मानवरहित हवाई वाहन (UAV) वा रोबोटिक्सको लागि ब्रोडब्यान्ड मोडेम कसरी छनौट गर्ने

मानवरहित हवाई सवारी (UAV) वा ग्राउन्ड रोबोटिक्सबाट ठूलो मात्रामा डाटा प्रसारण गर्ने चुनौती आधुनिक अनुप्रयोगहरूमा असामान्य छैन। यस लेखले ब्रोडब्यान्ड मोडेम र सम्बन्धित समस्याहरूको लागि चयन मापदण्डको बारेमा छलफल गर्दछ। लेख UAV र रोबोटिक्स विकासकर्ताहरूको लागि लेखिएको थियो।

छनौट मापदण्ड

UAVs वा रोबोटिक्सका लागि ब्रोडब्यान्ड मोडेम छनौट गर्ने मुख्य मापदण्डहरू निम्न हुन्:

1. सञ्चार दायरा।
2. अधिकतम डाटा स्थानान्तरण दर।
3. डाटा प्रसारणमा ढिलाइ।
4. वजन र आयाम प्यारामिटरहरू।
5. समर्थित जानकारी इन्टरफेस।
6. पोषण आवश्यकताहरू।
7. अलग नियन्त्रण / टेलिमेट्री च्यानल।

dalnosty связи

सञ्चार दायरा मोडेममा मात्र होइन, एन्टेना, एन्टेना केबलहरू, रेडियो तरंग प्रसार अवस्था, बाह्य हस्तक्षेप र अन्य कारणहरूमा पनि निर्भर गर्दछ। संचार दायरालाई असर गर्ने अन्य प्यारामिटरहरूबाट मोडेमको प्यारामिटरहरू अलग गर्न, दायरा समीकरणलाई विचार गर्नुहोस् [कालिनिन एआई, चेरेनकोवा ईएल। रेडियो तरंगहरूको प्रचार र रेडियो लिङ्कहरूको सञ्चालन। जडान। मस्को। 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}},$$display$$

जहाँ
$inline$R$inline$ — मिटरमा आवश्यक सञ्चार दायरा;
$inline$F$inline$ — Hz मा आवृत्ति;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — dBm मा मोडेम ट्रान्समिटर पावर;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — dB मा ट्रान्समिटर एन्टेना लाभ;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — मोडेमबाट dB मा ट्रान्समिटर एन्टेनामा केबलमा भएको हानि;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — dB मा रिसीभर एन्टेना लाभ;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — मोडेमबाट dB मा रिसिभर एन्टेनामा केबलमा भएको हानि;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — dBm मा मोडेम रिसिभरको संवेदनशीलता;
$inline$|V|_{dB}$inline$ एक क्षीणता कारक हो जसले पृथ्वीको सतह, वनस्पति, वायुमण्डल र dB मा अन्य कारकहरूको प्रभावको कारणले थप क्षतिहरूलाई ध्यानमा राख्छ।

दायरा समीकरणबाट यो स्पष्ट छ कि दायरा केवल मोडेमको दुई प्यारामिटरहरूमा निर्भर गर्दछ: ट्रान्समिटर पावर $inline$P_{TXdBm}$inline$ र रिसीभर संवेदनशीलता $inline$P_{RXdBm}$inline$, वा बरु तिनीहरूको भिन्नतामा। - मोडेम को ऊर्जा बजेट

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

दायरा समीकरणमा बाँकी प्यारामिटरहरूले संकेत प्रसार अवस्थाहरू र एन्टेना-फिडर उपकरणहरूको प्यारामिटरहरू वर्णन गर्दछ, अर्थात्। मोडेमसँग कुनै सरोकार छैन।
त्यसैले, संचार दायरा बढाउनको लागि, तपाईंले ठूलो $inline$B_m$inline$ मूल्य भएको मोडेम रोज्नुपर्छ। बदलामा, $inline$B_m$inline$ लाई $inline$P_{TXdBm}$inline$ बढाएर वा $inline$P_{RXdBm}$inline$ घटाएर बढाउन सकिन्छ। धेरै जसो अवस्थामा, UAV विकासकर्ताहरूले उच्च ट्रान्समिटर पावरको साथ मोडेम खोजिरहेका छन् र रिसीभरको संवेदनशीलतामा थोरै ध्यान दिइरहेका छन्, यद्यपि उनीहरूले ठीक उल्टो गर्न आवश्यक छ। ब्रॉडब्यान्ड मोडेमको शक्तिशाली अन-बोर्ड ट्रान्समिटरले निम्न समस्याहरू समावेश गर्दछ:

• उच्च ऊर्जा खपत;
• चिसो लागि आवश्यकता;
• UAV को अन्य अन-बोर्ड उपकरणहरूसँग विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (EMC) को बिग्रनु;
• कम ऊर्जा गोपनीयता।

पहिलो दुई समस्याहरू तथ्यसँग सम्बन्धित छन् कि रेडियो च्यानलमा ठूलो मात्रामा सूचनाहरू प्रसारण गर्ने आधुनिक विधिहरू, उदाहरणका लागि OFDM, आवश्यक पर्दछ। रेखीय ट्रान्समिटर। आधुनिक रैखिक रेडियो ट्रान्समिटरहरूको दक्षता कम छ: 10-30%। यसरी, UAV पावर सप्लाईको बहुमूल्य ऊर्जाको 70-90% गर्मीमा रूपान्तरण हुन्छ, जुन मोडेमबाट कुशलतापूर्वक हटाउनु पर्छ, अन्यथा यो असफल हुनेछ वा यसको आउटपुट पावर सबैभन्दा अनुपयुक्त क्षणमा अत्यधिक तापको कारणले घट्नेछ। उदाहरणका लागि, 2 W ट्रान्समिटरले पावर सप्लाईबाट 6-20 W तान्नेछ, जसमध्ये 4-18 W तातोमा रूपान्तरण हुनेछ।

