Ang hamon ng pagpapadala ng malaking halaga ng data mula sa isang unmanned aerial vehicle (UAV) o ground robotics ay hindi karaniwan sa mga modernong aplikasyon. Tinatalakay ng artikulong ito ang pamantayan sa pagpili para sa mga broadband modem at mga kaugnay na problema. Ang artikulo ay isinulat para sa mga developer ng UAV at robotics.
Pamantayan sa Pinili
Ang pangunahing pamantayan para sa pagpili ng broadband modem para sa mga UAV o robotics ay:
- Saklaw ng komunikasyon.
- Pinakamataas na rate ng paglilipat ng data.
- Pagkaantala sa paghahatid ng data.
- Mga parameter ng timbang at sukat.
- Mga suportadong interface ng impormasyon.
- Mga kinakailangan sa nutrisyon.
- Paghiwalayin ang control/telemetry channel.
Saklaw ng komunikasyon
Ang hanay ng komunikasyon ay nakasalalay hindi lamang sa modem, kundi pati na rin sa mga antenna, antenna cable, mga kondisyon ng pagpapalaganap ng radio wave, panlabas na interference at iba pang mga dahilan. Upang paghiwalayin ang mga parameter ng modem mismo mula sa iba pang mga parameter na nakakaapekto sa hanay ng komunikasyon, isaalang-alang ang equation ng hanay [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Pagpapalaganap ng mga radio wave at pagpapatakbo ng mga radio link. Koneksyon. 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}},$$display$$
saan
$inline$R$inline$ — kinakailangang hanay ng komunikasyon sa metro;
$inline$F$inline$ — frequency sa Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — modem transmitter power sa dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — transmitter antenna gain sa dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — pagkalugi sa cable mula sa modem papunta sa transmitter antenna sa dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — gain ng receiver antenna sa dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — pagkalugi sa cable mula sa modem patungo sa receiver antenna sa dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensitivity ng modem receiver sa dBm;
Ang $inline$|V|_{dB}$inline$ ay isang attenuation factor na isinasaalang-alang ang mga karagdagang pagkalugi dahil sa impluwensya ng ibabaw ng Earth, mga halaman, atmospera at iba pang mga salik sa dB.
Mula sa range equation, malinaw na ang range ay nakasalalay lamang sa dalawang parameter ng modem: transmitter power $inline$P_{TXdBm}$inline$ at receiver sensitivity $inline$P_{RXdBm}$inline$, o sa halip ay sa kanilang pagkakaiba - ang badyet ng enerhiya ng modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Ang natitirang mga parameter sa equation ng hanay ay naglalarawan sa mga kondisyon ng pagpapalaganap ng signal at ang mga parameter ng mga antenna-feeder device, i.e. walang kinalaman sa modem.
Kaya, upang mapataas ang hanay ng komunikasyon, kailangan mong pumili ng modem na may malaking halaga ng $inline$B_m$inline$. Sa turn, ang $inline$B_m$inline$ ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pagtaas ng $inline$P_{TXdBm}$inline$ o sa pamamagitan ng pagbaba ng $inline$P_{RXdBm}$inline$. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga developer ng UAV ay naghahanap ng isang modem na may mataas na kapangyarihan ng transmiter at hindi gaanong binibigyang pansin ang sensitivity ng receiver, bagaman kailangan nilang gawin ang eksaktong kabaligtaran. Ang isang malakas na on-board transmitter ng isang broadband modem ay nagsasangkot ng mga sumusunod na problema:
- mataas na pagkonsumo ng enerhiya;
- kailangan para sa paglamig;
- pagkasira ng electromagnetic compatibility (EMC) sa iba pang on-board equipment ng UAV;
- mababang lihim ng enerhiya.
Ang unang dalawang problema ay nauugnay sa katotohanan na ang mga modernong pamamaraan ng pagpapadala ng malaking halaga ng impormasyon sa isang channel ng radyo, halimbawa OFDM, ay nangangailangan ng linear tagapaghatid. Ang kahusayan ng mga modernong linear radio transmitters ay mababa: 10–30%. Kaya, ang 70-90% ng mahalagang enerhiya ng UAV power supply ay na-convert sa init, na dapat na mahusay na alisin mula sa modem, kung hindi man ito ay mabibigo o ang output power nito ay bababa dahil sa sobrang pag-init sa pinaka-hindi angkop na sandali. Halimbawa, ang isang 2 W transmitter ay kukuha ng 6–20 W mula sa power supply, kung saan ang 4–18 W ay iko-convert sa init.
