Detyra e rritjes së gamës së komunikimit me një mjet ajror pa pilot (UAV) mbetet e rëndësishme. Ky artikull diskuton metodat për përmirësimin e këtij parametri. Artikulli u shkrua për zhvilluesit dhe operatorët e UAV-ve dhe është një vazhdim i një serie artikujsh në lidhje me komunikimin me UAV-të (për fillimin e serisë, shih .
Çfarë ndikon në diapazonin e komunikimit
Gama e komunikimit varet nga modemi i përdorur, antenat, kabllot e antenës, kushtet e përhapjes së valëve të radios, ndërhyrja e jashtme dhe disa arsye të tjera. Për të përcaktuar shkallën e ndikimit të një parametri të veçantë në diapazonin e komunikimit, merrni parasysh ekuacionin e diapazonit
(1)
ku
— diapazoni i kërkuar i komunikimit [metra];
- shpejtësia e dritës në vakum [m/sek];
— frekuenca [Hz];
— fuqia e transmetuesit të modemit [dBm];
— fitimi i antenës së transmetuesit [dBi];
— humbjet në kabllo nga modemi në antenën e transmetuesit [dB];
— fitimi i antenës së marrësit [dBi];
— humbjet në kabllo nga modemi në antenën e marrësit [dB];
— ndjeshmëria e marrësit të modemit [dBm];
- shumëzuesi i dobësimit, duke marrë parasysh humbjet shtesë për shkak të ndikimit të sipërfaqes së Tokës, vegjetacionit, atmosferës dhe faktorëve të tjerë [dB].
Nga ekuacioni mund të shihet se diapazoni përcaktohet nga:
- modemi i përdorur;
- frekuenca e kanalit të radios;
- antenat e përdorura;
- humbje në kabllo;
- ndikim në përhapjen e valëve të radios nga sipërfaqja e Tokës, bimësia, atmosfera, ndërtesat etj.
Më pas, parametrat që ndikojnë në diapazonin konsiderohen veçmas.
Modemi i përdorur
Gama e komunikimit varet vetëm nga dy parametra të modemit: fuqia e transmetuesit dhe ndjeshmëria e marrësit , ose më mirë, nga ndryshimi i tyre - buxheti i energjisë i modemit
(2)
Për të rritur diapazonin e komunikimit, është e nevojshme të zgjidhni një modem me një vlerë të madhe . Rrit nga ana tjetër, është e mundur duke u rritur ose duke reduktuar . Preferenca duhet t'i jepet kërkimit për modeme me ndjeshmëri të lartë ( sa më i ulët që të jetë e mundur), në vend që të rritet fuqia e transmetuesit . Kjo çështje është diskutuar në detaje në artikullin e parë. .
Përveç materialeve Vlen të kihet parasysh se disa prodhues, si Microhard , tregoni në specifikimet e disa pajisjeve jo mesataren, por fuqinë maksimale të transmetuesit, e cila është disa herë më e madhe se mesatarja dhe e cila nuk mund të përdoret për të llogaritur diapazonin, pasi kjo do të çojë në tejkalimin shumë të madh të diapazonit të llogaritur. vlerë. Pajisje të tilla përfshijnë, për shembull, modulin popullor pDDL2450 [,]. Ky fakt rrjedh drejtpërdrejt nga rezultatet e testimit të kësaj pajisjeje të kryer për të marrë certifikimin FCC (shih faqen 58). Rezultatet e testimit për pajisjet me valë të certifikuara nga FCC mund të shihen në faqen e internetit të FCC ID duke futur ID-në e duhur të FCC në shiritin e kërkimit, i cili duhet të jetë në etiketën që tregon llojin e pajisjes. ID-ja FCC e modulit pDDL2450 është NS916pDDL2450.
