Организация сети передачи данных в беспилотных летательных аппаратах
Оглавление
Введение
Сети
Беспилотные
летательные аппараты
Возможный
функционал применения беспилотных летательных аппаратов
БПЛА с
наземным питанием
Беспилотник
автономный
Возможности
применения
Типы БПЛА
Беспилотники
ближнего радиуса действия
Беспилотники
средней дальности
Беспилотные
комплексы дальнего радиуса действия
Аэростатные
летательные аппараты
Система связи
Составные
компоненты
Р-187П1
Азарт, радиостанция
Комплексы для
использования до 100 метров.
Комплексы для
использования свыше 100 метров:
Расчёты
дальности связи
Распространение
Потери
распространения
Уравнение
Фрииса
Двухлучевая
модель распространения радиоволн
Коэффициент
отражения
Невосприимчивость
к нежелательным RF-сигналам (блокировка/селективность)
Моделирование
расстояния в Excel
Результаты
Заключение
Список
используемых источников
Введение
В наше время, коммуникационная сеть приобрела размеры и области покрытия
невероятных масштабов. Оборудование постоянное совершенствуется, качество связи
неуклонно растет. Тем не менее, часто происходит ситуации, когда покрытие сети
отсутствует, либо имеет неудовлетворительное качество. Например, в местах
техногенных катастроф, военных мероприятий, поисково-спасательных операций и
т.д. Проще говоря: тогда, когда необходимо установить качественный канал связи,
но не рационально устанавливать стационарный комплекс связи или нет такой
возможности (труднопроходимая местность).
Для решения данной проблемы, на помощь могут прийти беспилотные
летательные аппараты. Так как в последнее десятилетие данный вид техники
получил скачок в развитии характеристик, в виде прикладного программного
обеспечения и составной-компонентной части, то благодаря им, можно временно
установить радиоканал, удовлетворяющим необходимым требованиям.
Сети
«Тот, кто владеет информацией - владеет миром». В нашем
сверхтехнологичном веке эти слова Натана Ротшильда уже стали аксиомой. Можно
лишь внести небольшое дополнение: информацией желательно завладеть быстро, без
потерь и особых усилий. На практике, оперативность и достоверность информации
важны как нигде. Именно поэтому передача данных в последнее время становятся
всё более востребованной.
Обычно передача осуществляется при помощи проводных сетей связи. Только
далеко не всегда прокладка медного кабеля или оптоволоконного кабеля возможна:
если требуется объединение удаленных абонентов, сетей, отдельных компьютеров
между собой в малонаселенных или географически труднодоступных областях. В
таких случаях беспроводная сеть передачи данных является оптимальным вариантом.
Беспроводные сети возможно разрабатывать и создавать с нуля, а можно увеличить
существующую кабельную сеть за счет беспроводных частей. С помощью
беспроводного оборудования можно быстро присоединять пользователей к работающей
кабельной сети или расширять беспроводной сегмент.
В настоящее время большинство телекоммуникационных услуг предоставляются
через узкоспециализированные независимые друг от друга сети. Тем не менее,
современные методы цифровой обработки сигнала предоставляют возможность
конвергенции информационных потоков путем преобразования всех их видов в единый
поток с возможностью его передачи по единой широкополосной сети связи.
Одновременное предоставление пользователям широкого набора современных услуг
связи настоятельно требует создания широкополосных сетей доступа.
Одним из эффективных решений этой проблемы является использование систем
беспроводного широкополосного доступа - ШБД (BWA - Broadband Wireless
Access)[1].
Рис. 1. Пример использования ШБД для удаленный труднодоступных объектов.
Создание информационно-телекоммуникационной инфраструктуры на базе сетей
широкополосного доступа, в том числе беспроводных, является основой для
создания телекоммуникационной сети. Беспроводные сети широкополосного доступа
требуют выделения радиочастотного ресурса, достаточного для предоставления всех
видов телекоммуникационных услуг. В соответствии с этим оборудование ШБД
использует различные радиочастоты в диапазонах от 2 до 60 ГГц[11].
