🤨 ❎ 😎 Bereitstellung der Kommunikation von sich bewegenden Objekten und Werkzeugen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit 👩🏼‍💻 🚀 🤟🏾

Ich möchte in diesem Artikel sehr viele nützliche Hintergrundinformationen zu diesem Thema geben, einschließlich Übersichten über wissenschaftliche und praktische Forschung.

Nehmen wir also an, wir machen uns auf den Weg zu einem Militärkonvoi. Gemäß den Vorschriften ist eines der wesentlichen Merkmale dieser Maßnahmen die Notwendigkeit, alle Fahrzeuge der Kolonne mit Hochfrequenzkommunikation innerhalb eines lokalen Netzes auszustatten.

OPK, ein Teil von Rostec, stellte 2016 den ersten digitalen Radiosender MO1 der 6. Generation (Software Defined Radio - SDR) mit kognitiven Eigenschaften vor. Zum besseren Verständnis listen wir die wichtigsten auf.

Die kognitive Eigenschaft (oder die Fähigkeit zu lernen und selbst zu lernen) impliziert die Fähigkeit eines Funksystems, die folgenden Probleme zu lösen:

Bewertung der sogenannten Rauschtemperatur der Funkumgebung, Erkennung von Funkfrequenzbändern, die derzeit nicht verwendet werden;
Analyse der Parameter des Funkkanals, Schätzung der Kanalinformationen, Vorhersage des Zustands des Funkkanals;
Strahlungsleistungsregelung und dynamische Spektrumsregelung.

Zum besseren Verständnis: Das Gewicht der Station beträgt ca. 3,8 kg. Außerdem erfordert die Datenübertragung zwischen den beiden Stationen keine Repeater und eliminiert das Vorhandensein von „Totzonen“ für Kommunikationsleitungen mit einer Länge von bis zu 600 km. Gleichzeitig ist es möglich, eine stabile Datenübertragung in einer Entfernung von 6300 km durchzuführen.

Die Serienproduktion des Radiosenders MO1 begann bereits im Jahr 2017 und heute machen solche (diese und ähnliche) Sender etwa 70% der Ausrüstung von Energiestrukturen aus.

2017 war auch die Einführung des tragbaren Radiosenders "R-187P1 AZART" gekennzeichnet, der auch die Station der 6. Generation ist und die Verwendung verschiedener Protokolle und Software ermöglicht, die für Schulungen und Funktionserweiterungen geeignet sind.
Von den hellen Merkmalen des Radiosenders kann eine Frequenzänderung alle 45 Mikrosekunden festgestellt werden.

Ein wenig über die "Füllung"

Die Datenübertragungsprotokolle in Radiosendern vom kognitiven Typ, wie oben in den Eigenschaften erwähnt, überraschen mit ihrer Fähigkeit, sich in Echtzeit an die Umstände anzupassen.

OS-MAC (Opportunistic Spectrum MAC - Protokoll mit Gerät)zu RFS, das die sekundären Benutzer von SU in mehrere Gruppen unterteilt. Der oder die von der SU-Gruppe verwendeten Funkkanäle können sich je nach Status des RFS und Status der Kanalverfügbarkeit des gesamten kognitiven Systems dynamisch ändern. Das OS-MAC-Protokoll bietet einen nicht kooperativen Interaktionsmodus zwischen SU und PU, d. H. Tatsächlich das fast vollständige Fehlen einer solchen Interaktion. Bei diesem Modell wird zunächst das RFS untersucht, um das mögliche Verhalten und den Betriebsmodus der PU zu bestimmen. Als nächstes wird eine Kanalressource für SU zugewiesen, die bis zu einem gewissen Grad die Anforderungen dieser Benutzergruppe berücksichtigt. Sobald die Kanäle zugewiesen sind, beginnt SU, sie zu verwenden. Der Hauptnachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass nur die ursprünglich zugewiesene Kanalressource die Anforderungen von SU erfüllt. Als nächstes die Zuordnung der Kanalressource,entspricht dem Standardmuster, das bei der Erstverteilung des RFS angegeben wurde. Solche Muster werden aus der Geolokalisierungsdatenbank generiert, um den Standort von PU und SU zu bestimmen. Die Muster werden nicht in Echtzeit neu erstellt.

HC-MAC (Hardware-Constrained MAC – - MAC-) Verwenden Sie die Clustering-Methode (k-means), die die beste Annäherung an von außen erhaltene Daten liefert, um nicht verwendete HF-Kanäle mit hoher Genauigkeit zu verfolgen. Sobald freie Kanäle erkannt wurden, kann die SU sie verwenden. Das HC-MAC-Protokoll berücksichtigt die Hardwareeinschränkungen der Geräte, einschließlich Einschränkungen der technischen Fähigkeiten der RFS-Erkennung und Einschränkungen der Übertragungsrate im Arbeitskanal. Wenn jedoch eine Gruppe oder eine einzelne SU nicht verwendete RF-Kanäle findet, während ihre benachbarten SU-Gruppen keine Anforderung zum Senden von RTS (Request to Send) / Sendeberechtigung CTS (Clear to Send - Sendeberechtigung) erhalten ) Daten im selben Kanal kann die erste SU-Gruppe nicht genau bestimmen, welcher der Kanäle in naher Zukunft garantiert verfügbar sein wird.Infolgedessen können bei der Arbeit mit benachbarten SU-Gruppen oder einer einzelnen SU Kollisionen und Interferenzen auftreten.

