VCO DDS жана SDR технологиясына негизделген UAV интерференция технологиясы боюнча ак китеп (1)

Обзор

Акыркы жылдарда учкучсуз учактар ​​индустриясы тездик менен өнүгүп, учкучсуз учактарды колдонуу барган сайын кеңири жайылып, учкучсуз учактардын саны да жылдан жылга өсүү тенденциясын көрсөтүүдө. Бирок, ошол эле учурда, дрондор да коомдун ар кайсы жерлерине олуттуу коопсуздук коркунучун жаратат. Акыркы жылдарда дрондордун критикалык инфраструктурага таасир эткен жана кол салган учурлары тез-тез катталып жатат жана тез арада эффективдүү иш алып баруу зарыл. Дрон эсептегичтехнологияны өлчөйт. Бир нече жалпы дрон каршы чаралары бар, анын ичинде:

• Зымсыз сигнал тоскоолдук технологиясы: тоскоолдук радио жыштык сигналдарды берүү менен, ал алыстан айдап, тоскоолдук же пилотсуз учак конууга мажбурлоо максатына жетүү үчүн, мисалы, алыстан башкаруу, сүрөт берүү, навигация, ж.б.
• Зымсыз сигналды алдоо технологиясы: дрондорго алдамчы зымсыз сигналдарды берүү менен, дрондор туура эмес маалымат алып, ошону менен учкучсуз учактарды басып алуу максатына жете алышат. Зымсыз сигналды алдоо ыкмаларынын эки негизги түрү бар: жайгашкан жер сигналын алдоо жана алыстан башкаруу сигналын уурдоо.
• Багытталган энергияны жок кылуу технологиясы: Жогорку энергиялуу лазерди же электромагниттик сигналдарды чыгаруу менен ал пилотсуз учуучу аппараттарды, негизинен, эки техникалык жол аркылуу физикалык жактан жок кылат: лазердик жок кылуу жана жогорку энергиялуу микротолкундарды жок кылуу.
• Физикалык зыян / басып алуу технологиясы: Окторду, канаттуу ракеталарды учуруу же дрондор менен кагылышып, басып алган дрондор физикалык жактан жабыркашы мүмкүн, же басып алган учкучсуз учактарды кармоо үчүн кармоо торлорун атып салыңыз.

Бул макалада негизинен зымсыз сигнал тоскоолдук технологиясы талкууланат.

UAV байланыш протоколу

Дрондор көбүнчө радио сигналдардын төмөнкү төрт түрүн колдонушат:

Сүрөт 1 Пилотсуз учуучу аппараттын типтүү зымсыз сигнал схемасы

1. RC: Алыстан Ctheптрtheл:Оператордон инструкцияларды дронго алыстан башкаруу сигналдары аркылуу берүү, дронго тиешелүү учуу аракеттерин аткарууга мүмкүндүк берүү;
2. Inигжанаtheжугуу:Дрон камерасы тарткан видеосигнал кайра алыстан башкаруу пультуна берилет жана оператор тийиштүү учуу жолун тандоо жана тоскоолдуктарды сүзбөө үчүн берилген сүрөт сигналынын негизинде дронду иштетет;

Наичиндеигатиtheп: Дрондор навигация спутниктеринен жайгашкан жерди аныктоо сигналдарын алышат

Көрүлгөн навигация сигналдарына GPS, Beidou, GLONASS ж.

3. Тжаналжанамжанатржана:Дрондордун жайгашкан жери сыяктуу телеметриялык маалыматты таратуу үчүн колдонулат, аларды алыстан башкаруу жана жакын жердеги мониторинг станциялары кабыл алат.