Frekuenca e kanalit të radios
Nga ekuacioni i diapazonit Nga kjo rrjedh qartë se sa më e ulët të jetë frekuenca e funksionimit , aq më i madh është diapazoni i komunikimit . Por le të mos nxitojmë në përfundime. Fakti është se parametrat e tjerë të përfshirë në ekuacion varen gjithashtu nga frekuenca. Për shembull, fitimet e antenës и do të varet nga frekuenca në rastin kur dimensionet maksimale të antenave fikse, që është pikërisht ajo që ndodh në praktikë. Fitimi i antenës , e shprehur në njësi pa dimension (kohë), mund të shprehet në termat e zonës fizike të antenës në mënyrën e mëposhtme
(3)
ku - efikasiteti i hapjes së antenës, d.m.th., raporti i zonës efektive të antenës me atë fizike (në varësi të dizajnit të antenës) .
Nga Është menjëherë e qartë se për një zonë fikse të antenës, fitimi rritet në proporcion me katrorin e frekuencës. Le të zëvendësojmë в , pasi e kishte rishkruar më parë duke përdorur njësi pa dimensione për përfitimet e antenës , , humbjet e kabllove , dhe faktori i zbutjes , dhe gjithashtu duke përdorur Watts për и në vend të dBm. Pastaj
(4)
ku është koeficienti është një konstante për dimensionet fikse të antenës. Kështu, në këtë situatë, diapazoni i komunikimit është drejtpërdrejt proporcional me frekuencën, d.m.th., sa më i lartë të jetë frekuenca, aq më i madh është diapazoni. Output. Me dimensione fikse të antenave, rritja e frekuencës së lidhjes radio çon në një rritje të diapazonit të komunikimit duke përmirësuar vetitë e drejtimit të antenave. Megjithatë, duhet pasur parasysh se me rritjen e frekuencës, rritet edhe zbutja e valëve të radios në atmosferë, të shkaktuara nga gazrat, shiu, breshri, bora, mjegulla dhe retë. . Për më tepër, me rritjen e gjatësisë së rrugës, zbutja në atmosferë gjithashtu rritet. Për këtë arsye, për secilën gjatësi të rrugës dhe kushtet mesatare të motit në të, ekziston një vlerë maksimale e caktuar e frekuencës së bartësit, e kufizuar nga niveli i lejuar i dobësimit të sinjalit në atmosferë. Le ta lëmë zgjidhjen përfundimtare për çështjen e ndikimit të frekuencës së një kanali radio në diapazonin e komunikimit në seksionin ku do të shqyrtohet ndikimi i sipërfaqes dhe atmosferës së Tokës në përhapjen e valëve të radios.
Antenat
Gama e komunikimit përcaktohet nga një parametër i tillë i antenës si fitimi (fitimi në terminologjinë angleze), i matur në dBi. Fitimi është një parametër i rëndësishëm i përbërë sepse merr parasysh: (1) aftësinë e antenës për të fokusuar energjinë e transmetuesit drejt marrësit në krahasim me një radiator izotropik (pra indeksi i në dBi); (2) humbjet në vetë antenën [,]. Për të rritur diapazonin e komunikimit, duhet të zgjidhni antenat me vlerën më të lartë të mundshme të fitimit nga ato që janë të përshtatshme për sa i përket parametrave të peshës dhe madhësisë dhe aftësive të sistemit udhëzues. Aftësia e një antene për të fokusuar energjinë nuk jepet falas, por vetëm duke rritur përmasat (hapjen) e antenës. Për shembull, sa më e madhe të jetë antena marrëse, aq më e madhe zona do të jetë në gjendje të mbledhë energji për të furnizuar hyrjen e marrësit dhe sa më shumë energji, aq më i fortë është sinjali i marrë, d.m.th. rritet diapazoni i komunikimit. Kështu, së pari duhet të vendosni për dimensionet maksimale të antenës që janë adekuate për problemin