UAV мэдээллийн холбоосын RF-ийн холбоосын төсвийг хэрхэн тооцоолох вэ

UAV дата холбоос нь газрын богино хугацааны туршилтын үед найдвартай мэт харагдах бөгөөд онгоц хамгийн их зайд хүрэх, эрэг рүү гарах, авирах эсвэл өндөр хурдтай видео дамжуулалт явуулах үед амжилтгүй болсон хэвээр байх болно. Хэцүү нь зүгээр л хангалттай дамжуулах хүчийг сонгох биш юм; антенны олз, техник хангамжийн алдагдал, тархалтын алдагдал, хүлээн авагчийн босго, үйл ажиллагааны нөхцөл бүрийг хамтад нь үнэлэх ёстой.

Практик UAV өгөгдлийн холбоосын төсөв нь эдгээр хувьсагчдыг хүлээн авсан хүч болон ашиглах боломжтой маржингийн тооцоо болгон хувиргадаг. Тооцоолол нь номлолын тохиолдлоос эхэлж, дамжуулагчаас хүлээн авагч хүртэлх RF-ийн замыг дагаж, нислэгтэй холбоотой алдагдлыг нэмж, хяналтын болон ачааны холбоосууд хангалттай нөөцийг хадгалж байгаа эсэхийг харуулдаг.

 

Формулагаас биш эрхэм зорилгоос эхэл

Байршлын холболт, телеметрийн болон ачааллын шаардлагыг тусгаарла

Тушаал, телеметр, ачааллын өгөгдлийг нэг ерөнхий урсгал гэж үзэж болохгүй. Тушаалын дээд холболт нь бага хэмжээний өгөгдөл зөөвөрлөх боловч бага хоцролт, маш өндөр тасралтгүй байдлыг шаарддаг. Телеметри нь бага хурдыг тэсвэрлэх чадвартай байдаг бол HD видеоны холболт нь боломжит хүчин чадлын ихэнхийг зарцуулж, сонгосон модуляцын хувьд илүү хүчтэй дохио шаарддаг.

Үйлчилгээ бүрийн хамгийн бага даацын нэвтрүүлэх чадвар, хүлээн зөвшөөрөгдөх хамгийн их хоцролт, пакет алдагдлын хүлцэл, шаардлагатай хүртээмжийг тэмдэглэ. Протоколын ачаалал, дахин дамжуулалт, хөдөлгөөнийг хянах, модуляцийг өөрчлөх зэрэг нь даацын хүчин чадлыг бууруулдаг тул радиогийн физик түвшний дээд хурдаас илүү програмын дамжуулалтыг ашигла. Тиймээс UAV мэдээллийн холболтын төсвийг дор хаяж хоёр босготой харьцуулан шалгах хэрэгтэй: нэг нь команд, хяналтыг хадгалах, нөгөө нь шаардлагатай видео эсвэл мэдрэгчийн урсгалыг хангах.

Нислэгийн дугтуйны хамгийн муу цэгийг сонго

Зай нь зөвхөн сурталчилсан номлолын радиусыг бус, маршрутын хамгийн сул бодит цэгийг илэрхийлэх ёстой. Газрын станцаас өөр өндөрт байгаа онгоцны хувьд налуу зайг ашиглана:

Ташуу хүрээ = √(хэвтээ зай⊃2; + өндрийн зөрүү⊃2;)

Геометр дангаараа хамгийн муу цэгийг тодорхойлж чадахгүй. Банкны эргэлт, давирхайн өөрчлөлт, эгц өндрийн өнцөг, буцах чиглэл, ачааны байршил зэрэг нь газрын станцыг агаарын антенны хэв маягийн сул хэсэгт байрлуулж болно. Даалгаврын зөв оролт бол өөр цэг бага зэрэг хол байсан ч хамгийн сул найдвартай холбоосыг бий болгодог байрлал, онгоцны хандлага юм.

 

Олз, алдагдал бүрийг нэг тооцоонд оруулаарай

Нэг бодит радио тохиргооноос оролтын хуудас бүтээх

Нэг бүрэн үйлдлийн горимоор эхэл. Эдгээр үзүүлэлтүүд нэгэн зэрэг тохиолдох боломжгүй үед дамжуулах хамгийн дээд хүч, нарийн зурвасын мэдрэмж, хамгийн өргөн суваг, өгөгдлийн дээд хурдыг нэгтгэж болохгүй.

