Како израчунати буџет РФ везе за УАВ везе са подацима

Веза за пренос података УАВ-а може изгледати поуздано током кратког теста на земљи, али и даље неће успети када авион достигне максимални домет, нагне се, пење се или преноси видео ток велике брзине. Потешкоћа није само у одабиру довољне снаге преноса; свако појачање антене, губитак хардвера, губитак пропагације, праг пријемника и радно стање морају се проценити заједно.

Практично Буџет везе за пренос података УАВ претвара те варијабле у процену примљене снаге и употребљиве маргине. Прорачун почиње са случајем мисије, прати РФ путању од предајника до пријемника, додаје губитке везане за лет и открива да ли везе за контролу и терет задржавају довољно резерве.

 

Почните са мисијом, а не са формулом

Одвојите захтеве за узлазну везу, телеметрију и носивост

Подаци команди, телеметрије и корисног оптерећења не би требало да се третирају као један генерички ток саобраћаја. Командна веза може да носи мало података, али захтева ниско кашњење и веома висок континуитет. Телеметрија може толерисати нижу брзину, док ХД видео довнлинк може потрошити већину расположивог капацитета и захтевати јачи сигнал за своју одабрану модулацију.

Забележите минимални проток корисног терета, максимално прихватљиво кашњење, толеранцију губитка пакета и потребну доступност за сваку услугу. Користите пропусност апликације, а не максималну брзину физичког слоја радија, јер оптерећење протокола, ретрансмисије, контрола саобраћаја и промена модулације смањују капацитет који је доступан корисном терету. Буџет УАВ везе за пренос података би стога требало да се провери у односу на најмање два прага: један за одржавање команде и контроле, а други за одржавање потребног видео или сензорског тока.

Изаберите најгору тачку у коверти лета

Удаљеност треба да представља најслабију реалистичну тачку на рути, а не само радијус мисије која се рекламира. За авион на различитој висини од земаљске станице, користите нагнути домет:

Коси опсег = √(хоризонтално растојање⊃2; + висинска разлика⊃2;)

Геометрија сама по себи не идентификује најгору тачку. Заокрети, промене нагиба, стрми углови елевације, повратни курсеви и постављање корисног терета могу ставити земаљску станицу у слабији део дијаграма ваздушне антене. Тачан унос мисије је положај и став авиона који производе најслабију кредибилну карику, чак и када је друга тачка мало удаљенија.

 

Ставите сваки добитак и губитак у једну калкулацију

Направите улазни лист из једне стварне радио конфигурације

Почните са једним комплетним режимом рада. Немојте комбиновати највећу снагу преноса, ускопојасну осетљивост, најшири канал и максималну брзину преноса података када се те спецификације не могу појавити истовремено.

Јединице имају различите улоге. дБм изражава апсолутни ниво снаге, дБи описује појачање антене у односу на изотропни радијатор, а дБ изражава однос појачања или губитка. Пошто је једначина логаритамска, добици се сабирају, а губици директно одузимају.

Спецификације производа морају се третирати као повезани услови рада. Серија ВДС ДДЛмесх у ваздуху подржава избор ширине широкопојасног и ускопојасног канала, адаптивни БПСК кроз 64КАМ модулацију, подесиве РФ излазне опције, 2×2 МИМО функције и осетљивост пријемника од −103 дБм на 5 МХз или −117 дБм на 250 кХз. Ове вредности илуструју зашто радни лист мора прво да изабере пропусни опсег и брзину услуге: ускопојасна осетљивост се не може користити да се докаже да ће широкопојасни видео ток функционисати.

Израчунајте губитак путање у слободном простору на основу фреквенције и нагнутог опсега

За неометану путању од тачке до тачке, израчунајте губитак путање у слободном простору са фреквенцијом у МХз и растојањем у километрима:

ФСПЛ (дБ) = 32,4 + 20 лог10(фМХз) + 20 лог10(дкм)

Губитак путање у слободном простору представља референтно стање пре него лишће, дифракцију терена, блокаду оквира авиона, сметње или неусклађеност антене. Ти ефекти захтевају одвојене дозволе или детаљнији модел ширења.

На 2,4 ГХз преко 10,01 км, прорачун је:

ФСПЛ = 32,4 + 20 лог10(2400) + 20 лог10(10,01)

ФСПЛ ≈ 120,0 дБ

Фреквенција унета у ГХз уместо у МХз би произвела грешку од 60 дБ са овом верзијом једначине. Јединице би стога требало да буду приказане поред сваке улазне ћелије уместо да се остављају у меморији.

