Comment choisir un modem à large bande pour un véhicule aérien sans pilote (UAV) ou la robotique

La tùche de transférer une grande quantité de données à partir d'un véhicule aérien sans pilote (UAV) ou de la robotique au sol n'est pas rare dans les applications modernes. Cet article traite des critÚres de choix des modems large bande et des problÚmes associés. Cet article est écrit pour les développeurs d'UAV et de robotique.

CritÚres de sélection


Les principaux critÚres de choix d'un modem haut débit pour les drones ou la robotique sont.

  1. Portée de communication.
  2. Débit de données maximum.
  3. Retard dans le transfert des données.
  4. Masse et paramĂštres globaux.
  5. Interfaces d'informations prises en charge.
  6. Besoins nutritionnels.
  7. Canal de contrÎle / télémétrie séparé.

Portée de communication


La portĂ©e de communication dĂ©pend non seulement du modem, mais Ă©galement des antennes, des cĂąbles d'antenne, des conditions de propagation des ondes radio, des interfĂ©rences externes et d'autres raisons. Afin de sĂ©parer les paramĂštres du modem lui-mĂȘme des autres paramĂštres qui affectent la portĂ©e de communication, nous considĂ©rons l'Ă©quation de portĂ©e [Kalinin AI, Cherenkova EL Propagation des ondes radio et fonctionnement des liaisons radio. La communication Moscou 1971]

R= frac3 cdot1084 piF10 fracPTXdBm+GTXdB+LTXdB+GRXdB+LRXdB+|V|dB−PRXdBm20,


oĂč
R - la portée de communication souhaitée en mÚtres;
F - fréquence en Hz;
PTXdBm - puissance d'émission du modem en dBm;
GTXdB - gain d'antenne de l'émetteur en dB;
LTXdB - pertes de cùble du modem à l'antenne de l'émetteur en dB;
GRXdB - gain d'antenne du récepteur en dB;
LRXdB - perte de cùble du modem à l'antenne du récepteur en dB;
PRXdBm - sensibilité du récepteur modem en dBm;
|V|dB - facteur d'atténuation, tenant compte des pertes supplémentaires dues à l'influence de la surface de la Terre, de la végétation, de l'atmosphÚre et d'autres facteurs en dB.

D'aprÚs l'équation de portée, on peut voir que la portée ne dépend que de deux paramÚtres du modem: la puissance de l'émetteur PTXdBm et la sensibilité du récepteur PRXdBm , ou plutÎt, de leur différence - le budget énergétique du modem

Bm=PTXdBm−PRXdBm.


Les autres paramÚtres de l'équation de portée décrivent les conditions de propagation du signal et les paramÚtres des dispositifs d'antenne-alimentation, c'est-à-dire n'ont aucun rapport avec le modem.
Donc, pour augmenter la portĂ©e de communication, il est nĂ©cessaire de choisir un modem avec une grande valeur Bm . Cliquer pour agrandir Bm Ă  son tour, il est possible en augmentant PTXdBm ou en rĂ©duisant PRXdBm . Dans la plupart des cas, les dĂ©veloppeurs d'UAV recherchent un modem avec une puissance d'Ă©mission Ă©levĂ©e et prĂȘtent peu d'attention Ă  la sensibilitĂ© du rĂ©cepteur, mĂȘme si vous devez faire exactement le contraire. Un puissant Ă©metteur embarquĂ© d'un modem haut dĂ©bit pose les problĂšmes suivants:

  • forte consommation d'Ă©nergie;
  • le besoin de refroidissement;
  • dĂ©tĂ©rioration de la compatibilitĂ© Ă©lectromagnĂ©tique (CEM) avec le reste de l'Ă©quipement embarquĂ© de l'UAV;
  • furtivitĂ© basse Ă©nergie.

