INFORME COMUNICACIONES PGA Junio2015.docx

INFORME DE LA NECESIDAD PARA REALIZAR LOS SIGUIENTES TRABAJOS CON EL AVION C-130H FAE 892: CUMPLIMIENTO DE LA INSPECCIN PDM (PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE DEPSITO), CUMPLIMIENTO DE RDENES TCNICAS DE TIEMPO TCTOs (TIME COMPLIANCE TECHNICAL ORDER), REEM

PROYECTO DOCR

INFORME TCNICO DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES INTEGRADO EN LA PGA 27T

NOMBREFECHAFIRMA

ELABORADOPas. Pamela YallicoJun/2015

REVISADOTnte. Diego ParedesJun/2015

APROBADOMayo. Pal ArmasJun/2015

AVISO DE PROPIEDADEste documento contiene informacin confidencial de valor comercial, propiedad del Proyecto UAV. Queda terminantemente prohibido copiar, usar o transmitir este documento y/o parte de l, sin la autorizacin respectiva.

CONTENIDO

PROYECTO DOCR1CONTENIDO2INFORME TCNICO PARA LA INTEGRACIN Y AJUSTES DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES DE LA PLATAFORMA DE GRAN ALTITUD31.ANTECEDENTE32.OBJETIVOS33.RESPONSABLES34.SISTEMA REA DE COMUNICACIONES IMPLEMENTADO EN LA PLATAFORMA DE GRAN ALTITUD - PGA27T.34.1 DIAGRAMA CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE ENLACE DE DATOS44.1.1 Configuracin del radio de datos como maestro (Master)44.1.2 Configuracin del radio como esclavo (Remote)114.2 FUNCIONAMIENTO DE ENLACES154.2.1Tipo de comunicacin de datos154.2.2Funcionamiento del enlace de datos164.2.3 Tipo de comunicacin de video164.2.4Funcionamiento el enlace de video164.3 IMPLEMENTACIN LINK DE DATOS Y VIDEO174.3.1Implementacin del sistema de comunicaciones en la Gndola PGA27T174.3.2Implementacin de los sistemas de comunicacin en la Estacin de Mando y Control en Tierra184.4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO204.4.1Pruebas de funcionamiento enlace de datos204.4.2Pruebas de funcionamiento enlace de vdeo234.5DESCRIPCIN DE LA AERONAVE264.6INSTALACIN DE ANTENAS DE COMUNICACIN264.6.1 Antena de enlace de datos274.6.2 Antena del enlace de video285.CONCLUSIONES306.RECOMENDACIONES31

INFORME TCNICO PARA LA INTEGRACIN Y AJUSTES DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES DE LA PLATAFORMA DE GRAN ALTITUD

1. ANTECEDENTE

En la actualidad los sistemas areos no tripulados abarcan un gran campo de aplicaciones tanto civiles como militares dentro de las cuales destacan monitoreo, vigilancia y reconocimiento de lugares de difcil acceso para los seres humanos.

La Plataforma de Gran Altitud se encuentra en la etapa de reactivacin, con expectativas de comunicacin inalmbrica y transmisin de video en tiempo real, para lo cual, es indispensable un sistema de comunicaciones fiable y acorde a las necesidades y expectativas de la misma.

2. OBJETIVOS

Disear e implementar un enlace de datos fiable para las aplicaciones de la Plataforma de Gran Altitud Implementar un enlace de video que se visualice en la Estacin de Mando y Control en Tierra para reconocimiento del rea recorrida por la Plataforma de Gran Altitud.

3. RESPONSABLES

1. Tnte. Diego ParedesJefe del rea de GNC2. Pas. Pamela YallicoPasante de GNC 3. Sgos. Wilmer MeraTcnico especialista

4. SISTEMA REA DE COMUNICACIONES IMPLEMENTADO EN LA PLATAFORMA DE GRAN ALTITUD - PGA27T.

El rea de Sistemas de Comunicaciones se encarga del diseo, pruebas de funcionamiento e implementacin del enlace de datos y el enlace de video, en dnde se transmite y recibe informacin fidedigna del estado de los sensores y actuadores a bordo, as como tambin, se encarga de mostrar el video en tiempo real acerca del vuelo de la Plataforma de Gran Altitud.