që zgjidhet dhe të kufizoni zonën e kërkimit me këtë parametër, dhe më pas të kërkoni një model specifik antene, duke u fokusuar në fitimin maksimal. Parametri i dytë i rëndësishëm i antenës për praktikë është gjerësia e rrezes [,], e matur në gradë këndore. Në mënyrë tipike, gjerësia e rrezes përcaktohet si këndi midis dy drejtimeve hapësinore nga qendra e antenës në të cilën fitimi i antenës zvogëlohet me 3 dB nga maksimumi për atë antenë. Gjerësia e modelit në azimut dhe lartësi mund të ndryshojë shumë. Ky parametër është i lidhur ngushtë me dimensionet e antenës sipas rregullit: dimensione më të mëdha - gjerësi më e vogël e rrezes. Ky parametër nuk përfshihet drejtpërdrejt në ekuacionin e intervalit, por është ky parametër që përcakton kërkesat për sistemin e drejtimit të antenës së stacionit tokësor (GS) në UAV, pasi GS, si rregull, përdor antena shumë të drejtuara, të paktën në rastet kur diapazoni maksimal është komunikimi me UAV-në është prioritet. Në të vërtetë, për sa kohë që sistemi i gjurmimit NS siguron saktësinë këndore të drejtimit të antenës në UAV të barabartë me gjysmën e gjerësisë së modelit ose më pak, niveli i sinjalit të marrë/emetuar nuk do të bjerë nën 3 dB nga maksimumi. Në asnjë rrethanë gjysma e gjerësisë së rrezes së antenës së përzgjedhur nuk duhet të jetë më e vogël se gabimi këndor i sistemit të drejtimit të antenës NS në azimut ose lartësi.
Kabllot
Për të maksimizuar diapazonin e komunikimit, duhet të përdorni kabllot me dobësimin linear më të ulët të mundshëm (zbutje të kabllove ose humbje të kabllove) në duke punuar frekuenca e lidhjes radio NS-UAV. Zbutja lineare në një kabllo përcaktohet si raporti i sinjalit në daljen e një segmenti kabllor 1 m (në sistemin metrik) me sinjalin në hyrje të një segmenti kabllor, i shprehur në dB. Humbjet e kabllove përfshirë në ekuacionin e diapazonit , përcaktohen duke shumëzuar zbutjen lineare me gjatësinë e kabllit. Kështu, për të marrë diapazonin maksimal të mundshëm të komunikimit, duhet të përdorni kabllot me zbutjen më të ulët të mundshme lineare dhe të minimizoni gjatësinë e këtyre kabllove. Në NS, njësitë e modemit duhet të instalohen drejtpërdrejt në direk pranë antenave. Në trupin UAV, modemi duhet të vendoset sa më afër antenave. Vlen gjithashtu të kontrolloni rezistencën e rezistencës së kabllit të zgjedhur. Ky parametër matet në Ohms dhe zakonisht është i barabartë me 50 ose 75 Ohms. Impedanca e kabllit, lidhësi i antenës së modemit dhe lidhësi në vetë antenën duhet të jenë të barabarta.
Ndikimi i sipërfaqes së Tokës
Në këtë seksion do të shikojmë përhapjen e valëve të radios në një sipërfaqe fushore ose deti. Kjo situatë ndodh shpesh në praktikën e përdorimit të UAV-ve. Monitorimi i UAV i tubacioneve, linjave të energjisë, kulturave bujqësore, shumë operacione ushtarake dhe speciale - e gjithë kjo përshkruhet mirë nga ky model. Përvoja njerëzore na jep një pamje në të cilën komunikimi ndërmjet objekteve është i mundur nëse ato janë në fushën e dukshmërisë së drejtpërdrejtë optike të njëri-tjetrit, përndryshe komunikimi është i pamundur. Sidoqoftë, valët e radios nuk i përkasin diapazonit optik, kështu që situata me to është disi e ndryshme. Në këtë drejtim, është e dobishme që zhvilluesi dhe operatori i UAV-ve të mbajnë mend dy faktet e mëposhtme.
