Какие выбрать технологии для проекта сбора телеметрии?
Добрый день, коллеги!
Есть задача, которую очень хочется решить. Сейчас я на этапе выбора технологий и хочу посоветоваться с опытными специалистами.
Есть сеть датчиков, которая расположена в сельской местности (поля, холмы, лес и нет сети). Датчики передают свои координаты и еще пару десятков байт телеметрии на концентратор. Эти датчики носят люди и они перемещаются с скоростью до 6 км/ч(ходьба). Так как нет сети, то обмен информации происходит по радиоканалу.
Датчики должны быть по размерам не больше пачки сигарет и иметь низкое энергопотребление.
Есть концентратор, который должен быт выполнен в виде планшета с диагональю 7-8 дюймов, с сенсорным(желательно) или кнопочным управлением. Планшет получает информацию с датчиков и выводит на карту координаты датчиков с телеметрией. Обмен информацией происходит каждые 1,2,5,10,... сек, в зависимости от настройки. Информацию со всеми настройками датчики получают от планшета.
В начале планирую сделать прототип для тестирования.
Кака я вижу решение этой задачи:
1. разработка датчиков. Этот пункт самый простой и очевидный для меня. GPS модуль + радиомодуль(о нем подробно будет написано) + STM32 в роли управляющего МК(выбрал, так как хорошо с ними знаком).
2. Разработка планшета. Тут сложнее, так как хочется сразу дешевизну, компактность, возможность быстро создать прототип и не иметь задержек при работе с радиосетью.
С подобной задачей сталкиваюсь впервые и выбор пал на Raspberry Pi + Дисплей/тач + радиомодуль + питание + Linux на борту.
Не уверен, что это лучший вариант, буду рад, если посоветуете что-то более оптимальное.
Критерии:
-низкая стоимость
-работа с радиосетью без задержек
-установка программы для отображения координат на карте/сетке.
-подключение дисплея и радиомодуля.
3. Разработка радиосети. Самый сложный этап. Из всех доступным диапазонов лучше всего подходит 433 МГц (27 МГц - нельзя создавать технологические сети, а жаль). Длина волны всего 70 см, выходная мощность не более 10 мВт(больше запрещено), что мало для пересеченной местности, так как хотелось бы дальность 2-4 км. Я бы закрыл глаза на ограничение и поставил на планшет передатчик 5 Вт, а на датчики 1 Вт. Передача данных будет происходить с временным разделением, планшет будет синхронизировать все датчики относительно своего таймера.
Тут и возникает мой самый главный вопрос: как увеличить дальность передачи данных для данного случая? Я понимаю, что законы физики не обмануть, и на частоте 433 МГц у меня определенная длинна волны, скорость передачи данных и т.д. , но ведь можно использовать более чувствительный приемник, помехоустойчивое шифрование и другие средства для увеличения дальности. Буду рад любой информации по данному вопросу.
Самопальный планшет из этой радости выкиньте и возьмите серийный, воткните в него TV-тюнер юсбишный и SDR-приемник готов. Если это сбор телеметрии, нет смысла что-то слать сборщикам.
Синхронизацию от таймера планшета - в баню, у вас есть GPS.
Для передачи данных используйте шумоподобные сигналы со спектром пошире и когерентное накопление. Скорость будет низкая, но сигнал из-под шума вытащить получится.
korbelan: А туда же. Если мне маразм не изменяет, у всяких NRF есть режим, где вы просто дергаете несучкой. То есть, простейший SDR передатчик можно и на рассыпухе собрать.
Армянское Радио: Мне тоже так кажется, что это избыточно. Плюс надо решать вопросы организации сети, и на это тоже надо время потратить, так что готовое решение будет очень кстати!
Дальность приема, можно повысить за счет типа приемной антенны коллинеарной, в идеале построить модель RF сети в CST Microwave Studio, где все исходные данными и будут антенны с ВЧ приемопередающим оборудованием. Что касается скоростей, телеметрия, если это не трансляция видео/аудиопотоков, то это не нуждается в широкополосном тракте, опять же сколько баит планируется передавать от сенсоров и в каком виде, отсюда считайте и скорость.
По поводу радиуса отличным вариантом будет что бы каждый "датчик" играл в роли моста между другим датчиком который дальше и планшетом, сеть можно будет разростить до невероятных масштабов, под управлением stm32 очень даже реальный вариант.
Простой
