Changamoto ya kutuma kiasi kikubwa cha data kutoka kwa chombo cha anga kisicho na rubani (UAV) au roboti za ardhini si cha kawaida katika matumizi ya kisasa. Nakala hii inajadili vigezo vya uteuzi wa modemu za broadband na matatizo yanayohusiana. Nakala hiyo iliandikwa kwa watengenezaji wa UAV na robotiki.
Vigezo vya Uchaguzi
Vigezo kuu vya kuchagua modem ya Broadband kwa UAV au roboti ni:
- Upeo wa mawasiliano.
- Kiwango cha juu cha uhamishaji data.
- Kucheleweshwa kwa usambazaji wa data.
- Vigezo vya uzito na vipimo.
- Violesura vya habari vinavyotumika.
- Mahitaji ya lishe.
- Tenganisha chaneli ya udhibiti/telemetry.
Upeo wa mawasiliano
Upeo wa mawasiliano hutegemea tu modem, lakini pia kwenye antenna, nyaya za antenna, hali ya uenezi wa wimbi la redio, kuingiliwa kwa nje na sababu nyingine. Ili kutenganisha vigezo vya modem yenyewe kutoka kwa vigezo vingine vinavyoathiri safu ya mawasiliano, fikiria equation mbalimbali [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Uenezi wa mawimbi ya redio na uendeshaji wa viungo vya redio. Uhusiano. Moscow. 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}},$$display$$
ambapo
$inline$R$inline$ - masafa ya mawasiliano yanayohitajika katika mita;
$inline$F$inline$ - mzunguko katika Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — nguvu ya kisambazaji cha modemu katika dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ - faida ya antena ya kisambazaji katika dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ - hasara kwenye kebo kutoka kwa modemu hadi kwa antena ya kisambazaji katika dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — faida ya antena ya mpokeaji katika dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — hasara kwenye kebo kutoka kwa modemu hadi antena ya kipokezi katika dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — unyeti wa kipokezi cha modemu katika dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ ni kipengele cha kupunguza uzito ambacho hutilia maanani hasara zaidi kutokana na ushawishi wa uso wa Dunia, mimea, angahewa na mambo mengine katika dB.
Kutoka kwa mlinganyo wa masafa ni wazi kuwa masafa hutegemea tu vigezo viwili vya modemu: nguvu ya kisambaza data $inline$P_{TXdBm}$inline$ na unyeti wa mpokeaji $inline$P_{RXdBm}$inline$, au tuseme juu ya tofauti zao. - bajeti ya nishati ya modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Vigezo vilivyobaki katika equation mbalimbali vinaelezea hali ya uenezi wa ishara na vigezo vya vifaa vya antenna-feeder, i.e. haina uhusiano wowote na modem.
Kwa hiyo, ili kuongeza upeo wa mawasiliano, unahitaji kuchagua modem yenye thamani kubwa ya $inline$B_m$inline$. Kwa upande mwingine, $inline$B_m$inline$ inaweza kuongezwa kwa kuongeza $inline$P_{TXdBm}$inline$ au kwa kupunguza $inline$P_{RXdBm}$inline$. Katika hali nyingi, watengenezaji wa UAV wanatafuta modemu iliyo na nguvu ya juu ya kisambazaji na huzingatia kidogo usikivu wa mpokeaji, ingawa wanahitaji kufanya kinyume kabisa. Kisambazaji chenye nguvu cha ubao cha modemu ya mtandao mpana kinajumuisha matatizo yafuatayo:
- matumizi makubwa ya nishati;
- haja ya baridi;
- kuzorota kwa utangamano wa sumakuumeme (EMC) na vifaa vingine vya bodi ya UAV;
- usiri mdogo wa nishati.
Shida mbili za kwanza zinahusiana na ukweli kwamba njia za kisasa za kusambaza habari nyingi kupitia idhaa ya redio, kwa mfano OFDM, zinahitaji. mstari kisambazaji. Ufanisi wa transmita za kisasa za redio ni chini: 10-30%. Kwa hivyo, 70-90% ya nishati ya thamani ya usambazaji wa umeme wa UAV inabadilishwa kuwa joto, ambayo lazima iondolewe kwa ufanisi kutoka kwa modem, vinginevyo itashindwa au nguvu yake ya pato itashuka kwa sababu ya kuongezeka kwa joto kwa wakati usiofaa zaidi. Kwa mfano, transmita 2 W itatoa 6-20 W kutoka kwa usambazaji wa nguvu, ambayo 4-18 W itabadilishwa kuwa joto.
