002 sal-2007, ħadem fi Proteus LLC bħala speċjalista ewlieni fl-iżvilupp ta 'sistemi ta' komunikazzjoni bbażati fuq l-istandard IEEE802.16 (WiMAX). Mill-1999 sal-2002, l-awtur kien involut fl-iżvilupp ta 'algoritmi ta' kodifikazzjoni reżistenti għall-istorbju u mmudellar ta 'rotot ta' konnessjoni tar-radju fl-Istitut tar-Riċerka Ċentrali tal-Intrapriża Unitarja tal-Istat Federali "Granit". L-awtur irċieva grad ta 'Kandidat tax-Xjenzi Tekniċi mill-Università ta' Strumentazzjoni Aerospazjali ta 'San Pietruburgu fl-1998 u grad ta' Inġinerija tar-Radju mill-istess università fl-1995. Alexander huwa membru attwali tal-IEEE u l-IEEE Communications Society.
Sors: www.habr.com