Controle remoto de maior alcance


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Eu gostaria de fazer um quadcopter de longo alcance (5 km). A partir de agora, estou apenas tentando descobrir a melhor maneira de controlá-lo. Eu sei que existem alguns transmissores R / C de 5 km, mas eles são do tamanho de tijolos, o que é um pouco inconveniente. Eu queria saber se a comunicação poderia ser feita através de GSM, GPS ou outro protocolo sem fio que seria mais barato e / ou pesaria menos. Todas as idéias sobre como atingir esse longo alcance são aceitas.


GPS é um sistema de navegação e não pode ser usado para navegação. Quanto a qualquer alternativa, acho que você está muito ligado ao tamanho do tijolo. O GSM não é adequado, pois é difícil enviar sinais de controle através dele e modos de dados como GPRS não são em tempo real o suficiente para controle remoto, a menos que o UAV seja muito inteligente e precise apenas de pontos de referência.
precisa saber é o seguinte

Verifique sua autoridade reguladora de vôo para saber se você pode pilotar helicópteros quad nessa faixa - o Reino Unido os trata como aviões r / c, de modo que exigem linha de visão e uma distância máxima de 500 m. Os EUA exigem linha de visão, e duvido que você veria claramente a atitude de um quadcopter nesse intervalo.
Pete Kirkham

Respostas:


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Existem pelo menos dois mecanismos civis comumente usados para controle de longo alcance de UAVs ou carros de controle remoto: rádio em banda pública TX / RX e dados de pacotes móveis, dependendo dos recursos a bordo do veículo controlado remotamente.

Para controle de banda pública de RF a longo alcance, módulos como o Xtend 900 1 Watt RSPMA da digi funcionam bem a mais de 8 km, fornecendo taxas de dados entre 10 kbps e 115 kbps, com requisitos de energia muito baixos. Com 18 gramas, eles não seriam classificados como "tijolos".

Xtend

Esses módulos são um pouco caros, com quase US $ 200 cada , incluindo o custo da antena. A própria antena seria uma preocupação também, pois precisaria ser bastante substancial, interferindo assim no fluxo de ar. O tipo mais comum de antena é a antena de pato, semelhante à usada em alguns roteadores sem fio.

Antena de pato

Observe que a banda de 900 MHz não está disponível para uso público na maioria dos países, exceto nos EUA, Canadá, Austrália e alguns outros. Mesmo em países onde é permitido, a potência máxima de 1 Watt deste módulo pode exceder em muito o que os regulamentos locais de telecomunicações permitem.

Embora o material de marketing sugira uma faixa de 40 milhas para este dispositivo, testes realistas por aeromodeladores indicam uma faixa utilizável de 8 a 10 milhas , menos em áreas com muito tráfego de rádio na faixa de 900 MHz.

Para um orçamento mais apertado, vale a pena experimentar o XBee-Pro 900 XSC S3B , também do digi.com, embora com alguns compromissos:

XBee-Pro 900 XSC

Esses módulos oferecem taxa de dados de cerca de 10 kbps, a uma faixa realista de talvez 5 a 9 km na linha de visão. O material de marketing sugere uma faixa de 28 milhas, tome isso como quiser.

O bom é que a antena é apenas um pedaço de fio soldado à placa, portanto, não é tão perturbador em uma aeronave RC. Além disso, a um preço de ~ US $ 70, estes são muito mais fáceis no bolso.


As opções de pacote de dados móveis são um pouco mais restritivas: as taxas de dados são altamente dependentes da capacidade do local da célula, disponibilidade do circuito celular e distância da torre, e a latência é amplamente variável. Se o UAV tiver inteligência a bordo suficiente para exigir essencialmente atualizações ocasionais de waypoints e comandos que não sejam críticos em termos de tempo (por exemplo, "retornar ao ponto de decolagem no horário X: YY e pousar"), isso pode ser viável.

Módulos GPRS como SM5100B da SparkFun são usados ​​por alguns entusiastas do RC. Com menos de 9 gramas de peso, novamente estes não são do tamanho de tijolos. Além disso, o preço é semelhante ao XBee-Pro 900 acima.

5100B

O alcance pode ser arbitrariamente alto - desde que o controlador de base e o veículo RC estejam dentro do alcance das torres de células para as quais o acesso à rede esteja disponível para as respectivas unidades, o mecanismo funcionará - mesmo entre países, quanto mais milhas, desde que a latência e quedas ocasionais de sinal não são um problema.

Um bom experimento seria considerar se a comunicação do seu veículo RC poderia funcionar pesquisando um URL da Web pela Internet, por exemplo. Se sim, o GPRS funcionará bem para esse fim.


Vale lembrar que qualquer controle remoto de RF de longo alcance é afetado pelos caprichos de tudo, desde atividade de manchas solares a condições climáticas locais ou alguém usando um telefone sem fio próximo para fazer uma ligação. Portanto, deve haver pouca dependência da disponibilidade contínua do canal de controle ou da taxa de transferência de dados. Dito isto, está sendo feito o tempo todo, mesmo em terrenos hostis como a Antártica, então faça isso!


Obrigado pela análise aprofundada e pelas opções fornecidas. Se eu também quisesse transmitir vídeo, você sugeriria um sobre o outro? O GSM também exige um cartão SIM e os pagamentos mensais estão corretos?
Riley Lloyd

@RileyLloyd Eu não consideraria o streaming de vídeo a longo prazo, a menos que tivesse uma capacidade de compressão de vídeo bastante poderosa a bordo do UAV e estivesse disposto a trabalhar com uma resolução e taxa de quadros muito modestas. Em teoria, você poderia transmitir vídeo por GPRS (já assistiu ao YouTube por GPRS em um telefone?) E Xtend, mas seria muito superficial e demorado. O GPRS exigiria uma assinatura de dados móveis, sim. Eu não sugeri o GSM antigo simples devido a restrições de taxa de dados.
Anindo Ghosh

Eu seria capaz de usar a conexão XBee Pro 900 U.FL ( sparkfun.com/products/9098 ) para usar no controle do quadcopter e na transmissão de vídeo? ou talvez use o XBee original que você sugeriu para controles e esse XBee para vídeo?
Riley Lloyd

@RileyLloyd O XBee Pro 900 provavelmente não funcionará a 8 km em condições do mundo real - ouvi falar dele gaguejando a menos de 4 km. Além disso, o uso de dois dispositivos de RF na mesma banda de frequência em alta potência em um UAV ... isso não terminará bem. :-)
Anindo Ghosh

Se o vídeo terminar, não seria o fim do mundo, pois eu ainda espero ter controle através do outro XBee. Eu sou muito novo em todo o UAV e comunicações remotas. Eu li que você pode ter "números de sinal" diferentes (por falta de uma palavra melhor) para que não haja comunicação cruzada. Por não terminar bem, você quer dizer muito uso da bateria? Por que não terminaria bem? Obrigado por sua ajuda contínua.
Riley Lloyd

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A TI alega que seus chips de alto desempenho de RF podem chegar a 25 km. Consulte a página Linha de desempenho de RF , que inclui o dispositivo CC1200 que reivindica esse intervalo.

No mundo real, nem sempre é possível obter isso devido a vários fatores, como o desbotamento de caminhos múltiplos. Porém, como você está usando um quadcopter e ele é elevado na maioria das vezes, o efeito do desbotamento de caminhos múltiplos não será tão ruim se comparado a um sistema que possui 2 transceptores conversando entre si, enquanto os dois pés são elevados acima do solo.

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