Les deux premiers problĂšmes sont liĂ©s au fait que les mĂ©thodes modernes de transmission de grandes quantitĂ©s d'informations par voie aĂ©rienne, par exemple l'OFDM, nĂ©cessitent un Ă©metteur linĂ©aire . L'efficacitĂ© des Ă©metteurs radio linĂ©aires modernes est faible: 10-30%. Ainsi, 70 Ă  90% de la prĂ©cieuse Ă©nergie d'une alimentation de drone est convertie en chaleur, qui doit ĂȘtre efficacement retirĂ©e du modem, car sinon elle tombera en panne ou sa puissance de sortie chutera en raison d'une surchauffe au moment le plus inopportun. Par exemple, un Ă©metteur de 2 W consommera 6 Ă  20 W Ă  partir d'une source d'alimentation, dont 4 Ă  18 W seront convertis en chaleur.

Le secret Ă©nergĂ©tique de la liaison radio est important pour les applications spĂ©ciales et militaires. Une faible furtivitĂ© signifie que le signal du modem est relativement susceptible d'ĂȘtre dĂ©tectĂ© par le rĂ©cepteur de reconnaissance de la station de brouillage. En consĂ©quence, la probabilitĂ© de supprimer une liaison radio avec une furtivitĂ© Ă  faible Ă©nergie est Ă©galement grande.

La sensibilitĂ© du modem-rĂ©cepteur caractĂ©rise sa capacitĂ© Ă  extraire des informations des signaux reçus avec un niveau de qualitĂ© donnĂ©. Les critĂšres de qualitĂ© peuvent varier. Pour les systĂšmes de communication numĂ©riques, ils utilisent le plus souvent la probabilitĂ© d'erreur par bit (taux d'erreur binaire - BER) ou la probabilitĂ© d'erreur dans le paquet d'informations (taux d'erreur de trame - FER). En fait, cette sensibilitĂ© est le niveau du signal mĂȘme duquel les informations doivent ĂȘtre extraites. Par exemple, une sensibilitĂ© de -98 dBm Ă  BER = 10 -6 indique que des informations avec un tel BER peuvent ĂȘtre extraites d'un signal avec un niveau de -98 dBm, et que, par exemple, -99 dBm ne provient plus d'un signal avec un niveau. Bien sĂ»r, une diminution de la qualitĂ© avec une diminution du niveau du signal se produit progressivement, mais il convient de garder Ă  l'esprit que la majoritĂ© des modems modernes sont inhĂ©rents au soi-disant. un effet de seuil auquel une diminution de la qualitĂ© avec une diminution du niveau du signal en dessous de la sensibilitĂ© se produit trĂšs rapidement. Il suffit de rĂ©duire le signal de 1 Ă  2 dB au-dessous de la sensibilitĂ©, de sorte que le BER augmente Ă  10 -1 , ce qui signifie que vous ne verrez plus la vidĂ©o de l'UAV. L'effet de seuil est une consĂ©quence directe du thĂ©orĂšme de Shannon pour un canal avec du bruit; il ne peut pas ĂȘtre Ă©liminĂ©. La destruction des informations lorsque le niveau du signal diminue en dessous de la sensibilitĂ© est due Ă  l'influence du bruit gĂ©nĂ©rĂ© Ă  l'intĂ©rieur du rĂ©cepteur lui-mĂȘme. Le bruit interne du rĂ©cepteur ne peut pas ĂȘtre complĂštement Ă©liminĂ©, mais il est possible de rĂ©duire son niveau ou d'apprendre Ă  extraire efficacement des informations d'un signal bruyant. Les fabricants de modems utilisent ces deux approches, amĂ©liorant les unitĂ©s RF du rĂ©cepteur et amĂ©liorant les algorithmes de traitement du signal numĂ©rique. L'amĂ©lioration de la sensibilitĂ© du rĂ©cepteur du modem n'entraĂźne pas une augmentation aussi spectaculaire de la consommation d'Ă©nergie et de la dissipation de chaleur qu'une augmentation de la puissance de l'Ă©metteur. Il y a bien sĂ»r une augmentation de la consommation d'Ă©nergie et de la production de chaleur, mais elle est plutĂŽt modeste.

L'algorithme de sélection de modem suivant est recommandé pour atteindre la plage de communication souhaitée.