Израчунајте ЕИРП и предвиђену примљену снагу

Еквивалентна изотропно зрачена снага комбинује термине на страни преноса:

ЕИРП = Птк + Гтк − Лтк

Ако предајник производи 30 дБм, антена даје 2 дБи у релевантном правцу, а путања кабла губи 1 дБ, ЕИРП је 31 дБм. Ову вредност треба проверити у односу на правила која важе за изабрану фреквенцију и радну локацију.

Предвиђена снага пријемника је тада:

Прк = Птк + Гтк − Лтк − ФСПЛ − Ладитионал + Грк − Лрк

Нека додатни губици буду видљиви. Један необјашњиви „фактор сигурности“ отежава одређивање да ли модел укључује неусклађеност поларизације, сенчење оквира авиона, грешку у праћењу, толеранцију конектора или повишено окружење буке. Одвојени уноси такође олакшавају упоређивање каснијих података о тестирању лета са оригиналним буџетом везе за пренос података УАВ-а.

На крају, израчунајте путање ваздух-земља и земља-ваздух у одвојеним колонама. Они могу да деле исту удаљеност и губитак слободног простора, али различите снаге преноса, инсталације антена, каблови, пропусни опсег и прагови осетљивости могу створити значајно различите маргине.

 

Одлучите да ли веза и даље ради у лету

Упоредите примљену снагу са правом вредношћу осетљивости

Осетљивост пријемника није трајна карактеристика радија. Обично се мења са пропусним опсегом, модулацијом, кодирањем, перформансама циљане грешке, а понекад и бројем активних РФ ланаца. Вредност осетљивости треба да унесе буџет везе за пренос података УАВ само када одговара режиму рада који захтева апликација.

Израчунајте почетну маргину везе као:

Маргина везе = Предвиђена примљена снага − Осетљивост пријемника

Ако је предвиђени сигнал −78 дБм, а применљива осетљивост −103 дБм, почетна маргина је 25 дБ. Тај резултат каже да је моделирани сигнал 25 дБ изнад одабраног прага пријемника под претпоставкама унесеним у радни лист.

Резервна маргина за промене услова на терену

Фаде маргина је употребљива резерва између очекиваног радног сигнала и минималног нивоа потребног за изабрану услугу. Он апсорбује губитке који варирају током времена или се не могу прецизно предвидети током планирања на бази података. Потребна резерва зависи од критичности мисије, прихватљивог времена прекида, окружења путање, фреквенције, понашања антене и поузданости улазних података.

Укључује допуштења за грешку поларизације, толеранције конектора, усмереност земаљске антене, блокаду оквира авиона, делимичну опструкцију, вишеструку путању и несигурност инсталације. Са сметњама треба поступати пажљиво јер не смањују увек снагу примљеног сигнала; уместо тога, може подићи ефективни доњи ниво шума и повећати ниво сигнала потребан за дату брзину преноса података. У једноставном планском листу, тај ефекат се може представити као конзервативна казна осетљивости, под условом да је јасно означен.

Фреснелов простор заслужује кратку проверу руте за стазе на малим висинама у близини терена, вегетације, зграда или тла. Визуелна линија вида не гарантује неометано подручје ширења. Тамо где је клиренс под знаком питања, студија ширења која је свесна терена је прикладнија од ослањања само на губитак слободног простора.

Узмите у обзир положај авиона и шаблон антене

Вредност антене у прорачуну УАВ везе треба да буде појачање према другом радију, а не само максимални број одштампан на табли са подацима. Омнидирекциона антена у азимуту и ​​даље може имати дубоке нуле елевације, док инсталација у близини угљеничних влакана, батерија, мотора, ожичења, камера или других антена може да преобликује њен ефективни образац.

Окретање, нагиб и скретање стога спадају у преглед дизајна. Нагнуто скретање може ротирати поларизацију или усмјерити нулу према станици, док пролаз изнад главе може поставити земаљску антену изван подручја најјаче надморске висине. Највише уСефул буџет УАВ везе за пренос података садржи одвојене сценарије за ниво лета, максималан нагиб, пењање, транзит изнад главе и повратак.

МИМО и разноврсност пријема могу побољшати отпорност, али предност треба да прати документовани радио режим и инсталирано раздвајање антена. Просторно мултиплексирање се првенствено користи за повећање капацитета, док је разноврсност намењена побољшању отпорности на бледење. Додавање произвољног 'МИМО појачања' примљеној снази може преценити перформансе.

Проверите оба правца везе и оба прага перформанси

Двосмерна веза је ограничена својим слабијим правцем. Низња веза може имати већу снагу преноса у ваздуху и преносити густ видео саобраћај, док командна веза може да користи другачију земаљску антену, подешавање канала или захтев за осетљивост. Реципроцитет ширења не чини комплетне ланце опреме идентичним.