1. Komunikimi në rrezen e radios është i mundur edhe në mungesë të dukshmërisë së drejtpërdrejtë midis NS dhe UAV.
2. Ndikimi i sipërfaqes së poshtme në komunikimin me UAV do të ndihet edhe kur nuk ka objekte në linjën optike NS-UAV.
Për të kuptuar specifikat e përhapjes së valëve radio pranë sipërfaqes së Tokës, është e dobishme të njiheni me konceptin e një zone të konsiderueshme të përhapjes së valëve të radios. . Në mungesë të ndonjë objekti në një zonë të rëndësishme të përhapjes së valëve të radios, llogaritjet e diapazonit mund të kryhen duke përdorur formulat për hapësirën e lirë, d.m.th. в mund të merret e barabartë me 0. Nëse ka objekte në zonën thelbësore, atëherë kjo nuk mund të bëhet. Në Fig. 1 në pikën A ka një emetues pikë të vendosur në një lartësi mbi sipërfaqen e Tokës, e cila lëshon energji elektromagnetike në të gjitha drejtimet me intensitet të barabartë. Në pikën B në lartësi ka një marrës për matjen e intensitetit të fushës. Në këtë model, rajoni thelbësor i përhapjes së valëve të radios është një elipsoid me vatra në pikat A dhe B.
Oriz. 1. Zonë e konsiderueshme e përhapjes së valëve të radios
Rrezja e elipsoidit në pjesën e tij "më të trashë" përcaktohet nga shprehja
(5)
Nga është e qartë se varet nga frekuenca në përpjesëtim të zhdrejtë, aq më pak , sa më i trashë të jetë elipsoidi ( në Fig. 1). Për më tepër, "trashësia" e elipsoidit rritet me rritjen e distancës midis objekteve të komunikimit. Për valët e radios mund të ketë një vlerë mjaft mbresëlënëse, kështu që kur 10 km, Ne marrim 2.45 GHz 50÷60 m.
Le të shqyrtojmë tani objektin e errët të paraqitur nga trekëndëshi gri në Fig. 1. Do të ndikojë në përhapjen e valëve të radios me një frekuencë , pasi ndodhet në një zonë të rëndësishme të përhapjes dhe praktikisht nuk do të ketë asnjë efekt në përhapjen e valëve të radios me një frekuencë . Për valët e radios në diapazonin optik (drita), vlera është i vogël, kështu që ndikimi i sipërfaqes së Tokës në përhapjen e dritës nuk ndihet në praktikë. Duke marrë parasysh se sipërfaqja e Tokës është një sferë, është e lehtë të kuptohet se me rritjen e distancës , sipërfaqja e poshtme do të lëvizë gjithnjë e më shumë në zonën e përhapjes së rëndësishme, duke bllokuar rrjedhën e energjisë nga pika A në pikën B - fundi i historisë, komunikimi me UAV-në ndërpritet. Objektet e tjera në itinerar, të tilla si terreni i pabarabartë, ndërtesat, pyjet, etj., do të ndikojnë në mënyrë të ngjashme në komunikimet.
Le të shohim tani Fig. 2 në të cilin një objekt i errët mbulon plotësisht një zonë të konsiderueshme të përhapjes së një valë radio me një frekuencë , duke e bërë të pamundur komunikimin në këtë frekuencë. Në të njëjtën kohë, komunikimi në frekuencë është gjithashtu e mundur sepse një pjesë e energjisë "kërcen" mbi objektin e errët. Sa më e ulët të jetë frekuenca, aq më shumë përtej horizontit optik mund të përhapet vala e radios, duke mbajtur një komunikim të qëndrueshëm me UAV-në.
Oriz. 2. Mbulimi i një zone të konsiderueshme të përhapjes së valëve të radios
Shkalla e ndikimit të sipërfaqes së Tokës në komunikimet varet gjithashtu nga lartësia e antenave и . Sa më e madhe të jetë lartësia e antenave, aq më e madhe është distanca në të cilën pikat A dhe B mund të largohen pa lejuar që objektet ose sipërfaqja e poshtme të bien në një zonë të konsiderueshme.
