Исследование характеристик радиосистемы передачи информации управления группировкой БПЛА

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ линий различной протяженности для обеспечения управления, контроля и связи с БПЛА 9
1.1 Анализ линий различного радиуса действия 13
1.1.1 Анализ линий дальнего радиуса действия 13
1.1.2 Анализ линий среднего радиуса действия 15
1.1.3 Анализ линий ближнего радиуса действия 18
1.1.4 Итог анализа 20
2 Обзор моделей радиоканала связи с беспилотными летательными аппаратами, анализ влияния среды на качество радиосвязи с БПЛА 28
2.1 Сбор и обработка измерений 29
2.2 Радиоканал связи с БПЛА над водой 34
2.3 Радиоканал связи с БПЛА в холмистой местности и в горах [1] 54
2.4 Радиоканал связи с БПЛА в городе/пригороде 63
3 Разработка структуры и состава системы связи между группировкой БПЛА 71
3.1 Определение структуры системы связи БПЛА 71
3.2 Определение и расчет основных количественных и качественных параметров приемного и передающего устройств 74
3.2.1 Расчет мощности сигнала в точке приема с учетом потерь 74
3.2.1.1 Потери при распространении сигнала 75
3.2.1.2 Анализ бюджета канала связи с БПЛА 77
3.2.1.3 Ослабление в свободном пространстве 86
3.2.1.4 Уровень сигнала в точке приёма 87
3.2.1.5 Дистанция связи 87
3.2.1.6 Уравнение радиосвязи 88
3.2.2 Расчет соотношения сигнал/шум в точке приема 89
3.2.3 Расчет полосы пропускания 90
3.2.4 Выбор вида модуляции сигнала в приемопередатчике 91
3.2.4.1 Сравнение спектральной эффективности различных видов модуляции 98
3.3 Анализ связи в группировке БПЛА 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 120
ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ 125

Весь текст будет доступен после покупки

Объектом исследования является система радиосвязи с беспилотным летательным аппаратом.
Предметом исследования являются методы построения и расчета систем радиосвязи с группой (роем) БПЛА.
Методы исследования: компьютерное моделирование в среде специализированных прикладных программ.
Цель работы – построение и расчет системы радиосвязи с заданными характеристиками. Для выполнения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Провести анализ существующих систем радиосвязи с БПЛА, принципов их построения и требований к ним.
2. Провести анализ влияния среды на качество радиосвязи с БПЛА.
3. Определить структурную схему системы радиосвязи с группой БПЛА, рассчитать параметры системы связи.
4. Провести моделирование системы радиосвязи группы БПЛА, оценить эффективность принятых решений.
На современном этапе развития систем радиоуправления и связи остро стоит вопрос об оптимизации радиоэлектронных устройств в микромодульном исполнении с целью снижения экономических затрат за счёт унификации и многофункционального использования. При этом есть необходимость в оптимизации работы под конкретные специфические задачи с учётом защиты от радиопомех.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ линий различной протяженности для обеспечения управления, контроля и связи с БПЛА
Наблюдаемое в настоящее время развитие беспилотной авиации имеет по большей части стихийный характер. Это приводит к возникновению множества проблем и противоречий. Часть их видна уже сейчас, но большинство проявит себя в будущем и потребует для разрешения больших экономических затрат. Одной из ключевых проблем является разработка стандартов на применяемые линии передачи данных, что потребует выработки единых подходов к определению необходимого состава оборудования для обеспечения управления, контроля и связи с БПЛА [1]. Целью данного раздела является анализ существующих линий связи, их характеристик и ограничений, а также определение диапазона для проектируемой системы связи.
Рассматриваемые линии условно разделим на 3 категории:
1. линии дальнего радиуса действия (обеспечивающие передачу данных на расстояния, превышающие дальность прямой радиовидимости);
2. линии среднего радиуса действия (ограниченные дальностью прямой радиовидимости);
3. линии ближнего радиуса действия (обеспечивающие передачу данных на расстояния от десятков до сотен метров).
Анализ линий передачи данных для БПЛА целесообразно начать с рассмотрения общих вопросов. Отметим, что согласно концепции применения БПЛА линии передачи данных для управления, контроля и связи, в англоязычной литературе обозначаются как С3 (Command, Control, Communication). Линия управления, контроля и связи С3 обеспечивает соединение БПЛА с наземным комплексом управления (НКУ) для решения задач управления полетом. Линия передачи данных (ЛПД) может быть симплексной или дуплексной. Как правило, применяются средства, имеющие максимальную дальность действия в пределах прямой радиовидимости (RLOS), но возможно применение средств, позволяющих работать и за пределами радиовидимости (BRLOS). Однако стоит учитывать, что при работе за пределами радиовидимости возникает задержка, а этот фактор в ряде случаев (например, при пилотировании с применением данных от бортовых видеокамер) может стать критическим.

Весь текст будет доступен после покупки

1. I. Bor–Yaliniz and H. Yanikomeroglu, ‘‘The new frontier in ran hetero– geneity: Multi–tier drone–cells,’’ IEEE Commun. Mag., vol. 54, no. 11, pp. 48–55, Nov. 2016.
2. N. Zhang, S. Zhang, P. Yang, O. Alhussein, W. Zhuang, and X. Shen, ‘‘Software defined space–air–ground integrated vehicular networks: Chal– lenges and solutions,’’ IEEE Commun. Mag., vol. 55, no. 7, pp. 101–109, Jul. 2017.
3. Q. Wu, Y. Zeng, and R. Zhang. (May 2017). ‘‘Joint trajectory and com– munication design for multi–UAV enabled wireless networks.’’ [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/1705.02723
4. N. H. Motlagh, T. Taleb, and O. Arouk, ‘‘Low–altitude unmanned aerial vehicles–based Internet of Things services: Comprehensive survey and future perspectives,’’ IEEE Internet Things J., vol. 3, no. 6, pp. 899–922, Dec. 2016.
5. Y. Zeng, R. Zhang, and T. J. Lim, ‘‘Wireless communications with unmanned aerial vehicles: Opportunities and challenges,’’ IEEE Commun. Mag., vol. 54, no. 5, pp. 36–42, May 2016.
6. L. Gupta, R. Jain, and G. Vaszkun, ‘‘Survey of important issues in UAV communication networks,’’ IEEE Commun. Surv. Tuts., vol. 18, no. 2, pp. 1123–1152, 2nd Quart., 2016.
7. A. Al–Hourani and K. Gomez, ‘‘Modeling cellular–to–UAV path–loss for suburban environments,’’ IEEE Wireless Commun. Lett., to be published.
8. M. Chen, M. Mozaffari, W. Saad, C. Yin, M. Debbah, and C. S. Hong, ‘‘Caching in the sky: Proactive deployment of cache–enabled unmanned aerial vehicles for optimized quality–of–experience,’’ IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 35, no. 5, pp. 1046–1061, May 2017.
9. Z. M. Fadlullah, D. Takaishi, H. Nishiyama, N. Kato, and R. Miura, ‘‘A dynamic trajectory control algorithm for improving the communication throughput and delay in UAV–aided networks,’’ IEEE Netw., vol. 30, no. 1, pp. 100–105, Jan./Feb. 2016.

Весь текст будет доступен после покупки