Table of Contents

وتعتمد الطائرات الآلية الآلية والمركبات الجوية غير المأهولة على وصلات اتصال قوية خالية من التدخل للعمل بأمان في المجال الجوي المزدحم بصورة متزايدة، وأي تدهور في وصلات البيانات الخاصة بالقيادة والمراقبة، أو قناة العودة عن بعد، أو وصلة الفيديو يمكن أن يؤدي إلى فقدان الوعي بالوضع، أو الطرق، أو حتى الاصطدامات.

فهم مولدات الإشارة في سياق الاختبارات في إطار الترددات المتوسطة

ومولد الإشارة هو أداة تنتج موجات موجات متحكم بها بدقة في ترددات محددة، وكميات، وصيغ للتعديلات، وبالنسبة لفحص المركبات الجوية غير المأهولة، فإن أكثر الأنواع شيوعا هي مولدات إشارات ناقلات، التي يمكن أن تجسد مخططات رقمية معقدة مثل QPSK، و 16QAM، و OFDM؛ ومولدات إشارات الأشعة المشابهة، التي تفيد في اختبارات المولدات والمولدات الوعدة الوعية الوعية التعسفية.

كما أن المولدات الحديثة للإشارة تتضمن محاكاة مزيفة ومصدرات ضوضاء جوسي أبيض مضافة، وهذه السمات هي اختبار الطائرات بدون طيار لأن طائرة واحدة من طراز UAV نادرا ما تطير في ظروف مثالية في الفضاء الحر، الأرض والمباني والأشجار وحتى أجهزة الدفع المتناوبة الخاصة بالطائرة الآلية تخلق انعكاسات متعددة المبالاة وتحولات دوبلر

وتشمل المواصفات الرئيسية التي يشاهدها المهندسون نطاق التردد، ونطاق الطاقة الدينامية للنواتج، والضوضاء التدريجي، وحجم ناقلات الأخطاء، وبالنسبة لمعظم التطبيقات الاستهلاكية والصناعية، فإن مولداً كهربائياً يغطي 70 ميغاهرتز إلى 6 جيهرتز يغطي النطاقات المشتركة للإدارة المتكاملة للمواد الكيميائية بـ 2.4 غيغاهيرتز و5.8 غيغاهيرتز، فضلاً عن النطاق الترددي الأقصى للشبكة الترددية (UV-B).

التطبيقات الأساسية لمولدات الإشارة في اختبار الاتصالات بالطائرات العمودية والمركبات

اختبار نظام اتصالات الطائرة بدون طيار يتجاوز التحقق من أن الرابط يطفأ وينفجر، يستخدم المهندسون مولدات الإشارة لفحص كل هامش وصلة، والتحقق من امتثال البروتوكولات، وتحفيز الحالات التي تكون خطرة أو مستحيلة لاستنساخها بشكل منهجي في الطيران.

الاستلام والحساسية القصوى

حساسية الاستلام هي الحد الأدنى من قوة الإشارة التي يستطيع جهاز استقبال الطائرة بدون طيار أن يزيل بياناتها مع معدل خطأ مقبول أو معدل خطأ في الحزمة، لاختبار الحساسية، مولد الإشارة يرسل إشارة معروفة على مستوى طاقة معايرة، يقاس عادة بـ دي بيم، والمهندس يقلل من ذلك المستوى في خطوات صغيرة حتى يفقد جهاز استقبال الطائرة بدون طيار قفل أو معدل الخطأ يتجاوز عتبة.

هذا القياس يترجم مباشرة إلى نطاق اتصالات قابل للتحقيق، ويظهر معادلة فقدان المسارات الفضائية الحرة أن المسافة المزدوجة تقلل من قدرة الإشارة ب6 دي بي.

وبالنسبة لعمليات BVLOS، حيث يمكن للطائرة بدون طيار أن تطير بعيدا عن محطة المراقبة الأرضية، فإن اختبار الحساسية مع مولد الإشارة يتسم بأهمية بالغة، فالأجهزة التنظيمية مثل وكالة الطيران المدني في الولايات المتحدة والوكالة في أوروبا تتطلب بصورة متزايدة تحليلات موثقة لحوادث الوصلة قبل منح الإعفاء من نظام BVLOS، ويوفر مولد الإشارة القياسات القابلة للتعقب والمكررة التي تدعم تلك التحليلات.

