Аспирант ТУСУРа разрабатывает помехозащищенные системы связи
Проект аспиранта ТУСУРа «Разработка помехозащищённой системы связи с беспилотным летательным аппаратом для передачи команд управления и телеметрии» получил поддержку программы «УМНИК».
Рынок БПЛА – один из самых быстрорастущих. При этом для эксплуатации беспилотников крайне важно обеспечить канал связи для передачи команд управления и телеметрии максимально устойчивый к помехам.
«Основная цель применения помехозащищенной системы связи с БПЛА, которую я разрабатываю, состоит в коррекции заданного маршрута дальнего полета БПЛА, поддержание контроля за беспилотниками, находящимся на большой удаленности от пункта управления или в сложной помеховой обстановке для беспроводной передачи сигналов», — рассказывает аспирант ТУСУРа Семён Мухамадиев.
Существующие сегодня системы связи с БПЛА, как правило, используют для передачи сигналов классические виды модуляции, такие как QAM либо OFDM. В некоторых радиомодемах для повышения помехозащищенности сигналов и увеличения дальности связи применяются технологии расширения спектра и/или псевдослучайной перестройки рабочей частоты. Однако эти подходы обладают рядом недостатков, связанных с чувствительностью к Доплеровскому сдвигу частоты сигнала, деструктивному влиянию частотно-селективных замираний, а также высоким пик-фактором в случае использования OFDM. Это приводит к дополнительным энергетическим потерям, что не желательно для беспилотников.
Семён Мухамадиев планирует использовать сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) в широкой полосе частот. Они обладают низким пик-фактором, способны передаваться на большие расстояния, устойчивы к воздействию шума и прочих неблагоприятных эффектов.
«В существующих системах передачи сигналов, таких как LoRaWAN, ЛЧМ применялась только в узкой полосе частот, что позволяло избегать негативных явлений присущих широкополосным сигналам – частотно селективных замираний (ЧСЗ), существенно ухудшающих качество связи, — пояснил аспирант. — В разрабатываемой системе для решения этой проблемы планирую использовать алгоритм коррекции ошибок, причиной которых является ЧСЗ, смещение частоты сигнала вследствие эффекта Доплера и ошибка временной синхронизации с принимаемым сигналом. Данный алгоритм входит в состав приемной части».
На данный момент автором проекта уже получен патент на изобретение «Способ оценки частотного смещения для систем связи, использующих сигналы с линейной частотной модуляцией».
Для дополнительного повышения помехозащищенности системы, передаваемая информация будет кодироваться с помощью LDPC кодера. LDPC код применяется в самых современных системах связи, в том числе и 5G.
«Благодаря использованию ЛЧМ в широкой полосе частот, совместно с разработанным алгоритмом коррекции ошибок и LDPC кодированию, созданная система связи будет лишена описанных выше недостатков», — отмечает Семён Мухамадиев.
Разработка молодого учёного ТУСУРа может применяться в любой из областей, где важно управление БПЛА на дальних расстояниях, в том числе сельское хозяйство и картография. Систему можно использовать в условиях труднодоступной местности с отсутствием какой-либо связи или же неблагоприятными условиями для беспроводной передачи сигналов.
Источник: пресс-служба ТУСУРа