  1. Décidez de la valeur du taux de transfert de données.
  2. Choisissez le modem avec la meilleure sensibilité pour la vitesse requise.
  3. Déterminez la portée de communication par calcul ou pendant l'expérience.
  4. Si la portée de communication est inférieure à ce qui est nécessaire, essayez d'utiliser les mesures suivantes (classées par ordre décroissant de priorité):

  • rĂ©duire les pertes dans les cĂąbles d'antenne LTXdB , LRXdB en appliquant un cĂąble avec une attĂ©nuation linĂ©aire plus faible Ă  la frĂ©quence de fonctionnement et / ou en rĂ©duisant la longueur des cĂąbles;
  • augmenter le gain d'antenne GTXdB , GRXdB ;
  • augmenter la puissance de l'Ă©metteur du modem.

Les valeurs de sensibilitĂ© dĂ©pendent du taux de transfert de donnĂ©es selon la rĂšgle: vitesse plus Ă©levĂ©e - pire sensibilitĂ©. Par exemple, une sensibilitĂ© de -98 dBm pour une vitesse de 8 Mbps est meilleure qu'une sensibilitĂ© de -95 dBm pour une vitesse de 12 Mbps. Vous pouvez comparer les modems par sensibilitĂ© uniquement pour le mĂȘme dĂ©bit de donnĂ©es.

Les donnĂ©es sur la puissance de l'Ă©metteur sont presque toujours disponibles dans les spĂ©cifications des modems, mais les donnĂ©es sur la sensibilitĂ© du rĂ©cepteur sont loin d'ĂȘtre toujours ou en volume insuffisant. À tout le moins, c'est une raison de se mĂ©fier, car de beaux nombres n'ont guĂšre de sens Ă  cacher. De plus, sans publier de donnĂ©es de sensibilitĂ©, le constructeur prive le consommateur de la possibilitĂ© d'estimer la portĂ©e de communication par calcul avant d' acheter un modem.

Débit de données maximal


Le choix d'un modem pour ce paramÚtre est relativement simple si les exigences de vitesse sont clairement définies. Mais il y a quelques nuances.

Si le problĂšme Ă  rĂ©soudre nĂ©cessite d'assurer la portĂ©e de communication maximale possible et en mĂȘme temps qu'il est possible de sĂ©lectionner une bande de frĂ©quences suffisamment large pour la liaison radio, il est prĂ©fĂ©rable de choisir un modem qui prend en charge une large bande de frĂ©quences (bande passante). Le fait est que la vitesse d'information requise peut ĂȘtre fournie dans une bande relativement Ă©troite de la bande de frĂ©quence en raison de l'utilisation de types de modulation denses (16QAM, 64QAM, 256QAM, etc.), ou dans une large bande de frĂ©quence en raison de l'utilisation de la modulation de faible densitĂ© (BPSK, QPSK ) L'utilisation d'une modulation Ă  faible densitĂ© pour de telles tĂąches est prĂ©fĂ©rable en raison de l'immunitĂ© au bruit plus Ă©levĂ©e. Par consĂ©quent, la sensibilitĂ© du rĂ©cepteur est meilleure, respectivement, augmente le budget Ă©nergĂ©tique du modem et, par consĂ©quent, la portĂ©e de communication.

Parfois, les fabricants d'UAV dĂ©finissent la vitesse d'information de la liaison radio bien plus que la vitesse source, littĂ©ralement 2 fois ou plus, arguant que des sources comme les codecs vidĂ©o ont un dĂ©bit binaire variable et que la vitesse du modem doit ĂȘtre sĂ©lectionnĂ©e en tenant compte des Ă©missions binaires maximales. La portĂ©e de communication dans ce cas, bien sĂ»r, diminue. Vous ne devez pas utiliser cette approche sauf si cela est absolument nĂ©cessaire. La plupart des modems modernes ont un tampon spacieux dans l'Ă©metteur qui peut attĂ©nuer les Ă©missions de dĂ©bit sans perte de paquets. Par consĂ©quent, une marge de vitesse supĂ©rieure Ă  25% n'est pas requise. S'il y a des raisons de croire que la capacitĂ© de mĂ©moire tampon du modem achetĂ© est insuffisante et qu'une augmentation de vitesse beaucoup plus importante est nĂ©cessaire, il est prĂ©fĂ©rable de refuser d'acheter un tel modem.