اختبار التداخل والتعايش

تعمل الطائرات بدون ترخيص في إطارات غير مرخصة للإدارة المتكاملة والتي يجب أن تتقاسم مع أجهزة توجيه الواي فاي وأجهزة بلوتوث وأجهزة استشعار زيغ بي وأجهزة إلكترونية للمستهلكين في البيئات الحضرية أو بالقرب من المطارات، يمكن أن يكون الحد الأدنى للضوضاء في إطار الترددات المحلية أعلى من مستوى الاختبارات الريفية، وتسمح المولدات الكهربائية للمهندسين بتلقينات التحكم في الترددات المحددة، ومستويات القدرة، ودورات العمل.

وعادة ما ينطوي اختبار التعايش على وضع الطائرة بدون طيار في غرفة محمية مع مولد الإشارة الذي يبث موجة متداخلة على قناة متاخمة أو حتى على نفس القناة عند مستوى منخفض من الطاقة، ويضع معدل خطأ التغليف، ومعدل إعادة التحويل، والتساهل مع تغير معايير التدخل، والهدف هو ضمان أن تكون الطائرة بدون طيار خاضعة للرقابة الآمنة حتى عندما تتنافس مع نقاط الدخول القريبة من الشبكة العالمية أو أجهزة إرسال أخرى غير مرخصة.

اختبارات أكثر تقدماً تحفز التشويش المتعمد، بينما التشويش من الدرجة العسكرية خارج نطاق اختبارات الطائرات الآلية الاستهلاكية، كثيراً ما يخضع مطورو الصناعات والدفاع للنظم التي يُضفي عليها صور مُشوّهة تُحدّد سيناريوهات التهديد، وجهاز إرسال مُولدات الإشارات المُصنّفة كمصدر للتشويش، وأجهزة التنظيف المُصوّبة على مستويات الطاقة المُحدّفة.

التكاثر المتعدد المراحل والتحكيم الفاسد

وعندما تطير طائرة بدون طيار في وادي حضري، بالقرب من وجه المنحدر أو فوق الماء، تصل الإشارة المرسلة إلى جهاز الاستقبال عبر مسارات متعددة، وتصل النسخ المعبر عنها إلى أوقات ومراحل مختلفة قليلا، مما يتسبب في تدخل بناء أو هدم يعرف بزوغها، ويمكن لمولد الإشارة الذي لديه قدرة مزيفة مبنية أن يجسد نماذج متغايرة موحدة مثل التزييف في رايلي، مما يمثل كثرة من الاضطرابات في البيئات الحضرية المهيمنة، أو في البيئة الريفية المهيمنة.

المُهندسون يُضفيون على المُحاكاة المُزيفة مع معايير تلائم سيناريو تشغيل الطائرة بدون طيار، بالنسبة لطائرة بدون طيار تطير على ارتفاع 50 متراً فوق منطقة ضواحي، نموذج مُزيّف (رايلي) مع تحول (دبلر) يُقابل سرعة الطائرة بدون طيار وتردد الناقلات تثير ضغطاً واقعياً على الرابط، وتكشف الاختبارات ما إذا كان المُستقبل يُضاً لخط غير مقبول

تحول (دبلر) نفسه عامل مهم للمركبات ذات السرعة العالية طائرة بدون طيار تسافر على بعد 30 متراً للمحطة الأرضية في 2.4 جيهرتز تختبر تحولاً في (دبلر) يبلغ 240 هرتز تقريباً، وبالرغم من أن هذا التحول يجب أن يتم تعقبه بواسطة جهاز التحكم الآلي في الترددات، فإن المولدات الكهربائية يمكن أن تحقن بدقة (دوبلر)

أنواع الاتصالات التي اختبرت مع مولدات الإشارة

الطائرات الآلية الحديثة تدمج عدة وصلات إذاعية في وقت واحد مولدات الإشارة تُطبق على كل واحد مع معايير اختبار مختلفة تعكس وظيفة الرابط و بروتوكوله

القيادة والسيطرة

ويحمل جهاز الاتصال الآلي أوامر تجريبية إلى الطائرة بدون طيار، ويتطلب ذلك درجة منخفضة من الرطوبة والعول العالية للغاية لأن القيادة المفقودة أو الفاسدة يمكن أن تسبب مناورة غير مأمونة، ويركّز اختبار جهاز CTM وصلة مع مولد إشارات على درجة التساهل في ظل التدخل، ومعدل الخطأ في حد الحساسية، وسلوك آلية قياس الرابط عند فقدان الحزم.