Ufichaji wa nishati ya kiunga cha redio ni muhimu kwa matumizi maalum na ya kijeshi. Uficho mdogo unamaanisha kuwa mawimbi ya modemu hugunduliwa kwa uwezekano mkubwa kiasi na mpokeaji upelelezi wa kituo cha kufoka. Ipasavyo, uwezekano wa kukandamiza kiunga cha redio na siri ya chini ya nishati pia ni kubwa.
Unyeti wa mpokeaji wa modem huonyesha uwezo wake wa kutoa habari kutoka kwa ishara zilizopokelewa na kiwango fulani cha ubora. Vigezo vya ubora vinaweza kutofautiana. Kwa mifumo ya mawasiliano ya dijiti, uwezekano wa kosa kidogo (kiwango cha makosa kidogo - BER) au uwezekano wa kosa katika pakiti ya habari (kiwango cha makosa ya sura - FER) hutumiwa mara nyingi. Kwa kweli, unyeti ni kiwango cha ishara ambayo habari inapaswa kutolewa. Kwa mfano, unyeti wa −98 dBm na BER = 10−6 unaonyesha kuwa habari iliyo na BER kama hiyo inaweza kutolewa kutoka kwa ishara yenye kiwango cha -98 dBm au zaidi, lakini habari iliyo na kiwango cha, tuseme, -99 dBm inaweza. haitatolewa tena kutoka kwa mawimbi yenye kiwango cha, tuseme, -1 dBm. Bila shaka, kupungua kwa ubora kama kiwango cha ishara kinapungua hutokea hatua kwa hatua, lakini inafaa kukumbuka kuwa modem nyingi za kisasa zina kinachojulikana. athari ya kizingiti ambayo kupungua kwa ubora wakati kiwango cha ishara kinapungua chini ya unyeti hutokea haraka sana. Inatosha kupunguza ishara kwa 2-10 dB chini ya unyeti kwa BER kuongezeka hadi 1-XNUMX, ambayo ina maana kwamba hutaona tena video kutoka kwa UAV. Athari ya kizingiti ni tokeo la moja kwa moja la nadharia ya Shannon kwa chaneli yenye kelele; haiwezi kuondolewa. Uharibifu wa habari wakati kiwango cha ishara kinapungua chini ya unyeti hutokea kutokana na ushawishi wa kelele ambayo hutengenezwa ndani ya mpokeaji yenyewe. Kelele ya ndani ya mpokeaji haiwezi kuondolewa kabisa, lakini inawezekana kupunguza kiwango chake au kujifunza kutoa habari kwa ufanisi kutoka kwa ishara ya kelele. Watengenezaji wa Modem wanatumia mbinu hizi zote mbili, kufanya maboresho kwa vizuizi vya RF vya kipokeaji na kuboresha algoriti za usindikaji wa mawimbi ya dijiti. Kuboresha usikivu wa kipokezi cha modemu hakuongoi kwa ongezeko kubwa la matumizi ya nguvu na utaftaji wa joto kama kuongeza nguvu ya kisambazaji. Kuna, bila shaka, ongezeko la matumizi ya nishati na kizazi cha joto, lakini ni ya kawaida kabisa.
Algorithm ifuatayo ya uteuzi wa modem inapendekezwa kutoka kwa mtazamo wa kufikia upeo wa mawasiliano unaohitajika.
- Amua juu ya kiwango cha uhamishaji data.
- Chagua modemu yenye unyeti bora kwa kasi inayohitajika.
- Amua safu ya mawasiliano kwa hesabu au majaribio.
- Ikiwa safu ya mawasiliano inageuka kuwa chini ya lazima, basi jaribu kutumia hatua zifuatazo (zilizopangwa kwa utaratibu wa kupunguza kipaumbele):
- punguza hasara katika nyaya za antena $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ kwa kutumia kebo iliyo na upunguzaji wa laini ya chini kwenye mzunguko wa uendeshaji na/au kupunguza urefu wa nyaya;
- kuongeza faida ya antena $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- ongeza nguvu ya kisambazaji cha modem.
Thamani za usikivu hutegemea kiwango cha uhamishaji data kulingana na sheria: kasi ya juu - unyeti mbaya zaidi. Kwa mfano, unyeti wa −98 dBm kwa 8 Mbps ni bora kuliko unyeti -95 dBm kwa 12 Mbps. Unaweza kulinganisha modemu katika suala la unyeti tu kwa kasi sawa ya kuhamisha data.
