VCO DDS we SDR tehnologiýasyna esaslanýan UAV päsgelçilik tehnologiýasy barada ak kagyz (1)

Gysgaça syn

Soňky ýyllarda pilotsyz uçar senagaty çalt ösdi we pilotsyz uçarlaryň ulanylyşy has giň ýaýrady, pilotsyz uçarlaryň sany hem ýylsaýyn artýar. Şeýle-de bolsa, şol bir wagtyň özünde pilotsyz uçarlar jemgyýetiň dürli ýerlerine çynlakaý howp salýar. Soňky ýyllarda pilotsyz uçarlaryň möhüm infrastruktura täsir edýän we hüjüm edýän wakalary ýygy-ýygydan ýüze çykdy we netijeli işlemegiň gyssagly zerurlygy barPilotsyz hasaplaýjytehnologiýasyny ölçär. Pilotsyz garşy göreş çäreleriniň birnäçe usuly bar, şol sanda:

• Simsiz signal päsgelçilik tehnologiýasy: Päsgelçiliksiz radio ýygylyk signallaryny ibermek bilen, pilotsyz uçmak, päsgel bermek ýa-da gonmak maksady bilen pilotsyz howa ulaglarynyň uzakdan dolandyrmak, şekil geçiriş, nawigasiýa we ş.m. ýaly simsiz signallara päsgel berýär.
• Simsiz signal aldaw tehnologiýasy: Aldawsyz simsiz signallary dronlara geçirmek arkaly pilotsyz uçarlar nädogry maglumatlary alyp biler we şeýlelik bilen dronlary ogurlamak maksadyna ýeter. Simsiz signal aldamak usullarynyň iki esasy görnüşi bar: ýerleşiş signalyny aldamak we uzakdan dolandyrmak signalyny ogurlamak.
• Energiýany ýok etmegiň gönükdirilen tehnologiýasy: energyokary energiýaly lazer ýa-da elektromagnit signallary çykarmak bilen, pilotsyz howa ulaglaryny esasan iki tehniki ugur arkaly ýok edýär: lazeriň ýok edilmegi we ýokary energiýaly mikrotolkunlaryň ýok edilmegi.
• Fiziki zeper / ele almak tehnologiýasy: Oklary, kruiz raketalaryny atmak ýa-da pilotsyz uçarlar bilen çaknyşmak arkaly, pilotsyz uçarlar fiziki taýdan zeper ýetip biler ýa-da basyp alýan pilotsyz uçarlary ele almak üçin torlary ele alyň.

Bu makalada esasan simsiz signal päsgelçilik tehnologiýasy ara alnyp maslahatlaşylýar.

Uçuş aragatnaşyk teswirnamasy

Pilotsyz uçarlar, adatça, aşakdaky dört görnüşli radio signalyny ulanýarlar:

1-nji surat Pilotsyz howa ulagynyň adaty simsiz signal shemasy

1. RC ： UzakdanC.thentrthel：Uzakdan dolandyryş signallary arkaly operatordan pilotsyz uçarlara degişli uçuş hereketlerini ýerine ýetirmäge mümkinçilik bermek;
2. Inidwethegeçiriş：Pilotsyz kamera tarapyndan düşürilen wideo signaly uzakdan dolandyryşa iberilýär we operator degişli uçuş ýoluny saýlamak we päsgelçiliklerden gaça durmak üçin pilotsyz enjamy iberilen şekil signalyna esaslanýar;

N.aiçindeigatithen:Pilotsyz uçarlar öz ýerleşişleri üçin nawigasiýa hemralaryndan ýerleşiş signallaryny alýarlar

Görülen nawigasiýa signallaryna GPS, Beidou, GLONASS we ş.m. girýär we iş ýygylygy zolaklary esasan 1,2 GGs we 1,6 GGs töweregi paýlanýar.

3. T.welwemwetrwe：Uzakdan dolandyryş we golaýdaky gözegçilik stansiýalary tarapyndan alynjak pilotsyz uçarlaryň ýerleşýän ýeri ýaly telemetriýa maglumatlary paýlamak üçin ulanylýar.

