LoRa дронға қарсы модульдері қалай интерференция диапазонын кеңейтеді?

LoRa дронға қарсы модулінің интерференция диапазонының негізгі RF принциптері

Ұзақ қашықтықта, төменгі қуаттағы сигналдарды ажырату үшін Chirp Spread Spectrum

LoRa дронға қарсы модульдер өте аз қуат жұмсай отырып, байланыс қашықтығын арттыру үшін Chirp Spread Spectrum (CSS) модуляциясы деп аталатын нәрсеге сүйенеді. Бұл сигнал күшіне шектеулер қойылған кезде де олардың жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. CSS-тің негізгі міндеті — әдеттегі тар жолақты сигналдарды алып, сызықтық жиілік импульстері ретінде кеңірек жолақ бойына жайып жіберу. Нәтижесінде FSK әдісіне қарағанда шамамен 15 дБ жақсы өнімділік көрсетіледі, яғни бұл жүйелер сигнал сезгіштігі шамамен -148 дБм деңгейіне дейін жетеді. Ал практикада шынымен маңыздысы: сигнал/шу қатынасы -20 дБ төмен болған кезде де дронның басқару сигналын басқа барлық сигналдардан ажыратып тани алады. Сонымен қатар, дрондар тез қозғалғанда немесе жерге жақын ұшқан кезде пайда болатын күрделі жағдайларда да, сигнал сапасына әсер ететін көптеген жансақтану немесе Допплер эффектілері сияқты факторлардан қателеспейді.

Дрондардың байланыс беріктігіне қарсы әсер ету үшін үйлесімді жиіліктерді секіртіп өзгерту

LoRa дронға қарсы модульдер нақты угрозалардан көргеніне сәйкес уақыт үзілісінде жұмыс істейтін реалдық режимдегі адаптивті жиіліктердің өзгеруін қолдану арқылы FHSS-пен жабдықталған дрондарға қарсы күреседі. Жүйе өте жылдам жұмыс істейді — бірнеше миллисекундтан кейін дрон жиілік диапазонында қай жерге секіріп жүргенін анықтайды, осы қозғалыстардың картасын жасайды, келесі қадамы қай жаққа болуы мүмкіндігін болжайды, сосын ISM диапазондарында (868 немесе 915 МГц) басқа жиіліктерге жылжу арқылы бөгеуге берілетін сигналдың бағытын ұстап тұрады және бұл барысында маневрлеу кезінде барлық нәрсені дұрыс бағыттап отырады. Шынайы жағдайларда жүргізілген тестілеулер жүйенің үздіксіз 80-нан астам каналға тосқауыл қоя алатынын көрсетті, бірақ бұл барлық операциялар 100 милливаттан кем қуат шығысымен жүзеге асырылады. Бұл тәсілдің тиімділігінің себебі — CSS сезімталдығын спектр бойынша ақылды мақсатты нысанаға біріктіру, яғни операторлар FHSS дрондарын тиімді бөгеу үшін үлкен қуатты күшейткіштерге мүлдем мұқтаж емес.

Тиімді бөгеу радиусын кеңейтетін LoRa протоколының артықшылықтары

Сілтеме бюджетін оптимизациялау: Сезгіштік ұтыстар және тарату факторының қатынастары

LoRa-ның байланыс бюджеті тұрғысынан ерекшеленуі негізінен -148 дБм деңгейіндегі тамаша ресивер сезімталдығына және SF7 мен SF12 арасындағы тарату факторларын реттеу мүмкіндігіне байланысты. Біз осы тарату факторларын көтергенде, сигналдардың бөгеуге қарсы қаншалықты алыс қашықтыққа жетуін шынымен арттыратын 5-8 дБ қосымша өңдеу ұтымын аламыз, бірақ әрқашанда бір қиыншылық болады. Жоғарырақ SF деректердің төмен жылдамдығын және хабарламалар берілуі үшін ауада ұзақ уақыт болуды білдіреді. Сондықтан әскери дәрежедегі жабдықтар байланысты бұзуға белсенді әрекет етіп тұрған дрондармен жұмыс істеген кезде жоғарырақ SF параметрлеріне ауысуға бейім болады. Олар максималды анықтау қашықтығы мен тиімді бөгеу мүмкіндіктерін қажет етеді, бірақ негізгі басқару функцияларын сақтағысы келеді. Дәл осындай ақылды компромисс электрондық шу мен тығыз спектрлік жағдайлардағы басқа каналдармен бетпе-бет келгенде қалыпты радиожиіліктік жүйелердің тек қана басын қайтарып тастайтын жағдайларда шынымен тамаша нәтиже береді.

Қалалық және ауылдық таралу: LoRa дронға қарсы модульдер кедергілер бар ортада қалай диапазонды сақтайды