Retard de données


Lors de l'évaluation de ce paramÚtre, il est important de séparer le retard lié à la transmission de données via la liaison radio du retard créé par le dispositif de codage / décodage de la source d'informations, par exemple un codec vidéo. Le retard dans la liaison radio est composé de 3 valeurs.

  1. Retard dû au traitement du signal à l'émetteur et au récepteur.
  2. Retard dû à la propagation du signal de l'émetteur au récepteur.
  3. Retard dû à la mise en mémoire tampon des données dans l'émetteur en duplex à répartition dans le temps (TDD).

Selon l'expĂ©rience de l'auteur, le dĂ©lai de type 1 varie de quelques dizaines de microsecondes Ă  une milliseconde. Le retard de type 2 dĂ©pend de la portĂ©e de communication, par exemple, pour une liaison de 100 km, il est Ă©gal Ă  333 ÎŒs. Le retard de type 3 dĂ©pend de la longueur de la trame TDD et du rapport entre la durĂ©e du cycle de transmission et la durĂ©e totale de la trame et peut varier de 0 Ă  la durĂ©e de la trame, c'est-Ă -dire qu'il s'agit d'une variable alĂ©atoire. Si le paquet d'informations transmis Ă©tait Ă  l'entrĂ©e de l'Ă©metteur lorsque le modem Ă©tait dans le cycle de transmission, le paquet sera diffusĂ© avec un dĂ©lai nul de type 3. Si le paquet est un peu en retard et que le cycle de rĂ©ception a dĂ©jĂ  commencĂ©, il sera retardĂ© dans le tampon de l'Ă©metteur pendant la durĂ©e du cycle de rĂ©ception . Les longueurs de trame TDD typiques sont de 2 Ă  20 ms, respectivement, le retard de type 3 dans le pire des cas ne dĂ©passera pas 20 ms. Ainsi, le retard total dans la liaison radio sera compris entre 3 et 21 ms.

La meilleure façon de connaĂźtre la latence d'une liaison radio est une expĂ©rience Ă  grande Ă©chelle utilisant des utilitaires pour Ă©valuer les performances du rĂ©seau. Il n'est pas recommandĂ© de mesurer le retard par la mĂ©thode demande-rĂ©ponse, car le retard dans les sens aller et retour peut ne pas ĂȘtre le mĂȘme pour les modems TDD.

Masse et paramĂštres globaux


Le choix de l'unitĂ© de modem embarquĂ©e par ce critĂšre ne nĂ©cessite pas de commentaires particuliers: le plus petit et le plus lĂ©ger sera le mieux. N'oubliez pas la nĂ©cessitĂ© de refroidir l'unitĂ© aĂ©roportĂ©e, des radiateurs supplĂ©mentaires peuvent ĂȘtre nĂ©cessaires, respectivement, le poids et les dimensions peuvent Ă©galement augmenter. Ici, la prĂ©fĂ©rence doit ĂȘtre donnĂ©e aux blocs lĂ©gers et de petite taille avec une faible consommation d'Ă©nergie.

Pour le bloc de masse, les paramĂštres dimensionnels de masse ne sont pas si critiques. La facilitĂ© d'utilisation et d'installation vient au premier plan. L'unitĂ© au sol doit ĂȘtre un appareil qui est protĂ©gĂ© de maniĂšre fiable contre les influences extĂ©rieures avec un systĂšme de montage pratique sur le mĂąt ou le trĂ©pied. Une bonne option lorsque l'unitĂ© au sol est intĂ©grĂ©e dans un boĂźtier avec une antenne. IdĂ©alement, l'unitĂ© au sol doit ĂȘtre connectĂ©e au systĂšme de commande via un connecteur pratique. Cela vous Ă©vitera des mots durs lorsque vous devez effectuer un travail de dĂ©ploiement Ă  une tempĂ©rature de -20 degrĂ©s.

Besoins nutritionnels


Les unités embarquées sont généralement produites avec la prise en charge d'une large gamme de tensions d'alimentation, par exemple de 7 à 30 V, qui couvre la plupart des options de tension du réseau électrique d'UAV. Si vous avez le choix entre plusieurs tensions d'alimentation, privilégiez la valeur la plus basse de la tension d'alimentation. En rÚgle générale, l'alimentation interne des modems est produite à partir des tensions 3,3 et 5,0 V via des sources d'alimentation secondaires. L'efficacité de ces sources d'alimentation secondaires est plus élevée, plus la différence entre la tension d'entrée et la tension interne du modem est faible. Une efficacité accrue signifie une consommation d'énergie et une dissipation de chaleur réduites.

