Что должен знать и уметь оператор коптера. Пособие. Часть 2. Аппаратура связи и навигации

2.6. Зона Френеля

Зона Френеля — это эллипсоидальная область пространства между передатчиком и приемником, критически важная для распространения радиоволн.

Зона Френеля представляет собой серию концентрических эллипсоидов (как слои луковицы) между передатчиком и приемником, где:

— 60% радиуса первой зоны Френеля должно быть свободно от препятствий для минимальных потерь сигнала;

— последующие зоны (вторая, третья и т.д.) вносят фазовые сдвиги, но их влияние менее критично.

Влияние на радиосвязь

Препятствия в зоне вызывают дифракцию и интерференцию.

Свободная зона обеспечивает прямую видимость и минимальные потери.

Формула для расчета радиуса первой зоны Френеля в метрах:

,где:

λ — длина волны (м),

d1 — расстояния от передатчика до нужной точки отсчета (м),

d2 — расстояния от нужной точки отсчета до приемника (м).

Пример:

для 2, 4 ГГц (λ = 0,125 м), при d1=d2=500м r≈5.6м

60% от r≈5.6м = 3,36 м

Для минимальных потерь сигнала в радиусе 3,36 м от линии прямой видимости оператором БЛА не должно быть препятствий.

2.7. Ослабление мощности радиосигнала в зависимости от расстояния

Ослабление мощности сигнала L (dB) в зависимости от расстояния r (м) и частоты f (Hz) в воздухе определяется формулой:

Мощность сигнала P2 (dBm) в точке приема определяется по формуле:

,где:

P1 — мощность передатчика (dB),

G1 — коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны (dBi),

G2 — КНД приемной антенны (dBi).

Параметр P2 часто обозначается как RSSI и используется для оценки мощности сигнала на входе приёмника.

Пример:

f=2,4 GHz, P1=27 dBm (примерно 0,5 W), G1=1, G2=3, r=10 км

L=20lg (3・108 / (4・π・104・2,4・109) =120dB; P2=27+1—120+3=-89 dB.

2.8. Влияние на дальность связи чувствительности приемника

Определить максимальную дальность связи можно, зная чувствительность приёмника — минимальный уровень мощности сигнала, при котором работает приемник.

Чувствительность приемника — это минимальный уровень сигнала, который он может уверенно принимать и декодировать. Измеряется в dBm или микровольтах (µV). Чем меньше значение (например, -120 dBm лучше, чем -100 dBm), тем лучше приемник улавливает слабые сигналы и тем стабильнее связь на больших дистанциях.

Чувствительность зависит от схемотехники приемника, ширины частотной полосы, типа модуляции сигнала и пр.

В реальности дальность связи всегда будет меньше, так как она зависит и от кривизны поверхности Земли, и от зоны Френеля, и от шумов, и пр.

3. Способы управления БЛА

В настоящее время существует три способа управления БЛА:

— автоматический;

— ручной;

— смешанный.

При автоматическом управлении решения о траектории полета и операциях, производимых полезной нагрузкой, полетный контроллер БЛА принимает самостоятельно, согласно заложенной в него программе и показателям окружающей среды.

Недостатки — сложнореализуемый из-за быстрой смены условий полета, наземной и воздушной обстановок.

При ручном способ управления контроль поведения БЛА осуществляет оператор, что позволяет организовывать работу в заранее неизвестных условиях.

Недостатки — не возможность в полной мере развить потенциал системного обеспечения БЛА, поскольку невозможно отказаться от ошибок пилота или ограниченной дальности сигнала управления. БЛА с ручным принципом управления часто применяются в киносъемке, обследовании неизвестных мест и т. д.

Объединением первого и второго принципов является смешанный метод управления. При его реализации пилот имеет управление над БЛА, однако бортовая система осуществляет помощь в принятии решений оператором и реализует их.

Режимы полета классического квадрокоптера:

1. Стандартный режим, который имеет:

Режим позиционированиям (P-режим) — позволяет лететь стабильно, плавно, обходя препятствия. P-режим лучше работает при сильном сигнале GPS, так как БЛА использует модуль GPS, а также системы переднего и нижнего обзора для определения своего местоположения, автоматической стабилизации и навигации между препятствиями.

Спортивный режим (S-режим) — предназначен для предельных скоростей полета. GPS помогает в позиционировании БЛА, но оптические датчики не работают.

Режим ориентации (A-режим). В этом режиме GPS отключен. Для удержания высоты БЛА использует собственный барометр. Зависнуть в одной точке самостоятельно в этом режиме БЛА не может, поэтому при наличии БЛА будет перемещаться (дрейфовать) по ветру.

2. Интеллектуальный режим — это готовые сценарии съемки: преследование движущегося объекта, облет по орбите, следование по заранее заданному маршруту, автоматическая съемка объекта и др.

Режимы полетов FPV-квадрокоптера:

1.Angle (режим стабилизации) — БЛА автоматически возвращается в горизонтальное положение, угловое движение ограничено настройками.

2.Horizon (режим стабилизации) — БЛА автоматически возвращается в горизонтальное положение, но угловое движение ограничено не полностью, поэтому квадрокоптер может сделать переворот.

3.Acro (режим без стабилизации) — при этом режиме требуется ручной возврат БЛА в горизонтальное положение, а его угол наклона при движении определяется скоростью вращения БЛА вокруг оси.

4. Аппаратура управления БЛА

Аппаратура управления БЛА состоит из передатчика, который находится у оператора, и размещенных на БЛА приемника и полетного контроллера (ПК), который и управляет квадрокоптером через регуляторы мощности.

Для профессионального управления коптером необходимо иметь как минимум пять, лучше шесть каналов. Дополнительные каналы можно использовать для включения двигателей коптера и для переключения полетных режимов.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.