Ndërsa objekti ose sipërfaqja e poshtme lëviz në një zonë të konsiderueshme, forca e fushës në pikën B do të lëkundet , pra do të jetë ose më i madh ose më i vogël se forca mesatare e fushës. Kjo ndodh për shkak të reflektimit të energjisë nga objekti. Energjia e reflektuar mund të shtohet në pikën B me energjinë kryesore në fazë - atëherë ndodh një rritje në forcën e fushës, ose në antifazë - atëherë ndodh një rënie (dhe mjaft e thellë) në forcën e fushës. Është e rëndësishme të mbani mend këtë efekt për të kuptuar specifikat e komunikimit me UAV-të. Humbja e komunikimit me UAV-në në një interval të caktuar mund të shkaktohet nga një rënie lokale e forcës së fushës për shkak të lëkundjeve, d.m.th. nëse fluturoni pak më shumë në distancë, lidhja mund të rikthehet. Humbja përfundimtare e komunikimit do të ndodhë vetëm pasi një zonë e konsiderueshme të bllokohet plotësisht nga objektet ose sipërfaqja e poshtme. Më pas, do të propozohen metoda për të luftuar pasojat e lëkundjeve të forcës së fushës.
Formulat për llogaritjen e faktorit të dobësimit Kur përhapen valët e radios mbi sipërfaqen e lëmuar të Tokës, ato janë mjaft komplekse, veçanërisht për distanca , duke tejkaluar diapazonin e horizontit optik . Prandaj, në shqyrtimin e mëtejshëm të problemit, ne do t'i drejtohemi modelimit matematik duke përdorur grupin e programeve kompjuterike të autorit. Le të shqyrtojmë një detyrë tipike të transmetimit të videos nga një UAV në një NS duke përdorur një modem 3D Link nga kompania Geoscan. Të dhënat fillestare janë si më poshtë.
1. Lartësia e montimit të antenës NS: 5 m.
2. Lartësia e fluturimit UAV: 1000 m.
3. Frekuenca e lidhjes së radios: 2.45 GHz.
4. Fitimi i antenës NS: 17 dB.
5. Fitimi i antenës UAV: 3 dB.
6. Fuqia e transmetuesit: +25 dBm (300 mW).
7. Shpejtësia e kanalit të videos: 4 Mbit/sek.
8. Ndjeshmëria e marrësit në kanalin video: −100.4 dBm (për brezin e frekuencës të zënë nga një sinjal 12 MHz).
9. Nënshtresa: tokë e thatë.
10. Polarizimi: vertikal.
Distanca e vijës së shikimit për këto të dhëna fillestare do të jetë 128.8 km. Rezultatet e llogaritjes në formën e fuqisë së sinjalit në hyrjen e marrësit të modemit në dBm janë paraqitur në Fig. 3.
Oriz. 3. Fuqia e sinjalit në hyrjen e marrësit të modemit 3D Link
Kurba blu në Fig. 3 është fuqia e sinjalit në hyrjen e marrësit NS, vija e kuqe e drejtë tregon ndjeshmërinë e këtij marrësi. Boshti X tregon diapazonin në km, dhe boshti Y tregon fuqinë në dBm. Në ato pika të rrezes ku kurba blu shtrihet mbi atë të kuqe, është e mundur marrja e drejtpërdrejtë e videos nga UAV, përndryshe nuk do të ketë komunikim. Grafiku tregon se për shkak të lëkundjeve, humbja e komunikimit do të ndodhë në intervalin 35.5–35.9 km dhe më tej në intervalin 55.3–58.6 km. Në këtë rast, shkëputja përfundimtare do të ndodhë shumë më tej - pas 110.8 km fluturimi.
Siç u përmend më lart, uljet në fuqinë e fushës lindin për shkak të shtimit në antifazë në vendndodhjen e antenës NS të sinjalit të drejtpërdrejtë dhe sinjalit të reflektuar nga sipërfaqja e Tokës. Ju mund të shpëtoni nga humbja e komunikimit në NS për shkak të dështimeve duke përmbushur 2 kushte.