Les unités terrestres, en revanche, doivent supporter l'alimentation d'une source de tension relativement élevée. Cela permet d'utiliser un cùble d'alimentation de petite section, ce qui réduit le poids et simplifie l'installation. Toutes choses étant égales par ailleurs, privilégiez les unités au sol avec prise en charge PoE (Power over Ethernet). Dans ce cas, un seul cùble Ethernet est nécessaire pour connecter l'unité au sol à la station de contrÎle.

Canal de contrÎle / télémétrie séparé


Une opportunitĂ© importante dans les cas oĂč il n'y a plus d'espace sur l'UAV pour installer un modem de tĂ©lĂ©mĂ©trie de commande sĂ©parĂ©. S'il y a de l'espace, un canal de contrĂŽle / tĂ©lĂ©mĂ©trie distinct du modem Ă  large bande peut ĂȘtre utilisĂ© comme sauvegarde. Lorsque vous choisissez un modem avec cette option, faites attention au modem prenant en charge le protocole requis pour la communication avec l'UAV (MAVLink ou propriĂ©taire) et la possibilitĂ© de multiplexer les donnĂ©es du canal de contrĂŽle / tĂ©lĂ©mĂ©trie dans une interface pratique sur la station au sol (NS). Par exemple, l'unitĂ© embarquĂ©e d'un modem Ă  large bande est connectĂ©e au pilote automatique via une interface telle que RS232, UART ou CAN, et l'unitĂ© au sol est connectĂ©e Ă  l'ordinateur de commande via une interface Ethernet Ă  travers laquelle il est nĂ©cessaire d'Ă©changer des informations tĂ©lĂ©mĂ©triques et vidĂ©o de commande. Dans ce cas, le modem doit ĂȘtre capable de multiplexer le flux de commande-tĂ©lĂ©mĂ©trie entre les interfaces RS232, UART ou CAN de l'unitĂ© aĂ©roportĂ©e et l'interface Ethernet de l'unitĂ© au sol.

Autres paramĂštres Ă  surveiller


La prĂ©sence du mode duplex. Les modems large bande pour drones prennent en charge les modes de fonctionnement simplex ou duplex. En mode simplex, les donnĂ©es ne peuvent ĂȘtre transmises que dans la direction de l'UAV vers le NS, et en duplex - dans les deux sens. En rĂšgle gĂ©nĂ©rale, les modems simplex ont un codec vidĂ©o intĂ©grĂ© et sont conçus pour fonctionner avec des camĂ©ras qui n'ont pas de codec vidĂ©o. Un modem simplex ne convient pas pour la connexion Ă  une camĂ©ra IP ou Ă  tout autre appareil nĂ©cessitant une connexion IP. Au contraire, un modem duplex est gĂ©nĂ©ralement conçu pour connecter le rĂ©seau IP intĂ©grĂ© de l'UAV au rĂ©seau IP NS, c'est-Ă -dire qu'il prend en charge les camĂ©ras IP et autres pĂ©riphĂ©riques IP, mais peut ne pas avoir de codec vidĂ©o intĂ©grĂ©, car les camĂ©ras IP ont gĂ©nĂ©ralement votre codec vidĂ©o. La prise en charge Ethernet n'est disponible que sur les modems duplex.

RĂ©ception de la diversitĂ© (diversitĂ© RX). La prĂ©sence de cette fonction est nĂ©cessaire pour assurer une communication continue sur toute la distance de vol. Lorsqu'elles se propagent au-dessus de la surface de la Terre, les ondes radio arrivent au point de rĂ©ception en deux rayons: le long d'un chemin direct et avec rĂ©flexion de la surface. Si l'addition d'ondes de deux rayons se produit en phase, alors le champ au point de rĂ©ception est amplifiĂ©, et s'il est en antiphase, il est affaibli. L'affaiblissement peut ĂȘtre trĂšs important - jusqu'Ă  la perte complĂšte de communication. La prĂ©sence de deux antennes Ă  diffĂ©rentes hauteurs sur le NS aide Ă  rĂ©soudre ce problĂšme, car si Ă  l'emplacement d'une antenne les rayons sont ajoutĂ©s en antiphase, alors Ă  l'emplacement de l'autre, non. En consĂ©quence, vous pouvez obtenir une connexion stable sur toute la distance.

