Радиомодемы телеметрии (SiK, RFD900)

Кратко

Радиомодем телеметрии — «удлинитель провода» между БПЛА и наземной станцией: пара маленьких радиостанций, одна на борту, вторая у ноутбука, которые прозрачно гоняют пакеты MAVLink по воздуху. Самое распространённое семейство в открытой экосистеме — модемы на открытой прошивке SiK и их дальнобойный родственник RFD900.

Для чего используется

Телеметрия в реальном времени: координаты, высота, батарея, состояние навигации — на экране наземной станции.
Управление с земли: смена параметров в полёте, загрузка и правка миссии на лету.
Двусторонний канал MAVLink для QGroundControl и Mission Planner.

Как работает

Модем подключается к полётному контроллеру через последовательный порт (UART) и передаёт байты по радио; на земле зеркальный модем отдаёт их в USB компьютера. Для устойчивости к помехам используется скачкообразная перестройка частоты (FHSS): передатчик и приёмник синхронно «прыгают» по каналам.

Прошивка SiK — открытая, спроектированная под MAVLink: скорость в эфире до 250 кбит/с, MAVLink-фрейминг пакетов, коррекция ошибок до 25% битовых ошибок.

Дальность зависит от мощности, антенн и скорости эфира. Показательная деталь: чувствительность приёмника растёт при снижении скорости — −121 дБм на 2 кбит/с против −105 дБм на 64 кбит/с, то есть «медленный» эфир слышно дальше. Типовые частоты: 915 МГц (США) и 433 МГц (Европа и большая часть Азии).

ArduPilot делит телеметрийные каналы на короткодистанционные (до ~10 км: SiK, Wi-Fi/ESP8266, Bluetooth) и дальнобойные (RFD900, CRSF/ELRS, LTE-модемы, спутниковые). Wi-Fi-телеметрия даёт меньшую дальность, но большую пропускную способность и может нести видеопоток.

Основные компоненты

Радиочасть — трансивер диапазона 433/868/915 МГц.
Прошивка — SiK у классических модемов; настраивает мощность, скорость, каналы FHSS.
Интерфейс — UART 3,3 В TTL к автопилоту (у Holybro — разъём JST-GH, скорости 1,2–115,2 кбит/с), USB у наземного модема.
Антенны — штатные всенаправленные или направленные для дальних линков.

Примеры

Holybro SiK Telemetry Radio V3 (Китай): версии 915 и 433 МГц, мощность 100 мВт / 500 мВт / 1 Вт; заявленная дальность — 300–500 м у 100 мВт версии со штатной антенной 2 дБи, около 1 км у 500 мВт и «до ~50 км» у 1 Вт с антенной 5 дБи (последняя цифра — по заявлению производителя, в идеальных условиях). Подключение plug-n-play к контроллерам стандарта Pixhawk.
RFD900x (RFDesign, Австралия): 902–928 МГц, мощность до 1 Вт (+30 дБм), FHSS, два антенных порта (разнесённый приём), совместим с прошивкой SiK; заявленная дальность — «40+ км» при оптимальных условиях и прямой видимости.
Типовая дальность классического SiK-модема 100 мВт со штатными антеннами — порядка сотен метров; с направленной антенной документирован приём на ~3 км. Вес модуля — менее 4 г без антенны.
SiK-совместимые модемы выпускают Holybro, RFDesign, ThunderFly.

Связанные темы

Источники

ArduPilot Documentation — SiK Radio, классификация телеметрийных каналов, типовая дальность.
PX4 User Guide — частоты 433/915 МГц, производители SiK-радио, Wi-Fi-телеметрия.
Holybro: SiK Telemetry Radio V3 — варианты мощности, чувствительность, интерфейс, дальность.
RFD900x DataSheet — характеристики RFD900x.