Ang energy stealth ng isang radio link ay mahalaga para sa mga espesyal at militar na aplikasyon. Ang mababang stealth ay nangangahulugan na ang signal ng modem ay nakita na may medyo mataas na posibilidad ng reconnaissance receiver ng jamming station. Alinsunod dito, ang posibilidad na sugpuin ang isang radio link na may mababang energy stealth ay mataas din.
Ang sensitivity ng isang modem receiver ay nagpapakilala sa kakayahan nitong kumuha ng impormasyon mula sa mga natanggap na signal na may partikular na antas ng kalidad. Maaaring mag-iba ang pamantayan sa kalidad. Para sa mga digital na sistema ng komunikasyon, ang posibilidad ng isang bit error (bit error rate - BER) o ang posibilidad ng isang error sa isang packet ng impormasyon (frame error rate - FER) ay kadalasang ginagamit. Sa totoo lang, ang sensitivity ay ang antas ng mismong signal kung saan dapat kunin ang impormasyon. Halimbawa, ang sensitivity ng −98 dBm na may BER = 10−6 ay nagpapahiwatig na ang impormasyong may ganitong BER ay maaaring makuha mula sa isang signal na may antas na −98 dBm o mas mataas, ngunit ang impormasyon na may antas na, sabihin nating, −99 dBm ay maaaring hindi na makukuha mula sa isang senyas na may antas na, sabihin nating, −1 dBm. Siyempre, ang pagbaba sa kalidad habang bumababa ang antas ng signal ay nangyayari nang paunti-unti, ngunit ito ay nagkakahalaga ng pag-iingat na karamihan sa mga modernong modem ay may tinatawag na. threshold effect kung saan ang pagbaba sa kalidad kapag bumababa ang antas ng signal sa ibaba ng sensitivity ay nangyayari nang napakabilis. Sapat na bawasan ang signal ng 2-10 dB sa ibaba ng sensitivity para tumaas ang BER sa 1-XNUMX, na nangangahulugan na hindi ka na makakakita ng video mula sa UAV. Ang threshold effect ay isang direktang kinahinatnan ng theorem ni Shannon para sa isang maingay na channel; hindi ito maaaring alisin. Ang pagkasira ng impormasyon kapag bumababa ang antas ng signal sa ibaba ng sensitivity ay nangyayari dahil sa impluwensya ng ingay na nabuo sa loob mismo ng receiver. Ang panloob na ingay ng isang receiver ay hindi maaaring ganap na maalis, ngunit posible na bawasan ang antas nito o matutunang mahusay na kumuha ng impormasyon mula sa isang maingay na signal. Ginagamit ng mga tagagawa ng modem ang parehong mga pamamaraang ito, na gumagawa ng mga pagpapabuti sa mga bloke ng RF ng receiver at pagpapabuti ng mga algorithm sa pagproseso ng digital na signal. Ang pagpapabuti ng sensitivity ng modem receiver ay hindi humahantong sa ganoong kapansin-pansing pagtaas sa pagkonsumo ng kuryente at pagkawala ng init bilang pagtaas ng kapangyarihan ng transmitter. Mayroong, siyempre, isang pagtaas sa pagkonsumo ng enerhiya at pagbuo ng init, ngunit ito ay medyo katamtaman.
Ang sumusunod na algorithm ng pagpili ng modem ay inirerekomenda mula sa punto ng view ng pagkamit ng kinakailangang hanay ng komunikasyon.
- Magpasya sa rate ng paglilipat ng data.
- Pumili ng modem na may pinakamahusay na sensitivity para sa kinakailangang bilis.
- Tukuyin ang hanay ng komunikasyon sa pamamagitan ng pagkalkula o eksperimento.
- Kung ang hanay ng komunikasyon ay lumalabas na mas mababa kaysa sa kinakailangan, subukang gamitin ang mga sumusunod na hakbang (isinaayos sa pagkakasunud-sunod ng pagbabawas ng priyoridad):
- bawasan ang mga pagkalugi sa mga antenna cable $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ sa pamamagitan ng paggamit ng cable na may mas mababang linear attenuation sa operating frequency at/o pagbabawas ng haba ng mga cable;
- pataasin ang antenna gain $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- dagdagan ang kapangyarihan ng transmiter ng modem.
