UAV деректер сілтемелері үшін RF сілтеме бюджетін қалай есептеу керек

UAV деректерінің сілтемесі жердегі қысқа сынақ кезінде сенімді болып көрінуі мүмкін және ұшақ максималды қашықтыққа жеткенде, жағалауға көтерілгенде немесе жоғары жылдамдықты бейне ағынын өткізгенде сәтсіз болуы мүмкін. Қиындық жай ғана жеткілікті тарату қуатын таңдау емес; әрбір антеннаның күшеюі, аппараттық құралдың жоғалуы, таралу жоғалуы, қабылдағыш шегі және жұмыс күйі бірге бағалануы керек.

Практикалық UAV деректер байланысының бюджеті бұл айнымалы мәндерді алынған қуат пен пайдалануға болатын маржаның бағалауына айналдырады. Есептеу миссия жағдайынан басталады, таратқыштан қабылдағышқа дейінгі РЖ жолымен жүреді, ұшуға байланысты шығындарды қосады және басқару және пайдалы жүктеме сілтемелерінің жеткілікті резервті сақтайтынын анықтайды.

 

Формуладан емес, миссиядан бастаңыз

Қосылу, телеметрия және пайдалы жүктеме талаптарын бөліңіз

Пәрмен, телеметрия және пайдалы жүктеме деректері бір жалпы трафик ағыны ретінде қарастырылмауы керек. Пәрменді қосу аз деректерді тасымалдауы мүмкін, бірақ аз кідіріс пен өте жоғары үздіксіздікті қажет етеді. Телеметрия төмен жылдамдыққа шыдауы мүмкін, ал HD бейне төмен байланысы қол жетімді сыйымдылықтың көп бөлігін тұтынуы және таңдалған модуляциясы үшін күшті сигналды талап етуі мүмкін.

Әрбір қызмет үшін пайдалы жүктің ең аз өткізу қабілетін, максималды қолайлы кешігуді, пакет жоғалтуға төзімділігін және қажетті қолжетімділікті жазып алыңыз. Радионың физикалық деңгейінің ең жоғары жылдамдығынан гөрі қолданбаның өткізу қабілетін пайдаланыңыз, себебі хаттаманың үстеме шығындары, қайта жіберулер, трафикті басқару және модуляцияны өзгерту пайдалы жүктеме үшін қолжетімді сыйымдылықты азайтады. Сондықтан UAV деректер байланысының бюджеті кем дегенде екі шекпен тексерілуі керек: біреуі команда мен басқаруды қолдау үшін, екіншісі қажетті бейне немесе сенсор ағынын қолдау үшін.

Ұшу конвертіндегі ең нашар нүктені таңдаңыз

Қашықтық жарнамаланған миссия радиусын ғана емес, маршруттың ең әлсіз нақты нүктесін көрсетуі керек. Жердегі станциядан басқа биіктіктегі ұшақ үшін көлбеу диапазонды пайдаланыңыз:

Көлбеу диапазон = √(көлденең қашықтық⊃2; + биіктік айырмашылығы⊃2;)

Тек геометрия ең нашар нүктені анықтамайды. Бұрылыстар, қадамның өзгеруі, тік биіктік бұрыштары, кері бағыттар және пайдалы жүктің орналасуы жердегі станцияны әуедегі антенна үлгісінің әлсіз бөлігіне қоюы мүмкін. Миссияның дұрыс кірісі - басқа нүкте сәл алыс болса да, ең әлсіз сенімді сілтемені тудыратын позиция мен ұшақ қатынасы.

 

Әрбір пайда мен шығынды бір есептеуге салыңыз

Бір нақты радио конфигурациясынан кіріс парағын құрастырыңыз

Бір толық жұмыс режимінен бастаңыз. Бұл сипаттамалар бір уақытта орындалмайтын болса, ең жоғары жіберу қуатын, тар жолақты сезімталдықты, ең кең арнаны және ең жоғары деректер жылдамдығын біріктірмеңіз.

