Mosebetsi oa ho eketsa sebaka sa puisano ka koloi ea sefofane e sa sebetsoeng (UAV) e ntse e le ea bohlokoa. Sengoliloeng sena se bua ka mekhoa ea ho ntlafatsa paramente ena. Sengoliloeng sena se ne se ngoletsoe bahlahisi le basebelisi ba UAV mme ke ntšetso-pele ea letoto la lihlooho tse mabapi le puisano le li-UAV (bakeng sa qalong ea letoto, bona.
Se amang mefuta ea puisano
Lethathamo la puisano le ipapisitse le modem e sebelisitsoeng, li-antenna, lithapo tsa manakana, maemo a phatlalatso ea maqhubu a seea-le-moea, tšitiso ea kantle le mabaka a mang. E le ho fumana tekanyo ea tšusumetso ea parameter e itseng mofuteng oa puisano, nahana ka mefuta e fapaneng ea equation
moo
— sebaka sa puisano se hlokehang [limithara];
- lebelo la khanya ka har'a vacuum [m/sec];
- maqhubu [Hz];
- matla a ho fetisa modem [dBm];
- phaello ea li-antenna tsa transmitter [dBi];
- tahlehelo ka har'a thapo ho tloha modem ho ea ho antenna ea transmitter [dB];
- phaello ea li-antenna [dBi];
- tahlehelo ka har'a thapo ho tloha modem ho ea ho antenna e amohelang [dB];
- kutloisiso ea moamoheli oa modem [dBm];
- attenuation multiplier, ho nahanela tahlehelo e eketsehileng ka lebaka la tšusumetso ea bokaholimo ba Lefatše, limela, sepakapaka le lintlha tse ling [dB].
Ho tloha ho equation ho ka bonoa hore lekhalo le khethoa ke:
- modem e sebelisitsoeng;
- maqhubu a seea-le-moea;
- li-antenna tse sebelisitsoeng;
- tahlehelo ka likhoele;
- tšusumetso ho phatlalatsoeng ha maqhubu a seea-le-moea ho tloha holim'a Lefatše, limela, sepakapaka, mehaho, joalo-joalo.
Ka mor'a moo, li-parameter tse susumetsang mefuta e mengata li nkoa li arohane.
Modem e sebelisitsoeng
Sebaka sa puisano se itšetlehile feela ka mekhahlelo e 'meli ea modem: matla a transmitter le kutloisiso ea moamoheli , kapa ho e-na le hoo, ho tloha phapang ea bona - tekanyetso ea matla ea modem
E le ho eketsa sebaka sa puisano, ho hlokahala hore u khethe modem e nang le boleng bo boholo . Nyollelo ka lehlakoreng le leng, ho ka khoneha ka ho eketseha kapa ka ho fokotsa . Ho lokela ho fanoa ka khetho ea ho batla li-modem tse nang le kutlo e phahameng ( tlase kamoo ho ka khonehang), ho ena le ho eketsa matla a transmitter . Taba ena e tšohloa ka ho qaqileng sehloohong sa pele.
Ho phaella ho thepa
Maqhubu a kanale ea seea-le-moea
Ho tsoa lethathamong la equation
moo - katleho ea antenna aperture, ke hore, karo-karolelano ea sebaka se sebetsang sa antenna ho sa 'mele (ho latela moralo oa antenna)
Из
e kae coefficient ke ntho e sa fetoheng bakeng sa litekanyo tse tsitsitseng tsa manakana. Ka hona, boemong bona, marang-rang a puisano a lekana ka ho toba le makhetlo a mangata, ke hore, ho phahama ha maqhubu, ho feta ho feta. Qeto Ka litekanyo tse tsitsitseng tsa li-antenna, ho eketsa maqhubu a sehokelo sa seea-le-moea ho lebisa ho eketseha ha marang-rang a puisano ka ho ntlafatsa thepa ea tataiso ea li-antenna. Leha ho le joalo, ho lokela ho hopoloa hore ha maqhubu a ntse a eketseha, ho fokotseha ha maqhubu a seea-le-moea sepakapakeng ho bakoa ke likhase, pula, sefako, lehloa, moholi le maru.