Основной целью развертывания сетей на базе систем ШБД является
предложение экономически эффективных решений для создания широкополосных сетей
доступа с целью доставки услуг связи. Они могут быть предназначены для работы
как в одностороннем, так и в двухстороннем (интерактивном) режиме.
В виду постоянного совершенствования технологий, на данный момент
времени, имеется множество решений создания широкополосной сети. Тем не менее,
часто имеются ситуации, когда на определенной территории она отсутствует, а
развертка её в стационарном виде экономически не целесообразна. В таких
случаях, решением данной проблемы, все чаще, становится использование
беспилотных летательных аппаратов, с использованием широковещательного
оборудования, для создания сети.
По сравнению с пилотируемым самолетом, БПЛА первоначально использовались
для миссий, представляющих опасность для людей. Сам же, этот тип техники появился,
главным образом, в результате развития военных технологиях, но их использование
быстро расширяется до коммерческих, научных, развлекательных,
сельскохозяйственных, и других сфер, таких как безопасность и наблюдение,
доставки продукта, аэрофотосъемка, сельское хозяйство, контрабанда и гонки на
беспилотниках. Гражданские беспилотники теперь значительно превосходят
численностью военные беспилотники примерно более чем на миллионы, в отношении
проданных аппаратов в 2015. На данный момент имеются множество их модификаций,
позволяющих выполнять немыслимые ранее задачи.
В настоящее время беспилотный авиационные системы переживают бурный рост
во всем мире. На рынок этого сегмента современной техники выходят страны, ранее
не осуществлявшие научной разработки и производства данных высокотехнологичных
комплексов, а именно: Индия, Пакистан, Иран, Сирия, Польша, Чехия, Норвегия.
Бесспорными лидерами являются США, Израиль, Германия, которые оставили далеко
позади себя Россию. Отличительной чертой отечественного рынка беспилотных
систем является слабое финансирование со стороны государства. Значительные
средства на разработку и производства беспилотных комплексов выделяются только
Министерством обороны.
Возможный
функционал применения беспилотных летательных аппаратов БПЛА с наземным
питанием
беспилотный летательный аппарат радиоволна
Возможны два варианта исполнения беспилотного комплекса. Первый - с
использованием квадрокоптера привязного типа, когда электрическая энергия для
вращения винтов и питания полезной нагрузки подаётся по кабелю снижения с борта
наземного транспортного средства. В этом случае время нахождения квадрокоптера
на заданной высоте не ограниченно.
Беспилотник
автономный
Второй вариант - это использование квадрокоптера в режиме автоматического
выполнения вертикального взлёта и посадки на борт наземного транспортного
средства. В отличии от первого случая, когда летательный аппарат зависает над
местом расположения наземного робота в режиме автономного полёта (элементы
питания летательного аппарата находятся на его борту), БПЛА может осуществлять
горизонтальный полёт по маршруту, на значительном удалении от наземного пункта
управления. По выполнении полётного задания или исчерпания заряда батарей, БПЛА
возвращается к точке запуска в автоматическом режиме и осуществляет заряд
собственных аккумуляторных батарей от энергетической установки наземного
размещения.
Возможности
применения
Беспилотный комплекс, состоящий из транспортной платформы и БПЛА
вертикального взлета и посадки, в зависимости от полезной нагрузки, может быть
использован для решения следующих задач:
· Дрон для видеонаблюдения территорий и периметров в различном
диапазоне высот
Видеокамеры, размещённые на гиростабилизированном подвесе дрона,
позволяют получить дальность наблюдения в несколько километров. Использование
мультиспектральных камер, ИК и видимого диапазона, обеспечат круглосуточное
видеонаблюдение и высокую вероятность обнаружения удалённых объектов. В режиме
автономного полета дрон совершает облёт охраняемого периметра, и по мере истощения
батарей питания, производит посадку на наземное беспилотное транспортное
средство в ином месте, отличном от места взлета. Тем самым реализуется
патрулирование территорий, сложных для наземного перемещения.