جهاز القياس عن بعد يرسل معلومات عن حالة الطائرة إلى المحطة الأرضية بما في ذلك إحداثيات النظام العالمي لتحديد المواقع، وبطاقات البطارية، والارتفاع، والموقف، في حين أن القياس عن بعد أكثر تسامحاً من التسرب القصير من المقبض Camp;C، فإن عدم الدقة أو التأخر في القياس عن بعد يمكن أن يخلط بين عرض محطة أرضية أو حلقة توجيه مؤلفة من الطيار الآلي،

كاميرا فيديو ذات رؤية شخصية تعمل بمعدلات بيانات عالية، تستخدم في كثير من الأحيان H.264 أو H.265 الضغط المرسل على وصلات الملكية أو الوي فاي، اختبار الفيديو مع مولد الإشارة يقيّم قدرة الرابط على الحفاظ على مجرى فيديو قابل للاستخدام تحت إشارة إشارة إشارة التزوير، والتداخل، والادعاء على نطاق الترددات،

وصلات حمولة ومصدر البيانات

العديد من الطائرات بدون طيار تحمل حمولات متخصصة مثل أجهزة المسح الحراري أو أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف التي تولد مجاري بياناتها الخاصة هذه الوصلات قد تستخدم مجموعات ترددات منفصلة أو بروتوكولات مختلفة تماماً المولدات الصوتية تثبت أن وصلة بيانات الحمولة يمكن أن تتعايش مع مواصفات أجهزة التصوير المتحركة و وصلات الفيديو بدون أن تسبب الإحساس أو التدخل المتبادل

المفاوضات والاختبارات المتقدمة

وفي حين أن اختبارات الشاشة البسيطة باستخدام مولد الإشارة ومتلقي وحيد مفيدة، فإن اختبار الاتصال الشامل بالأشعة فوق البنفسجية يتطلب في كثير من الأحيان إنشاءات أكثر تطورا.

RMDSE

إجراء اختبار داخل خزنة محمي يزيل التدخل الخارجي ويخلق بيئة متحكمة تماماً مولد الإشارة يوصل مباشرة إلى مدخل الطائرة الآلية من خلال كابل معايرة، لذا يعلم المهندس بالضبط مدى وصول الطاقة إلى جهاز الاستقبال، وهذا النهج ضروري لقياس الحساسية لأن أي نزيف خارجي سيفسد النتيجة.

الاختبارات المتدرجة فوق المدار

الإختبارات المتردية تضع الطائرة بدون طيار في غرفة الأنيسكوية مع مولد الإشارة يغذي هوائي اختبار الطائرة الآلية تتلقى الإشارة من خلال هوائيتها الفعلية

بالنسبة للطائرات المتعددة الأطقم التي تستخدم أجهزة التصوير المزودة بأجهزة متعددة أو تزييفها، فإن الاختبارات المشعّة مع مولدات إشارات متعددة تتزامن مع المرحلة، قد تصبح ضرورية، ويمكن لمولدات الإشارات المتعددة القنوات أن تزود إشارات ذات صلة أو غير مرتبطة بها إلى هوائيات اختبار متعددة مرتبة حول الطائرة بدون طيار، مما ينشئ قناة فضائية خاضعة للرقابة تمارس خامات التنوّع المكاني للطائرات.

إدماج برامجيات البرمجيات

اختبارات الـ (هادر) في الـ (هوب) تُربط مولد الإشارة بجهاز التحكم الآلي وجهاز التحكم بالرحلات، مما يُحدث اختباراً مغلقاً حيث تُستجيب برامجية الطائرة بدون طيار لبيئة التصوير المُحاكاة، مثلاً، يمكن لمولد الإشارة أن يُحاكي تُحدّد تردّيّةً تدريجيّاًا للإشارة، حيث تُبثّ الطائرات بدون مُ طائرةٍ مُ طائرةٍ ذاتيّةٍ مُ سرعةٍ مُهاتفٍ.

خطط التعديل والنظر في تكوين الإشارات

اختيار نظام تعديل يؤثر بشكل مباشر على معدل بيانات الطائرة بدون طيار، و مدى قوتها وتدخلها المولدات لا بد أن تكون قادرة على توليد نظام العزل والترميز الذي تستخدمه الطائرة بدون طيار تحت الاختبار

تستخدم طائرات متعددة من المستهلكين أجهزة التحكم في الممتلكات استنادا إلى تقنيات الطيف الممتد، وترسل الطائرة بدون طيار في محطة منخفضة الطاقة عبر نطاق الترددات الواسعة، مما يجعلها أكثر مقاومة لتدخل ضيق النطاق ويصعب التشويش عليها، وتُنتج مولدات الإشارات التي تدعم التسلسل المباشر من طيف الترددات، أو تضاعف الترددات العطرية، إشارات اختبار ذات الخصائص الطيفية، مما يسمح للمهندسين بقياس التشويش.