विशेष र सैन्य अनुप्रयोगहरूको लागि रेडियो लिङ्कको ऊर्जा चोरी महत्त्वपूर्ण छ। कम स्टिल्थ भनेको जामिङ स्टेसनको रिकोनिसेन्स रिसीभरले तुलनात्मक रूपमा उच्च सम्भाव्यताका साथ मोडेम सिग्नल पत्ता लगाएको हो। तदनुसार, कम ऊर्जा स्टिल्थको साथ रेडियो लिङ्कलाई दबाउन सक्ने सम्भावना पनि उच्च छ।

मोडेम रिसीभरको संवेदनशीलताले गुणस्तरको दिइएको स्तरको साथ प्राप्त संकेतहरूबाट जानकारी निकाल्ने क्षमताको विशेषता दिन्छ। गुणस्तर मापदण्ड फरक हुन सक्छ। डिजिटल सञ्चार प्रणालीहरूको लागि, बिट त्रुटिको सम्भावना (बिट त्रुटि दर - BER) वा सूचना प्याकेटमा त्रुटिको सम्भावना (फ्रेम त्रुटि दर - FER) प्रायः प्रयोग गरिन्छ। वास्तवमा, संवेदनशीलता भनेको धेरै संकेतको स्तर हो जसबाट जानकारी निकाल्नुपर्दछ। उदाहरणको लागि, BER = 98−10 सँग −6 dBm को संवेदनशीलताले संकेत गर्छ कि यस्तो BER भएको जानकारी −98 dBm वा माथिको स्तर भएको संकेतबाट निकाल्न सकिन्छ, तर −99 dBm लेभल भएको जानकारीले भन्न सक्छ। अब उप्रान्त −1 dBm को स्तर भएको संकेतबाट निकालिने छैन। निस्सन्देह, सिग्नल स्तर घट्दा गुणस्तरमा कमी बिस्तारै हुन्छ, तर यो ध्यानमा राख्न लायक छ कि अधिकांश आधुनिक मोडेमहरू तथाकथित छन्। थ्रेसहोल्ड प्रभाव जसमा संकेत स्तर संवेदनशीलता भन्दा कम हुँदा गुणस्तरमा कमी धेरै चाँडो हुन्छ। BER लाई 2-10 मा बढाउनको लागि संवेदनशीलता भन्दा तल 1-XNUMX dB ले सिग्नल घटाउन पर्याप्त छ, जसको मतलब तपाईंले UAV बाट भिडियो देख्नुहुने छैन। थ्रेसहोल्ड प्रभाव शोर च्यानलको लागि शान्ननको प्रमेयको प्रत्यक्ष परिणाम हो; यसलाई हटाउन सकिँदैन। सूचनाको विनाश जब सिग्नल स्तर संवेदनशीलता भन्दा कम हुन्छ, आवाजको प्रभावको कारणले गर्दा हुन्छ जुन रिसीभर भित्र नै गठन हुन्छ। रिसीभरको आन्तरिक आवाजलाई पूर्ण रूपमा हटाउन सकिँदैन, तर यसको स्तर कम गर्न वा शोर संकेतबाट कुशलतापूर्वक जानकारी निकाल्न सिक्न सम्भव छ। मोडेम निर्माताहरूले यी दुवै दृष्टिकोणहरू प्रयोग गर्दै छन्, रिसीभरको आरएफ ब्लकहरूमा सुधार गर्दै र डिजिटल सिग्नल प्रशोधन एल्गोरिदमहरू सुधार गर्दै। मोडेम रिसीभरको संवेदनशीलता सुधार गर्नाले ट्रान्समिटर पावर बढाउने जस्तै पावर खपत र गर्मी अपव्ययमा यस्तो नाटकीय वृद्धि गर्दैन। निस्सन्देह, ऊर्जा खपत र गर्मी उत्पादन मा वृद्धि छ, तर यो एकदम मामूली छ।

निम्न मोडेम चयन एल्गोरिथ्म आवश्यक संचार दायरा प्राप्त गर्ने दृष्टिकोणबाट सिफारिस गरिएको छ।

1. डाटा स्थानान्तरण दरमा निर्णय गर्नुहोस्।
2. आवश्यक गतिको लागि उत्तम संवेदनशीलता भएको मोडेम चयन गर्नुहोस्।
3. गणना वा प्रयोग द्वारा संचार दायरा निर्धारण गर्नुहोस्।
4. यदि संचार दायरा आवश्यक भन्दा कम भयो भने, त्यसपछि निम्न उपायहरू प्रयोग गर्ने प्रयास गर्नुहोस् (प्राथमिकता घटाउने क्रममा व्यवस्थित):

• अपरेटिङ फ्रिक्वेन्सीमा कम रैखिक क्षीणता भएको केबल प्रयोग गरेर र/वा केबलहरूको लम्बाइ घटाएर एन्टेना केबलहरू $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ कम गर्नुहोस्;
• एन्टेना वृद्धि $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
• मोडेम ट्रान्समिटर शक्ति बढाउनुहोस्।

संवेदनशीलता मानहरू नियम अनुसार डेटा स्थानान्तरण दरमा निर्भर गर्दछ: उच्च गति - खराब संवेदनशीलता। उदाहरण को लागी, 98 Mbps को लागि −8 dBm संवेदनशीलता 95 Mbps को लागि −12 dBm संवेदनशीलता भन्दा राम्रो छ। तपाईं समान डेटा स्थानान्तरण गतिको लागि मात्र संवेदनशीलताको सर्तमा मोडेमहरू तुलना गर्न सक्नुहुन्छ।