1. Përdorni një modem në NS me të paktën dy kanale pritjeje (diversiteti RX), për shembull 3D Link .
2. Vendosni antenat marrëse në shtyllën NS i ndryshëm lartësia.
Hapësira e lartësive të antenave marrëse duhet të bëhet në mënyrë që uljet e fuqisë së fushës në vendndodhjen e njërës antene të kompensohen me nivele më të larta se ndjeshmëria e marrësit në vendndodhjen e antenës tjetër. Në Fig. Figura 4 tregon rezultatin e kësaj qasjeje për rastin kur njëra antenë NS ndodhet në një lartësi prej 5 m (lakore e ngurtë blu), dhe tjetra në një lartësi prej 4 m (lakore me pika blu).
Oriz. 4. Fuqia e sinjalit në hyrjet e dy marrësve të modemit 3D Link nga antenat e vendosura në lartësi të ndryshme
Nga Fig. Figura 4 tregon qartë frytshmërinë e kësaj metode. Në të vërtetë, gjatë gjithë distancës së fluturimit të UAV-së, deri në një rreze prej 110.8 km, sinjali në hyrjen e të paktën një marrësi NS tejkalon nivelin e ndjeshmërisë, d.m.th., video nga bordi nuk do të ndërpritet gjatë gjithë distancës së fluturimit. .
Metoda e propozuar, megjithatë, ndihmon në rritjen e besueshmërisë së lidhjes radio vetëm UAV→NS, pasi aftësia për të instaluar antena në lartësi të ndryshme është e disponueshme vetëm në NS. Nuk është e mundur të sigurohet një ndarje lartësie e antenave prej 1 m në një UAV. Për të rritur besueshmërinë e lidhjes radio NS→UAV, mund të përdoren qasjet e mëposhtme.
1. Fusni sinjalin e transmetuesit NS në antenën që merr një sinjal më të fuqishëm nga UAV.
2. Përdorni kodet hapësinore-kohë, të tilla si kodi Alamouti .
3. Përdorni teknologjinë e formimit të rrezeve të antenës me aftësinë për të kontrolluar fuqinë e sinjalit të dërguar në secilën antenë.
Metoda e parë është afër optimales në problemin e komunikimit me një UAV. Është e thjeshtë dhe në të e gjithë energjia e transmetuesit drejtohet në drejtimin e duhur - në një antenë të vendosur në mënyrë optimale. Për shembull, në një interval prej 50 km (shih Fig. 4), sinjali i transmetuesit futet në një antenë të pezulluar në 5 metra, dhe në një distancë prej 60 km - në një antenë të pezulluar në 4 metra. Kjo është metoda e përdorur në modemin 3D Link . Metoda e dytë nuk përdor të dhëna apriori për gjendjen e kanalit të komunikimit UAV→NS (nivelet e sinjaleve të marra në daljet e antenës), kështu që e ndan energjinë e transmetuesit në mënyrë të barabartë midis dy antenave, gjë që çon në mënyrë të pashmangshme në humbje të energjisë, pasi një e antenave mund të jetë në një fushë vrimë forcë. Metoda e tretë është ekuivalente me të parën për sa i përket cilësisë së komunikimit, por është shumë më e vështirë për t'u zbatuar.
Le të shqyrtojmë më tej çështjen e ndikimit të frekuencës së valëve të radios në diapazonin e komunikimit me UAV, duke marrë parasysh ndikimin e sipërfaqes së poshtme. Më lart u tregua se rritja e frekuencës është e dobishme, sepse me dimensione fikse të antenave, kjo çon në një rritje të diapazonit të komunikimit. Megjithatë, çështja e varësisë frekuenca nuk është marrë parasysh. Nga rrjedh se raporti i fitimeve të antenave është i barabartë në sipërfaqe dhe i projektuar për të funksionuar në frekuenca и , është e barabartë
(6)
Për 2450 MHz; Ne marrim 915 MHz 7.2 (8.5 dB). Kjo është përafërsisht ajo që ndodh në praktikë. Le të krahasojmë, për shembull, parametrat e antenave të mëposhtme nga Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frekuenca: 0.83–0.96 GHz; gjerësia e rrezes: 70°/70°; fitimi: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frekuenca: 2.3–2.5 GHz; gjerësia e rrezes: 30°/30°; fitimi: 15 dBi).