المحركات تستخدم مولدات إشارات ذات ضوضاء منخفضة ودقة عالية للتحقق من أن جهاز استقبال الطائرة الآلية يمكن أن يخفض حجمها

بالنسبة للطائرات الآلية التي تتحول بين عدّة وحدات بناء على جودة الوصلة، المولدات الإشارة قادرة على الانتقال بالتناوب الخفيف، إشارة الاختبار يمكن أن تتغير من (كي بي كي) إلى (16 كي إم) في وقت محدد، وجهاز التحكم بالتعديلات التكيّفية للطائرات بدون طيار يجب أن يستجيب في إطار حزمة محددة، مولدات الإشارات ذات القدرة التسلسلية التعسفية تسمح للمهندسين بكتابة هذه التحولات و رد فعل

اختبارات التنظيم والمعايير

وتفرض الهيئات التنظيمية في جميع أنحاء العالم حدودا للانبعاثات، وتسامحات الترددات، والقيود على الطاقة على نظم الاتصالات بالطائرات بدون طيار، وتستخدم المولدات الإشارة للتحقق من الامتثال لهذه القواعد قبل أن يتسنى تسويق المنتج.

اختبارات لجنة المنافسة النزيهة واللجنة الانتخابية

وتشترط لجنة المنافسة النزيهة في الولايات المتحدة أن تظل أجهزة الإشعال المتعمدة مثل أجهزة الإرسال بالطائرة بدون طيار ضمن نطاق الترددات المخصصة لها وأن تفي بمتطلبات القناع الطيفي، وفي حين أن مولد الإشارة أداة غير مباشرة لاختبار الانبعاثات، فإنه من الضروري اختبارات حصانة الاستلام التي تتطلبها معايير الامتثال العديدة، فإن معيار الحصانة المشع رقم IEC 61000-4-3، على سبيل المثال، يحدد الترددات التي تولد بها إشارة الاختبار بواسطة مولد للأجهزة لتحديد الترددات ذات الصلة التي تعمل بالتعديلات وتتحقق من قوة تشغيلية.

المعايير الأوروبية للمبادرة والمعايير الأوروبية

:: المعايير الأوروبية المنسقة بموجب توجيه المعدات الإذاعية للتعايش مع الأجهزة العاملة في إطار النطاقات المشتركة واختبار التدخل فيها، ويحدد النظام الأوروبي للأجهزة العاملة في إطار النطاقات المشتركة 676 303 وما يتصل بها من معايير إجراءات الاختبار التي تعتمد على مولدات الإشارة لإنتاج إشارات متداخلة على مستويات محددة وترددات الفصل، ويجب أن يتبع اختبار الامتثال للطائرات الآلية المراد استخدامها في السوق الأوروبية هذه الإجراءات، وتُعد تقارير مولدات الإشارات جزءا من الوثائق التقنية المقدمة لوضع علامات على شبكة معلومات التقييم المركزي.

معايير ASTM وصناعة

ويوفر معيار اختبار نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية F3375-20 إطارا شاملا لتقييم جودة الربط، ويحدد شروط الاختبار للحساسية والانتقائية، والحيلولة دون التلاعب، والاختلاس، وتلافي المولدات الإشارةية هي المعدات الأساسية لتنفيذ اختبارات الحجب والاختزال، حيث يتم حقن طن متعدد على ترددات محددة ومستويات طاقة للتحقق من صحة الاستلام.

الاعتبارات العملية لاختيار مولدات الإشارة

ويتوقف اختيار مولد الإشارة الصحيح لفحص الاتصالات بالطائرات بدون طيار والمركبات على متطلبات الاختبار المحددة، والميزانية، وطريق تطور التكنولوجيا الجاري تطويرها.

وينبغي أن تمتد التغطية الترددية إلى ما يتجاوز نطاق النطاقات التي تستخدمها حاليا الطائرة بدون طيار لاستيعاب التوسع في المستقبل في ترددات أعلى مثل 6 جيهرتز بالنسبة للواي - 6 هاء أو 24 جيهرتز بالنسبة لنظم الحس واللافت القائمة على الرادار، ويوفر مولد الإشارة بحد أقصى لا يقل عن 20 جيهرتز قاعة رئيسية للبحث والتطوير في مجال الموجات المليمترية.