Ang mga halaga ng sensitivity ay nakasalalay sa rate ng paglipat ng data ayon sa panuntunan: mas mataas na bilis - mas masahol na sensitivity. Halimbawa, ang −98 dBm sensitivity para sa 8 Mbps ay mas mahusay kaysa sa −95 dBm sensitivity para sa 12 Mbps. Maaari mong ihambing ang mga modem sa mga tuntunin ng pagiging sensitibo para lamang sa parehong bilis ng paglipat ng data.
Ang data sa kapangyarihan ng transmitter ay halos palaging available sa mga detalye ng modem, ngunit ang data sa sensitivity ng receiver ay hindi palaging available o hindi sapat. Hindi bababa sa, ito ay isang dahilan upang maging maingat, dahil ang magagandang numero ay halos hindi makatuwirang itago. Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng hindi pag-publish ng data ng sensitivity, inaalis ng tagagawa ang pagkakataon ng mamimili na tantyahin ang hanay ng komunikasyon sa pamamagitan ng pagkalkula. sa mga pagbili ng modem.
Pinakamataas na rate ng paglilipat ng data
Ang pagpili ng modem batay sa parameter na ito ay medyo simple kung malinaw na tinukoy ang mga kinakailangan sa bilis. Ngunit mayroong ilang mga nuances.
Kung ang problemang nalutas ay nangangailangan ng pagtiyak ng pinakamataas na posibleng hanay ng komunikasyon at sa parehong oras posible na maglaan ng isang sapat na malawak na frequency band para sa isang link sa radyo, pagkatapos ay mas mahusay na pumili ng isang modem na sumusuporta sa isang malawak na frequency band (bandwidth). Ang katotohanan ay ang kinakailangang bilis ng impormasyon ay maaaring makamit sa isang medyo makitid na frequency band sa pamamagitan ng paggamit ng mga siksik na uri ng modulasyon (16QAM, 64QAM, 256QAM, atbp.), o sa isang malawak na frequency band sa pamamagitan ng paggamit ng low-density modulation (BPSK, QPSK). ). Ang paggamit ng low-density modulation para sa mga naturang gawain ay mas mainam dahil sa mas mataas nitong kaligtasan sa ingay. Samakatuwid, ang sensitivity ng receiver ay mas mahusay; naaayon, ang badyet ng enerhiya ng modem ay tumataas at, bilang isang resulta, ang hanay ng komunikasyon.
Minsan itinatakda ng mga manufacturer ng UAV ang bilis ng impormasyon ng link ng radyo na mas mataas kaysa sa bilis ng source, literal na 2 o higit pang beses, na nangangatwiran na ang mga source gaya ng mga video codec ay may variable na bitrate at dapat piliin ang bilis ng modem na isinasaalang-alang ang maximum na halaga. ng bitrate emissions. Sa kasong ito, natural na bumababa ang hanay ng komunikasyon. Hindi mo dapat gamitin ang pamamaraang ito maliban kung talagang kinakailangan. Karamihan sa mga modernong modem ay may malaking buffer sa transmitter na maaaring magpakinis ng bitrate spike nang walang packet loss. Samakatuwid, ang reserba ng bilis na higit sa 25% ay hindi kinakailangan. Kung may dahilan upang maniwala na ang buffer capacity ng modem na binibili ay hindi sapat at isang makabuluhang mas malaking pagtaas sa bilis ay kinakailangan, pagkatapos ay mas mahusay na tumanggi na bumili ng naturang modem.
Pagkaantala sa paglilipat ng data
Kapag sinusuri ang parameter na ito, mahalagang paghiwalayin ang pagkaantala na nauugnay sa paghahatid ng data sa link ng radyo mula sa pagkaantala na ginawa ng encoding/decoding device ng pinagmumulan ng impormasyon, gaya ng video codec. Ang pagkaantala sa link ng radyo ay binubuo ng 3 mga halaga.
- Pagkaantala dahil sa pagpoproseso ng signal sa transmitter at receiver.
- Pagkaantala dahil sa pagpapalaganap ng signal mula sa transmitter patungo sa receiver.
- Pagkaantala dahil sa data buffering sa transmitter sa time division duplex (TDD) modem.