Është i përshtatshëm për të krahasuar këto antena, pasi ato janë bërë në të njëjtat kuti 27x27 cm, d.m.th. kanë të njëjtën zonë. Vini re se fitimi i antenës ndryshon me 15−8=7 dB, që është afër vlerës së llogaritur prej 8.5 dB. Nga karakteristikat e antenave është gjithashtu e qartë se gjerësia e modelit të antenës për intervalin 2.3–2.5 GHz (30°/30°) është më shumë se dy herë më e ngushtë se gjerësia e modelit të antenës për diapazonin 0.83–0.96 GHz (70°/70°), d.m.th., fitimi i antenave me të njëjtat dimensione në fakt rritet për shkak të përmirësimit të vetive të drejtimit. Duke marrë parasysh faktin se në linjën e komunikimit përdoren 2 antena, raporti do të jetë 2∙8.5=17 dB. Kështu, me të njëjtat dimensione të antenës, buxheti i energjisë i një lidhjeje radio me një frekuencë 2450 MHz do të jetë 17 dB më shumë se buxheti i linjës me frekuencë 915 MHz. Në llogaritje, marrim parasysh edhe faktin se UAV-të, si rregull, përdorin antena kamxhik për të cilat dimensionet nuk janë aq kritike sa për antenat e panelit NS të konsideruara. Prandaj, ne pranojmë përfitimet e antenës UAV për frekuencat и të barabartë. Ato. diferenca në buxhetet e energjisë të linjave do të jetë 8.5 dB, jo 17 dB. Rezultatet e llogaritjes së kryer për këto të dhëna fillestare dhe lartësia 5 m e antenës NS janë paraqitur në Fig. 5.
Oriz. 5. Fuqia e sinjalit në hyrjen e marrësit për lidhjet radio që funksionojnë në frekuencat 915 dhe 2450 MHz
Nga Fig. 5 tregon qartë se diapazoni i komunikimit me një rritje në frekuencën e funksionimit dhe të njëjtën zonë të antenës NS rritet nga 96.3 km për një lidhje radio me një frekuencë prej 915 MHz në 110.8 km për një lidhje me një frekuencë prej 2450 MHz . Sidoqoftë, linja në 915 MHz ka një frekuencë më të ulët lëkundjeje. Më pak lëkundje do të thotë më pak rënie në forcën e fushës, d.m.th., më pak gjasa për të ndërprerë komunikimin me UAV-në gjatë gjithë distancës së fluturimit. Ndoshta është ky fakt që përcakton popullaritetin e gamës së valëve të radios nën-gigahertz për linjat e komunikimit të komandës dhe telemetrisë me UAV-të si më të besueshmet. Në të njëjtën kohë, kur kryeni grupin e veprimeve të përshkruara më sipër për të mbrojtur kundër lëkundjeve të forcës së fushës, lidhjet e radios në intervalin gigahertz ofrojnë një gamë më të madhe komunikimi duke përmirësuar vetitë e drejtimit të antenave.