Алардын арасында алыстан башкаруу сигналдары жана сүрөт менен кайтарым байланыш сигналдары радио жыштыктын тоскоолдуктарына каршы чаралардын негизги буталары болуп саналат жана кээ бир учурларда алар навигация жана жайгаштыруу сигналдарына да тоскоолдук кылышы мүмкүн. Алыстан башкаруу сигналдарына тоскоол болгондо, дрон оператордон көрсөтмөлөрдү ала албайт жана сүзүү же артка кайтуу аракеттерин жасайт; Сүрөт кайтарым байланыш сигналына тоскоол болгондо, пульт дрон көргөн сүрөттү көрсөтө албайт, бул дрондун башкаруусун жоготуп алышы мүмкүн; Алыстан башкаруу сигналдарына да, навигацияны аныктоо сигналдарына да тоскоол болгондо, дрон так жайгаштыруу маалыматын ала албайт жана жерге тийбеш үчүн жана жерден белгилүү бир бийиктикте сүзүп калбоо үчүн ультраүн датчиктерге таянып, түздөн-түз конот.

Төмөнкү таблицада кээ бир жалпы дрондун алыстан башкаруусу жана сүрөттү өткөрүү протоколдору келтирилген. DJI жана AUTEL сыяктуу күчтүү өндүрүүчүлөр атайын алыстан башкаруунун сүрөтүн өткөрүү протоколдорун иштеп чыгышкан, алардын арасында DJI's OcuSync жана LightBridge эң кеңири таралган жана эң жакшы аткарган. Өз алдынча иштелип чыккан алыстан башкаруунун сүрөтүн өткөрүү протоколдору жок өндүрүүчүлөр үчүн көбүнчө Wi-Fi протоколу тандалат. DIY FPVs үчүн ELRS протоколу жана TBSCrossFire актуалдуу стандарттар болуп калды.

 OFDM технологияны киргизүү

LightBridge, OcuSync、SkyLinkпротокол жанаWi-Fi, танын физикалык катмарынын коддоо технологиясы OFDM технологиясын кабыл алат. Бул бөлүмдө OFDM технологиясы кыскача тааныштырылат.

OFDM тtechnology - бул ар бир субташуучунун ортосунда бирдей жыштык интервалдары менен бир эле учурда маалыматтарды берүү үчүн бир нече субташуучуларды колдонгон көп ташуучу модуляциялык мультиплекстөө ыкмасы. Кошуна турган суб ташыгычтардын ортосунда кандайдыр бир спектрдик дал келүү бар болсо да, алар бири-бирине ортогоналдуу, ошондуктан ар бир субташуучу тарабынан берилүүчү сигналдар бири-бирине таасир этпейт. Бул маалымат маалыматын бир эле учурда көптөгөн субташуучуларга өткөрүүгө мүмкүндүк берет.

OFDMтехнология, адатта, санариптик сигналды иштетүү технологиясына негизделет жана конкреттүү ишке ашыруу процесси төмөнкүдөй: модуляциялануучу маалымат булагы N субташуучуга бөлүнөт, ар бир субташуучу IQ модуляцияланат, андан кийин OFDM символунун убакыт доменинин IQ маалыматтарын алуу үчүн N субтасымалдагычтын IQ модуляцияланган маалыматтары IFFT тескери Фурье трансформациясына дуушар болот.

2-сүрөт OFDM модуляциясынын технологиялык принцибин карап чыгуу

Толук OFDM кадры, адатта, бир нече OFDM символдорун камтыйт, ал эми OFDM символдорунун узактыгы субташуучу аралыктын өз ара аракети болуп саналат. Мисалы, субташуучу аралык 15KHz болгондо, OFDM символунун узундугу 66,67us. Ар бир OFDM символунун башында кыскараак циклдик префикс (CP) узартылат жана киргизилет. КПнын мазмуну OFDM символунун аягындагы мазмундун көчүрмөсү. КПны кеңейтүүнүн максаты дисперсиядан келип чыккан символдор аралык интерференцияга каршы туруу болуп саналат.

3-сүрөт OFDM символдору жана субташкычтары

OFDMМультиплекстөө технологиясынын спектрин пайдалануу эффективдүүлүгү абдан жогору. Жыштык доменинде OFDM сигналдары көптөгөн субтасымалдоочулардан турат жана ар бир субташуучунун энергия бөлүштүрүлүшү салыштырмалуу бирдей, ошондуктан OFDM сигналдарынын спектри жалпак түз сызыкка жакын. Убакыт доменинде OFDM сигналдары ар бири белгиленген узундуктагы бир нече символдордон турат.