Das Cross-Layer-basierte Opportunistic MAC (CO-MAC) -Zugriffsprotokoll schlägt zwei Methoden zur Erfassung von RFS vor: zufällige Erfassung und Prüfung basierend auf einer Untersuchung benachbarter Knoten. Das Cross-Level-Interaktionsprotokoll verwendet die Technologie des bedingten "Verbindens" und "Trennens" durch Multiplexen, um Daten über mehrere Kanäle zu übertragen. In diesem Artikel schlagen wir die Suche nach der optimalen Kombination von Bandbreite und Verzögerung im Kanal vor, mit der wir die QoS (Quality of Service) der Dienstqualität basierend auf kognitivem Radio steuern können. Die CO-MAC-Methode konzentriert sich jedoch auf den Austausch zwischen dem SU-Paar. Ein weiterer Nachteil ist die fehlende Rechtfertigung der Kampagne nach dem Kriterium „Kostenwirksamkeit“.

Im Carrier Sense-Mehrfachzugriffs-MAC-Protokoll (Carrier Sense Multiple Access MAC) führt jeder SU-Knoten eine Liste bevorzugter Kanäle für jeden seiner benachbarten SU-Knoten basierend auf dem Verlauf der Interaktion mit diesen Knoten. Auf diese Weise können Sie Ihren eigenen Arbeitskanal ohne Konflikte im Sinne der Geschichte mit benachbarten Knoten auswählen. Das Speichern der gesamten Liste verfügbarer Kanäle auf SU-Geräten ist jedoch ineffizient. Daher wird vorgeschlagen, einen speziellen Algorithmus zu verwenden, um Listen von Nachbarn zu erstellen und relevante Informationen zwischen diesen auszutauschen. Der Nachteil ist, dass dieses Protokoll viel Zeit für den Austausch benötigt und für eine kleine Gruppe von RES SU geeignet ist.

Im Jahr 2019 übernahm Zuev A.V., führender Ingenieur für die Analyse und Verarbeitung von Qualitätsindikatoren des Mobilfunknetzes von LLC Huawei Technologies Services. Basierend auf dem Auktionsmodell unter Verwendung einer simulationsstatistischen Modellierung wurde eine neue Art von Datenübertragungsprotokoll vorgeschlagen .

Kehren wir zur Spalte zurück. Wenn

jedes Objekt mit einem Radiosender der 6. Generation ausgestattet wird, wird ein lokales Funknetzwerk gebildet, das auch in sehr unebenem Gelände ohne Verwendung von Relaissystemen eine qualitativ hochwertige Kommunikation ermöglicht.

Selbst mit einer solchen Ausrüstung gibt es jedoch noch eine Reihe von Schlüsselmerkmalen, die bei der Entwicklung eines Plans für den Komplex eines solchen Ereignisses wie der Passage eines Konvois (militärisch oder zivil, mit oder ohne Begleitung) berücksichtigt werden:

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Im Falle der notwendigen vertraulichen Kommunikation zwischen den Fahrzeugen in den Säulen und des Schemas zur Erhöhung der Zuverlässigkeit wurden Studien zum Einsatz von Frachtkoptern und verschiedenen Arten der Weiterleitung durchgeführt, und eines der Schemata verwendete ein modernes Positionierungssystem auf der Basis einer Videokamera. Eine Version eines Videoinformationsverarbeitungssystems wird bereitgestellt.

Basierend auf den Studien ist für die Implementierung einer vertraulichen Hochgeschwindigkeitskommunikation in Kraftfahrzeugsäulen die Weiterleitung in „passiven“ und „aktiven“ Systemen unter Verwendung von Quadrocoptern mit perfekter Stabilisierung anwendbar.

Mit der „aktiven“ Weiterleitungsoption ist geplant, 1 Sender und 1 Empfänger des AOLS-Systems zu platzieren, und das Gesamtgewicht der Ausrüstung beträgt ca. 20 kg. Dementsprechend ist die Verwendung einer leichten Drohne mit dieser Option unmöglich.

In der "passiven" Version mit Spiegelreflektoren wird das Nutzlastgewicht erheblich reduziert und es können "leichte" Copter verwendet werden. Dies reduziert auch die Kosten für die Bereitstellung einer Reihe von Maßnahmen. Zum Thema Effizienz: Bei Verwendung von Spiegeln mit Metallspritzen kann der Reflexionskoeffizient höher als 97% sein, und bei Verwendung von mehrschichtigen dielektrischen Spiegeln kann der Reflexionskoeffizient 99% überschreiten.