ट्रान्समिटर पावर मा डाटा लगभग सधैं मोडेम निर्दिष्टीकरण मा उपलब्ध छ, तर प्राप्तकर्ता संवेदनशीलता मा डाटा सधैं उपलब्ध छैन वा अपर्याप्त छ। कम्तिमा, यो होसियार हुनुको कारण हो, किनकि सुन्दर संख्याहरू लुकाउनको लागि सायद अर्थ हुँदैन। थप रूपमा, संवेदनशीलता डेटा प्रकाशित नगरी, निर्माताले उपभोक्तालाई गणनाद्वारा सञ्चार दायरा अनुमान गर्ने अवसरबाट वञ्चित गर्दछ। गर्न मोडेम खरिद।

अधिकतम डाटा स्थानान्तरण दर

यदि गति आवश्यकताहरू स्पष्ट रूपमा परिभाषित गरिएको छ भने यस प्यारामिटरमा आधारित मोडेम चयन गर्न अपेक्षाकृत सरल छ। तर त्यहाँ केही nuances छन्।

यदि समस्या समाधान गरिँदैछ भने अधिकतम सम्भावित सञ्चार दायरा सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ र एकै समयमा रेडियो लिङ्कको लागि पर्याप्त फराकिलो फ्रिक्वेन्सी ब्यान्ड आवंटित गर्न सम्भव छ, त्यसपछि यो एक व्यापक आवृत्ति ब्यान्ड (ब्यान्डविथ) समर्थन गर्ने मोडेम छनोट गर्न राम्रो छ। तथ्य यो हो कि आवश्यक जानकारी गति अपेक्षाकृत संकीर्ण फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा घने प्रकारको मोड्युलेसन (16QAM, 64QAM, 256QAM, इत्यादि) प्रयोग गरेर प्राप्त गर्न सकिन्छ, वा कम-घनत्व मोड्युलेसन (BPSK, QPSK) प्रयोग गरेर फराकिलो फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा प्राप्त गर्न सकिन्छ। )। त्यस्ता कार्यहरूको लागि कम-घनत्व मोड्युलेसनको प्रयोग यसको उच्च आवाज प्रतिरक्षाको कारणले राम्रो छ। त्यसकारण, रिसीभरको संवेदनशीलता राम्रो छ; तदनुसार, मोडेमको ऊर्जा बजेट बढ्छ र परिणामको रूपमा, संचार दायरा।

कहिलेकाहीँ UAV निर्माताहरूले रेडियो लिंकको सूचना गति स्रोतको गति भन्दा धेरै बढी सेट गर्छन्, शाब्दिक रूपमा 2 वा बढी पटक, तर्क गर्दै कि भिडियो कोडेक्स जस्ता स्रोतहरूमा एक चर बिटरेट हुन्छ र मोडेम गति अधिकतम मानलाई ध्यानमा राखेर चयन गर्नुपर्छ। बिटरेट उत्सर्जन को। यस अवस्थामा, संचार दायरा स्वाभाविक रूपमा घट्छ। बिल्कुल आवश्यक नभएसम्म तपाईंले यो दृष्टिकोण प्रयोग गर्नु हुँदैन। धेरैजसो आधुनिक मोडेमहरूमा ट्रान्समिटरमा ठूलो बफर हुन्छ जसले प्याकेट हानि बिना बिटरेट स्पाइकलाई सहज बनाउन सक्छ। त्यसकारण, 25% भन्दा बढीको गति रिजर्भ आवश्यक छैन। यदि त्यहाँ विश्वास गर्ने कारण छ कि खरिद गरिएको मोडेमको बफर क्षमता अपर्याप्त छ र गतिमा उल्लेखनीय रूपमा ठूलो वृद्धि आवश्यक छ, त्यसपछि यस्तो मोडेम खरिद गर्न अस्वीकार गर्न राम्रो छ।

डाटा स्थानान्तरण ढिलाइ

यो प्यारामिटरको मूल्याङ्कन गर्दा, रेडियो लिङ्कमा डाटा प्रसारणसँग सम्बन्धित ढिलाइलाई भिडियो कोडेक जस्ता सूचना स्रोतको इन्कोडिङ/डिकोडिङ यन्त्रले सिर्जना गरेको ढिलाइबाट अलग गर्न महत्त्वपूर्ण हुन्छ। रेडियो लिङ्कमा ढिलाइमा 3 मानहरू हुन्छन्।

1. ट्रान्समिटर र रिसिभरमा सिग्नल प्रोसेसिङको कारणले ढिलाइ।
2. ट्रान्समिटरबाट रिसीभरमा सिग्नल प्रसारको कारणले ढिलाइ।
3. टाइम डिभिजन डुप्लेक्स (TDD) मोडेमहरूमा ट्रान्समिटरमा डेटा बफरिङको कारणले ढिलाइ।

टाइप 1 विलम्बता, लेखकको अनुभवमा, दसौं माइक्रोसेकेन्ड देखि एक मिलिसेकेन्ड सम्मको हुन्छ। प्रकार 2 ढिलाइ संचार दायरा मा निर्भर गर्दछ, उदाहरण को लागी, 100 किमी लिङ्क को लागी यो 333 μs हो। प्रकार 3 ढिलाइ TDD फ्रेमको लम्बाइ र कुल फ्रेम अवधिमा प्रसारण चक्र अवधिको अनुपातमा निर्भर गर्दछ र 0 देखि फ्रेम अवधिमा भिन्न हुन सक्छ, अर्थात् यो अनियमित चर हो। यदि प्रसारित जानकारी प्याकेट ट्रान्समिटर इनपुटमा छ जब मोडेम प्रसारण चक्रमा छ भने, प्याकेट शून्य ढिलाइ प्रकार 3 को साथ हावामा प्रसारित हुनेछ। यदि प्याकेट अलि ढिलो भएको छ र रिसेप्शन चक्र सुरु भइसकेको छ भने, त्यसपछि। यो रिसेप्शन चक्रको अवधिको लागि ट्रान्समिटर बफरमा ढिलाइ हुनेछ। सामान्य TDD फ्रेम लम्बाइ 2 देखि 20 ms सम्मको हुन्छ, त्यसैले सबैभन्दा खराब केस Type 3 ढिलाइ २० ms भन्दा बढी हुने छैन। यसरी, रेडियो लिङ्कमा कुल ढिलाइ 20-3 ms को दायरामा हुनेछ।