Antennas
Sebaka sa puisano se khethoa ke parameter e joalo ea antenna e le phaello (gain in English terminology), e lekantsoeng ka dBi. Phaello ke parameter ea bohlokoa e kopantsoeng hobane e ela hloko: (1) bokhoni ba antenna ho tsepamisa matla a transmitter ho ea amohelang ha ho bapisoa le emitter ea isotropic (isotropic, kahoo index i in dBi); (2) tahlehelo ka har'a antenna ka boeona [
Likhoele
Ho holisa mefuta ea puisano, o hloka ho sebelisa likhoele tse theolelang moleng o tlase haholo (ho fokotsa thapo kapa tahlehelo ea mohala) ho sebetsa maqhubu a sehokelo sa seea-le-moea sa NS-UAV. Ho fokotseha ha mohala ka har'a mohala ho hlalosoa e le karo-karolelano ea lets'oao ho phallo ea karolo ea mohala oa 1 m (ka har'a sistimi ea metric) ho lets'oao ha ho kenyelletsoa karolo ea cable, e hlahisitsoeng ka dB. Tahlehelo ea lithapo e kenyelelitsoe ho equation ea mefuta
Tšusumetso ea bokaholimo ba Lefatše
Karolong ena re tla sheba ho ata ha maqhubu a seea-le-moea holim'a thota kapa holim'a leoatle. Boemo bona hangata bo etsahala ts'ebetsong ea ho sebelisa li-UAV. Tlhokomelo ea liphaephe tsa UAV, likhoele tsa motlakase, lijalo tsa temo, mesebetsi e mengata ea sesole le e khethehileng - tsena tsohle li hlalositsoe hantle ke mohlala ona. Boiphihlelo ba motho bo re fa setšoantšo seo ho ka khonehang puisano pakeng tsa lintho haeba li le tšimong ea ponahalo e tobileng ea optical ea e mong, ho seng joalo puisano e ke ke ea khoneha. Leha ho le joalo, maqhubu a seea-le-moea ha se karolo ea optical range, kahoo boemo ba bona bo batla bo fapane. Ntlheng ena, ho molemo ho moetsi le opareitara ea UAV ho hopola lintlha tse peli tse latelang.
1. Puisano ka har'a marang-rang a seea-le-moea e ka khoneha esita leha ho se na ponahalo e tobileng pakeng tsa NS le UAV.
2. Tšusumetso ea sebaka se ka tlaase ho puisano le UAV e tla utloahala esita le ha ho se na lintho tse teng ho NS-UAV optical line.
Ho utloisisa lintlha tse qaqileng tsa phatlalatso ea maqhubu a seea-le-moea haufi le lefats'e, ho bohlokoa ho tloaelana le mohopolo oa sebaka sa bohlokoa sa phatlalatso ea maqhubu a seea-le-moea.
Raese. 1. Sebaka sa bohlokoa sa phatlalatso ea maqhubu a seea-le-moea
Radius ea ellipsoid karolong ea eona e "tenya ka ho fetisisa" e khethoa ke polelo
Из
Joale a re hlahlobeng ntho e opaque e bontšitsoeng ke kgutlotharo e grey ho Feiga. 1. E tla susumetsa ho phatlalatsoa ha maqhubu a seea-le-moea ka maqhubu , hobane e sebakeng se seholo sa phatlalatso 'me e ke ke ea e-ba le phello ho phatlalatsoang ha maqhubu a seea-le-moea ka maqhubu. . Bakeng sa maqhubu a seea-le-moea sebakeng sa optical (leseli), boleng e nyenyane, kahoo tšusumetso ea holim'a Lefatše ho phatlalatsoa ha leseli ha e utloe ka ts'ebetso. Ha re nahana hore bokaholimo ba Lefatše ke pherekano, ho bonolo ho utloisisa seo ka sebaka se ntseng se eketseha , sebaka se ka tlaase se tla tsoela pele ho fallela sebakeng sa bohlokoa sa phatlalatso, kahoo se thibela ho phalla ha matla ho tloha sebakeng sa A ho ea ho B - qetellong ea pale, puisano le UAV e sitisoa. Lintho tse ling tse tseleng, joalo ka sebaka se sa lekaneng, meaho, meru, joalo-joalo, le tsona li tla ama likhokahano.
Joale ha re shebeng Feie. 2 moo ntho e opaque e koahelang ka botlalo sebaka sa bohlokoa sa phatlalatso ea leqhubu la seea-le-moea le maqhubu. , ho etsa hore puisano ka maqhubu ana e se ke ea khoneha. Ka nako e ts'oanang, puisano ka makhetlo a mangata hape hoa khoneha hobane karolo ea matla a "tlola" holim'a ntho e opaque. Ha maqhubu a tlase a le tlase, leqhubu la seea-le-moea le ka fetela ka nģ'ane ho pono ea optical, le boloka puisano e tsitsitseng le UAV.