Data juu ya nishati ya kisambaza data karibu kila mara inapatikana katika vipimo vya modemu, lakini data kuhusu unyeti wa kipokezi haipatikani kila wakati au haitoshi. Kwa uchache, hii ni sababu ya kuwa waangalifu, kwa kuwa nambari nzuri hazieleweki kujificha. Kwa kuongeza, kwa kutochapisha data ya unyeti, mtengenezaji hunyima mtumiaji fursa ya kukadiria safu ya mawasiliano kwa hesabu. kwa manunuzi ya modem.
Kiwango cha juu cha uhamishaji data
Kuchagua modem kulingana na parameter hii ni rahisi ikiwa mahitaji ya kasi yanafafanuliwa wazi. Lakini kuna baadhi ya nuances.
Ikiwa tatizo linatatuliwa linahitaji kuhakikisha upeo wa mawasiliano unaowezekana na wakati huo huo inawezekana kutenga bendi ya kutosha ya mzunguko wa kutosha kwa kiungo cha redio, basi ni bora kuchagua modem inayounga mkono bendi ya mzunguko wa upana (bandwidth). Ukweli ni kwamba kasi ya habari inayohitajika inaweza kupatikana katika bendi ya masafa kidogo kwa kutumia aina mnene za moduli (16QAM, 64QAM, 256QAM, n.k.), au katika bendi ya masafa pana kwa kutumia moduli ya chini-wiani (BPSK, QPSK). ) Matumizi ya moduli ya chini-wiani kwa kazi hizo ni vyema kutokana na kinga yake ya juu ya kelele. Kwa hivyo, unyeti wa mpokeaji ni bora, ipasavyo, bajeti ya nishati ya modem huongezeka na, kama matokeo, anuwai ya mawasiliano.
Wakati mwingine watengenezaji wa UAV huweka kasi ya habari ya kiunga cha redio juu zaidi kuliko kasi ya chanzo, mara 2 au zaidi, wakisema kwamba vyanzo kama vile kodeki za video vina bitrate inayobadilika na kasi ya modemu inapaswa kuchaguliwa kwa kuzingatia thamani ya juu. uzalishaji wa bitrate. Katika kesi hii, anuwai ya mawasiliano hupungua kawaida. Haupaswi kutumia njia hii isipokuwa lazima kabisa. Modemu nyingi za kisasa zina bafa kubwa katika kisambaza data ambacho kinaweza kulainisha miiba ya biti bila kupoteza pakiti. Kwa hiyo, hifadhi ya kasi ya zaidi ya 25% haihitajiki. Ikiwa kuna sababu ya kuamini kwamba uwezo wa buffer wa modem inayonunuliwa haitoshi na ongezeko kubwa zaidi la kasi inahitajika, basi ni bora kukataa kununua modem hiyo.
Ucheleweshaji wa kuhamisha data
Wakati wa kutathmini kigezo hiki, ni muhimu kutenganisha ucheleweshaji unaohusishwa na uwasilishaji wa data kupitia kiungo cha redio na ucheleweshaji unaoletwa na kifaa cha kusimba/kusimbua cha chanzo cha habari, kama vile kodeki ya video. Ucheleweshaji wa kiunga cha redio una maadili 3.
- Kuchelewa kwa sababu ya usindikaji wa mawimbi katika kisambazaji na kipokeaji.
- Kuchelewa kwa sababu ya uenezi wa ishara kutoka kwa kisambazaji hadi kwa kipokeaji.
- Kucheleweshwa kwa sababu ya kuakibishwa kwa data katika kisambaza data katika modemu za mgawanyiko wa wakati (TDD).
Muda wa kusubiri wa aina 1, katika uzoefu wa mwandishi, ni kati ya makumi ya sekunde hadi milisekunde moja. Ucheleweshaji wa aina ya 2 inategemea safu ya mawasiliano, kwa mfano, kwa kiunga cha kilomita 100 ni 333 μs. Ucheleweshaji wa aina ya 3 unategemea urefu wa fremu ya TDD na uwiano wa muda wa mzunguko wa utumaji hadi jumla ya muda wa fremu na unaweza kutofautiana kutoka 0 hadi muda wa fremu, yaani, ni kigezo cha nasibu. Ikiwa pakiti ya habari iliyopitishwa iko kwenye pembejeo ya transmitter wakati modem iko katika mzunguko wa maambukizi, basi pakiti itapitishwa kwenye hewa na aina ya 3 ya kuchelewa kwa sifuri. Ikiwa pakiti imechelewa kidogo na mzunguko wa mapokezi tayari umeanza, basi itachelewa katika bafa ya kisambazaji kwa muda wa mzunguko wa mapokezi . Urefu wa kawaida wa fremu ya TDD huanzia ms 2 hadi 20, kwa hivyo hali mbaya zaidi ucheleweshaji wa Aina ya 3 hautazidi 20 ms. Kwa hivyo, ucheleweshaji wa jumla katika kiunga cha redio utakuwa katika safu ya 3−21 ms.