रेडियो लिङ्कमा ढिलाइ पत्ता लगाउने उत्तम तरिका नेटवर्क विशेषताहरू मूल्याङ्कन गर्न उपयोगिताहरू प्रयोग गरेर पूर्ण-स्तरीय प्रयोग हो। यो अनुरोध-प्रतिक्रिया विधि प्रयोग गरेर ढिलाइ मापन गर्न सिफारिस गरिएको छैन, किनकि अगाडि र उल्टो दिशाहरूमा ढिलाइ TDD मोडेमहरूको लागि समान नहुन सक्छ।

वजन र आयाम प्यारामिटरहरू

यो मापदण्ड अनुसार एक अन-बोर्ड मोडेम एकाइ छनोट कुनै विशेष टिप्पणी आवश्यक छैन: सानो र हल्का राम्रो। अन-बोर्ड एकाइलाई चिसो पार्ने आवश्यकताको बारेमा पनि नबिर्सनुहोस्; अतिरिक्त रेडिएटरहरू आवश्यक हुन सक्छ, र तदनुसार, तौल र आयामहरू पनि बढ्न सक्छ। यहाँ प्राथमिकता कम बिजुली खपत संग हल्का, सानो आकार एकाइहरूलाई दिइन्छ।

ग्राउन्ड-आधारित एकाइको लागि, मास-आयामी प्यारामिटरहरू त्यति महत्त्वपूर्ण छैनन्। प्रयोग र स्थापना को सजिलो अगाडि आउँछ। ग्राउन्ड एकाइ मास्ट वा ट्राइपडमा सुविधाजनक माउन्टिंग प्रणालीको साथ बाह्य प्रभावहरूबाट विश्वसनीय रूपमा सुरक्षित गरिएको उपकरण हुनुपर्छ। एक राम्रो विकल्प हो जब ग्राउन्ड एकाइ एन्टेना संग एउटै आवास मा एकीकृत छ। आदर्श रूपमा, जमीन एकाइ एक सुविधाजनक कनेक्टर मार्फत नियन्त्रण प्रणाली जडान हुनुपर्छ। यसले तपाईंलाई कडा शब्दहरूबाट बचाउनेछ जब तपाईंले −20 डिग्रीको तापक्रममा डिप्लोइमेन्ट कार्य गर्न आवश्यक हुन्छ।

आहार आवश्यकताहरू

अनबोर्ड एकाइहरू, एक नियमको रूपमा, आपूर्ति भोल्टेजहरूको विस्तृत दायराको लागि समर्थनको साथ उत्पादन गरिन्छ, उदाहरणका लागि 7-30 V, जसले UAV पावर नेटवर्कमा अधिकांश भोल्टेज विकल्पहरू समावेश गर्दछ। यदि तपाईंसँग धेरै आपूर्ति भोल्टेजहरूबाट छनौट गर्ने अवसर छ भने, त्यसपछि सबैभन्दा कम आपूर्ति भोल्टेज मानलाई प्राथमिकता दिनुहोस्। नियमको रूपमा, मोडेमहरू आन्तरिक रूपमा 3.3 र 5.0 V को भोल्टेजबाट माध्यमिक पावर आपूर्तिहरू मार्फत संचालित हुन्छन्। यी माध्यमिक पावर आपूर्तिहरूको दक्षता उच्च छ, इनपुट र मोडेमको आन्तरिक भोल्टेज बीचको सानो भिन्नता। बढेको दक्षता भनेको कम ऊर्जा खपत र गर्मी उत्पादन हो।

अर्कोतर्फ, ग्राउन्ड एकाइहरूले अपेक्षाकृत उच्च भोल्टेज स्रोतबाट शक्तिलाई समर्थन गर्नुपर्छ। यसले सानो क्रस-सेक्शनको साथ पावर केबल प्रयोग गर्न अनुमति दिन्छ, जसले वजन घटाउँछ र स्थापनालाई सरल बनाउँछ। अन्य सबै चीजहरू समान छन्, PoE (पावर ओभर इथरनेट) समर्थनको साथ जमीनमा आधारित एकाइहरूलाई प्राथमिकता दिनुहोस्। यस अवस्थामा, ग्राउन्ड युनिटलाई कन्ट्रोल स्टेशनमा जडान गर्न केवल एउटा इथरनेट केबल आवश्यक हुन्छ।

अलग नियन्त्रण / टेलिमेट्री च्यानल

UAV मा छुट्टै कमाण्ड-टेलिमेट्री मोडेम स्थापना गर्न कुनै ठाउँ बाँकी नभएको अवस्थामा एउटा महत्त्वपूर्ण सुविधा। यदि त्यहाँ ठाउँ छ भने, ब्रोडब्यान्ड मोडेमको छुट्टै नियन्त्रण/टेलिमेट्री च्यानल ब्याकअपको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यस विकल्पको साथ मोडेम छनौट गर्दा, मोडेमले UAV (MAVLink वा स्वामित्व) र ग्राउन्ड स्टेशन (GS) मा सुविधाजनक इन्टरफेसमा मल्टिप्लेक्स कन्ट्रोल च्यानल/टेलिमेट्री डाटाको क्षमतासँग सञ्चारको लागि वांछित प्रोटोकल समर्थन गर्दछ भन्ने तथ्यमा ध्यान दिनुहोस्। )। उदाहरणका लागि, ब्रॉडब्यान्ड मोडेमको अन-बोर्ड एकाइ RS232, UART वा CAN जस्ता इन्टरफेस मार्फत अटोपाइलटसँग जोडिएको छ, र ग्राउन्ड एकाइ इथरनेट इन्टरफेस मार्फत नियन्त्रण कम्प्युटरमा जडान गरिएको छ जसको माध्यमबाट आदेश आदानप्रदान गर्न आवश्यक छ। , टेलिमेट्री र भिडियो जानकारी। यस अवस्थामा, मोडेमले अन-बोर्ड इकाईको RS232, UART वा CAN इन्टरफेसहरू र ग्राउन्ड एकाइको इथरनेट इन्टरफेसहरू बीचको आदेश र टेलिमेट्री स्ट्रिमलाई मल्टिप्लेक्स गर्न सक्षम हुनुपर्छ।