Бірліктер әртүрлі рөлдерге ие. дБм абсолютті қуат деңгейін білдіреді, dBi изотропты радиаторға қатысты антеннаның күшеюін сипаттайды, ал дБ күшейту немесе жоғалту қатынасын білдіреді. Теңдеу логарифмдік болғандықтан, кірістер қосылып, шығындар тікелей шегеріледі.

Өнімнің техникалық сипаттамалары байланысты жұмыс шарттары ретінде қарастырылуы керек. WDS DDLmesh әуе сериясы таңдалатын кең жолақты және тар жолақты арна ендерін, 64QAM модуляциясы арқылы бейімделген BPSK, реттелетін RF шығыс опцияларын, 2×2 MIMO функцияларын және 5 МГц жиілікте −103 дБм немесе 250 кГц кезінде −117 дБм қабылдағыш сезімталдығын қолдайды. Бұл мәндер жұмыс парағы неліктен алдымен өткізу қабілеттілігі мен қызмет көрсету жылдамдығын таңдау керектігін көрсетеді: тар жолақты сезімталдықты кең жолақты бейне ағынының жұмыс істейтінін дәлелдеу үшін пайдалану мүмкін емес.

Жиілік пен көлбеу диапазоннан бос кеңістік жолының жоғалуын есептеңіз

Кедергісіз нүктеден нүктеге дейінгі жол үшін МГц жиілігімен және километрдегі қашықтықпен бос кеңістік жолының жоғалуын есептеңіз:

FSPL (дБ) = 32,4 + 20 log10(fMHz) + 20 log10(dkm)

Бос кеңістіктегі жолдың жоғалуы жапырақтардың, жердің дифракциясының, әуе корпусының бітелуінің, кедергінің немесе антеннаның сәйкес келмеуінен гөрі анықтамалық жағдайды білдіреді. Бұл әсерлер бөлек жеңілдіктерді немесе неғұрлым егжей-тегжейлі тарату үлгісін қажет етеді.

10,01 км-ден астам 2,4 ГГц жиілікте есептеу:

FSPL = 32,4 + 20 log10(2400) + 20 log10(10,01)

FSPL ≈ 120,0 дБ

МГц емес, ГГц жиілікте енгізілген жиілік теңдеудің осы нұсқасымен 60 дБ қатені тудырады. Сондықтан бірліктерді жадта қалдырудың орнына әрбір кіріс ұяшығының жанында көрсету керек.

EIRP және болжалды алынған қуатты есептеңіз

Эквивалентті изотропты сәулеленетін қуат жіберу жағының терминдерін біріктіреді:

EIRP = Ptx + Gtx − Ltx

Егер таратқыш 30 дБм шығарса, антенна тиісті бағытта 2 дБи қамтамасыз етеді, ал кабель жолы 1 дБ жоғалса, EIRP 31 дБм болады. Бұл мән таңдалған жиілікке және жұмыс орнына қолданылатын ережелерге сәйкес тексерілуі керек.

Сонда қабылдағыштың болжамды қуаты:

Prx = Ptx + Gtx − Ltx − FSPL − Ladditional + Grx − Lrx

Қосымша жоғалтуларды көрінетін етіп сақтаңыз. Бір ғана түсіндірілмеген 'қауіпсіздік факторы' үлгіде поляризацияның сәйкессіздігі, әуе корпусының көлеңкесі, бақылау қатесі, қосқышқа төзімділік немесе жоғары шу ортасы бар-жоғын анықтауды қиындатады. Бөлек жазбалар сонымен қатар кейінгі ұшу сынағы деректерін бастапқы UAV деректер сілтемесі бюджетімен салыстыруды жеңілдетеді.