Raese. 2. Ho koahela sebaka sa bohlokoa sa phatlalatso ea maqhubu a seea-le-moea
Tekanyo ea tšusumetso ea bokaholimo ba Lefatše lipuisanong le eona e ipapisitse le bophahamo ba li-antenna и . Ha li-antenna li le bolelele bo boholo, sebaka se supang A le B se ka suthisoa ka thoko ntle le ho lumella lintho kapa bokaholimo ho oela sebakeng sa bohlokoa.
Ha ntho kapa bokaholimo bo ka tlase bo kenella sebakeng sa bohlokoa, matla a tšimo sebakeng sa B a tla thetheha
Mekhoa ea ho bala ntlha ea ho fokotsa Ha ho phatlalatsoa maqhubu a seea-le-moea holim'a boreleli ba Lefatše, a rarahane haholo, haholo-holo bakeng sa libaka tse hōle , e fetang sebaka sa horizon ea optical
1. Bophahamo bo ntseng bo eketseha ba antenna ea NS: 5 m.
2. Bophahamo ba sefofane sa UAV: 1000 m.
3. Leqhubu la khokahano ea seea-le-moea: 2.45 GHz.
4. Phaello ea li-antenna tsa NS: 17 dB.
5. Phaello ea li-antenna tsa UAV: 3 dB.
6. Matla a ho fetisa: +25 dBm (300 mW).
7. Lebelo la mocha oa video: 4 Mbit / sec.
8. Kutloisiso ea moamoheli mocheng oa video: -100.4 dBm (bakeng sa sehlopha sa maqhubu se tšoaretsoeng ke lets'oao la 12 MHz).
9. Substrate: mobu o omileng.
10. Polarization: e otlolohileng.
Sebaka sa marang-rang bakeng sa lintlha tsena tsa pele e tla ba 128.8 km. Liphetho tsa lipalo ka mokhoa oa matla a lets'oao ho kenyelletso ea moamoheli oa modem ho dBm li hlahisoa ho Fig. 3.
Raese. 3. Matla a lets'oao ha o kenya moamoheli oa modem ea 3D Link
Mokokotlo o moputsoa ho feiga. 3 ke matla a lets'oao ho kenyelletsong ea moamoheli oa NS, mola o mofubelu o otlolohileng o bonts'a kutloisiso ea moamoheli enoa. X axis e bonts'a sebaka sa km, mme Y axis e bonts'a matla a dBm. Libakeng tseo tse fapaneng moo lekhalo le leputsoa le lutseng ka holim'a le khubelu, ho ka khoneha ho amohela video e tobileng ho UAV, ho seng joalo ho ke ke ha e-ba le puisano. graph e bontša hore ka lebaka la ho oscillations, tahlehelo ea puisano e tla etsahala sebakeng sa lik'hilomithara tse 35.5-35.9 le ho feta sebakeng sa 55.3-58.6 km. Tabeng ena, ho khaoha ha ho qetela ho tla etsahala ho feta - ka mor'a 110.8 km ea sefofane.
Joalokaha ho boletsoe ka holimo, li-dips ka matla a tšimo li hlaha ka lebaka la ho eketsoa ha antiphase sebakeng sa NS antenna ea pontšo e tobileng le letšoao le hlahang holim'a Lefatše. U ka tlosa tahlehelo ea puisano ho NS ka lebaka la ho hloleha ka ho phethahatsa maemo a mabeli.
1. Sebelisa modem ho NS e nang le bonyane likanale tse peli tsa kamohelo (RX diversity), mohlala 3D Link.
2. Beha manakana a amohelang mokolokong oa NS fapaneng bophahamo.
Karohano ea bophahamo ba manakana a amohelang e tlameha ho etsoa e le hore ho qoelisoa ka matla tšimong sebakeng sa lenakana le le leng ho lefshoe ka maemo a holimo ho feta kutlo ea moamoheli sebakeng sa lenakana le leng. Ho sa feiga. Setšoantšo sa 4 se bonts'a sephetho sa mokhoa ona bakeng sa nyeoe eo e 'ngoe ea NS antenna e leng bolelele ba 5 m (blue solid curve),' me e 'ngoe e le bolelele ba 4 m (mokokotlo o nang le matheba a maputsoa).
Raese. 4. Matla a lets'oao ha a kenya li-modem tse peli tsa 3D Link tse tsoang ho li-antenna tse sebakeng se fapaneng.
Ho tloha feiga. Setšoantšo sa 4 se bontša ka ho hlaka litholoana tsa mokhoa ona. Ha e le hantle, ho pholletsa le sebaka sohle sa sefofane sa UAV, ho fihla ho lik'hilomithara tse 110.8, pontšo ka ho kenya letsoho bonyane moamoheli a le mong oa NS e feta tekanyo ea kutlo, ke hore, video e tsoang boto e ke ke ea sitisoa ho pholletsa le sefofane sohle. bohole.