Olaryň arasynda uzakdan dolandyryş signallary we şekillendiriş signallary radio ýygylygyna päsgelçilik çäreleriniň esasy nyşanydyr we käbir ýagdaýlarda nawigasiýa we ýerleşiş signallaryna hem päsgel berip biler. Uzakdan dolandyryş signallaryna päsgel berlende, pilotsyz operatordan görkezme alyp bilmez we aýlanmak ýa-da yzyna gaýtarmak hereketlerini ýerine ýetirer; Suratyň seslenme signalyna päsgel berlende, uzakdan dolandyrmak pilotsyz dolandyryşyň ýitmegine sebäp bolup bilýän pilotsyz görünýän şekili görkezip bilmez; Uzakdan dolandyryş signallaryna we nawigasiýa ýerleşiş signallaryna päsgel berende, pilotsyz ýere degmezlik we ýerden belli bir belentlikde aýlanmazlyk üçin ultrases datçiklerine bil baglap, takyk ýerleşiş maglumatyny we ýere düşüp bilmez.

Aşakdaky tablisada pilotsyz uzakdan dolandyrmak we şekil geçiriş protokollary görkezilýär. DJI we AUTEL ýaly güýçli öndürijiler, uzakdan dolandyrylýan şekil geçiriş protokollaryny taýýarladylar, şolaryň arasynda DJI-iň OcuSync we LightBridge iň köp ýaýran we iň gowularyny ýerine ýetirýär. Özbaşdak işlenip düzülen uzakdan dolandyrylýan şekil geçiriş protokollary bolmadyk öndürijiler üçin, umuman, Wi Fi protokoly saýlanýar. DIY FPV-ler üçin ELRS protokoly we TBSCrossFire hakyky standartlara öwrüldi.

 OFDM tehnologiýany ornaşdyrmak

LightBridge 、 OcuSync、SkyLinkteswirnama weWi-Fi, tfiziki gatlagynyň kodlaýyş tehnologiýasy OFDM tehnologiýasyny kabul edýär. Bu bölümde OFDM tehnologiýasy barada gysgaça maglumat berler.

OFDMtehnologiýa, bir wagtyň özünde maglumatlaryň iberilmegi üçin birnäçe subkarýerleri ulanýan, her bir ýük daşaýjynyň arasynda deň ýygylyk aralyklary bilen köp göteriji modulýasiýa multiplexing usulydyr. Goňşy subcarýerleriň arasynda käbir spektral gapma-garşylyk bar bolsa-da, biri-birine ortogonaldyr, şonuň üçin her bir ýük daşaýjy tarapyndan iberilýän signallar biri-birine täsir etmeýär. Bu maglumatlar maglumatlarynyň bir wagtyň özünde köp sanly päsgelçiliklerde berilmegine mümkinçilik berýär.

OFDMtehnologiýa, adatça, sanly signallary gaýtadan işlemek tehnologiýasyna esaslanýar we ýerine ýetirişiň anyk prosesi şeýleräk: modulirlenmeli maglumat çeşmesi N subcarýerlerine bölünýär, her bir subcarýer IQ modulirlenýär, soň bolsa N subcarýerleriniň IQ modulirlenen maglumatlary OFDM nyşanynyň wagt domeni IQ maglumatlary almak üçin IFFT ters Furyer öwrülişigine sezewar edilýär.

2-nji surat OFDM modulýasiýa tehnologiýasy ýörelgesine syn

Doly OFDM çarçuwasy, adatça, birnäçe OFDM nyşanlaryny öz içine alýar we OFDM nyşanlarynyň dowamlylygy subkarýer aralygynyň ikitaraplaýynlygydyr. Mysal üçin, ýük daşaýjy aralyk 15 KHz bolanda, OFDM nyşanynyň uzynlygy 66,67us bolýar. Her OFDM nyşanynyň başynda has gysga siklik prefiksi (CP) uzaldylýar we goýulýar. CP-iň mazmuny, OFDM nyşanynyň soňundaky mazmunyň göçürmesi. CP-ni giňeltmegiň maksady, dispersiýa sebäpli ýüze çykýan simwoliki päsgelçiliklere garşy durmakdyr.