Elementos utilizados:

Los componentes principales utilizados en la implementacin del sistema de comunicaciones se detallan a continuacin:Tabla 1: Elementos utilizados para enlacesNDESCRIPCINREFERENCIACANT.

1Radio Microhard Estacin y Remoto 900MHz02

2Audio/Video Receiver 1700 MHzVRX-170001

3AUDIO/VIDEO TRANSMITTER1.7 GHzLX-1700/5M01

4Antenas de comunicacin de datos 900MHz de 3dbi y 8dbiHG905RD-RSP01

5Antenas de comunicacin de video de 1.7Ghz de 3dbi AX-18R01

4.1 DIAGRAMA CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE ENLACE DE DATOS

Para el funcionamiento del enlace de comunicacin de datos es necesario disponer de dos radios microhard de 900MHz, un radio configurado como remoto (Esclavo) y el otro radio configurado como estacin en tierra (Maestro).

Figura 4. 1: Esquemtico del sistema de comunicaciones4.1.1 Configuracin del radio de datos como maestro (Master)

Para la configuracin del radio Microchard de 900MHz (Master) es necesario configurarlo desde una computadora dentro de la misma red del radio, en este caso, un computador que pertenezca a la red 192.168.0.105, esta numeracin pertenece a la direccin fsica del radio de comunicacin.

Para ingresar en modo de configuracin del radio microhard como master se debe realizar por medio del puerto Ethernet con el siguiente procedimiento:1. Abra un navegador web e introduzca la direccin IP (192.168.1.254 o si ya est configurado introducir la IP asignada) de la serie IP Nano en la lnea de direccin URL.

Figura 4. 2: Direccin IP msterIntroduccion de la direcion IP del radio en el explorador de internet

2. El explorador pedir a continuacin un nombre de usuario y contrasea. Se debe introducir los valores predeterminados de fbrica los cuales son: Nombre de Usuario = adminContrasea = admin

Figura 4. 3: Ingreso de nombre y contrasea

3. El parmetro System Configuration se debe mantener el mismo en todos los radios que se vaya a configurar para una misma red determinada. En este parmetro tenemos las siguientes opciones:

El modo de operacin:Se debe seleccionar el Modo de Operacin del Sistema. El sistema el cual es recomendado y se est trabajando es Bridge (puente) para que se pueda conectar a la red.

La descripcin del radio:La descripcin de radio es simplemente un identificador que no tiene ninguna incidencia en el funcionamiento de la unidad. El nombre de la unidad el cual esta denominada a todos los radios Microhard de 900MHz que estn trabajando en esta red. Este denominado: IPnano. No debe excederse de 30 caracteres.

La fecha y La hora que se empieza a configurar::se puede introducir la fecha o tambin se pone automticamente. Se puede modificar si se desea o si fuera necesario. Tenga en cuenta que el valor introducido se pierde por alguna razn.

ConsoleTimeout(s): Se recomienda que se mantenga en 60.

System Default Button: El temporizador de vigilancia de trfico se restablecer la unidad si no ha habido ninguna actividad de RF en el tiempo configurado. Se recomienda que debe estar habilitado.

El resto de parmetros se debe mantener segn se indica en la figura y para guardar los cambios en cada ventana que se est configurando se debe seleccionar el botn Submit.Presionar para guardar los cambios

Figura 4. 4: Configuracion del parametro System Configuration.

4. Al elegir Network Configuration se presenta una ventana con nuevas, en donde, se escoge Local IP Configuration.

Figura 4. 5: Menu de configuracion parametro Network Configutaion

En este parmetro la opcin ms importante es la opcin Local IP Configuration. Y se debe configurar:

Modo de operacin: El modo de operacin debe ser esttico ya que se le asigna una sola direccin IP que es fija en cada radio.