Mokhoa o reriloeng, leha ho le joalo, o thusa ho eketsa ts'epo ea sehokelo sa seea-le-moea sa UAV→ NS feela, kaha bokhoni ba ho kenya li-antenna ka bophahamo bo fapaneng bo fumaneha feela ho NS. Ha ho khonehe ho netefatsa karohano ea bolelele ba li-antenna tsa 1 m ho UAV. Ho eketsa ts'epo ea sehokelo sa seea-le-moea sa NS→ UAV, mekhoa e latelang e ka sebelisoa.
1. Fepa lets'oao la NS transmitter ho antenna e amohelang lets'oao le matla ho tsoa ho UAV.
2. Sebelisa likhoutu tsa nako ea sebaka, joalo ka khoutu ea Alamouti
3. Sebelisa theknoloji ea beamforming ea antenna e nang le bokhoni ba ho laola matla a lets'oao a romelloang ho lenakana ka leng.
Mokhoa oa pele o haufi le o nepahetseng bothateng ba puisano le UAV. E bonolo 'me ho eona matla ohle a transmitter a lebisoa ka tsela e nepahetseng - ho antenna e fumanehang hantle. Ka mohlala, sebakeng sa lik'hilomithara tse 50 (sheba setšoantšo sa 4), pontšo ea transmitter e feptjoa ho antenna e emisitsoeng ho limithara tse 5, 'me ka sebaka sa lik'hilomithara tse 60 - ho antenna e emisitsoeng ho 4 metres. Ona ke mokhoa o sebelisoang modem ea 3D Link
A re hlahlobeng ka ho eketsehileng taba ea tšusumetso ea maqhubu a maqhubu a seea-le-moea sebakeng sa puisano le UAV, ho nahanela tšusumetso ea bokaholimo bo ka tlase. Ho bontšitsoe ka holimo hore ho eketsa makhetlo a mangata ho molemo, hobane ka litekanyo tse tsitsitseng tsa li-antenna, sena se lebisa ho eketseha ha marang-rang a puisano. Leha ho le joalo, taba ea ho itšetleha makhetlo a mangata ha aa ka a nkoa. Ho tloha
etsoe 2450 MHz; Re fumana 915 MHz 7.2 (8.5 dB). Sena ke hoo e ka bang se etsahalang ts'ebetsong. Ha re bapise, mohlala, liparamente tsa li-antenna tse latelang ho tsoa ho Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (khafetsa: 0.83–0.96 GHz; beamidth: 70°/70°; phaello: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (khafetsa: 2.3–2.5 GHz; beamidth: 30°/30°; phaello: 15 dBi).
Ho bonolo ho bapisa li-antenna tsena, hobane li entsoe ka matlo a tšoanang a 27x27 cm, ke hore, li na le sebaka se le seng. Hlokomela hore phaello ea manakana e fapana ka 15−8=7 dB, e haufi le boleng bo baloang ba 8.5 dB. Ho latela litšoaneleho tsa li-antenna ho boetse ho hlakile hore bophara ba paterone ea antenna bakeng sa mefuta e fapaneng ea 2.3–2.5 GHz (30°/30°) bo moqotetsane ho feta habeli ho feta bophara ba paterone ea manakana bakeng sa mefuta e 0.83–0.96 GHz (70 °/70 °), ke hore, phaello ea li-antenna tse nang le litekanyo tse tšoanang e hlile e eketseha ka lebaka la ntlafatso ea thepa ea tataiso. Ho ela hloko taba ea hore li-antenna tse 2 li sebelisoa moleng oa puisano, karo-karolelano e tla ba 2∙8.5=17 dB. Kahoo, ka litekanyo tse tšoanang tsa antenna, tekanyetso ea matla ea sehokelo sa seea-le-moea se nang le maqhubu 2450 MHz e tla ba 17 dB ho feta tekanyetso ea mohala e nang le maqhubu 915 MHz. Ha ho baloa, re boetse re ela hloko taba ea hore li-UAV, joalo ka molao, li sebelisa li-antenna tsa sephali tseo boholo ba tsona e seng tsa bohlokoa joalo ka li-antenna tsa NS tse nkiloeng. Ka hona, re amohela melemo ea li-antenna tsa UAV bakeng sa maqhubu и lekana. Tseo. phapang pakeng tsa lichelete tsa matla a mela e tla ba 8.5 dB, eseng 17 dB. Liphetho tsa lipalo tse entsoeng bakeng sa lintlha tsena tsa pele le bolelele ba 5 m ba antenna ea NS li bonts'itsoe ho Feiga. 5.