برمجيات التناوب لوصلات الفيديو التي تستخدم النطاق الواسع للدماغ مع قنوات الترددات من 20 أو 40 أو حتى 80 ميغاهيرتز، يجب أن يكون عرض الوصل الداخلي لمولد الإشارة بمقياس الترددات الكهربية 200 ميغاهيرتز على الأقل لدعم إشارات النطاق الواسع بدون إعادة نضج أو تشويه

إن أداء الضوضاء في المرحلة يؤثر مباشرة على قياس الأشعة السينية، مولد إشارة لديه ضوضاء أقل من 120 د.ب.ك لكل هز في مقابل 1 جيهرتز نموذجي لطلب اختبارات الاتصالات بالأشعة فوق البنفسجية، وضوضاء أقل تسمح بتحديد أكثر دقة لحدود تخفيض جهاز الاستلام وفصل الجهاز تحت الاختبار عن مساهمة أجهزة الاختبار.

وبالنسبة لنظم الاختبار الآلية المستخدمة في التحقق من الإنتاج، فإن مولداً للإشارة مع الوقت السريع للتسويات، وأجهزة التبديل المنخفضة، والوصلات البرمجية القابلة للبرمجة مثل بيتون، ولابفي دبليو، أو سائقي ممتثلين للفيروسات العكوسة، يقلل من وقت دورة الاختبار، وعندما يتعين اختبار مئات وحدات النطاق الترددي نفسه على خط إنتاج، فإن ثواني لكل اختبار تتراكم إلى وفورات كبيرة.

الاتجاهات المستقبلية في اختبار الاتصالات بالطائرات العمودية مع مولدات الإشارة

ومع تطور تكنولوجيا الطائرات بدون طيار، يجب أن تتقدم قدرات المولدات الإشارةية ومنهجيات الاختبار بالتوازي.

بعثة الرصد المتعددة الجنسيات والتشكيل

ومن المرجح أن تستخدم الطائرات الآلية المقبلة هوائيات للصفوف المرحلية التي تبث الشعاعات وتستقبلها إلكترونيا، ويستلزم اختبار هذه الصفوف إشارات متعددة مرتبطة بالربط من مولدات الإشارات التي يمكن أن تنتج معاوضات متطورة في العديد من القنوات، وستصبح نظم مولدات الإشارات المتعددة القنوات ذات ثمانية أو ستة عشر أو أكثر من القنوات المتزامنة معيارا لتصنيف نمط الشعاع، وإعطاءات لاغية، والأداء المتعدد الأماكن.

5G and Cellular Connectivity for Drones

دمج 5 جي نيو راديو في الاتصالات من أجل القيادة والسيطرة خارج الخط البصري هو مجال نشط للتوحيد القياسي

الاستخبارات الفنية والتمكين الآلي

ويجري تطبيق خوارزميات التعلم الماكنة على النحو الأمثل لوصلات الاتصالات بالطائرات بدون طيار، حيث يتطلب تدريب هذه الخوارزميات مجموعات كبيرة من البيانات المتعلقة بظروف الإبلاغ الموحّد وما يقابلها من قياسات أداء الرابط، ويمكن للمولدات الكهربائية التي تُدمج في اختبارات آلية أن تُمشط بصورة منهجية من خلال ملايين مزيجات البارامترات، وتُولِّد بيانات مسمَّة لتدريب الشبكات العصبية التي تتن بمستوى التردد الأمثل، والطاقة، والتجه نحو غير المولدات.

التكنولوجيا الكميّة والوصلات الآمنة

تم استكشاف كمية من التوزيع الرئيسي وكمية الجيل العشوائي من الأرقام من أجل أمن الاتصالات بالطائرات بدون طيار اختبار وصلات كمية - رقمية على الطائرات بدون طيار

خاتمة

والمولدات الصناعية ليست معدات اختبار مساعدة في تطوير الطائرات بدون طيار؛ وهي الأداة الرئيسية للتحقق من أن وصلات الاتصالات التي تبقي على الطائرة المأهولة وغير المتحكمة والمنتجة ستؤدي بشكل موثوق في ظل ظروف الطيران الحقيقية المتنوعة والمتطلبة، ومن قياسات الحساسية الأساسية التي تحدد مدى الارتداد إلى محاكاة معقدة مزودة بزيئات حضرية نموذجية، من اختبارات الامتثال التي توفر أجهزة قياس مرجعية مثبتة ومتطورة.

ويكتسب المهندسون الذين يختارون مولد الإشارة المناسب لبرنامجهم للطائرات بدون طيار القدرة على تحديد نقاط الضعف في وقت مبكر، وعلى أن يُحدّدوا هوامش الوصلة بطريقة منهجية، وأن يقدموا وثائق تدعم الموافقة التنظيمية والتصديق على العمليات، وبما أن الطائرات بدون طيار تعمل في طيف أكثر ازدحاما، وأن تضطلع بمهام أكثر أهمية، فإن دور المولدات الإشارة في ضمان سلامة الاتصالات لن يزيد إلا أهمية.