3-nji surat OFDM nyşanlary we subcarýerler

OFDMMultiplexing tehnologiýasynyň spektr ulanylyşynyň netijeliligi gaty ýokary. Encyygylyk giňişliginde OFDM signallary köp sanly päsgelçiliklerden durýar we her bir ýük daşaýjynyň energiýa paýlanyşy birneme deňdir, şonuň üçin OFDM signallarynyň spektri tekiz göni çyzyga ýakyn. Wagt domeninde OFDM signallary birnäçe simwollardan durýar, hersiniň kesgitlenen uzynlygy bar.

4-nji surat OFDM nyşanlary we subcarýerler

 DjiÇYKYRMAK / OCUSYNC Protokol

DjiLightBridgeweOcuSyncprotokollar, öňden işlenip düzülen we Phantom 3 we Inspire ýaly modellere ulanylýan raýat şekilini uzakdan dolandyrmak protokollary üçin tehniki görkezijilerdir; OcuSync protokoly birneme giç işlenip düzüldi we Phantom 4, Mavic seriýasy, Howa seriýasy we ş.m. ýaly modellere ulanylýar. OcuSync protokoly yzygiderli täzelendi we iň soňky wersiýasy OcuSync 4.0. OcuSync 4.0 protokoly güýçli geçiriş ýerine ýetirijiligine we päsgelçiliklere garşy ukybyna eýedir.

5-nji surat DJI OcuSync protokolynyň wagt ýygylygy diagrammasy

LightBridge&OcuSyncteswirnamanyň fiziki gatlagy OFDM kodlaýyş tehnologiýasyna esaslanýar, ýöne OFDM kodlamagyň dürli parametrleri başga. “LightBridge” protokoly, 10.9375KHz aralyk göterijisi bilen WiMAX-a meňzeş fiziki gatlagy ulanýar. Aşakdaky baglanyşyk, takmynan 9.46MHz zolakly giňligi eýeleýän 864 sany subcarýer ulanýar; “OcuSync” protokoly LTK-a meňzeş fiziki gatlagy ulanýar, 15KHz aralyk ýük daşaýjy aralygy. 10M geçirijilik giňligi 600 töweregi subkarýer ulanýar, takmynan 9.02MHz zolakly giňligi eýeleýär, 20M zolakly baglanyşyk bolsa 1200 subcarýer ulanýar we takmynan 18.02MHz zolakly giňligi eýeleýär.

 SKYLINK Protokol

Skylink protokoly, şeýle hem, suraty uzakdan dolandyrmak protokolydyr. Skylink protokoly, Dao Tong EVO pilotsyz uçar seriýasynda giňden ulanylýar.

“Skylink” protokolynyň fiziki gatlagy, takmynan 10MHz zolakly giňligi we 15 KHz aralyk göteriji aralygy eýeleýän OFDM tehnologiýasyna esaslanýar.

6-njy surat SkyLink protokolynyň wagt ýygylygy diagrammasy

 Skylink protokoly, LTK-a meňzeş fiziki gatlagy, 15KHz aralyk aralygy bilen kabul edýär.

 Aşakdaky baglanyşyk (şekil geçiriş signaly) takmynan 9.02MHz zolakly giňligi eýeleýän 600 sany subkarýer ulanýar we ýokary göteriş (uzakdan dolandyryş signaly) takmynan 1,1MHz zolakly 72 sany subcarýer ulanýar.

 Wi-Fi teswirnama

Wi-Fi aragatnaşyk tehnologiýasy sarp ediş elektronikasynda örän meşhurdyr we köp sanly raýat pilotsyz howa ulaglary Wi ulanýarlar-Fi protokolyzadyň adyny aýdyňote dolandyryş signallary we şekil jogap beriş signallary. Wi-Fi aragatnaşyk protokoly köp ýyllap tehnologiki iterasiýany başdan geçirdi. Irki Wi-den başga-Fi 1 DSSS ýaýlym spektrini ulanyp, soňraky Wi Fi zolak giňligi ýaly dürli tehniki parametrleri bolan OFDM tehnologiýasyny ulanýar.