Ang type 1 latency, sa karanasan ng may-akda, ay mula sa sampu-sampung microsecond hanggang isang millisecond. Ang pagkaantala ng uri 2 ay depende sa hanay ng komunikasyon, halimbawa, para sa isang 100 km link ito ay 333 μs. Ang pagkaantala ng uri 3 ay depende sa haba ng TDD frame at sa ratio ng tagal ng ikot ng paghahatid sa kabuuang tagal ng frame at maaaring mag-iba mula 0 hanggang sa tagal ng frame, ibig sabihin, ito ay isang random na variable. Kung ang transmitted information packet ay nasa transmitter input habang ang modem ay nasa transmission cycle, ang packet ay ipapadala sa himpapawid na may zero delay type 3. Kung ang packet ay medyo huli at ang reception cycle ay nagsimula na, kung gayon ito ay maaantala sa buffer ng transmitter para sa tagal ng ikot ng pagtanggap. Ang karaniwang haba ng TDD frame ay mula 2 hanggang 20 ms, kaya ang pinakamasamang kaso ng pagkaantala ng Type 3 ay hindi lalampas sa 20 ms. Kaya, ang kabuuang pagkaantala sa radio link ay nasa hanay na 3−21 ms.
Ang pinakamahusay na paraan upang malaman ang pagkaantala sa isang link sa radyo ay isang buong sukat na eksperimento gamit ang mga utility upang suriin ang mga katangian ng network. Hindi inirerekomenda na sukatin ang pagkaantala gamit ang paraan ng paghiling-tugon, dahil ang pagkaantala sa pasulong at pabalik na direksyon ay maaaring hindi pareho para sa mga TDD modem.
Mga parameter ng timbang at sukat
Ang pagpili ng on-board na unit ng modem ayon sa pamantayang ito ay hindi nangangailangan ng anumang mga espesyal na komento: mas maliit at mas magaan ang mas mahusay. Huwag kalimutan din ang tungkol sa pangangailangan na palamig ang on-board unit; maaaring kailanganin ang mga karagdagang radiator, at naaayon, ang timbang at mga sukat ay maaari ding tumaas. Ang kagustuhan dito ay dapat ibigay sa magaan, maliit na laki ng mga yunit na may mababang paggamit ng kuryente.
Para sa isang ground-based na unit, ang mga mass-dimensional na parameter ay hindi masyadong kritikal. Ang kadalian ng paggamit at pag-install ay nauuna. Ang yunit ng lupa ay dapat na isang aparato na mapagkakatiwalaan na protektado mula sa mga panlabas na impluwensya na may isang maginhawang sistema ng pag-mount sa isang palo o tripod. Ang isang mahusay na pagpipilian ay kapag ang ground unit ay isinama sa parehong pabahay na may antena. Sa isip, ang ground unit ay dapat na konektado sa control system sa pamamagitan ng isang maginhawang connector. Ito ay magliligtas sa iyo mula sa malalakas na salita kapag kailangan mong magsagawa ng deployment work sa temperatura na −20 degrees.
Mga Kinakailangan sa Pandiyeta
Ang mga onboard unit, bilang panuntunan, ay ginawa na may suporta para sa isang malawak na hanay ng mga supply voltage, halimbawa 7-30 V, na sumasaklaw sa karamihan ng mga opsyon sa boltahe sa UAV power network. Kung mayroon kang pagkakataon na pumili mula sa ilang mga boltahe ng supply, pagkatapos ay bigyan ng kagustuhan ang pinakamababang halaga ng boltahe ng supply. Bilang isang patakaran, ang mga modem ay panloob na pinapagana mula sa mga boltahe na 3.3 at 5.0 V sa pamamagitan ng pangalawang mga suplay ng kuryente. Ang kahusayan ng mga pangalawang power supply na ito ay mas mataas, mas maliit ang pagkakaiba sa pagitan ng input at panloob na boltahe ng modem. Ang pagtaas ng kahusayan ay nangangahulugan ng pagbawas sa pagkonsumo ng enerhiya at pagbuo ng init.
Ang mga yunit ng lupa, sa kabilang banda, ay dapat na sumusuporta sa kapangyarihan mula sa isang medyo mataas na mapagkukunan ng boltahe. Pinapayagan nito ang paggamit ng isang power cable na may maliit na cross-section, na nagpapababa ng timbang at nagpapadali sa pag-install. Ang lahat ng iba pang bagay ay pantay, bigyan ng kagustuhan ang mga ground-based na unit na may suporta sa PoE (Power over Ethernet). Sa kasong ito, isang Ethernet cable lamang ang kinakailangan upang ikonekta ang ground unit sa control station.