Nga shqyrtimi i Fig. 5 mund të konkludojmë gjithashtu se në zonën e hijes (pas shenjës 128.8 km) ulja e frekuencës së funksionimit të linjës së komunikimit ka kuptim. Në të vërtetë, në një pikë prej përafërsisht −120 dBm kurba e fuqisë për frekuencat и kryqëzohen. Ato. Kur përdorni marrës me një ndjeshmëri më të mirë se −120 dBm, një lidhje radio me një frekuencë prej 915 MHz do të sigurojë një gamë më të gjatë komunikimi. Në këtë rast, megjithatë, gjerësia e brezit të kërkuar të lidhjes duhet të merret parasysh, pasi për një vlerë kaq të lartë ndjeshmërie, shpejtësia e informacionit do të jetë shumë e ulët. Për shembull, modemi 3D Link Megjithëse siguron ndjeshmëri deri në −122 dBm, shkalla totale (në të dy drejtimet) e transmetimit të informacionit do të jetë 23 kbit/sek, e cila, në parim, është e mjaftueshme për komunikimin KTRL me një UAV, por qartësisht nuk është e mjaftueshme për transmetimin e videos nga faqja. bord. Kështu, diapazoni nën-gigahertz, me të vërtetë, ka një avantazh të vogël mbi gamën gigahertz për KTRL, por qartësisht humbet në karakteristika kur organizon linja video.
Kur zgjidhni një frekuencë të lidhjes së radios, duhet të merrni parasysh gjithashtu dobësimin e sinjalit ndërsa përhapet nëpër atmosferën e Tokës. Për lidhjet e komunikimit NS-UAV, dobësimi në atmosferë shkaktohet nga gazrat, shiu, breshri, bora, mjegulla dhe retë . Për frekuencat e funksionimit të lidhjeve radio më pak se 6 GHz, dobësimi në gaze mund të neglizhohet . Dobësimi më i rëndë vërehet në reshje shiu, veçanërisht të intensitetit të lartë (rreshjet). Tabela 1 tregon të dhënat me zbutje lineare [dB/km] në shira me intensitet të ndryshëm për frekuenca 3–6 GHz.
Tabela 1. Zbutja lineare e valëve të radios [dB/km] në shira me intensitet të ndryshëm në varësi të frekuencës
Frekuenca [GHz] 3 mm/orë (e dobët)
12 mm/orë (i moderuar)
30 mm/orë (i fortë)
70 mm/orë (shi)
3.00
0.3∙10−3
1.4∙10−3
3.6∙10−3
8.7∙10−3
4.00
0.3∙10−2
1.4∙10−2
3.7∙10−2
9.1∙10−2
5.00
0.8∙10−2
3.7∙10−2
10.6∙10−2
28∙10−2
6.00
1.4∙10−2
7.1∙10−2
21∙10−2
57∙10−2
Nga tavolina 1 rrjedh se, për shembull, në një frekuencë prej 3 GHz, zbutja në një dush do të jetë rreth 0.0087 dB/km, e cila në një shteg 100 km do të japë 0.87 dB zbutje totale. Ndërsa frekuenca e funksionimit të lidhjes së radios rritet, zbutja në shi rritet ndjeshëm. Për një frekuencë prej 4 GHz, zbutja në një dush në të njëjtën rrugë do të jetë tashmë 9.1 dB, dhe në frekuencat 5 dhe 6 GHz - përkatësisht 28 dhe 57 dB. Në këtë rast, megjithatë, supozohet se shiu me një intensitet të caktuar bie përgjatë gjithë trasesë, gjë që rrallë ndodh në praktikë. Megjithatë, kur përdorni UAV në zona ku shirat me intensitet të lartë janë të shpeshta, rekomandohet të zgjidhni një frekuencë funksionimi të lidhjes radio nën 3 GHz.
Letërsi
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Përhapja e valëve të radios dhe funksionimi i lidhjeve radio. Lidhje. Moska. 1971.
3.
4.
5.
6.
7.
8. CA Balanis. Teoria e antenës. Analiza dhe dizajni. Edicioni i katërt. John Wiley & Sons. 2016.
9. Artikull Wikipedia.
10. Artikull Wikipedia.
11.
12. SM Alamuti. "Një teknikë e thjeshtë e diversitetit të transmetimit për komunikimet me valë." Revista IEEE mbi zonat e zgjedhura në komunikim. 16(8):1451–1458.
13.
14.
Burimi: www.habr.com