Njia bora ya kujua ucheleweshaji wa kiungo cha redio ni jaribio la kiwango kamili kwa kutumia huduma kutathmini sifa za mtandao. Kupima ucheleweshaji kwa kutumia mbinu ya kujibu ombi haipendekezwi, kwa kuwa ucheleweshaji wa maelekezo ya mbele na nyuma huenda usiwe sawa kwa modemu za TDD.
Vigezo vya uzito na vipimo
Kuchagua kitengo cha modem kwenye ubao kulingana na kigezo hiki hauhitaji maoni yoyote maalum: ndogo na nyepesi ni bora zaidi. Usisahau pia juu ya hitaji la kupoza kitengo cha ubao; radiators za ziada zinaweza kuhitajika, na ipasavyo, uzani na vipimo vinaweza pia kuongezeka. Upendeleo hapa unapaswa kutolewa kwa vitengo vya mwanga, vidogo na matumizi ya chini ya nguvu.
Kwa kitengo cha msingi wa ardhi, vigezo vya wingi-dimensional sio muhimu sana. Urahisi wa matumizi na ufungaji huja mbele. Kitengo cha ardhini kinapaswa kuwa kifaa kilicholindwa kwa uaminifu dhidi ya athari za nje na mfumo rahisi wa kupachika kwenye mlingoti au tripod. Chaguo nzuri ni wakati kitengo cha ardhi kinaunganishwa katika nyumba sawa na antenna. Kwa hakika, kitengo cha chini kinapaswa kushikamana na mfumo wa udhibiti kupitia kontakt moja rahisi. Hii itakuokoa kutoka kwa maneno yenye nguvu wakati unahitaji kufanya kazi ya kupeleka kwa joto la -20 digrii.
Mahitaji ya Chakula
Vitengo vya ubao, kama sheria, vinatolewa kwa msaada kwa anuwai ya voltages za usambazaji, kwa mfano 7-30 V, ambayo inashughulikia chaguzi nyingi za voltage kwenye mtandao wa umeme wa UAV. Ikiwa una fursa ya kuchagua kutoka kwa voltages kadhaa za usambazaji, kisha upe upendeleo kwa thamani ya chini ya voltage ya usambazaji. Kama sheria, modem zina nguvu ya ndani kutoka kwa voltages ya 3.3 na 5.0 V kupitia vifaa vya pili vya nguvu. Ufanisi wa vifaa hivi vya nguvu vya sekondari ni kubwa zaidi, tofauti ndogo kati ya pembejeo na voltage ya ndani ya modem. Kuongezeka kwa ufanisi kunamaanisha kupunguza matumizi ya nishati na uzalishaji wa joto.
Vitengo vya chini, kwa upande mwingine, lazima viunge mkono nguvu kutoka kwa chanzo cha juu cha voltage. Hii inaruhusu matumizi ya kebo ya nguvu na sehemu ndogo ya msalaba, ambayo inapunguza uzito na kurahisisha ufungaji. Vitu vingine vyote vikiwa sawa, toa upendeleo kwa vitengo vya msingi vilivyo na usaidizi wa PoE (Power over Ethernet). Katika kesi hii, cable moja tu ya Ethernet inahitajika ili kuunganisha kitengo cha chini kwenye kituo cha udhibiti.