Paghiwalayin ang control/telemetry channel
Isang mahalagang tampok sa mga kaso kung saan walang natitirang puwang sa UAV upang mag-install ng isang hiwalay na command-telemetry modem. Kung may espasyo, maaaring gumamit ng hiwalay na control/telemetry channel ng broadband modem bilang backup. Kapag pumipili ng modem na may ganitong opsyon, bigyang-pansin ang katotohanan na sinusuportahan ng modem ang nais na protocol para sa komunikasyon sa UAV (MAVLink o pagmamay-ari) at ang kakayahang mag-multiply ng control channel/telemetry data sa isang maginhawang interface sa ground station (GS). ). Halimbawa, ang on-board na unit ng isang broadband modem ay konektado sa autopilot sa pamamagitan ng isang interface tulad ng RS232, UART o CAN, at ang ground unit ay konektado sa control computer sa pamamagitan ng isang Ethernet interface kung saan ito ay kinakailangan upang makipagpalitan ng command. , telemetry at impormasyon ng video. Sa kasong ito, dapat na kayang i-multiply ng modem ang command at telemetry stream sa pagitan ng RS232, UART o CAN na mga interface ng on-board unit at ang Ethernet interface ng ground unit.
Iba pang mga parameter na dapat bigyang pansin
Availability ng duplex mode. Ang mga broadband modem para sa mga UAV ay sumusuporta sa alinman sa simplex o duplex na mga operating mode. Sa simplex mode, ang paghahatid ng data ay pinapayagan lamang sa direksyon mula sa UAV hanggang sa NS, at sa duplex mode - sa parehong direksyon. Bilang panuntunan, ang mga simplex modem ay may built-in na video codec at idinisenyo upang gumana sa mga video camera na walang video codec. Ang isang simplex modem ay hindi angkop para sa pagkonekta sa isang IP camera o anumang iba pang mga device na nangangailangan ng koneksyon sa IP. Sa kabaligtaran, ang isang duplex modem, bilang panuntunan, ay idinisenyo upang ikonekta ang on-board IP network ng UAV sa IP network ng NS, ibig sabihin, sinusuportahan nito ang mga IP camera at iba pang mga IP device, ngunit maaaring walang built- sa video codec, dahil ang mga IP video camera ay karaniwang mayroong iyong video codec. Ang suporta sa interface ng Ethernet ay posible lamang sa mga full-duplex modem.
Pagtanggap ng pagkakaiba-iba (diversity ng RX). Ang pagkakaroon ng kakayahang ito ay sapilitan upang matiyak ang tuluy-tuloy na komunikasyon sa buong distansya ng paglipad. Kapag nagpapalaganap sa ibabaw ng Earth, ang mga radio wave ay dumarating sa receiving point sa dalawang beam: kasama ang isang direktang landas at may repleksyon mula sa ibabaw. Kung ang pagdaragdag ng mga alon ng dalawang beam ay nangyayari sa yugto, kung gayon ang patlang sa punto ng pagtanggap ay pinalakas, at kung sa antiphase, ito ay humina. Ang pagpapahina ay maaaring maging makabuluhan - hanggang sa kumpletong pagkawala ng komunikasyon. Ang pagkakaroon ng dalawang antenna sa NS, na matatagpuan sa iba't ibang taas, ay nakakatulong upang malutas ang problemang ito, dahil kung sa lokasyon ng isang antena ang mga beam ay idinagdag sa antiphase, kung gayon sa lokasyon ng iba ay hindi nila ginagawa. Bilang resulta, makakamit mo ang isang matatag na koneksyon sa buong distansya.
Mga suportadong network topologies. Maipapayo na pumili ng modem na nagbibigay ng suporta hindi lamang para sa point-to-point (PTP) topology, kundi para sa point-to-multipoint (PMP) at relay (repeater) topologies. Ang paggamit ng relay sa pamamagitan ng isang karagdagang UAV ay nagbibigay-daan sa iyo upang makabuluhang palawakin ang saklaw na lugar ng pangunahing UAV. Papayagan ka ng suporta ng PMP na makatanggap ng impormasyon nang sabay-sabay mula sa ilang UAV sa isang NS. Pakitandaan din na ang pagsuporta sa PMP at relay ay mangangailangan ng pagtaas sa bandwidth ng modem kumpara sa kaso ng komunikasyon sa isang solong UAV. Samakatuwid, para sa mga mode na ito ay inirerekomenda na pumili ng isang modem na sumusuporta sa isang malawak na frequency band (hindi bababa sa 15-20 MHz).