4-сүрөт OFDM символдору жана субташкычтары

 Dji LIGHTBRIDGE/OCUSYNC Протокол

DjiLightBridgeжана OcuSync протоколдор жарандык сүрөттөрдү алыстан башкаруу протоколдорунун техникалык эталондору болуп саналат, LightBridge протоколу мурда иштелип чыккан жана Phantom 3 жана Inspire сыяктуу моделдерге колдонулат; OcuSync протоколу салыштырмалуу кечирээк иштелип чыккан жана Phantom 4, Mavic сериясы, Air сериясы ж.б. сыяктуу моделдерге колдонулат. OcuSync протоколу кайра-кайра жаңыртылган жана анын акыркы версиясы OcuSync 4.0. OcuSync 4.0 протоколу күчтүү өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жана тоскоолдуктарга каршы жөндөмдүүлүккө ээ.

Сүрөт 5 DJI OcuSync протоколунун убакыт жыштык диаграммасы

LightBridge&OcuSyncпротоколдун физикалык катмары OFDM коддоо технологиясына негизделген, бирок OFDM коддоо ар кандай параметрлери ар түрдүү. LightBridge протоколу WiMAXка окшош физикалык катмарды колдонот, анын субташуучу аралыгы 10,9375 КГц. Төмөндө байланыш 864 субкарриерди колдонот, алар болжол менен 9,46 МГц өткөргүчтүктү ээлейт; OcuSync протоколу LTEге окшош физикалык катмарды колдонот, 15КГц субташуучу аралык менен. 10M өткөрүү жөндөмдүүлүгүн төмөндөтүүчү 600 көмөкчү операторду колдонот, алар болжол менен 9,02 МГц өткөргүчтүктү ээлейт, ал эми 20 М өткөрүү жөндөмдүүлүгүн төмөндөтүүчү 18,02 МГц өткөрүү жөндөмдүүлүгүн ээлеген 1200 көмөкчү операторду колдонот.

 SKYLINK Протокол

Skylink протоколу, ошондой эле жалпы сүрөттөлүштү берүү алыстан башкаруу протоколу болуп саналат. Skylink протоколу Dao Tong EVO сериясындагы дрондордо кеңири колдонулат.

Skylink протоколунун физикалык катмары ошондой эле OFDM технологиясына негизделген, ал болжол менен 10 МГц өткөрмө кеңдигин жана 15 КГц субташуучу аралыкты ээлейт.

Сүрөт 6 SkyLink протоколунун убакыт жыштык диаграммасы

 Skylink протоколу LTEге окшош физикалык катмарды кабыл алат, субташуучу аралык 15 кГц.

 Төмөн байланыш (сүрөттү берүү сигналы) болжол менен 9,02 МГц өткөргүчтүктү ээлеген 600 көмөкчү операторду колдонот, ал эми өйдө байланыш (алыстан башкаруу сигналы) болжол менен 1,1 МГц өткөрүү жөндөмдүүлүгүн ээлеген 72 субтасымалдагычты колдонот.

 WI-FI протокол

Wi-Fi байланыш технологиясы керектөө электроникасында абдан популярдуу жана көптөгөн жарандык учкучсуз учуучу аппараттар Wi колдонушат-Fi протоколунан транерсени атаote башкаруу сигналдары жана сүрөт кайтарым байланыш сигналдары. The Wi-Fi байланыш протоколу көп жылдык технологиялык итерациядан өттү. Алгачкы Wi-дан тышкары-Fi 1 DSSS жайылган спектрин колдонуу менен, кийинки Wi Fi өткөрүү жөндөмдүүлүгү сыяктуу ар кандай техникалык параметрлери менен OFDM технологиясын колдонот.