Нэгжүүд өөр өөр үүрэгтэй. dBm нь үнэмлэхүй чадлын түвшинг, dBi нь изотроп радиатортай харьцуулахад антенны олзыг, dB нь ашиг, алдагдлын харьцааг илэрхийлдэг. Тэгшитгэл нь логарифм учраас олзыг нэмж, алдагдлыг шууд хасдаг.

Бүтээгдэхүүний техникийн үзүүлэлтүүдийг холбогдох үйл ажиллагааны нөхцөл гэж үзэх ёстой. WDS DDLmesh агаарын цуврал нь сонгох боломжтой өргөн зурвасын болон нарийн зурвасын сувгийн өргөн, 64QAM модуляцаар дасан зохицох BPSK, тохируулж болох RF гаралтын сонголт, 2×2 MIMO функц, 5 МГц-т −103 дБм эсвэл 250 кГц-т −117 дБм хүлээн авагчийн мэдрэмжийг дэмждэг. Эдгээр утгууд нь ажлын хуудас яагаад эхлээд зурвасын өргөн болон үйлчилгээний хурдыг сонгох ёстойг харуулж байна: нарийн зурвасын мэдрэмжийг өргөн зурвасын видео урсгал ажиллах болно гэдгийг батлахад ашиглах боломжгүй.

Давтамж ба налуу мужаас чөлөөт зайн замын алдагдлыг тооцоол

Цэгээс цэг хүртэлх саадгүй замын хувьд чөлөөт зайн замын алдагдлыг МГц давтамж, километрээр зайг тооцоол.

FSPL (дБ) = 32.4 + 20 log10(fMHz) + 20 log10(dkm)

Чөлөөт орон зайн замын алдагдал нь навчис, газар нутгийн дифракц, агаарын хөлгийн бөглөрөл, хөндлөнгийн оролцоо, антенны буруу тохируулга гэхээсээ илүү жишиг нөхцөлийг илэрхийлдэг. Эдгээр нөлөөлөл нь тусдаа тэтгэмж эсвэл илүү нарийвчилсан тархалтын загвар шаарддаг.

10.01 км-ээс дээш 2.4 ГГц-ийн тооцоолол нь:

FSPL = 32.4 + 20 log10(2400) + 20 log10(10.01)

FSPL ≈ 120.0 дБ

МГц биш харин GHz-д оруулсан давтамж нь тэгшитгэлийн энэ хувилбарт 60 дБ алдаа гаргах болно. Тиймээс нэгжийг санах ойд үлдээхийн оронд оролтын нүд бүрийн хажууд харуулах хэрэгтэй.

EIRP болон таамагласан хүлээн авсан хүчийг тооцоол

Эквивалент изотроп цацрагийн хүч нь дамжуулах талын нэр томъёог нэгтгэдэг:

EIRP = Ptx + Gtx − Ltx

Хэрэв дамжуулагч 30 дБм үүсгэдэг бол антенн нь холбогдох чиглэлд 2 дБ-ийг хангаж, кабелийн зам 1 дБ алдвал EIRP нь 31 дБм байна. Энэ утгыг сонгосон давтамж, үйл ажиллагааны байршилд хамаарах дүрмийн дагуу шалгах хэрэгтэй.

Дараа нь хүлээн авагчийн таамагласан хүч нь:

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

Нэмэлт алдагдлыг харагдахуйц байлгах. Тайлбарлагдаагүй ганц 'аюулгүй байдлын хүчин зүйл' нь загварт туйлшралын тохиромжгүй байдал, агаарын хүрээний сүүдэрлэх, хянах алдаа, холбогчийг тэсвэрлэх чадвар эсвэл дуу чимээ ихтэй орчин зэргийг багтаасан эсэхийг тодорхойлоход хэцүү болгодог. Тусдаа оруулгууд нь дараачийн нислэгийн туршилтын өгөгдлийг анхны UAV өгөгдлийн холбоосын төсөвтэй харьцуулахад хялбар болгодог.

Эцэст нь тус тусад нь баганад агаараас газар ба газраас агаарт хүрэх замыг тооцоол. Тэдгээр нь ижил зай, чөлөөт зайны алдагдлыг хуваалцаж болох боловч өөр өөр дамжуулах чадал, антенны суурилуулалт, кабелийн дамжуулалт, зурвасын өргөн, мэдрэмжийн босго нь мэдэгдэхүйц ялгаатай маржин үүсгэж болно.