Topologies de réseau prises en charge. Il est conseillé de choisir un modem qui prend en charge non seulement les topologies point à point (PTP), mais également les topologies point à multipoint (PMP) et les topologies relais (relais, répéteur). L'utilisation de relais via un drone supplémentaire peut considérablement élargir la zone de couverture du drone principal. Le support PMP permettra de recevoir des informations simultanément de plusieurs drones sur un NS. Veuillez également noter que la prise en charge du PMP et du relais nécessitera une bande passante du modem accrue par rapport au cas de la communication avec un UAV. Par conséquent, il est recommandé de sélectionner un modem prenant en charge une large bande de fréquences (au moins 15-20 MHz) pour ces modes.

DisponibilitĂ© d'amplificateurs d'immunitĂ© au bruit. Une option utile, compte tenu de la situation de brouillage tendu dans les endroits oĂč le drone est utilisĂ©. Par immunitĂ© au bruit, nous comprenons la capacitĂ© d'un systĂšme de communication Ă  remplir sa fonction lorsqu'il y a des interfĂ©rences d'origine artificielle ou naturelle dans le canal de communication. Il existe deux approches pour gĂ©rer les interfĂ©rences.Approche 1: concevoir le rĂ©cepteur modem de maniĂšre Ă  ce qu'il puisse recevoir des informations en toute confiance mĂȘme en cas d'interfĂ©rence dans la bande du canal de communication au prix d'une certaine rĂ©duction du dĂ©bit de transfert d'informations. Approche 2: supprimer ou rĂ©duire les interfĂ©rences Ă  l'entrĂ©e du rĂ©cepteur. Des exemples de mise en Ɠuvre de la premiĂšre approche sont les systĂšmes d'expansion du spectre, Ă  savoir: le saut de frĂ©quence (FH), l'expansion du spectre avec une sĂ©quence pseudo-alĂ©atoire (DSSS), ou un hybride de ceux-ci. La technologie FH est devenue rĂ©pandue dans les canaux de contrĂŽle d'UAV en raison de la petite taille du dĂ©bit de donnĂ©es requis dans un tel canal de communication. Par exemple, pour une vitesse de 16 kbit / s dans la bande de 20 MHz, environ 500 positions de frĂ©quence peuvent ĂȘtre arrangĂ©es, ce qui vous permet de vous protĂ©ger de maniĂšre fiable contre les interfĂ©rences Ă  bande Ă©troite.L'utilisation de FH pour un canal Ă  large bande est problĂ©matique en raison de la bande de frĂ©quences trop large qui en rĂ©sulte. Par exemple, pour obtenir 500 positions de frĂ©quence lorsque vous travaillez avec un signal avec une bande passante de 4 MHz, vous avez besoin de 2 GHz de bande libre! Trop pour ĂȘtre une rĂ©alitĂ©. L'utilisation du DSSS pour un canal de communication Ă  large bande avec un drone est plus pertinente. Dans cette technologie, chaque bit d'information est dupliquĂ© simultanĂ©ment Ă  plusieurs (voire Ă  toutes) frĂ©quences dans la bande de signal, et en prĂ©sence d'interfĂ©rences Ă  bande Ă©troite, il peut ĂȘtre extrait de parties du spectre qui ne sont pas affectĂ©es par les interfĂ©rences. L'utilisation de DSSS, ainsi que de FH, implique que si des interfĂ©rences se produisent dans le canal, une diminution du taux de transfert de donnĂ©es sera nĂ©cessaire. NĂ©anmoins, il est Ă©vident qu'il vaut mieux recevoir des vidĂ©os de l'UAV en plus basse rĂ©solution que rien du tout. L'approche 2 utilise le faitque les interfĂ©rences, contrairement au bruit interne du rĂ©cepteur, pĂ©nĂštrent dans la liaison radio de l'extĂ©rieur et, s'il existe certains moyens dans le modem, peuvent ĂȘtre supprimĂ©es. La suppression des interfĂ©rences est possible si elle est localisĂ©e dans les rĂ©gions spectrales, temporelles ou spatiales. Par exemple, une interfĂ©rence Ă  bande Ă©troite est localisĂ©e dans la rĂ©gion spectrale et elle peut ĂȘtre «coupĂ©e» du spectre Ă  l'aide d'un filtre spĂ©cial. De mĂȘme, le bruit impulsionnel est localisĂ© dans le domaine temporel, afin de le supprimer, la zone affectĂ©e est supprimĂ©e du signal d'entrĂ©e du rĂ©cepteur. Si l'interfĂ©rence n'est pas Ă  bande Ă©troite ou pulsĂ©e, alors il est possible d'utiliser un suppresseur spatial pour le supprimer, car l'interfĂ©rence entre dans l'antenne de rĂ©ception de la source d'une certaine direction. Si, en direction de la source d'interfĂ©rence, placez le diagramme de rayonnement nul de l'antenne de rĂ©ception,alors l'interfĂ©rence sera supprimĂ©e. Ces systĂšmes sont appelĂ©s systĂšmes adaptatifs de formation de faisceaux et d'annulation de faisceaux. De tels systĂšmes ne sont pas utilisĂ©s dans les modems large bande connus de l'auteur pour les drones, bien que rien ne les empĂȘche d'apparaĂźtre Ă  l'avenir.