Соңында, бөлек бағандарда ауа-жер және жер-әуе жолдарын есептеңіз. Олар бірдей қашықтықты және бос кеңістікті жоғалтуды бөлісуі мүмкін, бірақ әртүрлі тарату қуаттары, антенна қондырғылары, кабельдер, өткізу қабілеттіліктері және сезімталдық шектері айтарлықтай әртүрлі маржаларды тудыруы мүмкін.

 

Сілтеме әлі де ұшуда жұмыс істей ме, жоқ па, соны шешіңіз

Алынған қуатты дұрыс сезімталдық мәнімен салыстырыңыз

Қабылдағыштың сезімталдығы радионың тұрақты сипаттамаларының бірі емес. Ол әдетте өткізу қабілеттілігімен, модуляциямен, кодтаумен, мақсатты қате өнімділігімен және кейде белсенді РЖ тізбектерінің санымен өзгереді. Сезімталдық мәні қолданба талап ететін жұмыс режиміне сәйкес келген кезде ғана UAV деректер сілтемесінің бюджетін енгізуі керек.

Бастапқы сілтеме маржасын келесідей есептеңіз:

Сілтеме маржасы = Болжалды қабылданған қуат − Қабылдағыштың сезімталдығы

Болжалды сигнал −78 дБм болса және қолданылатын сезімталдық −103 дБм болса, бастапқы маржа 25 дБ болады. Бұл нәтиже үлгіленген сигнал жұмыс парағына енгізілген болжамдар бойынша таңдалған қабылдағыш шегінен 25 дБ жоғары екенін көрсетеді.

Өріс жағдайларының өзгеруіне арналған резервтік маржа

Өңдеу маржасы - күтілетін жұмыс сигналы мен таңдалған қызметке қажетті ең төменгі деңгей арасындағы пайдалануға болатын резерв. Ол уақыт бойынша өзгеретін немесе үстелге негізделген жоспарлау кезінде дәл болжауға болмайтын шығындарды сіңіреді. Міндетті резерв миссияның маңыздылығына, рұқсат етілген үзіліс уақытына, жол ортасына, жиілікке, антеннаның әрекетіне және кіріс деректерінің сенімділігіне байланысты.

Поляризация қатесі, қосқыш рұқсаттары, жердегі антеннаның бағыты, әуе корпусының бітелуі, ішінара кедергі, көпжолды және орнату белгісіздігі үшін жеңілдіктерді қосыңыз. Кедергілерді мұқият өңдеу керек, өйткені ол әрқашан қабылданған сигнал қуатын төмендете бермейді; оның орнына ол тиімді шу деңгейін көтеріп, берілген деректер жылдамдығына қажетті сигнал деңгейін арттыра алады. Қарапайым жоспарлау парағында бұл әсер анық белгіленген жағдайда сезімталдықтың консервативті жазасы ретінде көрсетілуі мүмкін.

Френельді тазарту рельефтің, өсімдіктердің, ғимараттардың немесе жердің жанындағы төмен биіктіктегі жолдарды қысқаша тексеруге лайық. Көру сызығы бұзылмаған таралу аймағына кепілдік бермейді. Тазалау күмәнді болған жағдайда, тек бос кеңістікті жоғалтуға сүйенгеннен гөрі, жер бедерінің таралуын зерттеу тиімдірек.

Ұшақ қатынасы мен антенна үлгісін есепке алу

UAV сілтемесін есептеудегі антенна мәні деректер парағында басып шығарылған максималды сан ғана емес, басқа радиоға қатысты өсім болуы керек. Азимуттағы жан-жақты антенна әлі де терең биіктікке ие болуы мүмкін, ал көміртекті талшықтарға, батареяларға, қозғалтқыштарға, сымдарға, камераларға немесе басқа антенналарға жақын орнату оның тиімді үлгісін өзгертуі мүмкін.