 

Нислэгийн үед холбоос ажиллаж байгаа эсэхийг шийдээрэй

Хүлээн авсан хүчийг зөв мэдрэмжийн утгатай харьцуул

Хүлээн авагчийн мэдрэмж нь радиогийн байнгын шинж чанар биш юм. Энэ нь ихэвчлэн зурвасын өргөн, модуляц, кодчилол, зорилтот алдааны гүйцэтгэл, заримдаа идэвхтэй RF-ийн гинжин хэлхээний тоо зэргээр өөрчлөгддөг. Мэдрэмжийн утга нь зөвхөн UAV өгөгдлийн холбоосын төсөвт энэ нь програмд ​​шаардагдах үйлдлийн горимд тохирох үед л оруулна.

Эхний холбоосын зайг дараах байдлаар тооцоол.

Холбоосын хязгаар = Урьдчилан таамагласан хүлээн авсан хүч - Хүлээн авагчийн мэдрэмж

Хэрэв урьдчилан таамагласан дохио −78 дБм, тохирох мэдрэмж нь −103 дБм бол эхний хязгаар нь 25 дБ байна. Үүний үр дүнд загварчилсан дохио нь ажлын хуудсанд оруулсан таамаглалын дагуу сонгосон хүлээн авагчийн босго хэмжээнээс 25 дБ өндөр байна.

Талбайн нөхцөлийг өөрчлөх нөөцийн маржин

Fade margin нь хүлээгдэж буй үйлдлийн дохио болон сонгосон үйлчилгээнд шаардагдах хамгийн бага түвшний хоорондох ашиглах боломжтой нөөц юм. Энэ нь ширээн дээр суурилсан төлөвлөлтийн үед цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг эсвэл нарийн таамаглах боломжгүй алдагдлыг шингээдэг. Шаардлагатай нөөц нь даалгаврын чухал чанар, зөвшөөрөгдөх тасалдлын хугацаа, замын орчин, давтамж, антенны үйлдэл, оролтын өгөгдлийн найдвартай байдлаас хамаарна.

Туйлшралын алдаа, холбогчийн хүлцэл, газрын антенны заагуур, агаарын хөлгийн бөглөрөл, хэсэгчилсэн бөглөрөл, олон зам, суурилуулалтын тодорхойгүй байдлын тэтгэмжийг оруулна. Хүлээн авсан дохионы хүчийг үргэлж бууруулдаггүй тул хөндлөнгийн оролцоог анхааралтай авч үзэх хэрэгтэй; Үүний оронд үр дүнтэй дуу чимээний түвшинг дээшлүүлж, өгөгдлийн хурдад шаардлагатай дохионы түвшинг нэмэгдүүлэх боломжтой. Энгийн төлөвлөлтийн хуудсанд энэ нөлөөг тодорхой тэмдэглэсэн тохиолдолд консерватив мэдрэмжийн торгууль хэлбэрээр илэрхийлж болно.

Фреснелийн цэвэрлэгээ нь газар нутаг, ургамалжилт, барилга байгууламж эсвэл газрын ойролцоох намхан уулын замыг богино хугацаанд шалгах ёстой. Харааны шугам нь хөндөгдөөгүй тархалтын бүсийг баталгаажуулдаггүй. Цэвэрлэгээ нь эргэлзээтэй байгаа тохиолдолд зөвхөн чөлөөт орон зайн алдагдалд тулгуурлахаас илүү газар нутгийг мэддэг тархалтын судалгаа нь илүү тохиромжтой байдаг.

Онгоцны хандлага, антенны загварыг тооцоол

UAV холболтын тооцоолол дахь антенны утга нь мэдээллийн хуудсан дээр хэвлэгдсэн хамгийн их тоо биш харин нөгөө радио руу чиглэсэн ашиг байх ёстой. Азимут дахь бүх чиглэлтэй антен нь гүн өндөртэй байх боломжтой, харин карбон файбер, зай, мотор, утас, камер эсвэл бусад антеннуудын ойролцоо суурилуулснаар түүний үр дүнтэй хэлбэрийг өөрчлөх боломжтой.

Тиймээс өнхрөх, давирхай, хазайлт нь дизайны тоймд хамаарна. Туйлшруулсан эргэлт нь туйлшралыг эргүүлж эсвэл станц руу тэгийг чиглүүлж болох бол дээгүүр өнгөрөх нь газрын антенныг хамгийн хүчтэй өндөрлөг бүсээс гадуур байрлуулж болно. Хамгийн их уSeful UAV өгөгдлийн холбоосын төсөв нь түвшний нислэг, дээд талбар, авиралт, агаарын тээврийн болон буцах чиглэлийн тусдаа хувилбаруудыг агуулдаг.