Le protocole radio utilisĂ©. Les fabricants de modems peuvent utiliser soit le protocole standard (WiFi, DVB-T) soit un protocole radio propriĂ©taire. Ce paramĂštre est rarement indiquĂ© dans les spĂ©cifications. L'utilisation du DVB-T est indirectement indiquĂ©e par les bandes de frĂ©quences prises en charge 2/4/6/7/8, parfois 10 MHz, et la mention dans le texte de la spĂ©cification de la technologie COFDM (OFDM codĂ©e) dans laquelle OFDM est utilisĂ© en conjonction avec un codage correcteur d'erreurs. En cours de route, nous notons que COFDM est un slogan purement publicitaire et n'a aucun avantage sur OFDM, car OFDM n'est jamais appliquĂ© en pratique sans codage rĂ©sistant au bruit. Égalisez entre COFDM et OFDM lorsque vous voyez ces abrĂ©viations dans les spĂ©cifications des modems radio.

Les modems qui utilisent le protocole standard sont gĂ©nĂ©ralement construits sur la base d'une puce spĂ©cialisĂ©e (WiFi, DVB-T) qui fonctionne en conjonction avec un microprocesseur. L'utilisation d'une puce spĂ©cialisĂ©e supprime beaucoup de maux de tĂȘte chez le fabricant du modem associĂ© au dĂ©veloppement, Ă  la modĂ©lisation, Ă  la mise en Ɠuvre et aux tests de son propre protocole radio. Le microprocesseur est utilisĂ© pour donner au modem les fonctionnalitĂ©s nĂ©cessaires. De tels modems prĂ©sentent les avantages suivants.

  1. Petit prix
  2. Bonnes dimensions hors tout.
  3. Faible consommation d'énergie.

Des inconvénients sont également disponibles.

  1. Impossibilité de modifier les caractéristiques de l'interface radio en changeant le firmware.
  2. Faible stabilité de l'approvisionnement à long terme.
  3. Capacité limitée à fournir un support technique qualifié pour résoudre des tùches non standard.

La faible stabilitĂ© de l'offre est due au fait que les fabricants de puces sont principalement orientĂ©s vers les marchĂ©s de masse (tĂ©lĂ©viseurs, ordinateurs, etc.). Les fabricants de modems UAV ne sont pas une prioritĂ© pour eux et ils ne peuvent en aucun cas influencer la dĂ©cision du fabricant de puces d'arrĂȘter la production sans un remplacement adĂ©quat pour un autre produit. Cette caractĂ©ristique est renforcĂ©e par la tendance Ă  emballer les interfaces radio dans des microcircuits spĂ©cialisĂ©s du type «System on a Chip» (System on Chip - SoC) et, Ă  cet Ă©gard, des puces d'interfaces radio individuelles sont progressivement Ă©liminĂ©es du marchĂ© des semi-conducteurs.