Tenganisha chaneli ya udhibiti/telemetry
Kipengele muhimu katika hali ambapo hakuna nafasi iliyoachwa kwenye UAV ili kufunga modem tofauti ya amri-telemetry. Ikiwa kuna nafasi, basi chaneli tofauti ya kudhibiti/telemetry ya modemu ya mtandao mpana inaweza kutumika kama nakala rudufu. Wakati wa kuchagua modem na chaguo hili, makini na ukweli kwamba modem inasaidia itifaki inayotakiwa ya mawasiliano na UAV (MAVLink au wamiliki) na uwezo wa kuzidisha data ya kituo / telemetry kwenye interface rahisi kwenye kituo cha chini (GS). ) Kwa mfano, kitengo cha ubao cha modemu ya broadband kimeunganishwa kwenye otomatiki kupitia kiolesura kama vile RS232, UART au CAN, na kitengo cha ardhini kimeunganishwa kwenye kompyuta ya kudhibiti kupitia kiolesura cha Ethaneti ambacho ni muhimu kubadilishana amri. , habari za telemetry na video. Katika hali hii, modemu lazima iweze kuzidisha amri na mtiririko wa telemetry kati ya miingiliano ya RS232, UART au CAN ya kitengo cha ubao na kiolesura cha Ethaneti cha kitengo cha ardhini.
Vigezo vingine vya kuzingatia
Upatikanaji wa hali ya duplex. Modemu za Broadband za UAV zinaweza kutumia njia rahisi za uendeshaji au duplex. Katika hali rahisi, maambukizi ya data yanaruhusiwa tu katika mwelekeo kutoka kwa UAV hadi NS, na katika hali ya duplex - kwa pande zote mbili. Kama sheria, modemu rahisi zina kodeki ya video iliyojengwa ndani na imeundwa kufanya kazi na kamera za video ambazo hazina kodeki ya video. Modem rahisi haifai kwa kuunganishwa kwa kamera ya IP au vifaa vingine vyovyote vinavyohitaji muunganisho wa IP. Kinyume chake, modem ya duplex, kama sheria, imeundwa kuunganisha mtandao wa IP wa bodi ya UAV na mtandao wa IP wa NS, i.e. inasaidia kamera za IP na vifaa vingine vya IP, lakini inaweza kukosa kujengwa- katika kodeki ya video, kwa kuwa kamera za video za IP huwa na kodeki yako ya video. Usaidizi wa kiolesura cha Ethaneti unawezekana tu katika modemu zenye duplex kamili.
Mapokezi ya anuwai (utofauti wa RX). Uwepo wa uwezo huu ni wa lazima ili kuhakikisha mawasiliano endelevu katika umbali wote wa kukimbia. Wakati wa kueneza juu ya uso wa Dunia, mawimbi ya redio hufika kwenye hatua ya kupokea katika mihimili miwili: kando ya njia ya moja kwa moja na kwa kutafakari kutoka kwa uso. Ikiwa kuongeza kwa mawimbi ya mihimili miwili hutokea kwa awamu, basi shamba kwenye hatua ya kupokea huimarishwa, na ikiwa katika antiphase, ni dhaifu. Kudhoofika kunaweza kuwa muhimu sana - hadi upotezaji kamili wa mawasiliano. Uwepo wa antenna mbili kwenye NS, ziko kwa urefu tofauti, husaidia kutatua tatizo hili, kwa sababu ikiwa kwenye eneo la antenna moja mihimili huongezwa kwenye antiphase, basi kwenye eneo la mwingine hawana. Kama matokeo, unaweza kufikia muunganisho thabiti katika umbali wote.
Topolojia za mtandao zinazoungwa mkono. Inashauriwa kuchagua modem ambayo hutoa msaada sio tu kwa topolojia ya uhakika-kwa-point (PTP), lakini pia kwa pointi-to-multipoint (PMP) na relay (repeater) topolojia. Utumiaji wa relay kupitia UAV ya ziada hukuruhusu kupanua kwa kiasi kikubwa eneo la chanjo la UAV kuu. Usaidizi wa PMP utakuruhusu kupokea taarifa kwa wakati mmoja kutoka kwa UAV kadhaa kwenye NS moja. Tafadhali kumbuka pia kwamba kusaidia PMP na relay itahitaji ongezeko la kipimo data cha modemu ikilinganishwa na kesi ya mawasiliano na UAV moja. Kwa hiyo, kwa njia hizi inashauriwa kuchagua modem inayounga mkono bendi ya frequency pana (angalau 15-20 MHz).