LoRa сигналды тарату тәсілі оған әртүрлі географиялық жағдайларда да жақсы қамту аймағын қамтамасыз етеді. Қалалар 20 дБ шамасында сигналды бөгетейтін ғимараттар болуы мүмкін болғандықтан, ерекше қиыншылықтар туғызады, бірақ LoRa әлі де жұмыс істеу қашықтығын 2-ден 5 километрге дейін сақтай алады. Бұл Доплерге төзімді демодуляция әдістері, бірнеше каналдардың бір уақытта жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін және бір-біріне кедергі келтірмейтін спрэдинг факторлары мен «өлі аймақтардан» жиілікті тез өзгерту арқылы қол жеткізілетін нәтиже. Ашық аудандарда жағдай одан да жақсаяды, онда қашықтық 10-нан 15 километрге дейін жетеді. Басқа технологияларға қарағанда сигналдар ағаштар мен төбелерден оңай өтетін төменгі жиіліктерде жұмыс істеуі салдарынан жүйе ондай аймақтарда өте жақсы жұмыс істейді. Тосқауылдарға толы аймақтарда LoRa ашық кеңістікке қарағанда қашықтығының тек 15-20% ғана жоғалтатыны дәлелденген. Бұл ұқсас жағдайларда әдетте 60-70% өнімділікті жоғалтатын Wi-Fi жүйелеріне қарағанда анағұрлым алғышылықты көрсетеді. Осындай икемділік арқасында көптеген қауіпсіздік компаниялары дәстүрлі сымсыз шешімдер тиімсіз болатын қала инфрақұрылымынан бастап алыс шекараларға дейінгі барлығын бақылау үшін қазір LoRa-ды пайдалануда.

LoRa антисымайтын модульдердің нақты әлемдегі өнімділігін растау

Жергілікті орналасу: таулы шекаралық аймақтарда 3,2 км сенімді интерференциялық ауқым

Таулы аймақтар бірнеше мың метрден астам биіктік өзгерістері, қалың өсімдік жамылғысы және қатаң ауа-райы жағдайлары болған кезде дрондарды анықтау жүйелері үшін ерекше қиыншылықтар туғызады. Жүргізілген сынақтар LoRa қарсы дрон модулінің сигналдарға шамамен 3,2 шақырым қашықтықта дейін тосқауыл қоя алатынын көрсетті, бұл ұқсас орталарда дәстүрлі радиожиілікті қарсы шаралардан шамамен 40-60 пайызға дейін тиімдірек. Бұл жүйенің жақсы жұмыс істеуінің себебі – құрылғылар арасында түзуден көріну сызығы болмаған кезде де сигналдың беріктігін сақтау үшін шашырату коэффициенттерін таңдау және chirp spread spectrum кодтауды пайдалану қабілеті. Бірнеше аптаға созылған жергілікті сынақтар да қатты әсер қалдырды. Жүйе коммерциялық дрондардың көбін жұмысын тоқтату деңгейі шамамен 98 пайызға жетті. Ол басқару жиіліктерін (мысалы, 2,4 және 5,8 ГГц) және GPS сигналдарын (шамамен 1,575 ГГц) бір уақытта бұза отырып мұны істейді. Көбінесе дрондар бұзу басталғаннан кейін шамамен сегіз секундтан кейін қауіпсіздік протоколдарын іске қосады, яғни автоматты түрде қонады немесе ұшып шыққан жеріне қайтады.

Бұл модуль 100 мВт шығыс қуатында да жақсы жұмыс істейді, яғни ол желіге қосылмай-ақ күн энергиясымен үш күннен аса жұмыс істеуі мүмкін, бұл жабдықтарды орнату қиын аймақтар үшін шынымен пайдалы. Біз оны минус 30 градус Цельсийден бастап 55 градусқа дейінгі экстремалды температураларда, сондай-ақ сағатына шамамен 50 миллиметр жаңбыр жауған кезде қалай жұмыс істейтінін сынақтан өткіздік. Тәулігіне 12 ай бойы тоқтамай жұмыс істеген кезде, диапазон ешқашан 3,2 километрден төмен түспеді. Біз тапқан нәтиже LoRa технологиясының қиын рельефті жерлерде немесе қатаң климаттық жағдайлары бар аймақтарда орналасқан маңызды объектілерді қорғау үшін арналған дрондарға қарсы жүйелер үшін шынымен жұмыс істейтінін көрсетеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

1. Chirp Spread Spectrum (CSS) деген не және неліктен LoRa дрондарға қарсы модульдерінде қолданылады?

Chirp Spread Spectrum — бұл сызықтық жиілікті чирптер ретінде таралған кең жолақта тар таспа сигналдарын тарататын модуляция әдісі. Оны LoRa дронға қарсы модульдері сигналдың жететін қашықтығын арттыру үшін, ең аз қуат пайдаланып, төменгі сигнал/дәуірлік қатынас ортасында жақсырақ ажырату мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін қолданады.

2. Дрондар байланысының төзімділігіне қарсы әсер ету үшін бейімделуші жиілікті секіру қалай көмектеседі?

Бейімделуші жиілікті секіру LoRa дронға қарсы модульдеріне FHSS-құрылғылары бар дрондар жасаған жиілік өзгерістерін тез анықтап, оған бейімделуге мүмкіндік береді, бұл көптеген каналдар бойынша бөгеуге тиімділікті сақтайды және аз қуат тұтынады.

3. LoRa интерференциялық қашықтығына шашырату факторлары қалай әсер етеді?

LoRa жүйелеріндегі шашырату факторларын реттеу өңдеу ұтымын арттыруы мүмкін, бірақ деректер жылдамдығының төмендеуіне әкеп соғуы мүмкін. Жоғары шашырату факторлары электрондық дәуірлер мен каналдардың беттесуі бар орталарда интерференциялық қашықтық пен анықтау қабілетін жақсартады.

4. Тосын жерлерде неге LoRa Wi-Fi жүйелеріне қарағанда ұтымды?

LoRa қалалық аймақтар немесе таулы жерлер сияқты кедергілерге толы орталарда жақсырақ сигнал өткізгіштік пен өнімділікті сақтау мүмкіндігін ұсынады. Осындай жағдайларда Wi-Fi желісіне қарағанда диапазонын жақсырақ сақтау арқылы оның тиімділігін едәуір басып озады.