Les possibilitĂ©s limitĂ©es de fournir un support technique sont dues au fait que les Ă©quipes de dĂ©veloppement de modems basĂ©s sur un protocole radio standard sont bien Ă©quipĂ©es avec des spĂ©cialistes principalement en Ă©lectronique et en technologie micro-ondes. Les spĂ©cialistes de la radio ne sont peut-ĂȘtre pas lĂ  du tout, car il n'y a aucun problĂšme Ă  rĂ©soudre. Par consĂ©quent, les fabricants de drones Ă  la recherche de solutions Ă  des tĂąches de radiocommunication non triviales peuvent ĂȘtre déçus en termes de consultation et d'assistance technique.

Les modems utilisant un protocole radio propriétaire sont construits sur la base de puces de traitement de signaux analogiques et numériques universels. La stabilité à l'approvisionnement de ces puces est trÚs élevée. Certes, le prix est également élevé. De tels modems présentent les avantages suivants.

  1. Nombreuses possibilités d'adaptation du modem aux besoins du client, y compris l'adaptation de l'interface radio en changeant le firmware.
  2. Caractéristiques supplémentaires de l'interface radio, intéressantes pour une utilisation dans les drones et absentes dans les modems construits sur la base de protocoles radio standard.
  3. Haute stabilité d'approvisionnement, incl. à long terme.
  4. Haut niveau de support technique, y compris des tĂąches non standard.

Inconvénients.

  1. Le prix élevé.
  2. Les paramĂštres de masse et de dimension peuvent ĂȘtre pires que ceux des modems sur les protocoles radio standard.
  3. Augmentation de la consommation d'énergie de l'unité de traitement du signal numérique.

Données techniques de certains modems pour drones


Le tableau présente les paramÚtres techniques de certains modems pour drones disponibles sur le marché.

Veuillez noter que bien que le modem 3D Link ait la puissance d'Ă©mission la plus faible par rapport aux modems Picoradio OEM et J11 (25 dBm contre 27-30 dBm), le budget Ă©nergĂ©tique de 3D Link est supĂ©rieur Ă  celui de ces modems en raison de la haute sensibilitĂ© du rĂ©cepteur (Ă  le mĂȘme taux de transfert de donnĂ©es pour les modems comparĂ©s). Ainsi, la portĂ©e de communication lors de l'utilisation de 3D Link sera plus longue avec une meilleure furtivitĂ© Ă©nergĂ©tique.

Table. Données techniques de certains modems large bande pour drones et robotique

ParamÚtreLien 3DSkyhopper PROOEM Picoradio (formé sur le module pDDL2450 de Microhard)SOLO7
(voir aussi récepteur SOLO7 )
J11
,Geoscan,Mobilicom,Airborne Innovations,DTC,Redess,
[]20−605/*/*10−20
[/]0.023−64.91.6−60.78−280.144−31.6681.5−6
[]1−2025/*15−10015−30
[]774525745426404010 ( )676822764820
[]8910517.6 ( )13588
Ethernet, RS232, CAN, USBEthernet, RS232, USB ()Ethernet, RS232/UARTHDMI, AV, RS232, USBHDMI, Ethernet, UART
[/]7−30/6.77−26//*5−58/4.85.9−17.8/4.5−77−18/8
[/]18−75 PoE/77−26//*5−58/4.86−16/87−18/5
[]25/*27−302030
[] ( [/])−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)−101(/*)−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)−95(/*) −104(/*)−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
[] ( [/])147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)/*131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)/*127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
[]4−204.5; 8.52; 4; 80.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 82; 4; 8
/
/non
/MAVLink,MAVLink,nonnonMAVLink
/nonnon/*
PTP, PMP, relayPTP, PMP, relayPTP, PMP, relayPTPPTP, PMP, relay
DSSS,/*/*/*/*
/*/*DVB-T/*
* n / a - pas de données.

Source: https://habr.com/ru/post/fr444898/


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