La direccin IP: Se debe ubicar una direccin IP que este dentro de la red del CIDFAE, pero que no se debe repetir con la IP de ningn otro dispositivo o mquina que se encuentre utilizando la IP que se va a asignar a la unidad (radio), en este caso:

MASTER (shelter): 192.168.0.105 REMOTE (PGA): 192.168.0.96 REPETIDOR:192.168.0.97

Mscara: Para una pequea red privada con direcciones IP de clase C, el estndar de la mscara de subred es: 255.255.255.0.

Gateway: La puerta de enlace es la direccin IP del radio al que queremos conectarnos. En este caso como el modo de operacin es Master entonces la IP del Gateway ser la IP del (Remote) Gdola 192.168.0.97.

5. Los parmetros dentro del men Radio Configuration deben estar correctamente configurados. En la configuracin de este parmetro se debe configurar lo siguiente:

Network Search Mode: Esta opcin debe estar deshabilitada en todas las unidades participantes ya que permite roaming (conexin de un equipo mvil con una estacin base ms cercana) entre redes. Cuando active el modo de red de bsqueda, las unidades principales con la misma clave de autenticacin se pueden encontrar por las unidades remotas, incluso si tienen diferentes nombres de la red. Por el momento la red de bsqueda debe estar deshabilitado en todos los radios ya que solo se est utilizando una la unidad en la PGA.

Operation Mode: Puede ser configurada para cualquier funcin necesaria dentro de una red de radio. Esto es conveniente por razones de familiaridad, as como para fines de hardware ahorradores. Al momento el modo de operacin en el shelter es Master (Maestro) y equipo de la PGA estara en modo de operacin Remoto (Esclavo). Deber existir un solo Maestro por red.

Network Name: Todos los dentro de una determinada red deben tener el mismo nombre de red. Esta direccin de red nica no es slo una caracterstica de seguridad para una red particular, sino que tambin permite que otras redes con su propia direccin de red nica puedan operar en la misma zona sin la posibilidad de intercambio de datos no deseados entre las redes.

El nombre de la red que se est utilizando es IPNANO.

Link Rate: Esta es la tasa de comunicaciones de RF Link o velocidad de transmisin que actualmente se est transmitiendo es 230Kbps. Si la tasa de enlace es menor ofrece mejor rendimiento de recepcin y sensibilidad; Si la tasa de enlace es superior, mejor rendimiento.

RF Output Power: Esta configuracin establece el nivel de potencia de transmisin que ser presentada al conector de antena en la parte trasera del radio. Retransmissions: Este registro determina la cantidad mxima de veces que un paquete ser retransmitido. Como es un enlace entre dos puntos ser una sola vez que se retransmita el paquete. Por defecto 1.

Network Tipe: El tipo de enlace que se est utilizando, por el momento se est utilizando Punto-To-Punto.

Repeater: Este ajuste se aplica al nico Maestro. El valor predeterminado es No, afirmando que no hay repetidores en la red.

Optimization: Este ajuste se aplica al nico Maestro. Balanced (equilibrado) es la configuracin por defecto y por lo general la mejor opcin para la optimizacin del sistema. Zone Restriction: Restriccin de la zona en la que dicta la banda de frecuencias que una unidad en particular va a operar. El uso de zonas simplifica el despliegue de la red al proporcionar una referencia adecuada.

Para guardar los cambios presionar el botn Submit.

Figura 4. 6: Configuracion De Radio Configuration

6. Los parmetros dentro del men COM1 deben estar correctamente configurados. En la configuracin de este parmetro se debe configurar lo siguiente: Port status: Estado operativo del puerto COM1 est activado por defecto.

Channel Mode: Determina qu interfaz en serie se utiliza para conectar dispositivos externos: RS232, RS485 o RS422.