Pagkakaroon ng mga paraan upang mapataas ang kaligtasan sa ingay. Isang kapaki-pakinabang na opsyon, dahil sa matinding interference na kapaligiran sa mga lugar kung saan ginagamit ang mga UAV. Ang kaligtasan sa ingay ay nauunawaan bilang ang kakayahan ng isang sistema ng komunikasyon na maisagawa ang paggana nito sa pagkakaroon ng interference ng artipisyal o natural na pinagmulan sa channel ng komunikasyon. Mayroong dalawang paraan upang labanan ang panghihimasok. Diskarte 1: idisenyo ang modem receiver upang mapagkakatiwalaan itong makatanggap ng impormasyon kahit na sa pagkakaroon ng interference sa banda ng channel ng komunikasyon, sa halaga ng ilang pagbawas sa bilis ng paghahatid ng impormasyon. Diskarte 2: Pigilan o bawasan ang interference sa input ng receiver. Ang mga halimbawa ng pagpapatupad ng unang diskarte ay ang spectrum spread system, katulad ng: frequency hopping (FH), pseudo-random sequence spread spectrum (DSSS) o isang hybrid ng pareho. Ang teknolohiya ng FH ay naging laganap sa mga UAV control channel dahil sa mababang kinakailangang data transfer rate sa naturang channel ng komunikasyon. Halimbawa, para sa bilis na 16 kbit/s sa isang 20 MHz band, humigit-kumulang 500 frequency position ang maaaring isaayos, na nagbibigay-daan sa maaasahang proteksyon laban sa narrow-band interference. Ang paggamit ng FH para sa isang broadband na channel ng komunikasyon ay may problema dahil ang resultang frequency band ay masyadong malaki. Halimbawa, para makakuha ng 500 frequency position kapag nagtatrabaho sa isang signal na may 4 MHz bandwidth, kakailanganin mo ng 2 GHz ng libreng bandwidth! Sobra para maging totoo. Ang paggamit ng DSSS para sa isang broadband na channel ng komunikasyon na may mga UAV ay mas may kaugnayan. Sa teknolohiyang ito, ang bawat bit ng impormasyon ay nadoble nang sabay-sabay sa ilang (o kahit lahat) na frequency sa signal band at, sa pagkakaroon ng narrow-band interference, ay maaaring ihiwalay sa mga bahagi ng spectrum na hindi apektado ng interference. Ang paggamit ng DSSS, pati na rin ang FH, ay nagpapahiwatig na kapag lumitaw ang interference sa channel, kakailanganin ang pagbawas sa rate ng paghahatid ng data. Gayunpaman, malinaw na mas mahusay na makatanggap ng video mula sa isang UAV sa isang mas mababang resolution kaysa sa wala. Ginagamit ng Approach 2 ang katotohanan na ang interference, hindi katulad ng panloob na ingay ng receiver, ay pumapasok sa radio link mula sa labas at, kung may ilang paraan sa modem, ay maaaring pigilan. Posible ang pagsugpo sa interference kung ito ay naisalokal sa spectral, temporal o spatial na mga domain. Halimbawa, ang narrowband interference ay naisalokal sa spectral na rehiyon at maaaring "putulin" mula sa spectrum gamit ang isang espesyal na filter. Katulad nito, ang pulsed noise ay naisalokal sa domain ng oras; upang sugpuin ito, ang apektadong lugar ay tinanggal mula sa input signal ng receiver. Kung ang interference ay hindi makitid o pulsed, ang isang spatial suppressor ay maaaring gamitin upang sugpuin ito, dahil pumapasok ang interference sa receiving antenna mula sa isang source mula sa isang tiyak na direksyon. Kung ang zero ng radiation pattern ng tumatanggap na antena ay nakaposisyon sa direksyon ng pinagmumulan ng interference, pipigilan ang interference. Ang ganitong mga sistema ay tinatawag na adaptive beamforming at beam nulling system.