Upatikanaji wa njia za kuongeza kinga ya kelele. Chaguo muhimu, kutokana na mazingira ya kuingilia kati sana katika maeneo ambayo UAVs hutumiwa. Kinga ya kelele inaeleweka kama uwezo wa mfumo wa mawasiliano kufanya kazi yake mbele ya kuingiliwa kwa asili ya bandia au asili katika njia ya mawasiliano. Kuna njia mbili za kupambana na kuingiliwa. Njia ya 1: tengeneza kipokeaji cha modem ili iweze kupokea habari kwa uhakika hata ikiwa kuna kuingiliwa kwa bendi ya kituo cha mawasiliano, kwa gharama ya kupunguzwa kwa kasi ya uwasilishaji wa habari. Mbinu ya 2: Zuia au punguza mwingiliano wa pembejeo ya mpokeaji. Mifano ya utekelezaji wa mbinu ya kwanza ni mifumo ya kuenea kwa wigo, ambayo ni: frequency hopping (FH), pseudo-random spread spectrum (DSSS) au mseto wa zote mbili. Teknolojia ya FH imeenea katika njia za udhibiti wa UAV kutokana na kiwango cha chini cha uhamishaji data kinachohitajika katika njia hiyo ya mawasiliano. Kwa mfano, kwa kasi ya 16 kbit / s katika bendi ya 20 MHz, kuhusu nafasi za mzunguko wa 500 zinaweza kupangwa, ambayo inaruhusu ulinzi wa kuaminika dhidi ya kuingiliwa kwa bendi nyembamba. Matumizi ya FH kwa njia ya mawasiliano ya broadband ni tatizo kwa sababu bendi ya masafa inayotokana ni kubwa mno. Kwa mfano, ili kupata nafasi za mzunguko wa 500 wakati wa kufanya kazi na ishara na bandwidth ya 4 MHz, utahitaji 2 GHz ya bandwidth ya bure! Sana kuwa kweli. Matumizi ya DSSS kwa njia ya mawasiliano ya broadband na UAV yanafaa zaidi. Katika teknolojia hii, kila biti ya habari inarudiwa kwa wakati mmoja kwa masafa kadhaa (au hata yote) katika bendi ya ishara na, mbele ya kuingiliwa kwa bendi nyembamba, inaweza kutenganishwa na sehemu za wigo zisizoathiriwa na kuingiliwa. Matumizi ya DSSS, pamoja na FH, ina maana kwamba wakati mwingiliano unaonekana kwenye chaneli, kupunguzwa kwa kiwango cha utumaji data kutahitajika. Walakini, ni dhahiri kuwa ni bora kupokea video kutoka kwa UAV kwa azimio la chini kuliko kutofanya chochote. Njia ya 2 hutumia ukweli kwamba kuingiliwa, tofauti na kelele ya ndani ya mpokeaji, huingia kwenye kiungo cha redio kutoka nje na, ikiwa njia fulani zipo kwenye modem, zinaweza kuzimwa. Ukandamizaji wa kuingiliwa unawezekana ikiwa ni localized katika nyanja za spectral, temporal au anga. Kwa mfano, kuingiliwa kwa kamba nyembamba ni ndani ya eneo la spectral na inaweza "kukatwa" kutoka kwa wigo kwa kutumia chujio maalum. Vile vile, kelele ya mapigo huwekwa ndani ya kikoa cha wakati; ili kuikandamiza, eneo lililoathiriwa huondolewa kutoka kwa ishara ya ingizo ya mpokeaji. Ikiwa kuingiliwa sio nyembamba au kupigwa, basi kikandamizaji cha anga kinaweza kutumika kukandamiza, kwani kuingiliwa huingia kwenye antenna ya kupokea kutoka kwa chanzo kutoka kwa mwelekeo fulani. Ikiwa sifuri ya muundo wa mionzi ya antenna inayopokea imewekwa kwenye mwelekeo wa chanzo cha kuingilia kati, kuingiliwa kutazimishwa. Mifumo kama hii inaitwa urekebishaji wa beamforming & mifumo ya kubatilisha boriti.
Itifaki ya redio imetumika. Watengenezaji wa Modem wanaweza kutumia kiwango (WiFi, DVB-T) au itifaki ya redio ya wamiliki. Kigezo hiki hakionyeshwa mara chache katika vipimo. Matumizi ya DVB-T yameonyeshwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja na bendi za masafa zinazotumika 2/4/6/7/8, wakati mwingine 10 MHz na kutajwa katika maandishi ya vipimo vya teknolojia ya COFDM (coded OFDM) ambayo OFDM inatumika kwa pamoja. na usimbaji unaostahimili kelele. Kwa kupita, tunatambua kwamba COFDM ni kauli mbiu ya utangazaji tu na haina manufaa yoyote juu ya OFDM, kwa kuwa OFDM bila usimbaji unaostahimili kelele haitumiki kamwe kimatendo. Sawazisha COFDM na OFDM unapoona vifupisho hivi katika vipimo vya modemu ya redio.