Data Baud Rate: La velocidad de transmisin de datos del puerto serie es la velocidad a la que el mdem pueda comunicarse con dispositivos adjuntos. En este caso 57600baudios

Data Format: Esta configuracin determina el formato de los datos sobre el puerto serie. El valor predeterminado es de 8 bits de datos, sin paridad y 1 bit de parada (8N1).

Flow Control: El control de flujo se utiliza para mejorar la fiabilidad de la comunicacin de datos en serie. Dejar este valor por defecto None.

Data Mode: Este valor define la salida serial. En el modo transparente (por defecto), los datos recibidos se emitir sin demora.

CharacterTimeout: Se utiliza este parmetro para determinar el intervalo de tiempo insertado entre servidores. Este valor determina cuando el servidor tiene en cuenta los datos de entrada recibidos entrantes, y como estar dispuesto a transmitir. Maximum Packet Size: Define el tamao del buffer de la interfaz serie que el servidor va a utilizar para recibir datos desde el puerto serie.

Priority: Esta configuracin determina los efectos de la Calidad de Servicio (QoS) asociado con el trfico de datos en el puerto COM especfico. Por el momento se encuentra en estado High.

IP Protocol Config: Esta configuracin determina el protocolo del servidor que se utiliza para transmitir los datos del puerto serie en la red da la serie IP Nano.

Figura 4. 7: Configuracion del puerto serial COM1

4.1.2 Configuracin del radio como esclavo (Remote)

Para configurar el radio de comunicaciones remoto es necesario disponer un computador conectado va Ethernet hasta el radio, en donde la direccin determinada para el radio de comunicaciones es 192.168.0.97, siguiendo los pasos anteriormente detallados en la seccin 4.1.1 as tenemos su configuracin:

1. El parmetro System Configuration se debe mantener el mismo en todos los radios que se vaya a configurar para una misma red determinada. En este parmetro se mantiene especficamente el nombre IPnano, como se muestra en la figura.

Figura 4. 8: Parmetros System Configuration Remoto

2. Al elegir Network Configuration se presenta la ventana de configuracion con las siguienter opciones a configurar: La direccin IP: La direccin IP que se le asignara a la unidad de radio del UAV (Remoto) ser:

REMOTE (PGA): 192.168.0.97

Modo de operacin: El modo de operacin debe ser esttico ya que se le asigna una sola direccin IP que es fija en cada radio.

Mscara: 255.255.255.0

Gateway: La puerta de enlace es la direccin IP del radio al que queremos conectarnos, en este caso como el modo de operacin es Remoto la IP del Gateway ser la IP del (Master) Shelter 192.168.0.105.

El resto de parmetros se debe mantener y guardar los cambios que se configure se debe seleccionar el botn Submit.

Figura 4. 9: Configuracion de la direccin IP

3. Los parmetros dentro del men de configuracin de radio deben estar correctamente configurados. En la configuracin de este parmetro se debe configurar lo siguiente:

Network Search Mode: Esta opcin debe estar deshabilitada en todas las unidades participantes ya que permite roaming entre redes.

Operation Mode: Al momento el modo de operacin en el equipo de la PGA se encuentra en modo de operacin Remoto (Esclavo).

Network Name: Todos los radios IP Nano en una determinada red deben tener el mismo nombre de red. El nombre de la red que se est utilizando es IPNANO.

Link Rate: Debe mantener la misma velocidad de transmisin en el radio remoto como en el radio master. Para el caso se transmite 230Kbps.

Unit Address: La direccin de la unidad es un identificador nico de cada modem en una red. La direccin de difusin en la que se est utilizando es 20.

RF Output Power: La potencia que se transmite es 28 dBm.

Network Tipe: El tipo de enlace que se utiliza, por el momento es Punto- To-Point.

Retransmissions: Este registro determina la cantidad mxima de veces que un paquete ser retransmitido. Por defecto 1.

Roaming Address: Esta caracterstica permite que una unidad remota pueda sincronizar con un determinado up stream (subida de datos) de la unidad (ya sea maestro o repetidor).