Ginagamit ang radio protocol. Ang mga tagagawa ng modem ay maaaring gumamit ng standard (WiFi, DVB-T) o proprietary radio protocol. Ang parameter na ito ay bihirang ipinahiwatig sa mga pagtutukoy. Ang paggamit ng DVB-T ay hindi direktang ipinahiwatig ng mga sinusuportahang frequency band na 2/4/6/7/8, minsan 10 MHz at ang pagbanggit sa teksto ng detalye ng COFDM (coded OFDM) na teknolohiya kung saan ginagamit ang OFDM kasabay ng na may coding na lumalaban sa ingay. Sa pagdaan, tandaan namin na ang COFDM ay isang slogan sa advertising lamang at walang anumang mga pakinabang sa OFDM, dahil ang OFDM na walang noise-resistant coding ay hindi kailanman ginagamit sa pagsasanay. I-equalize ang COFDM at OFDM kapag nakita mo ang mga abbreviation na ito sa mga detalye ng radio modem.
Ang mga modem na gumagamit ng isang karaniwang protocol ay karaniwang binuo batay sa isang dalubhasang chip (WiFi, DVB-T) na gumagana kasabay ng isang microprocessor. Ang paggamit ng custom na chip ay nagpapagaan sa tagagawa ng modem ng maraming sakit ng ulo na nauugnay sa pagdidisenyo, pagmomodelo, pagpapatupad, at pagsubok ng kanilang sariling radio protocol. Ang microprocessor ay ginagamit upang bigyan ang modem ng kinakailangang pag-andar. Ang ganitong mga modem ay may mga sumusunod na pakinabang.
- Mababa ang presyo.
- Magandang timbang at sukat na mga parameter.
- Mababang paggamit ng kuryente.
May mga disadvantages din.
- Kawalan ng kakayahang baguhin ang mga katangian ng interface ng radyo sa pamamagitan ng pagpapalit ng firmware.
- Mababang katatagan ng mga supply sa mahabang panahon.
- Mga limitadong kakayahan sa pagbibigay ng kwalipikadong teknikal na suporta kapag nilulutas ang mga hindi karaniwang problema.
Ang mababang katatagan ng mga supply ay dahil sa ang katunayan na ang mga tagagawa ng chip ay pangunahing nakatuon sa mass market (mga TV, computer, atbp.). Ang mga tagagawa ng mga modem para sa mga UAV ay hindi isang priyoridad para sa kanila at hindi nila sa anumang paraan maimpluwensyahan ang desisyon ng tagagawa ng chip na ihinto ang produksyon nang walang sapat na kapalit sa isa pang produkto. Ang tampok na ito ay pinalalakas ng trend ng packaging ng mga radio interface sa mga espesyal na microcircuits tulad ng "system on chip" (System on Chip - SoC), at samakatuwid ang mga indibidwal na radio interface chip ay unti-unting nahuhugas mula sa semiconductor market.
Ang mga limitadong kakayahan sa pagbibigay ng teknikal na suporta ay dahil sa katotohanan na ang mga development team ng mga modem batay sa karaniwang radio protocol ay may mahusay na staff ng mga espesyalista, pangunahin sa teknolohiya ng electronics at microwave. Maaaring walang mga espesyalista sa komunikasyon sa radyo doon, dahil walang mga problema para sa kanila upang malutas. Samakatuwid, ang mga tagagawa ng UAV na naghahanap ng mga solusyon sa mga di-maliit na problema sa komunikasyon sa radyo ay maaaring madismaya sa mga tuntunin ng konsultasyon at teknikal na tulong.
Ang mga modem na gumagamit ng proprietary radio protocol ay binuo batay sa unibersal na analog at digital signal processing chips. Ang katatagan ng supply ng naturang mga chips ay napakataas. Totoo, mataas din ang presyo. Ang ganitong mga modem ay may mga sumusunod na pakinabang.
- Malawak na mga posibilidad para sa pag-adapt ng modem sa mga pangangailangan ng customer, kabilang ang pag-adapt sa radio interface sa pamamagitan ng pagpapalit ng firmware.
- Karagdagang mga kakayahan sa interface ng radyo na kawili-wili para sa paggamit sa mga UAV at wala sa mga modem na binuo batay sa mga karaniwang protocol ng radyo.
- Mataas na katatagan ng mga supply, kasama. sa mahabang panahon.
- Mataas na antas ng teknikal na suporta, kabilang ang paglutas ng mga hindi karaniwang problema.
Mga disadvantages.
- Mataas na presyo
- Ang mga parameter ng timbang at laki ay maaaring mas malala kaysa sa mga modem na gumagamit ng mga karaniwang protocol ng radyo.