Wi-Fi standart	Wi-Fi wersiýasy	Adaty goýberiş	Iş ýygylygy	Fiziki gatlak gaýtadan ulanmak tehnologiýasy	Giňişlik akymlarynyň sany	INide-band kanaly	D.şol nyrhlar
802.11	Wi-Fi1	1997	2.4 GGs	DSSS	1	20MHz	2 Mbit / s
802.11b	Wi-Fi1	1999	2.4 GGs	DSSS	1	20MHz	11 Mbit / s
802.11a	Wi-Fi2	1999	5 GGs	OFDM	1	20MHz	54 Mbit / s
802.11g	Wi-Fi3	2003	2.4 GGs	OFDM	1	20MHz	54 Mbit / s
802.11n	Wi-Fi4	2009-njy ýyl	2.4 GGs, 5 GGs	MIMO-OFDM	Upto4	20 / 40MHz	600 Mbit / s çenli
802.11ac	Wi-Fi5	2013	5 GGs	MIMO-OFDM	Upto8	20/40/80 / 160MHz	3.47 Gb / sek çenli
802.11ax	Wi-Fi6	2019	2.4 GGs, 5 GGs	OFDMA, MU-MIMO	Upto8	20/40/80 / 160MHz	9,6 Gb / sek çenli
802.11be	Wi-Fi 7	2024	2.4 GGs, 5 GGs, 6 GGs	OFDMA, MU-MIMO	8	20/40/80/160/320MHz	23 Gb / sek çenli

Wi-Pilotsyz ulgamda ulanylýan “Fi”, adatça, “Wi” ýaly 802.11n ýa-da 802.11ac-Bu iki ülňü üçin Fi çipleri gaty kämildir. Mysal hökmünde 802.11n alsak, adatça iki zolakly reesim bar

ülňüleri gaty kämildir. Mysal üçin 802.11n alsak, adatça 202. we 40M saýlamak üçin iki zolakly reesim bar, 312.5 KHz aralyk ýük daşaýjy aralygy. 20M re Inimde 56 sany subcarýer bar we hakyky işleýän zolak giňligi takmynan 17,8MHz. 40M re Iniminde 114 sany subcarýer bar we hakyky işleýän zolak giňligi takmynan 35,9MHz.

7-nji surat Wi-iň wagt ýygylygy diagrammasy-Protokol boluň

 FPV ProtokolELRS / TBS

Uzakdan dolandyryş protokoly we FPV-iň şekil geçiriş protokoly aýratyn. Uzakdan dolandyryş protokoly adatça ELRS ýa-da TBS Crossfire ulanýar, şekil geçiriş protokoly adatça pes gijä galmak üçin simulýasiýa edilýär.

“ExpressLRS” diýlip hem bilinýän ELRS, aşa pes gijä galmagy we uzak aralyk dolandyryş aralyklaryny üpjün edýän açyk çeşmeli uzakdan dolandyryş protokolydyr. ELRS-iň fiziki gatlagy LoRA protokolyny kabul edýär we SEMTECH-iň SX127x / SX1280 çipleri esasynda amala aşyrylýar. ELRS güýçli päsgelçiliklere garşy ukyplylygy gazanyp biljek ýygylygy köpeltmek we spektr tehnologiýasyny kabul edýär. ELRS-iň ýaýramagynyň spektri jyrp (çyzykly ýygylyk modulýasiýasy) ýaýran spektr tehnologiýasyna esaslanýar. Theaýraýan faktor näçe uly bolsa, ýaýramagyň girdejisi, duýgurlygy we geçiriş tizligi şonça ýokarydyr. ELRS-iň ýaýramak zolagy 500 KHz, ýaýramak faktory adatça SF6-dan SF9-a çenli saýlanýar. TBS Crossfire-iň fiziki gatlagy kodlamak ELRS-e meňzeýär, ikisem şirp (çyzykly ýygylyk modulýasiýasy) ýaýran spektr tehnologiýasyny ulanýar, ýöne ýaýran spektr giňligi bary-ýogy 250KHz.

ýaýramak faktory	Spektr kodunyň uzynlygyny ýaýratyň	S.girdeji gazanmak（dB）
SF6	64	5
SF7	128	7.5
SF8	256	10
SF9	512	12.5
SF10	1024	15
SF11	2048	17.5
SF12	4096	20

8-nji surat ELRS protokolynyň wagt ýygylygy diagrammasy