Сондықтан айналдыру, қадам және иілу дизайн шолуына жатады. Жабысқақ бұрылыс поляризацияны бұруы немесе станцияға қарай нөлді көрсетуі мүмкін, ал үстіңгі өту жердегі антеннаны ең күшті биіктік аймағынан тыс орналастыруы мүмкін. Ең уSeful UAV деректер сілтемесі бюджетінде деңгейлік ұшу, максималды жағалау, көтерілу, әуе транзиті және қайту тақырыбы үшін бөлек сценарийлер бар.

MIMO және қабылдау әртүрлілігі төзімділікті жақсарта алады, бірақ артықшылық құжатталған радио режиміне және орнатылған антеннаның бөлінуіне сәйкес болуы керек. Кеңістіктік мультиплекстеу негізінен сыйымдылықты арттыру үшін қолданылады, ал әртүрлілік өшуге қарсы беріктікті жақсартуға арналған. Алынған қуатқа ерікті 'MIMO ұтысын' қосу өнімділікті асыра көрсетуі мүмкін.

Сілтеме бағыттарының екеуін де, өнімділік шегін де тексеріңіз

Екі жақты байланыс оның әлсіз бағытымен шектеледі. Төменгі сілтеменің әуедегі тарату қуаты жоғары болуы және ауыр бейне трафигі болуы мүмкін, ал командалық жоғары байланыс жердегі басқа антеннаны, арна параметрін немесе сезімталдық талаптарын қолдануы мүмкін. Таралудың өзара болуы жабдықтың толық тізбектерін бірдей етпейді.

Миссия ауқымы қандай шекке бірінші жеткеніне негізделуі керек. Бейне ағыны жарамсыз болғаннан кейін UAV басқарылатын күйінде қалуы мүмкін, бірақ бұл деректерге байланысты бастапқы талап орындалды дегенді білдірмейді.

 

Жұмыс істейтін мысалды іске қосыңыз, содан кейін нәтижеге шағымданыңыз

Бір нақты UAV деректер сілтемесін есептеуді аяқтаңыз

Көлденең диапазоны 10 км және биіктігі 500 м айырмашылығы бар 2,4 ГГц ауа-жер арасындағы иллюстрациялық байланысты қарастырайық. Таңдалған радио конфигурациясы бір RF тізбегі үшін 1 Вт, бір тізбекке 30 дБм баламалы және −103 дБм сезімталдығы бар 5 МГц арнаны пайдаланады. Мысал кепілдік берілген ауқымды талап етуден гөрі есептеу жаттығуы болып табылады.

Көлбеу диапазон √(10⊃2; + 0,5⊃2;) немесе шамамен 10,01 км. Бос кеңістікті жоғалту шамамен 120 дБ, ал EIRP 30 + 2 - 1 немесе 31 дБм. Алынған қуат 30 + 2 − 1 − 120 + 12 − 1 = −78 дБм болады.

−78 дБм мен −103 дБм салыстыру 25 дБ номиналды маржа қалдырады. Бұл қағазда жұмыс істеуге болатын сияқты, бірақ ол анық көру сызығын, дәл антеннаны арттыруды, орнатудың үлгіленбеген жоғалуын және талап етілетін қызметке сәйкес қабылдағыш сезімталдығын болжайды. Қарама-қарсы бағытты есептеу әлі де өзінің таратқыш, антенна және қабылдағыш мәндерімен аяқталуы керек.

Жобаны мақұлдамас бұрын бюджетті стресс-тестілеу

Номиналды нәтиже енді қабылданбай, дауласу керек. Төменгі бұрылу және әуе корпусының орналасуы 6 дБ антенна үлгісінің жоғалуына әкелді делік. Кедергі және іске асыру белгісіздігі қосымша 4 дБ баламалы айыппұл салса, қолжетімді маржа 25 дБ-ден шамамен 15 дБ-ге дейін төмендейді.