Raese. 5. Matla a lets'oao ho sesebelisoa sa moamoheli bakeng sa lihokelo tsa radio tse sebetsang ho maqhubu a 915 le 2450 MHz.
Ho tloha feiga. 5 e bontša ka ho hlaka hore sebaka sa puisano se nang le keketseho ea maqhubu a ts'ebetso le sebaka se tšoanang sa antenna ea NS se eketseha ho tloha ho 96.3 km bakeng sa sehokelo sa seea-le-moea se nang le maqhubu a 915 MHz ho isa ho 110.8 km bakeng sa sehokelo se nang le maqhubu a 2450 MHz. . Leha ho le joalo, mohala oa 915 MHz o na le maqhubu a tlase a oscillation. Ho fokotseha ho fokolang ho bolela ho fokotseha ho fokolang ka matla a tšimo, ke hore, monyetla o fokolang oa ho sitisa puisano le UAV sebakeng sohle sa sefofane. Mohlomong ke 'nete ena e etsang qeto ea ho tsebahala ha leqhubu la seea-le-moea sa sub-gigahertz bakeng sa melaetsa ea puisano le telemetry le li-UAV e le tse ka tšeptjoang ka ho fetisisa. Ka nako e ts'oanang, ha ho etsoa sete sa liketso tse hlalositsoeng ka holimo ho sireletsa khahlanong le ho oscillation ea matla a tšimo, lihokelo tsa seea-le-moea sebakeng sa gigahertz li fana ka sebaka se seholo sa puisano ka ho ntlafatsa thepa ea tataiso ea li-antenna.
Ho tloha ho nahanela Fig. 5 re ka boela ra etsa qeto ea hore sebakeng sa moriti (ka mor'a letšoao la 128.8 km) ho theola lebelo la ts'ebetso ea mohala oa puisano hoa utloahala. Ehlile, sebakeng sa hoo e ka bang −120 dBm li-curves tsa motlakase bakeng sa maqhubu и pharallana. Tseo. Ha u sebelisa li-receiver tse nang le kutlo ho feta −120 dBm, sehokelo sa seea-le-moea se nang le maqhubu a 915 MHz se tla fana ka sebaka se selelele sa puisano. Tabeng ena, leha ho le joalo, sehokelo sa marang-rang se hlokahalang se tlameha ho nkoa, kaha bakeng sa boleng bo phahameng joalo ba kutlo, lebelo la tlhahisoleseling le tla ba tlase haholo. Ka mohlala, 3D Link modem
Ha u khetha maqhubu a sehokelo sa seea-le-moea, u tlameha hape ho ela hloko ho fokotsoa ha lets'oao ha le ntse le hasana sepakapakeng sa Lefatše. Bakeng sa likhokahano tsa puisano tsa NS-UAV, ho fokotseha ha sepakapaka ho bakoa ke likhase, pula, sefako, lehloa, moholi le maru.
Lethathamo la 1. Ho fokotsoa ha maqhubu a seea-le-moea [dB/km] ka har'a lipula tsa matla a sa tšoaneng ho itšetlehile ka maqhubu.
Hangata [GHz]
3 mm/hora (e fokola)
12 mm/hora (e itekanetse)
30 mm/hora (e matla)
70 mm/hora (pula)
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
Ho tloha tafoleng 1 e latela hore, ka mohlala, ka makhetlo a 3 GHz, ho fokotseha ha ho hlapa ho tla ba hoo e ka bang 0.0087 dB/km, eo tseleng ea 100 km e tla fana ka 0.87 dB ea ho fokotseha ho feletseng. Ha lebelo la ho sebetsa la sehokelo sa seea-le-moea le ntse le eketseha, ho fokotseha ha pula ho eketseha haholo. Bakeng sa maqhubu a 4 GHz, ho fokotseha ha shaoara ka tsela e ts'oanang e tla be e se e le 9.1 dB, 'me ka maqhubu a 5 le 6 GHz - 28 le 57 dB, ka ho latellana. Leha ho le joalo, tabeng ena, ho nahanoa hore pula e nang le matla a fanoeng e etsahala tseleng eohle, e leng seoelo e etsahalang ka mokhoa o tloaelehileng. Leha ho le joalo, ha u sebelisa li-UAV libakeng tseo lipula tse matla haholo li nang le tsona khafetsa, ho kgothaletswa ho khetha maqhubu a ts'ebetso ea sehokelo sa seea-le-moea ka tlase ho 3 GHz.
Lingoliloeng
Source: www.habr.com