Modemu zinazotumia itifaki ya kawaida kawaida hujengwa kwa msingi wa chip maalum (WiFi, DVB-T) inayofanya kazi kwa kushirikiana na microprocessor. Kutumia chipu maalum kunamwondolea mtengenezaji wa modemu maumivu mengi ya kichwa yanayohusiana na kubuni, kuunda, kutekeleza na kujaribu itifaki ya redio yao wenyewe. Microprocessor hutumiwa kutoa modem utendakazi muhimu. Modem kama hizo zina faida zifuatazo.
- Bei ya chini.
- Vigezo vyema vya uzito na ukubwa.
- Matumizi ya chini ya nguvu.
Pia kuna hasara.
- Kutokuwa na uwezo wa kubadilisha sifa za kiolesura cha redio kwa kubadilisha firmware.
- Utulivu mdogo wa vifaa kwa muda mrefu.
- Uwezo mdogo katika kutoa usaidizi wa kiufundi unaohitimu wakati wa kutatua matatizo yasiyo ya kawaida.
Utulivu mdogo wa vifaa ni kutokana na ukweli kwamba wazalishaji wa chip wanazingatia hasa masoko ya wingi (TV, kompyuta, nk). Watengenezaji wa modemu za UAVs sio kipaumbele kwao na hawawezi kwa njia yoyote kushawishi uamuzi wa mtengenezaji wa chip kusitisha uzalishaji bila uingizwaji wa kutosha na bidhaa nyingine. Kipengele hiki kinaimarishwa na mtindo wa upakiaji wa miingiliano ya redio kuwa miduara ndogo maalum kama vile "mfumo kwenye chip" (Mfumo kwenye Chip - SoC), na kwa hivyo chip za kiolesura cha redio husafishwa hatua kwa hatua kutoka kwenye soko la semiconductor.
Uwezo mdogo katika kutoa usaidizi wa kiufundi ni kutokana na ukweli kwamba timu za maendeleo za modemu kulingana na itifaki ya kawaida ya redio zina wafanyakazi wa kutosha na wataalamu, hasa katika teknolojia ya umeme na microwave. Kunaweza kuwa hakuna wataalamu wa mawasiliano ya redio huko kabisa, kwa kuwa hakuna shida kwao kutatua. Kwa hivyo, watengenezaji wa UAV wanaotafuta suluhu za matatizo ya mawasiliano ya redio yasiyo ya kawaida wanaweza kujikuta wamekatishwa tamaa katika masuala ya mashauriano na usaidizi wa kiufundi.
Modemu zinazotumia itifaki ya redio inayomilikiwa zimejengwa kwa msingi wa chipsi za usindikaji wa ishara za analogi na dijiti. Utulivu wa usambazaji wa chips vile ni juu sana. Kweli, bei pia ni ya juu. Modem kama hizo zina faida zifuatazo.
- Uwezekano mpana wa kurekebisha modemu kwa mahitaji ya mteja, ikiwa ni pamoja na kurekebisha kiolesura cha redio kwa kubadilisha firmware.
- Uwezo wa ziada wa kiolesura cha redio ambao unavutia kwa matumizi katika UAV na haupo katika modemu zilizojengwa kwa misingi ya itifaki za kawaida za redio.
- Utulivu wa juu wa vifaa, ikiwa ni pamoja na. kwa muda mrefu.
- Kiwango cha juu cha usaidizi wa kiufundi, ikiwa ni pamoja na kutatua matatizo yasiyo ya kawaida.
Mapungufu.
- Bei kubwa.
- Vigezo vya uzito na ukubwa vinaweza kuwa mbaya zaidi kuliko zile za modemu zinazotumia itifaki za kawaida za redio.
- Kuongezeka kwa matumizi ya nguvu ya kitengo cha usindikaji wa mawimbi ya dijiti.
Data ya kiufundi ya baadhi ya modemu za UAVs
Jedwali linaonyesha vigezo vya kiufundi vya baadhi ya modemu za UAV zinazopatikana sokoni.