Tx Control: El Tx Control debe estar activado para que el radio Nano IP pueda transmitir la informacin que se est generando. Si se pone en Off servira para solamente recibir la informacin.

Zone Restriction: Ninguno Para guardar los cambios presionar el botn Submit.

Figura 4. 10: Parmetros de Radio Configuration Esclavo

4. La configuracin de los parmetros del puerto de comunicaciones COM1se detalla a continuacin:

Port status: Estado operativo del puerto COM1 est activado. Channel Mode: RS232

Data Baud Rate: 57600bps.

Data Format: 8N1.

Flow Control: None.

Data Mode: Este valor define la salida serial de datos. En el modo transparente los datos recibidos se emitir sin demora.

Character Timeout:. 10.

Maximum Packet Size: 2048.

Priority: High

IP Protocol Config: TCP Client / Server.Remote Server Address: 192.168.0.105 (direccin IP del Shelter).

Remote Server Port: 20001.

Outgoing Connection Timeout: 60 (segundos). Local Listening Port: 20001. Incoming Connection Timeout: 300 segundos.

Para guardar los cambios presionar el botn Submit.

Figura 4. 11: Configuration COM1 Esclavo

4.2 FUNCIONAMIENTO DE ENLACESPara la comprensin del funcionamiento de los enlaces de comunicacin es necesario entender el modo de comunicacin existente en el sistema de comunicaciones de la PGA.4.2.1Tipo de comunicacin de datos

El tipo de comunicacin de datos se refiere a la manera cmo se transmite y recibe la informacin desde la fuente, el canal y hasta el destino; que en este caso la fuente se denomina la gndola de la Plataforma de Gran Altitud y el destino se refiere a la Estacin en Tierra.

La transmisin full-duplex permite transmitir en ambas direccin, pero simultneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir. Ejemplos de este tipo abundan en el terreno de las telecomunicaciones, el caso ms tpico es la telefona, donde el transmisor y el receptor se comunican simultneamente utilizando el mismo canal, pero usando dos frecuencias.

Figura 4. 12: Comunicacin Full Duplex4.2.2Funcionamiento del enlace de datos Para el buen funcionamiento del enlace de datos es necesario seguir el siguiente procedimiento PGA 27T: Energizar la gndola PGA 27T Activar el voltaje de 12vVDC para energizar el radio de comunicaciones Encender el radio de comunicaciones ubicado en el shelter Energizar el amplificador de 10W en el shelter y en la gndola Verificar que todos los leds del RSSI de la seal del radio de comunicaciones microhard estn encendidos los tres Verificar que el led del RF Signal se mantenga parpadeante Despus de esto, conectar el cable de datos en el radio de la PGA y shelter

4.2.3 Tipo de comunicacin de video

El tipo de comunicacin de datos se refiere a la manera cmo se transmite la informacin desde la fuente, el canal y hasta el destino; que en este caso la fuente se denomina la gndola de la Plataforma de Gran Altitud y el destino se refiere a la Estacin en Tierra. Para la etapa de vdeo

Simplex

Figura 4. 13: Comunicacin simplex4.2.4Funcionamiento el enlace de videoPara el buen funcionamiento del enlace de video es necesario seguir el siguiente procedimiento: Energizar la gndola PGA 27T Activar el pulsador de 12VDC Encender el radio de video de la gndola de la PGA 27T Encender el radio de video de 1.7GHz en el shelter Conectar el conversor de video anlogo digital al radio y al computador Ejecutar EZGrabber en el computador Verificar el funcionamiento del video4.3 IMPLEMENTACIN LINK DE DATOS Y VIDEO

El sistema de comunicaciones de la Plataforma de Gran Altitud consta de conexiones de componentes para la comunicacin. Dentro de este sistema se encuentra el radio de comunicacin de datos y el amplificador de 10W para un mayor alcance de la seal. A continuacin se muestra en detalle la instalacin de los equipos a bordo y en el shelter.