ध्यान दिन अन्य प्यारामिटरहरू

डुप्लेक्स मोडको उपलब्धता। UAVs को लागि ब्रॉडब्यान्ड मोडेमहरूले या त सिम्प्लेक्स वा डुप्लेक्स अपरेटिङ मोडहरू समर्थन गर्छन्। सिम्प्लेक्स मोडमा, डाटा ट्रान्समिशनलाई UAV देखि NS सम्मको दिशामा मात्र अनुमति दिइन्छ, र डुप्लेक्स मोडमा - दुवै दिशामा। नियमको रूपमा, सिम्प्लेक्स मोडेमहरूमा निर्मित भिडियो कोडेक छ र भिडियो क्यामेराहरूसँग काम गर्न डिजाइन गरिएको छ जसमा भिडियो कोडेक छैन। एक सिम्प्लेक्स मोडेम आईपी क्यामेरा वा आईपी जडान चाहिने अन्य उपकरणहरूमा जडान गर्न उपयुक्त छैन। यसको विपरित, एक डुप्लेक्स मोडेम, नियमको रूपमा, UAV को अन-बोर्ड आईपी नेटवर्कलाई एनएसको आईपी नेटवर्कसँग जडान गर्न डिजाइन गरिएको छ, अर्थात् यसले आईपी क्यामेरा र अन्य आईपी उपकरणहरूलाई समर्थन गर्दछ, तर यसमा निर्मित नहुन सक्छ। भिडियो कोडेकमा, आईपी भिडियो क्यामेराहरूमा सामान्यतया तपाईंको भिडियो कोडेक हुन्छ। इथरनेट इन्टरफेस समर्थन पूर्ण-डुप्लेक्स मोडेमहरूमा मात्र सम्भव छ।

विविधता स्वागत (RX विविधता)। यस क्षमताको उपस्थिति सम्पूर्ण उडान दूरीमा निरन्तर सञ्चार सुनिश्चित गर्न अनिवार्य छ। पृथ्वीको सतहमा प्रचार गर्दा, रेडियो तरंगहरू दुई बीमहरूमा प्राप्त बिन्दुमा पुग्छन्: सीधा मार्गमा र सतहबाट प्रतिबिम्बको साथ। यदि चरणमा दुई बीमको छालहरू थपिन्छन् भने, प्राप्त बिन्दुमा रहेको क्षेत्र बलियो हुन्छ, र यदि एन्टिफेजमा, यो कमजोर हुन्छ। कमजोरी एकदम महत्त्वपूर्ण हुन सक्छ - संचार को पूर्ण हानि सम्म। विभिन्न उचाइहरूमा अवस्थित NS मा दुई एन्टेनाहरूको उपस्थितिले यो समस्या समाधान गर्न मद्दत गर्दछ, किनभने यदि एक एन्टेनाको स्थानमा बीमहरू एन्टिफेजमा थपिन्छन्, त्यसपछि अर्कोको स्थानमा तिनीहरूले गर्दैनन्। नतिजाको रूपमा, तपाईं सम्पूर्ण दूरीमा एक स्थिर जडान प्राप्त गर्न सक्नुहुन्छ।
समर्थित नेटवर्क टोपोलोजीहरू। पोइन्ट-टु-पोइन्ट (PTP) टोपोलोजीका लागि मात्र नभई पोइन्ट-टु-मल्टीपोइन्ट (PMP) र रिले (रिपीटर) टोपोलोजीहरूको लागि पनि समर्थन प्रदान गर्ने मोडेम छनौट गर्न सल्लाह दिइन्छ। अतिरिक्त UAV मार्फत रिले को प्रयोगले तपाईंलाई मुख्य UAV को कभरेज क्षेत्र विस्तार गर्न अनुमति दिन्छ। PMP समर्थनले तपाईंलाई एकै NS मा धेरै UAVs बाट जानकारी प्राप्त गर्न अनुमति दिनेछ। कृपया यो पनि ध्यान दिनुहोस् कि PMP र रिले समर्थन गर्न एकल UAV सँग सञ्चारको मामलाको तुलनामा मोडेम ब्यान्डविथमा वृद्धि आवश्यक पर्दछ। तसर्थ, यी मोडहरूका लागि फराकिलो फ्रिक्वेन्सी ब्यान्ड (कम्तिमा 15-20 मेगाहर्ट्ज) लाई समर्थन गर्ने मोडेम छनौट गर्न सिफारिस गरिन्छ।