Wi-Fi стандарт	Wi-Fi версия	Стандарттык чыгаруу	Иш жыштыгы	Физикалык катмарды кайра колдонуу технологиясы	Мейкиндик агымдарынын саны	INide-band каналы	Дошол тарифтер
802.11	Wi-Fi1	1997	2,4 ГГц	DSSS	1	20 МГц	2 Мбит/сек
802.11b	Wi-Fi1	1999	2,4 ГГц	DSSS	1	20 МГц	11 Мбит/сек
802.11a	Wi-Fi2	1999	5 ГГц	OFDM	1	20 МГц	54 Мбит/сек
802.11g	Wi-Fi3	2003	2,4 ГГц	OFDM	1	20 МГц	54 Мбит/сек
802.11n	Wi-Fi4	2009	2,4 ГГц, 5 ГГц	MIMO-OFDM	4кө чейин	20/40 МГц	600 Мбит/сек чейин
802.11ac	Wi-Fi5	2013	5 ГГц	MIMO-OFDM	8ге чейин	20/40/80/160 МГц	3,47 Гбит/сек чейин
802.11ax	Wi-Fi6	2019	2,4 ГГц, 5 ГГц	OFDMA, MU-MIMO	8ге чейин	20/40/80/160 МГц	9,6 Гбит/сек чейин
802.11be	Wi-Fi7	2024	2,4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц	OFDMA, MU-MIMO	8	20/40/80/160/320 МГц	23Gbps чейин

The Wi-Дрондор тармагында колдонулган Fi адатта 802.11n же 802.11ac, анткени Wi-Бул эки стандарт үчүн Fi чиптери абдан жетилген. Мисал катары 802.11n алып, адатта эки өткөрүү жөндөмдүүлүгү режими бар

стандарттар абдан жетилген. Мисал катары 802.11n ала турган болсок, адатта, 20M жана 40M, 312.5KHz субкарриер аралыктары менен тандоо үчүн эки өткөрүү жөндөмдүүлүгү режими бар. 20M режиминде 56 субкарриер бар жана иш жүзүндө ээлеген өткөрүү жөндөмдүүлүгү болжол менен 17,8 МГц. 40M режиминде 114 субкарриер бар жана иш жүзүндө ээлеген өткөрүү жөндөмдүүлүгү 35,9 МГц.

7-сүрөт Wi-нин убакыт жыштык диаграммасы-Протокол бол

 FPV Протокол ELRS/TBS

FPVдин алыстан башкаруу протоколу жана сүрөттү өткөрүү протоколу өзүнчө. Алыстан башкаруу протоколу, адатта, ELRS же TBS Crossfire колдонот, ал эми сүрөттү өткөрүү протоколу адатта төмөнкү күтүү убактысына жетүү үчүн симуляцияланат.

ELRS, ошондой эле ExpressLRS катары белгилүү, ачык булактуу алыстан башкаруу протоколу болуп саналат, ал өтө төмөн күтүү жана узак аралыктан башкаруу аралыктарын камсыз кылат. ELRS физикалык катмары LoRA протоколун кабыл алат жана SEMTECHтин SX127x/SX1280 чиптеринин негизинде ишке ашырылат. ELRS жыштык секирүү жана спектрин жайылтуу технологиясын кабыл алат, ал күчтүү анти-кетериал жөндөмүнө жетише алат. ELRSтин таралган спектри чирп (сызыктуу жыштык модуляциясы) жайылган спектр технологиясына негизделген. Жайылтуу фактору канчалык чоң болсо, жайылтуу пайдасы, сезгичтиги жана өткөрүү ылдамдыгы ошончолук жогору болот. ELRSтин жайылтуу өткөрүү жөндөмдүүлүгү 500KHz жана жайылтуу фактору көбүнчө SF6дан SF9га чейин тандалат. TBS Crossfire физикалык катмарынын коддолушу ELRSге окшош, экөө тең chirp (сызыктуу жыштык модуляциясы) спектрин жайылтуу технологиясын колдонушат, бирок спектрдин өткөрүү жөндөмдүүлүгү 250 кГц гана.

жайылтуу фактору	Спектр кодунун узундугу	Спайда алуу（дБ）
SF6	64	5
SF7	128	7.5
SF8	256	10
SF9	512	12.5
SF10	1024	15
SF11	2048	17.5
SF12	4096	20

Сүрөт 8 ELRS протоколунун убакыт жыштык диаграммасы