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UAV Navigation en profundidad: Cómo medir la calidad del datalink

Introducción.  Un datalink es un medio de transmisión de información de un punto a otro. Cuando la transmisión se realiza utilizando un medio inalámbrico, el datalink también puede denominarse "radioenlace" o "radiomodem".

En la aviación no tripulada, el datalink permite la transmisión y recepción de información entre el piloto automático de la aeronave y la estación de control en tierra (GCS) de la siguiente manera:

  • Subida: comandos del GCS al autopiloto.

  • Bajada: información de telemetría del autopiloto a la GCS

Para medir la calidad de la conexión se pueden utilizar los parámetros Indicador de intensidad de la señal recibida (RSSI) y Relación señal-ruido (SNR).

Sensibilidad.   La señal recibida por el datalink debe tener potencia (o intensidad) suficiente para que la información sea recibida correctamente. Esta función del datalink, conocida como 'sensibilidad', determina la señal más débil que puede recibirse con éxito. Este valor define el rendimiento del receptor y el fabricante lo especifica en milivatios (mW) o, más comúnmente, en decibelios-milivatios (dBm).

a

RSSI.  RSSI es un valor relativo que mide la potencia de la señal recibida. La supervisión del RSSI durante la operación es fundamental para evitar una pérdida de comunicación que podría provocar accidentes o poner en peligro la seguridad del vuelo.

.La potencia de la señal se representa en dBm utilizando una escala logarítmica. Esta es la relación de potencia en decibelios (dB) de la potencia medida referida a un milivatio: 0 dBm es igual a 1mW. Los valores positivos representan >1mW y los negativos <1mW. La tabla siguiente muestra algunos valores de intensidad de la señal de referencia para un receptor típico.


 

Intensidad de la señal

>-76 dBm

Excelente

-89 to -77 dBm

Muy buena

-97 to -90 dBm

Buena/Promedio

-103 to -98 dBm

Baja

-112 to -104 dBm

Muy baja

-113 dBm

Conexión improbable

Fuente: Wikipedia. Valores de referencia.

SNR.  Además del RSSI, la SNR (a veces también abreviado como S/N) también puede considerarse cuando se recibe información mediante enlaces de datos. La SNR compara el nivel de una señal deseada con el nivel de ruido de fondo.

Signal Noise Equation

Estre parámetro también puede ser definido en dB:

Signal Noise Decibel

Signal Noise Logaritmic

Signal Noise dB

 

Cuanto mayor sea la SNR, mejor será la calidad de la señal. Los datalinks requieren una SNR mínima para lograr una buena recepción que normalmente depende del tipo de modulación utilizada.

UAV Navigation invierte una gran cantidad de tiempo y esfuerzo en la optimización del número y la estructura de los datos que el sistema transmite a través del datalink. El objetivo es reducir al mínimo la cantidad para no sobrecargar el ancho de banda disponible para un determinado datalink y, por lo tanto, hacer que las comunicaciones sean lo más robustas y eficaces posible. Esto se logra, entre otras cosas, enviando paquetes de igual tamaño, que se transmiten en períodos regulares. De esta forma, los datalinks pueden proporcionar un rendimiento de datos casi constante sin necesidad de utilizar grandes "buffers".

Estadísticas de bloques.  Aunque el sistema de UAV Navigation no tiene un control directo sobre la calidad del enlace radioeléctrico, sí proporciona al operador estadísticas sobre el número de bloques que se han transmitido (subida) y recibido (bajada).  Esta información se proporciona en un informe detallado a través de la siguiente ventana en Visionair:

UAV Navigation Data Flow

El informe utiliza un código de color para representar la calidad de las comunicaciones entre el piloto automático y la GCS:

  • Verde: excelentes comunicaciones. Más del 66% de los bloques enviados/recibidos correctamente.
  • Amarillo: comunicaciones funcionales. Entre el 33% y el 66% de bloques enviados/recibidos correctamente.
  • Rojo: comunicaciones deficientes. Menos del 33% de bloques enviados/recibidos correctamente.

Superando la pérdida de datos.   Muchas soluciones de datalink implementan varias estrategias para superar la pérdida de datos en el canal de radio. Una de estas estrategias es "almacenar" los datos en "fragmentos", enviando cada fragmento varias veces. Esto aumenta las posibilidades de que los datos sean recibidos correctamente en el otro extremo, incluso si se requieren varios intentos. Hay que tener en cuenta que este proceso es gestionado por el datalink y es ‘visible’ para el operador de Visionair, es decir, el datalink realmente entrega los datos sólo una vez.

Teniendo esto en cuenta, es posible cosechar un porcentaje de bloques de subida y/o bajada alto o muy alto, incluso si la calidad de la señal de radio es pobre.

El escenario opuesto también es posible, por ejemplo si el datalink no está conectado correctamente al autopiloto: en este caso sería posible sufrir una enorme pérdida de datos a pesar de que la calidad de la señal fuera excelente. Por lo tanto, para asegurar que el sistema de comunicaciones en su conjunto funciona dentro de los límites de seguridad, es vital monitorear tanto los niveles de RSSI/SNR para la calidad del radioenlace, como las estadísticas de Visionair tal y como se muestra anteriormente.

Monitoreo de RSSI incorporado.   Si el datalink elegido proporciona valores de RSSI, el sistema de UAV Navigation es capaz de reportar esta información y mostrarla a través de Visionair junto con la telemetría del autopiloto. Esto permite al operador monitorizar tanto la calidad del radioenlace (valor de entrada analógica de la señal RSSI) como las estadísticas de datos de los paquetes en la subida y la bajada.

Seguridad de vuelo cuando se pierden las comunicaciones.  La seguridad en el vuelo es una preocupación primordial para UAV Navigation; en caso de pérdida de las comunicaciones el sistema de UAV Navigation activará automáticamente el modo SAFE, lo que significa que el piloto automático controlará la aeronave hasta la Altitud de Seguridad previamente establecida. Una vez alcanzada la Altitud de seguridad, el autopiloto cambiará automáticamente al modo Aterrizaje, llevando al vehículo aéreo no tripulado de forma segura al lugar de aterrizaje predeterminado. Otras configuraciones son posibles, incluyendo, por ejemplo, el despliegue automático de un paracaídas.

Para más información sobre cómo seleccionar un buen datalink, consulte nuestro artículo de la web de soporte: Selección del Datalink externo.

 

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About

UAV Navigation is a privately-owned company that has specialized in the design of flight control solutions for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) since 2004. It is used by a variety of Tier 1 aerospace manufacturers in a wide range of UAV - also known as Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) or 'drones'. These include high-performance tactical unmanned planes, aerial targets, mini-UAVs and helicopters.