आवाज प्रतिरोधात्मक क्षमता बढाउने साधनको उपलब्धता। एक उपयोगी विकल्प, जुन क्षेत्रहरूमा तीव्र हस्तक्षेप वातावरण दिइएको छ जहाँ UAVs प्रयोग गरिन्छ। आवाज प्रतिरोधात्मक क्षमता संचार च्यानल मा कृत्रिम वा प्राकृतिक मूल को हस्तक्षेप को उपस्थिति मा आफ्नो कार्य प्रदर्शन गर्न संचार प्रणाली को क्षमता को रूप मा बुझिन्छ। हस्तक्षेप लड्न दुई दृष्टिकोण छन्। दृष्टिकोण 1: मोडेम रिसीभर डिजाइन गर्नुहोस् ताकि यसले संचार च्यानल ब्यान्डमा हस्तक्षेपको उपस्थितिमा पनि सूचना प्रसारण गतिमा केही कमीको लागतमा विश्वसनीय रूपमा जानकारी प्राप्त गर्न सक्छ। दृष्टिकोण 2: रिसीभर इनपुटमा हस्तक्षेपलाई दबाउन वा कम गर्नुहोस्। पहिलो दृष्टिकोणको कार्यान्वयनका उदाहरणहरू स्पेक्ट्रम स्प्रेड प्रणालीहरू हुन्, जस्तै: फ्रिक्वेन्सी हपिङ (FH), स्यूडो-रेन्डम सिक्वेन्स स्प्रेड स्पेक्ट्रम (DSSS) वा दुवैको हाइब्रिड। FH प्रविधि UAV नियन्त्रण च्यानलहरूमा व्यापक भएको छ किनभने यस्तो संचार च्यानलमा कम आवश्यक डाटा स्थानान्तरण दर। उदाहरणका लागि, 16 मेगाहर्ट्ज ब्यान्डमा 20 kbit/s को गतिको लागि, लगभग 500 फ्रिक्वेन्सी स्थितिहरू व्यवस्थित गर्न सकिन्छ, जसले संकीर्ण-ब्यान्ड हस्तक्षेप विरुद्ध विश्वसनीय सुरक्षालाई अनुमति दिन्छ। ब्रोडब्यान्ड संचार च्यानलको लागि FH को प्रयोग समस्याग्रस्त छ किनभने परिणामस्वरूप फ्रिक्वेन्सी ब्यान्ड धेरै ठूलो छ। उदाहरण को लागी, 500 MHz ब्यान्डविथ संग सिग्नल संग काम गर्दा 4 फ्रिक्वेन्सी स्थिति प्राप्त गर्न को लागी, तपाईलाई 2 GHz नि: शुल्क ब्यान्डविथ चाहिन्छ! वास्तविक हुन धेरै धेरै। UAVs सँग ब्रोडब्यान्ड संचार च्यानलको लागि DSSS को प्रयोग अधिक सान्दर्भिक छ। यस प्रविधिमा, प्रत्येक सूचना बिट सिग्नल ब्यान्डमा धेरै (वा सबै) फ्रिक्वेन्सीहरूमा एकै साथ नक्कल गरिएको छ र, संकीर्ण-ब्यान्ड हस्तक्षेपको उपस्थितिमा, हस्तक्षेपबाट प्रभावित नभएको स्पेक्ट्रमको भागहरूबाट अलग गर्न सकिन्छ। DSSS को प्रयोग, साथै FH ले संकेत गर्दछ कि जब च्यानलमा हस्तक्षेप देखा पर्दछ, डाटा प्रसारण दरमा कमी आवश्यक हुनेछ। जे होस्, यो स्पष्ट छ कि यो केहि पनि भन्दा कम रिजोल्युसन मा एक UAV बाट भिडियो प्राप्त गर्न राम्रो छ। दृष्टिकोण 2 ले तथ्य प्रयोग गर्दछ कि हस्तक्षेप, रिसीभरको आन्तरिक आवाजको विपरीत, बाहिरबाट रेडियो लिङ्कमा प्रवेश गर्दछ र, यदि निश्चित माध्यमहरू मोडेममा अवस्थित छन् भने, दबाउन सकिन्छ। हस्तक्षेपको दमन सम्भव छ यदि यो स्पेक्ट्रल, टेम्पोरल वा स्थानिक डोमेनहरूमा स्थानीयकृत छ। उदाहरण को लागी, साँघुरो ब्यान्ड हस्तक्षेप वर्णक्रमीय क्षेत्र मा स्थानीयकृत छ र एक विशेष फिल्टर प्रयोग गरेर स्पेक्ट्रम देखि "कट आउट" गर्न सकिन्छ। त्यसै गरी, स्पंदित आवाजलाई समय डोमेनमा स्थानीयकृत गरिन्छ; यसलाई दबाउन, प्रभावित क्षेत्र रिसीभरको इनपुट संकेतबाट हटाइन्छ। यदि हस्तक्षेप संकीर्ण वा स्पंदित छैन भने, यसलाई दबाउनको लागि एक स्थानिय दमनकर्ता प्रयोग गर्न सकिन्छ, किनकि हस्तक्षेप निश्चित दिशाबाट स्रोतबाट प्राप्त एन्टेनामा प्रवेश गर्दछ। यदि प्राप्त गर्ने एन्टेनाको विकिरण ढाँचाको शून्यलाई हस्तक्षेप स्रोतको दिशामा राखिएको छ भने, हस्तक्षेपलाई दबाइनेछ। त्यस्ता प्रणालीहरूलाई एडाप्टिभ बीमफर्मिङ र बीम नलिङ्ग प्रणाली भनिन्छ।

रेडियो प्रोटोकल प्रयोग गरियो। मोडेम निर्माताहरूले मानक (WiFi, DVB-T) वा स्वामित्व रेडियो प्रोटोकल प्रयोग गर्न सक्छन्। यो प्यारामिटर विरलै निर्दिष्टीकरण मा संकेत गरिएको छ। DVB-T को प्रयोग अप्रत्यक्ष रूपमा समर्थित फ्रिक्वेन्सी ब्यान्ड 2/4/6/7/8, कहिलेकाहीँ 10 MHz र COFDM (कोड गरिएको OFDM) टेक्नोलोजीको निर्दिष्टीकरणको पाठमा उल्लेख गरिएको छ जसमा OFDM संयोजनमा प्रयोग गरिन्छ। शोर प्रतिरोधी कोडिङ संग। पासिंगमा, हामी नोट गर्छौं कि COFDM विशुद्ध रूपमा एक विज्ञापन नारा हो र OFDM मा कुनै फाइदा छैन, किनकि OFDM बिना शोर-प्रतिरोधी कोडिङ अभ्यासमा प्रयोग हुँदैन। COFDM र OFDM बराबर गर्नुहोस् जब तपाइँ रेडियो मोडेम विशिष्टताहरूमा यी संक्षिप्त रूपहरू देख्नुहुन्छ।

