Telemetrie-Antenne

Ich glaube nicht, dass XBee- Funkgeräte, selbst das leistungsstärkere XBee-Pro mit einer maximalen Ausgangsleistung von +18 dBm (nur Nordamerika), unter allen Bedingungen zuverlässig über eine 2-Meilen-Verbindung kommunizieren können.

Eines der XBee-Module mit „Long Range“-Fähigkeit ist das XStream , das behauptet:

Reichweite im Innenbereich/städtisch bis zu 1500 Fuß (900-MHz-Modell) Reichweite im Außenbereich bis zu 20 Meilen (mit Antenne mit hoher Verstärkung)

Nun kann man wahrscheinlich davon ausgehen, dass die tatsächlichen Ergebnisse im Feld nicht wesentlich besser sein werden als die Angaben des Herstellers, und die oben genannten Bereiche sind unter idealen Bedingungen. Angenommen, es wird Zeiten geben, in denen Ihr Auto unter weniger als idealen Bedingungen fährt, z. B. in einem Stadtgebiet, dann wird es Zeiten geben, in denen die innerstädtische Reichweite von 1500 Fuß viel näher an dem liegt, was Sie beobachten, als 2 Meilen.

Wenn Sie eine Datenverbindung zwischen Ihren Autos entwerfen, beginnen Sie am besten nicht mit den Radios selbst, sondern mit einer Link-Budget- Analyse.

Ein Verbindungsbudget ist die Abrechnung aller Gewinne und Verluste vom Sender über das Medium (freier Raum, Kabel, Wellenleiter, Glasfaser usw.) bis zum Empfänger in einem Telekommunikationssystem. Es berücksichtigt die Dämpfung des übertragenen Signals aufgrund der Ausbreitung sowie die Antennengewinne, Speiseleitung und sonstige Verluste. Zufällig variierende Kanalverstärkungen wie Fading werden berücksichtigt, indem abhängig von der erwarteten Schwere ihrer Auswirkungen ein gewisser Spielraum hinzugefügt wird. Der erforderliche Spielraum kann durch die Verwendung von Minderungstechniken wie Antennen-Diversität oder Frequenzsprung reduziert werden.

Eine einfache Link-Budget-Gleichung sieht so aus:

Received Power (dBm) = Transmitted Power (dBm) + Gains (dB) − Losses (dB)

Für einen Datenkanal müssen Sie außerdem die erforderliche Kapazität (benötigen Sie 10 MBits pro Sekunde oder reichen 300 BAUD?) und eine akzeptable Bitfehlerrate ermitteln . Mit anderen Worten, es wird Zeiten geben, in denen Daten bei der Übertragung verstümmelt werden und Sie müssen entweder durch erneute Übertragung, redundante Übertragungen, Prüfziffern oder ähnliche Mittel damit umgehen.

Hier ist ein Intersil- Tutorial zur grundlegenden Link-Budget-Analyse .

Um dies auf das Zweckmäßige zurückzubringen, wäre die einfachste Lösung, wenn möglich, einfach Funkgeräte mit höherer Leistung zu verwenden. Sie sagen nicht, ob dies eine Schule, ein gewinnorientiertes Unternehmen oder was ist. Bildungsprojekte verwenden oft Amateurfunkgeräte, insbesondere APRS für Projekte wie dieses.

NACHTRAG: Eine Alternative, die Sie vielleicht untersuchen möchten, ist das CC1120-Entwicklungskit von TI ;

TI behauptet „Mehr als 10 km sofort einsatzbereit mit Entwicklungskit (139-dB-Verbindungsbudget) und 65-dB-Unterdrückung benachbarter Kanäle“

Letztes Jahr haben wir ein ähnliches System für Solarautorennen verwendet. 15dbi Antenne (verbunden mit einem Access Point) mitten auf der Rennstrecke, 7dbi Antenne am Auto, 4dbi im PIT. Wir haben die Datenübertragungsrate des Access Points auf 1 Mbit reduziert. Es funktionierte in Ordnung.

Zugangspunkt

Mittelantenne

Autoantenne

Rennstrecke

Das Netzwerkprotokoll verfolgt den Fehler mithilfe von Hash-Algorithmen und Paket-IDs. Sync -> Steuerung -> ID -> Nachricht -> Fehlerprüfung -> Ende der Nachricht.

Die Nachricht wird mit einem Fehlercode gesendet. Und der Empfänger nimmt die Nachricht und den Fehlercode. Es verarbeitet denselben Hash-Algorithmus und erzeugt einen neuen Fehlercode. Es werden 2 Fehlercodes verglichen. Wenn sie nicht gleich sind, sendet er die Paket-ID an den Sender und will das Paket erneut.

Vielleicht möchten Sie an der World Solar Challenge teilnehmen. Und Kurzstreckenkommunikation ist möglicherweise nicht die beste Option. GPRS sollte in der Box sein.

Ich hoffe, es hilft. Ich wünsche dir viel Glück im Rennen =)

Bearbeiten: Hier ist ein Beispiel für ein Softwaredesign. Es heißt Strategiemuster. Sie können die Kommunikation auch zur Laufzeit einfach ändern. Elektroniker verwenden normalerweise keine objektorientierten Softwareprinzipien. Sie können dasselbe Verhalten ohne OOP erreichen. Aber als Softwareentwickler bevorzuge ich diesen Weg. Design Patterns Erinnerungstipp: Während Sie ein Shooter-Spiel spielen, wechseln Sie Ihre Waffe je nach Situation (z. B. Entfernung). Es ist Ihr Spiel "Strategie".

#include <iostream>
#include <string>

class ISendable
{
    public:
        virtual void Send(std::string data) {};
};
class Network: public ISendable
{
    public:
        void Send(std::string data)
        { std::cout<<"Send over Network: "<<data<<std::endl; }
};
class GPRS: public ISendable
{
    public:
        void Send(std::string data)
        { std::cout<<"Send over GPRS: "<<data<<std::endl; }
};
class Car
{
    public:
        Car() { sendBehavior = new Network(); }
        void Send(std::string data)
        { sendBehavior->Send(data); }
        void ChangeCommunication(ISendable *communicationType)
        { sendBehavior = communicationType; }
    private:
        ISendable *sendBehavior;
};
int main()
{
    Car *c = new Car();
    c->Send("data 1");
    c->ChangeCommunication(new GPRS());
    c->Send("data 2");
}

Ausgang:

Über Netzwerk senden: Daten 1

Über GPRS senden: Daten 2

Nur ein paar Überlegungen zur Auswahl der Antenne (die Form, nicht die Leistung, da Jonny dieses Thema bereits behandelt hat).

Sie brauchen keine Rundstrahlantenne, sondern eventuell nur in der horizontalen Ebene; Wenn Sie also eine gute vertikale Richtwirkung erreichen können (schauen Sie nach Breitseitenantennen, wie sie bei der Funkübertragung verwendet werden), sparen Sie viel Strom, und das bedeutet eine höhere Reichweite innerhalb der gesetzlichen Grenzen.

Dies ist das Strahlungsdiagramm eines Breitseiten-Arrays

Dann können Sie eine andere Überlegung anstellen: Ist die Basisstation in der Mitte der Strecke oder auf einer Seite? Wenn Sie im zweiten Fall sind, können Sie die Strahlung hinter der Antenne (außerhalb des Gleises) mit einer Abschirmung unterdrücken: Auch hier würden Sie viel Strom sparen (das System wird direktiver) und vermeiden, dass dort gesendet wird, wo es nicht benötigt wird.