MIMO болон хүлээн авах олон талт байдал нь уян хатан чанарыг сайжруулж болох боловч ашиг тус нь баримтжуулсан радио горим болон суурилуулсан антенн тусгаарлалтыг дагаж мөрдөх ёстой. Орон зайн олон талт хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхийн тулд голчлон ашигладаг бол олон талт байдал нь бүдгэрэхээс хамгаалах бат бөх байдлыг сайжруулах зорилготой юм. Хүлээн авсан хүчин чадалд дур мэдэн 'MIMO олз' нэмэх нь гүйцэтгэлийг хэтрүүлж болно.

Холболтын чиглэл болон гүйцэтгэлийн босго хоёрыг хоёуланг нь шалгана уу

Хоёр талын холболт нь сул чиглэлд хязгаарлагддаг. Доод холбоос нь агаарын дамжуулалтын өндөр хүч чадалтай бөгөөд хүнд видео урсгалыг дамжуулдаг бол тушаалын дээд холболт нь өөр газрын антен, сувгийн тохиргоо эсвэл мэдрэмжийн шаардлагыг ашиглаж болно. Тархалтын харилцан хамаарал нь тоног төхөөрөмжийн бүрэн хэлхээг ижил болгодоггүй.

Даалгаврын хүрээ нь аль босгонд түрүүлж хүрсэнд үндэслэсэн байх ёстой. Видео дамжуулалтыг ашиглах боломжгүй болсны дараа UAV нь удирдах боломжтой хэвээр байж болох ч энэ нь өгөгдөл дамжуулах анхны шаардлагыг хангасан гэсэн үг биш юм.

 

Ажилласан жишээг ажиллуулж, дараа нь үр дүнг сорь

UAV-н дата холбоосын нэг бодит тооцооллыг гүйцээнэ үү

Хэвтээ тэнхлэгийн хувьд 10 км, өндөр нь 500 м-ийн зөрүүтэй 2.4 ГГц давтамжтай агаар-газар хоорондын холбоосыг авч үзье. Сонгосон радио тохиргоо нь нэг RF-ийн хэлхээнд 1 Вт, гинж бүрт 30 дБм-тэй тэнцэх ба −103 дБм мэдрэмжтэй 5 МГц сувгийг ашигладаг. Жишээ нь баталгаат хүрээний нэхэмжлэл гэхээсээ илүү тооцооллын дасгал юм.

Ташуу хүрээ нь √(10⊃2; + 0,5⊃2;) буюу ойролцоогоор 10,01 км байна. Чөлөөт зайны алдагдал ойролцоогоор 120 дБ байхад EIRP нь 30 + 2 - 1 буюу 31 дБм байна. Хүлээн авсан хүч нь 30 + 2 − 1 − 120 + 12 − 1 = −78 дБм болно.

−78 дБм-ийг −103 дБм-тэй харьцуулбал 25 дБ нэрлэсэн зөрүү үлдэнэ. Энэ нь цаасан дээр ажиллах боломжтой мэт боловч харагдахуйц тодорхой шугам, антенны нарийвчлал, суурилуулалтын алдагдалгүй, шаардлагатай үйлчилгээнд тохирсон хүлээн авагчийн мэдрэмжтэй гэж үздэг. Эсрэг чиглэлийн тооцоог өөрийн дамжуулагч, антенн, хүлээн авагчийн утгуудаар дуусгах ёстой.

Төсвийг батлахын өмнө стресс-туршилт хийх

Нэрлэсэн үр дүнг хүлээн зөвшөөрөхийн оронд одоо эсэргүүцэх ёстой. Суурилуулсан эргэлт болон онгоцны их биеийг байрлуулах нь антенны загварын 6 дБ алдагдалд хүргэнэ гэж бодъё. Хэрэв хөндлөнгийн оролцоо болон хэрэгжилтийн тодорхойгүй байдал нь нэмэлт 4 дБ-тэй тэнцэх торгууль ногдуулах юм бол боломжит маржин 25 дБ-аас ойролцоогоор 15 дБ болж буурна.

Дамжуулагчийн хүчийг нэмэгдүүлэх нь үргэлж хамгийн сайн эхний хариу үйлдэл биш юм. Өндөр RF-ийн гаралт нь цахилгаан ачаалал, дулааны тархалт, системийн жин, хөндлөнгийн оролцоо, зохицуулалтын нөлөөллийг нэмэгдүүлдэг бол антенныг илүү сайн байрлуулах нь эдгээр торгуульгүйгээр хэд хэдэн децибелийг сэргээх боломжтой.