Таратқыштың қуатын арттыру әрқашан ең жақсы бірінші жауап бола бермейді. Жоғарырақ РЖ шығысы электр жүктемесін, жылудың таралуын, жүйе салмағын, кедергіні және реттеуші әсерді арттыруы мүмкін, ал антеннаны жақсырақ орналастыру бұл айыппұлдарсыз бірнеше децибелді қалпына келтіруі мүмкін.

Ұшу сынағы қысқа, тәуекелі төмен жолдардан толық конвертке дейін өтуі керек. Қабылданған сигнал күшін, SNR, модуляцияны, өткізу қабілетін, пакеттің жоғалуын және деңгейлік шығыс ұшу кезінде, бұрылыстар, өрмелеулер, әуе өтулері және қайтару тақырыбы кезіндегі кідірісті жазыңыз. Сол өлшемдерді сценарий есептеулерімен салыстыру бастапқы жұмыс парағын болашақ миссиялар үшін калибрленген үлгіге түрлендіреді.

 

Қорытынды

Сенімді UAV деректер сілтемесі бюджеті тамаша көру сызығын есептеуден гөрі толық миссияны көрсетуі керек. Байланыстың екі бағытын да тексеру, қабылдағыштың сезімталдығын қажетті деректер жылдамдығына сәйкестендіру және антеннаның бағдарлануын, кедергілерді және орнату жоғалтуларына рұқсат беру дизайн мен ұшуды сынау үшін неғұрлым шынайы негіз жасайды.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. компаниясының DDLmesh әуедегі деректер байланысы өнімдерін дәл осы процесте бағалауға болады, бұл командаларға операциялық конфигурацияларды салыстыруға және сәйкес қуат, өткізу қабілеттілігі және модуляция параметрлерін таңдауға көмектеседі. Нәтиже - РЖ-ны бастапқы жоспарлаудан сенімді командаға, телеметрияға және пайдалы жүктеме байланысына дейінгі анық жол.

 

Жиі қойылатын сұрақтар

С: UAV деректер сілтемесінің бюджеті дегеніміз не?

A: UAV деректер байланысының бюджеті таратқыш қуаты мен антеннаның өсуін қосады, жолды және аппараттық шығындарды шегереді, содан кейін болжамды қабылданған қуатты қабылдағыш шегімен салыстырады.

С: РЖ сілтемесі бюджетінің негізгі формуласы қандай?

A: Болжалды қабылданатын қуат таратқыштың қуатына плюс жіберу және қабылдау антеннасының күшеюіне, минус кабель, қосқыш, таралу, поляризация, бітелу және басқа іске асыру шығындарына тең.

С: UAV байланыс жүйесіне қанша сілтеме маржасы қажет?

A: Әмбебап мақсат жоқ. Қажетті маржа миссияның маңыздылығына, жиілігіне, кедергілеріне, ұшақ қозғалысына, қолайлы үзілістерге және таралу болжамдарына сенімділікке байланысты.

С: Неліктен қиғаш диапазонды UAV сілтемесін есептеу үшін пайдалану керек?

A: Көлбеу диапазон көлденең бөлу мен биіктік айырмашылығын есепке ала отырып, ұшақ пен жерүсті станциясы арасындағы нақты үш өлшемді қашықтықты көрсетеді.

С: UAV жоғары және төмен байланыс бюджеттерін бөлек есептеу керек пе?

A: Иә. Әр бағыт әр түрлі жіберу қуатын, антенналарды, кабельді жоғалтуларды, өткізу қабілеттілігін, модуляцияны және қабылдағыштың сезімталдығын пайдалана отырып, әртүрлі жұмыс шегін жасайды.

С: Тасымалдау қуатын арттыру әрқашан UAV байланысының сенімділігін жақсарта ма?

A: Көбірек қуат қабылданатын сигнал күшін арттыруы мүмкін, бірақ антеннаның орналасуы, фидердің жоғалуы, арна өткізу қабілеті, кедергі, реттеуші шектеулер, жылу және қуат тұтыну маңыздырақ болуы мүмкін.