Eine der Voraussetzungen für eine perfekte Kommunikation mit dem Copter ist die Verwendung einer Drohne mit einem 6-Achsen-Kreiselsystem.

Das 6-Achsen-System verfügt über Nick-, Roll- und Giersensoren sowie einen Beschleunigungsmesser, mit dem Sie die erforderliche Beschleunigung in verschiedene Richtungen berechnen können. Mit anderen Worten, die Drohne kann die Böen eines starken Windes ausgleichen und fast sofort eine stabile Position einnehmen. Darüber hinaus erkennt das 6-Achsen-Gyroskop unabhängig die falsche Position des Hubschraubers in der Luft und signalisiert, wenn der Hubschrauber fällt. Dank dessen kann der Pilot die Stöcke ausgleichen, die Geschwindigkeit erhöhen und den Sturz stoppen. Diese Option bewahrte viele teure Geräte vor Beschädigungen.

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Wenn Sie sich also in sehr unebenem Gelände befinden, ist die Bedingung der „direkten Sichtbarkeit“ zwischen dem Anfangs- und dem Endobjekt der Säule in der Regel nicht erfüllt. Um Hochgeschwindigkeitskommunikation zu implementieren, hilft das Quadcopter-Relais. Die durchgeführten experimentellen Studien haben gezeigt, dass mit dem DJI Mavic Pro Platinum Quadcopter die kleinsten Schwankungen des Neigungswinkels der Laserstrahlung mit einem Spiegelreflektor realisiert werden können. Es ist zu beachten, dass auf Strecken mit einer Länge von ~ 60–80 m der Durchmesser der Laserstrahlung in AOLS-Systemen in der Empfängerebene in der Regel 30–40 cm nicht überschreitet. Trotz der relativ geringen Divergenz der Laserstrahlung kann eine Hochgeschwindigkeitskommunikation in der Säule realisiert werden durch die Installation von Strahlungsempfängern zum Beispiel auf dem Dach der Kabine jedes Autos.Gleichzeitig kann der Abstand zwischen den Fahrzeugen im Schema: Sender - Empfänger auf verschiedene Arten bestimmt werden. 1) Verwenden des Camcorders am Quadrocopter selbst. Auf dem Dach jedes Autos steht die Seriennummer in der Spalte. In den Säulen gewöhnlicher Autos wird in der Regel der Abstand zwischen Autos streng eingehalten, beispielsweise 10-12 m, ganz zu schweigen von militärischen Säulen. Die Länge jedes Autos in der Säule ist ebenfalls auf wenige cm genau bekannt. Der Abstand zwischen beispielsweise Auto Nr. 1 und Auto Nr. 28 unter Verwendung von Informationen aus der Kamera des Hubschraubers und Kenntnis seiner Höhe über der Säule ergibt sich aus einfachen geometrischen Formeln.In der Regel halten sie einen engen Abstand zwischen Fahrzeugen ein, beispielsweise 10-12 m, ganz zu schweigen von militärischen Säulen. Die Länge jedes Autos in der Säule ist ebenfalls auf wenige cm genau bekannt. Der Abstand zwischen beispielsweise Auto Nr. 1 und Auto Nr. 28 unter Verwendung von Informationen aus der Kamera des Hubschraubers und Kenntnis seiner Höhe über der Säule ergibt sich aus einfachen geometrischen Formeln.In der Regel halten sie einen engen Abstand zwischen Fahrzeugen ein, beispielsweise 10-12 m, ganz zu schweigen von militärischen Säulen. Die Länge jedes Autos in der Säule ist ebenfalls auf wenige cm genau bekannt. Der Abstand zwischen beispielsweise Auto Nr. 1 und Auto Nr. 28 unter Verwendung von Informationen aus der Kamera des Hubschraubers und Kenntnis seiner Höhe über der Säule ergibt sich aus einfachen geometrischen Formeln.

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2) Um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zu verbessern, können kürzlich entwickelte, moderne Positionierungssysteme unter Verwendung einer Videokamera und Standlichtern eines Autos verwendet werden.

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Die Seitenlichter des Fahrzeugs, deren Entfernung gemessen wird, werden durch (L1, L2) - in der Entfernung DOO` und (L1, L2) - in der Entfernung DON von der Mitte der Kamera am Testfahrzeug angezeigt. Der DON-Abstand wird aus geometrischen Beziehungen berechnet. Gleichzeitig wird der Längenunterschied zwischen den hinteren Positionslichtern des Auto-Bildschirms - DL`, DL in geeigneten Abständen in den Pixeln der Videokamera mit hoher Genauigkeit bestimmt.

Eine Variante des Bildverarbeitungsschemas der im Messsystem verwendeten Videokamera: [ Videobilder

] - [Graustufenkonvertierung] - [Kontrastverstärkung] - (a) - [Binarisierung] - [Ausgangslänge D l] - (b) - [Mittelpunkte L1 und L2 extrahieren] - [Kontur extrahieren] - [Verarbeitungsmorphologie]

Bereitstellung der Kommunikation von sich bewegenden Objekten und Werkzeugen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit

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