Нислэгийн туршилт нь богино, эрсдэл багатай замаас бүрэн дугтуй руу шилжих ёстой. Хүлээн авсан дохионы хүч, SNR, модуляц, дамжуулах чадвар, багцын алдагдал, түвшний гадагш чиглэсэн нислэг, эргэлт, авиралт, агаарын дамжуулалт, буцах чиглэлийн хоцролт зэргийг тэмдэглэ. Эдгээр хэмжилтийг хувилбарын тооцоотой харьцуулах нь анхны ажлын хуудсыг ирээдүйн номлолд тохируулсан загвар болгон хувиргадаг.

 

Дүгнэлт

Найдвартай UAV мэдээллийн холболтын төсөв нь харааны шугамын хамгийн тохиромжтой тооцооноос илүүтэйгээр бүрэн зорилгыг тусгасан байх ёстой. Холболтын хоёр чиглэлийг шалгаж, хүлээн авагчийн мэдрэмжийг шаардлагатай өгөгдлийн хурдтай тааруулж, антенны чиг баримжаа, хөндлөнгийн оролцоо, суурилуулалтын алдагдлыг зөвшөөрөх нь дизайн болон нислэгийн туршилт хийхэд илүү бодитой суурийг бүрдүүлдэг.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd-ийн DDLmesh агаарын дата холболтын бүтээгдэхүүнийг ижил процессын хүрээнд үнэлж, багууд үйлдлийн тохиргоог харьцуулж, тохирох хүч, зурвасын өргөн, модуляцын тохиргоог сонгоход тусалдаг. Үр дүн нь RF-ийн анхны төлөвлөлтөөс найдвартай команд, телеметр, ачааны холболт хүртэлх илүү тодорхой зам юм.

 

Түгээмэл асуулт

А: UAV дата холбоосын төсөв гэж юу вэ?

Хариулт: UAV дата холбоосын төсөв нь дамжуулагчийн хүч болон антенны олзыг нэмж, зам болон техник хангамжийн алдагдлыг хасч, дараа нь таамагласан хүлээн авсан хүчийг хүлээн авагчийн босготой харьцуулна.

А: RF-ийн төсвийн үндсэн томъёо юу вэ?

Х: Урьдчилан таамагласан хүлээн авсан хүч нь дамжуулагчийн чадал дээр нэмэх нь дамжуулах ба хүлээн авах антенны ашиг, кабель, холбогч, тархалт, туйлшрал, бөглөрөл болон бусад хэрэгжүүлэлтийн алдагдлыг хассантай тэнцэнэ.

А: UAV холбооны системд хэр их холбоос хэрэгтэй вэ?

Х: Бүх нийтийн зорилт гэж байдаггүй. Шаардлагатай маржин нь даалгаврын чухал байдал, давтамж, хөндлөнгийн оролцоо, агаарын хөлгийн хөдөлгөөн, хүлээн зөвшөөрөгдөх тасалдал, тархалтын таамаглалд итгэх итгэл зэргээс хамаарна.

Асуулт: Яагаад UAV холбоосын тооцоонд налуу хүрээг ашиглах ёстой вэ?

Х: Ташуу хүрээ нь агаарын хөлөг ба газрын станцын хоорондох бодит гурван хэмжээст зайг тусгаж, хэвтээ тусгаарлалт ба өндрийн зөрүүг хоёуланг нь тооцдог.

Асуулт: UAV uplink болон downlink төсвийг тусад нь тооцох ёстой юу?

Х: Тийм ээ. Чиглэл бүр өөр өөр дамжуулах хүч, антенн, кабелийн алдагдал, зурвасын өргөн, модуляц, хүлээн авагчийн мэдрэмжийг ашиглаж, өөр өөр ажлын хязгаарыг үүсгэж болно.

А: Дамжуулах хүчийг нэмэгдүүлэх нь UAV холболтын найдвартай байдлыг үргэлж сайжруулдаг уу?

Хариулт: Илүү их хүч нь хүлээн авсан дохионы хүчийг нэмэгдүүлэх боловч антенны байршил, тэжээгчийн алдагдал, сувгийн зурвасын өргөн, хөндлөнгийн оролцоо, зохицуулалтын хязгаарлалт, дулаан, эрчим хүчний хэрэглээ илүү чухал байж болно.