- Tumaas na pagkonsumo ng kuryente ng digital signal processing unit.
Teknikal na data ng ilang modem para sa mga UAV
Ipinapakita ng Talahanayan ang mga teknikal na parameter ng ilang modem para sa mga UAV na available sa merkado.
Tandaan na kahit na ang 3D Link modem ay may pinakamababang transmit power kumpara sa Picoradio OEM at J11 modem (25 dBm vs. 27−30 dBm), ang 3D Link power budget ay mas mataas kaysa sa mga modem na iyon dahil sa mataas na sensitivity ng receiver (na may parehong bilis ng paglipat ng data para sa mga modem na inihambing). Kaya, ang hanay ng komunikasyon kapag gumagamit ng 3D Link ay magiging mas malaki sa mas mahusay na energy stealth.
mesa. Teknikal na data ng ilang broadband modem para sa mga UAV at robotics
Parametro
(ginawa sa modyul mula sa Microhard)
(Tingnan din )
Tagagawa, bansa
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Airborne Innovations, Canada
DTC, UK
Redess, China
Saklaw ng komunikasyon [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10 20-
Bilis [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6 6-
0.78 28-
0.144 31.668-
1.5 6-
Pagkaantala sa paghahatid ng data [ms] 1−20
25
n/a*
15 100-
15 30-
Mga sukat ng on-board unit LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (walang pabahay)
67h68h22
76h48h20
Timbang ng on-board unit [gram] 89
105
17.6 (walang pabahay)
135
88
Mga interface ng impormasyon
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opsyonal)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
On-board unit power supply [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Power supply ng ground unit [Volt/Watt] 18−75 o PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Power ng transmitter [dBm] 25
n/a*
27 30-
20
30
Ang sensitivity ng receiver [dBm] (para sa bilis [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)
Ang badyet ng enerhiya ng modem [dB] (para sa bilis [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)
Mga sinusuportahang frequency band [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simplex/duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Simplex
Duplex
Suporta sa pagkakaiba-iba
oo
oo
oo
oo
oo
Paghiwalayin ang channel para sa control/telemetry
oo
oo
oo
hindi
oo
Mga sinusuportahang UAV control protocol sa control/telemetry channel
MAVLink, pagmamay-ari
MAVLink, pagmamay-ari
hindi
hindi
Link ng MAV
Multiplexing na suporta sa control/telemetry channel
oo
oo
hindi
hindi
n/a*
Mga topolohiya ng network
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP
PTP, PMP, relay
Paraan para sa pagtaas ng kaligtasan sa ingay
DSSS, narrowband at pulse suppressors
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Protocol ng radyo
pagmamay-ari
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - walang data.
Tungkol sa May-akda
Alexander Smorodinov [[protektado ng email]] ay isang nangungunang espesyalista sa Geoscan LLC sa larangan ng mga wireless na komunikasyon. Mula 2011 hanggang sa kasalukuyan, siya ay bumubuo ng mga radio protocol at signal processing algorithm para sa broadband radio modem para sa iba't ibang layunin, pati na rin ang pagpapatupad ng mga binuo na algorithm batay sa programmable logic chips. Kabilang sa mga lugar ng interes ng may-akda ang pagbuo ng mga algorithm ng pag-synchronize, pagtatantya ng channel property, modulation/demodulation, noise-resistant coding, pati na rin ang ilang media access layer (MAC) algorithm. Bago sumali sa Geoscan, ang may-akda ay nagtrabaho sa iba't ibang mga organisasyon, na bumubuo ng mga custom na wireless na aparato sa komunikasyon. Mula 2002 hanggang 2007, nagtrabaho siya sa Proteus LLC bilang isang nangungunang espesyalista sa pagbuo ng mga sistema ng komunikasyon batay sa pamantayan ng IEEE802.16 (WiMAX). Mula 1999 hanggang 2002, ang may-akda ay kasangkot sa pagbuo ng mga algorithm ng coding na lumalaban sa ingay at pagmomodelo ng mga ruta ng radio link sa Federal State Unitary Enterprise Central Research Institute na "Granit". Nakatanggap ang may-akda ng degree na Candidate of Technical Sciences mula sa St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation noong 1998 at isang Radio Engineering degree mula sa parehong unibersidad noong 1995. Si Alexander ay kasalukuyang miyembro ng IEEE at ng IEEE Communications Society.
Pinagmulan: www.habr.com