Домет мисије треба да буде заснован на томе који праг се први достигне. УАВ може остати под контролом након што видео стреам постане неупотребљив, али то не значи да је испуњен првобитни захтев за везу података.

 

Покрените радни пример, а затим оспорите резултат

Завршите једну реалистичну калкулацију УАВ везе за пренос података

Замислите илустративну везу ваздух-земља од 2,4 ГХз са хоризонталним дометом од 10 км и висинском разликом од 500 м. Изабрана радио конфигурација користи 1 В по РФ ланцу, што је еквивалентно 30 дБм по ланцу, и канал од 5 МХз са осетљивошћу -103 дБм. Пример је калкулација, а не тврдња о гарантованом распону.

Распон нагиба је √(10⊃2; + 0,5⊃2;), или приближно 10,01 км. Губитак слободног простора је око 120 дБ, док је ЕИРП 30 + 2 − 1 или 31 дБм. Примљена снага постаје 30 + 2 − 1 − 120 + 12 − 1 = −78 дБм.

Поређење −78 дБм са −103 дБм оставља 25 дБ номиналне маргине. То на папиру изгледа изводљиво, али претпоставља јасну видљивост, прецизна појачања антене, нема немоделираних губитака при инсталацији и осетљивост пријемника која одговара траженој услузи. Прорачун супротног смера и даље мора бити завршен са сопственим вредностима предајника, антене и пријемника.

Тестирајте буџет пре него што одобрите дизајн

Номинални резултат сада треба оспорити, а не прихватити. Претпоставимо да нагнуто скретање и постављање оквира авиона узрокују губитак дијаграма антене од 6 дБ. Ако сметње и неизвесност имплементације намећу додатну казну еквивалентну 4 дБ, доступна маргина пада са 25 дБ на приближно 15 дБ.

Повећање снаге предајника није увек најбољи први одговор. Већи РФ излаз може повећати електрично оптерећење, расипање топлоте, тежину система, сметње и регулаторну изложеност, док бољи положај антене може повратити неколико децибела без тих казни.

Тестирање лета би требало да напредује од кратких, нискоризичних путева до комплетног омотача. Забележите јачину примљеног сигнала, СНР, модулацију, пропусност, губитак пакета и кашњење током одлазног лета у нивоу, скретања, успона, пролаза изнад главе и повратног курса. Упоређивање тих мерења са прорачунима сценарија претвара оригинални радни лист у калибрисани модел за будуће мисије.

 

Закључак

Поуздан буџет УАВ везе за пренос података треба да одражава комплетну мисију, а не идеалну калкулацију линије вида. Провера оба смера везе, усклађивање осетљивости пријемника са потребном брзином преноса података и омогућавање оријентације антене, интерференције и губитака при инсталацији ствара реалнију основу за пројектовање и тестирање лета.

ДДЛмесх производи за пренос података у ваздуху компаније Схензхен Синосун Тецхнологи Цо., Лтд. могу се проценити у оквиру истог процеса, помажући тимовима да упореде радне конфигурације и одаберу одговарајућа подешавања снаге, пропусног опсега и модулације. Резултат је јаснији пут од почетног РФ планирања до поуздане команде, телеметрије и комуникације са корисним оптерећењем.

 

ФАК

П: Шта је буџет за УАВ везу за пренос података?

О: Буџет УАВ везе за пренос података додаје снагу предајника и добитке антене, одузима губитке на путу и ​​хардверу, а затим упоређује предвиђену примљену снагу са прагом пријемника.

П: Која је основна формула буџета РФ везе?

О: Предвиђена примљена снага једнака је снази предајника плус појачањима антене за пренос и пријем, минус каблом, конектором, пропагацијом, поларизацијом, блокадом и другим губицима у имплементацији.

П: Колика маргина везе је потребна за УАВ комуникациони систем?

О: Не постоји универзална мета. Потребна маргина зависи од критичности мисије, фреквенције, сметњи, кретања авиона, прихватљивих прекида и поверења у претпоставке ширења.

П: Зашто би се нагнути домет користио за прорачуне УАВ везе?

О: Коси домет одражава стварну тродимензионалну удаљеност између авиона и земаљске станице, узимајући у обзир и хоризонтално раздвајање и висинску разлику.

П: Да ли би буџети УАВ за узлазну и силазну везу требало да се израчунавају одвојено?

О: Да. Сваки правац може да користи различиту снагу преноса, антене, губитке у каблу, пропусни опсег, модулацију и осетљивост пријемника, производећи различите радне маргине.

П: Да ли повећање снаге преноса увек побољшава поузданост УАВ везе?

О: Више снаге може повећати јачину примљеног сигнала, али постављање антене, губитак фидера, пропусни опсег канала, сметње, регулаторна ограничења, топлота и потрошња енергије могу бити важнији.