Kumbuka kwamba ingawa modemu ya 3D Link ina nguvu ya chini zaidi ya kusambaza ikilinganishwa na modemu za Picoradio OEM na J11 (25 dBm dhidi ya 27−30 dBm), bajeti ya nishati ya 3D Link ni kubwa kuliko modemu hizo kutokana na unyeti wa juu wa kipokezi (pamoja na kasi sawa ya uhamishaji data kwa modemu zinazolinganishwa). Kwa hivyo, anuwai ya mawasiliano wakati wa kutumia Kiungo cha 3D itakuwa kubwa na ufizi bora wa nishati.
Jedwali. Data ya kiufundi ya baadhi ya modemu za broadband za UAV na robotiki
Parameter
(imefanywa kwenye moduli kutoka kwa Microhard)
(Angalia pia )
Mtengenezaji, nchi
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Ubunifu wa Airborne, Kanada
DTC, Uingereza
Redess, Uchina
Masafa ya mawasiliano [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10-20
Kasi [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Kuchelewa kwa utumaji data [ms] 1−20
25
n/a*
15-100
15-30
Vipimo vya kitengo cha ubao LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (bila makazi)
67h68h22
76h48h20
Uzito wa kitengo cha ubaoni [gramu] 89
105
17.6 (bila makazi)
135
88
Violesura vya habari
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (ya hiari)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethaneti, UART
Ugavi wa umeme wa kitengo cha ubaoni [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Usambazaji wa umeme wa kitengo cha ardhini [Volt/Watt] 18−75 au PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Nguvu ya transmita [dBm] 25
n/a*
27-30
20
30
Usikivu wa kipokezi [dBm] (kwa kasi [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)
Bajeti ya nishati ya Modem [dB] (kwa kasi [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)
Mikanda ya masafa inayotumika [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Rahisi/duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Rahisix
Duplex
Usaidizi wa utofauti
ndiyo
ndiyo
ndiyo
ndiyo
ndiyo
Tenganisha chaneli kwa udhibiti/telemetry
ndiyo
ndiyo
ndiyo
hakuna
ndiyo
Itifaki za udhibiti wa UAV zinazotumika katika kituo cha kudhibiti/telemetry
MAVLink, wamiliki
MAVLink, wamiliki
hakuna
hakuna
Kiungo cha MAV
Usaidizi wa kuzidisha uwezo katika kudhibiti/telemetry channel
ndiyo
ndiyo
hakuna
hakuna
n/a*
Topolojia za mtandao
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP
PTP, PMP, relay
Njia za kuongeza kinga ya kelele
DSSS, ukanda mwembamba na vikandamizaji vya kunde
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Itifaki ya redio
umiliki
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - hakuna data.
Kuhusu mwandishi
Alexander Smorodinov[barua pepe inalindwa]] ni mtaalamu mkuu katika Geoscan LLC katika nyanja ya mawasiliano yasiyotumia waya. Kuanzia 2011 hadi sasa, amekuwa akitengeneza itifaki za redio na algorithms ya usindikaji wa ishara kwa modemu za redio za broadband kwa madhumuni mbalimbali, pamoja na kutekeleza algorithms zilizotengenezwa kulingana na chips za mantiki zinazoweza kupangwa. Maeneo ya kuvutia ya mwandishi ni pamoja na uundaji wa algoriti za ulandanishi, ukadiriaji wa mali ya chaneli, urekebishaji/upunguzaji, usimbaji unaostahimili kelele, pamoja na algoriti za safu ya ufikiaji wa media (MAC). Kabla ya kujiunga na Geoscan, mwandishi alifanya kazi katika mashirika mbalimbali, akitengeneza vifaa vya mawasiliano vya wireless vya desturi. Kuanzia 2002 hadi 2007, alifanya kazi katika Proteus LLC kama mtaalamu mkuu katika maendeleo ya mifumo ya mawasiliano kulingana na kiwango cha IEEE802.16 (WiMAX). Kuanzia 1999 hadi 2002, mwandishi alihusika katika ukuzaji wa algorithms zinazostahimili kelele na uundaji wa njia za kiunga cha redio katika Taasisi ya Utafiti ya Jimbo la Federal Unitary Enterprise "Granit". Mwandishi alipokea Mgombea wa shahada ya Sayansi ya Ufundi kutoka Chuo Kikuu cha St. Petersburg cha Ala za Anga mwaka 1998 na shahada ya Uhandisi wa Redio kutoka chuo kikuu hicho mwaka wa 1995. Alexander ni mwanachama wa sasa wa IEEE na Jumuiya ya Mawasiliano ya IEEE.
Chanzo: mapenzi.com