मानक प्रोटोकल प्रयोग गर्ने मोडेमहरू सामान्यतया माइक्रोप्रोसेसरसँग संयोजनमा काम गर्ने विशेष चिप (वाइफाइ, DVB-T) को आधारमा बनाइन्छ। अनुकूलन चिप प्रयोग गर्नाले मोडेम निर्मातालाई आफ्नै रेडियो प्रोटोकल डिजाइन, मोडलिङ, कार्यान्वयन र परीक्षणसँग सम्बन्धित धेरै टाउको दुखाइबाट मुक्त हुन्छ। माइक्रोप्रोसेसर मोडेम आवश्यक कार्यक्षमता दिन प्रयोग गरिन्छ। त्यस्ता मोडेमहरूमा निम्न फाइदाहरू छन्।

1. कम मुल्य।
2. राम्रो वजन र आकार मापदण्डहरू।
3. कम पावर खपत।

बेफाइदा पनि छन् ।

1. फर्मवेयर परिवर्तन गरेर रेडियो इन्टरफेसको विशेषताहरू परिवर्तन गर्न असक्षमता।
2. लामो अवधिमा आपूर्तिको कम स्थिरता।
3. गैर-मानक समस्याहरू समाधान गर्दा योग्य प्राविधिक समर्थन प्रदान गर्न सीमित क्षमताहरू।

आपूर्तिको कम स्थिरता तथ्यको कारण हो कि चिप निर्माताहरूले मुख्य रूपमा ठूलो बजार (टिभी, कम्प्युटर, आदि) मा ध्यान केन्द्रित गर्दछ। UAVs का लागि मोडेमका निर्माताहरू तिनीहरूको लागि प्राथमिकता होइनन् र तिनीहरूले कुनै पनि हिसाबले अर्को उत्पादनसँग पर्याप्त प्रतिस्थापन बिना उत्पादन बन्द गर्ने चिप निर्माताको निर्णयलाई प्रभाव पार्न सक्दैनन्। यो सुविधा विशेष माइक्रोसर्किटहरूमा प्याकेजिङ रेडियो इन्टरफेसहरूको प्रवृतिद्वारा बलियो बनाइएको छ जस्तै "सिस्टम अन चिप" (सिस्टम अन चिप - एसओसी), र त्यसैले व्यक्तिगत रेडियो इन्टरफेस चिपहरू सेमीकन्डक्टर बजारबाट बिस्तारै धोइन्छ।

प्राविधिक सहयोग प्रदान गर्नमा सीमित क्षमताहरू मानक रेडियो प्रोटोकलमा आधारित मोडेमहरूको विकास टोलीहरू मुख्यतया इलेक्ट्रोनिक्स र माइक्रोवेभ टेक्नोलोजीमा विशेषज्ञहरूसँग राम्रोसँग कर्मचारीहरू छन् भन्ने तथ्यको कारण हो। त्यहाँ कुनै पनि रेडियो संचार विशेषज्ञहरू नहुन सक्छ, किनकि तिनीहरूका लागि कुनै समस्याहरू समाधान गर्न सकिँदैन। तसर्थ, गैर-तुच्छ रेडियो संचार समस्याहरूको समाधान खोज्ने UAV निर्माताहरूले परामर्श र प्राविधिक सहयोगको सन्दर्भमा आफूलाई निराश पाउन सक्छन्।

स्वामित्व रेडियो प्रोटोकल प्रयोग गर्ने मोडेमहरू विश्वव्यापी एनालग र डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिङ चिप्सको आधारमा बनाइएका छन्। यस्तो चिप्स को आपूर्ति स्थिरता धेरै उच्च छ। साँचो, मूल्य पनि उच्च छ। त्यस्ता मोडेमहरूमा निम्न फाइदाहरू छन्।

1. फर्मवेयर परिवर्तन गरेर रेडियो इन्टरफेस अनुकूलन सहित ग्राहकको आवश्यकता अनुसार मोडेम अनुकूलन गर्नका लागि व्यापक सम्भावनाहरू।
2. अतिरिक्त रेडियो इन्टरफेस क्षमताहरू जुन UAV मा प्रयोगको लागि रोचक छन् र मानक रेडियो प्रोटोकलहरूको आधारमा निर्मित मोडेमहरूमा अनुपस्थित छन्।
3. आपूर्ति को उच्च स्थिरता, सहित। लामो अवधिमा।
4. उच्च स्तरको प्राविधिक समर्थन, गैर-मानक समस्याहरू समाधान सहित।

बेफाइदाहरू।

1. उच्च मूल्य।
2. तौल र साइज प्यारामिटरहरू मानक रेडियो प्रोटोकलहरू प्रयोग गर्ने मोडेमहरूको भन्दा खराब हुन सक्छ।
3. डिजिटल सिग्नल प्रशोधन इकाईको बढेको पावर खपत।

UAVs को लागि केहि मोडेमहरूको प्राविधिक डेटा

तालिकाले बजारमा उपलब्ध UAV हरूका लागि केही मोडेमहरूको प्राविधिक मापदण्डहरू देखाउँछ।

नोट गर्नुहोस् कि पिकोराडियो OEM र J3 मोडेमहरू (11 dBm बनाम 25−27 dBm) को तुलनामा 30D लिङ्क मोडेममा सबैभन्दा कम ट्रान्समिट पावर भए तापनि, 3D लिङ्कको पावर बजेट उच्च रिसीभर संवेदनशीलताका कारण ती मोडेमहरू भन्दा बढी छ। तुलना गरिँदै मोडेमहरूको लागि समान डेटा स्थानान्तरण गति)। यसरी, 3D लिङ्क प्रयोग गर्दा संचार दायरा राम्रो ऊर्जा चोरी संग ठूलो हुनेछ।

तालिका। UAVs र रोबोटिक्सका लागि केही ब्रोडब्यान्ड मोडेमहरूको प्राविधिक डेटा

परिमिति
3D लिङ्क
Skyhopper PRO
Picoradio OEM (मोड्युलमा प्रदर्शन गरिएको pDDL2450 माइक्रोहार्डबाट)
SOLO7
(यो पनि हेर्नुहोस् SOLO7 रिसीभर)
J11

निर्माता, देश
Geoscan, RF
Mobilicom, इजरायल
एयरबोर्न इनोभेसन, क्यानाडा
DTC, UK
रेडेस, चीन

सञ्चार दायरा [किमि] २०–६०
5
n/a*
n/a*
10 − 20

गति [Mbit/s] ०.०२३–६४.९
1.6 − 6
0.78 − 28
0.144 − 31.668
1.5 − 6

डाटा प्रसारण ढिलाइ [ms] 1-20
25
n/a*
15 − 100
15 − 30

अन-बोर्ड इकाई LxWxH [mm] 77x45x25 को आयामहरू
74h54h26
40x40x10 (आवास बिना)
67h68h22
76h48h20

अन-बोर्ड एकाइ वजन [ग्राम] 89
105
17.6 (आवास बिना)
135
88

सूचना इन्टरफेसहरू
इथरनेट, RS232, CAN, USB
इथरनेट, RS232, USB (वैकल्पिक)
इथरनेट, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, इथरनेट, UART

अन-बोर्ड युनिट पावर सप्लाई [भोल्ट/वाट] 7−30/6.7
7−26/n/a*
१-१/८
५.९–१७.८/४.५–७
१-१/८

ग्राउन्ड युनिट पावर सप्लाई [भोल्ट/वाट] 18−75 वा PoE/7
7−26/n/a*
१-१/८
१-१/८
१-१/८

ट्रान्समिटर पावर [dBm] २५
n/a*
27 − 30
20
30

रिसीभर संवेदनशीलता [dBm] (गति [Mbit/s] को लागि)
−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)

मोडेम ऊर्जा बजेट [dB] (गतिको लागि [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*
१ (()) १ (()) २० ())

समर्थित फ्रिक्वेन्सी ब्यान्ड [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
२; ४; ६; ९; २०; २३
2; 4; 8

सिम्प्लेक्स/डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
डुप्लेक्स
सिम्प्लेक्स
डुप्लेक्स

विविधता समर्थन
हो
हो
हो
हो
हो

नियन्त्रण/टेलिमेट्रीको लागि छुट्टै च्यानल
हो
हो
हो
कुनै
हो

कन्ट्रोल/टेलिमेट्री च्यानलमा समर्थित UAV नियन्त्रण प्रोटोकलहरू
MAVLink, स्वामित्व
MAVLink, स्वामित्व
कुनै
कुनै
MAV लिङ्क

कन्ट्रोल/टेलिमेट्री च्यानलमा मल्टिप्लेक्सिङ समर्थन
हो
हो
कुनै
कुनै
n/a*

नेटवर्क टोपोलोजी
PTP, PMP, रिले
PTP, PMP, रिले
PTP, PMP, रिले
PTP
PTP, PMP, रिले

आवाज प्रतिरक्षा बढाउनको लागि साधन
DSSS, संकीर्ण ब्यान्ड र पल्स सप्रेसरहरू
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*

रेडियो प्रोटोकल
स्वामित्व
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*

* n/a - कुनै डाटा छैन।

लेखकको बारेमा

अलेक्जेन्डर स्मोरोडिनोभ [[ईमेल सुरक्षित]] ताररहित संचार को क्षेत्र मा Geoscan LLC मा एक अग्रणी विशेषज्ञ हो। 2011 देखि हालसम्म, उनले विभिन्न उद्देश्यका लागि ब्रोडब्यान्ड रेडियो मोडेमहरूको लागि रेडियो प्रोटोकलहरू र सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदमहरू विकास गर्दै आएका छन्, साथै प्रोग्रामेबल तर्क चिपहरूमा आधारित विकसित एल्गोरिदमहरू कार्यान्वयन गर्दै छन्। लेखकको रुचिका क्षेत्रहरूमा सिङ्क्रोनाइजेसन एल्गोरिदम, च्यानल सम्पत्ति अनुमान, मोडुलेशन/डिमोड्युलेसन, आवाज-प्रतिरोधी कोडिङ, साथै केही मिडिया पहुँच तह (MAC) एल्गोरिदमहरूको विकास समावेश छ। Geoscan मा सामेल हुनु अघि, लेखकले विभिन्न संस्थाहरूमा काम गरे, अनुकूलन वायरलेस संचार उपकरणहरू विकास गर्दै। 2002 देखि 2007 सम्म, उहाँले IEEE802.16 (WiMAX) मानकमा आधारित सञ्चार प्रणालीको विकासमा अग्रणी विशेषज्ञको रूपमा प्रोटियस LLC मा काम गर्नुभयो। 1999 देखि 2002 सम्म, लेखक संघीय राज्य एकात्मक उद्यम केन्द्रीय अनुसन्धान संस्थान "Granit" मा शोर-प्रतिरोधी कोडिङ एल्गोरिदम र रेडियो लिङ्क मार्गहरूको मोडेलिङको विकासमा संलग्न थिए। लेखकले 1998 मा सेन्ट पीटर्सबर्ग युनिभर्सिटी अफ एयरोस्पेस इन्स्ट्रुमेन्टेसनबाट प्राविधिक विज्ञानको उम्मेदवार र 1995 मा त्यही विश्वविद्यालयबाट रेडियो इन्जिनियरिङको डिग्री प्राप्त गरे। अलेक्जेन्डर IEEE र IEEE कम्युनिकेसन्स सोसाइटीको वर्तमान सदस्य हो।

स्रोत: www.habr.com