4.3.1Implementacin del sistema de comunicaciones en la Gndola PGA27TAl momento de instalar el sistema de comunicaciones se debe considerar los siguientes criterios:

El radio de comunicacin (transmisor) debe estar horizontalmente con visibilidad de los leds de intensidad de la seal

Cercano a la toma de datos del compact rio. Realizar las conexiones de alimentacin de manera correcta tomando en cuenta las polaridades. Verificar que no existan lazos de tierra.

Para la instalacin de los equipos de comunicacin de video se debe considerar lo siguiente:

Energizar con 12V el radio de video de 1.7GHz Energizar con 5V la cmara panormica GoPro.

Figura 4. 14: Ubicacin de la cmara panormica

Verificar la conexin del cable de video de la GoPro Implementacin del radio de video en la Gndola.

Figura 4. 15: Sistema de comunicaciones de video4.3.2 Implementacin de los sistemas de comunicacin en la Estacin de Mando y Control en Tierra

El sistema de comunicaciones de datos se encuentra instalado en el rack de comunicaciones de la Estacin de Mando y Control Terrena de la PGA, en donde, se tiene

Al momento de instalar el sistema de video en la estacin terrena se debe considerar los siguientes criterios: El radio de comunicacin (receptor de video) debe estar ubicado en el rack de comunicaciones de la Estacin en Tierra Conectar el cable de video desde el receptor de video hacia la pantalla LCD

Figura 4. 16: Pantalla LCD Shelter Realizar conexiones de alimentacin desde la caja de conexionesDATOS

Figura 4. 17: Caja de switch de alimentacin Encender desde el switch llamado video

Figura 4. 18: Sistema de comunicacin de datos Shelter4.4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

Para la ejecucin de pruebas funcionamiento se determina realizar una comprobacin del alcance de los radios de datos Microhard de 900MHz, estas pruebas se tedallan a continuacin:

4.4.1Pruebas de funcionamiento enlace de datosDurante la prueba de enlace de datos de comunicacin con los radios Microhard de 900MHz, se obtuvieron los siguientes resultados:

a) Cabecera Norte de la Pista del Aeropuerto de Chachon Hangar 1

Distancia de radioenlace: d= 1.100 km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs (dB) = 32.4 + 20Log f(MHz) + 20Log D(Km)Lfs (dB) = 32.4 + 20Log 900 + 20Log 1.1Lfs (dB) = 32.4 + 59.085+ 0.828Lfs (dB) = 92.313dB

Radio de la primera zona de Fresnel:

Alcance del radioenlace:

Margen de desvanecimiento:Fm = 30Log D(km) +10Log 6ABf(GHz) 10Log (1-R) -70Fm = 30Log 1.1 + 10Log |6*1*0.25*0.9| 10Log (1 0.9999) -70Fm = 1.242 +1.30+ 40 -70 Fm = 29.458 dB

b) Cabecera Sur de la Pista del Aeropuerto de Chachon Hangar 1

Distancia de radioenlace: D= 0.809 km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs (dB) = 32.4 + 20Log f(MHz) + 20Log D(Km)Lfs (dB) = 32.4 + 20Log 900 + 20Log 0.809Lfs (dB) = 32.4 + 59.085 -1.841Lfs (dB) = 89.644dB



Margen de desvanecimiento:Fm = 30Log D(km) +10Log 6ABf(GHz) 10Log (1-R) -70Fm = 30Log 0.809km + 10Log |6*1*0.25*0.9| 10Log (1 0.9999) -70Fm = -2.762 +1.303+ 40 -70 Fm = 31.449 dB

c) Quilln Loma Hangar 1

Distancia de radioenlace: D= 1.66km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs (dB) = 32.4 + 20Log f(MHz) + 20Log D(Km)Lfs (dB) = 32.4 + 20Log 900 + 20Log 1.66Lfs (dB) = 32.4 + 59.085 +4.402Lfs (dB) = 95.887dB



Margen de desvanecimiento:Fm = 30Log D(km) +10Log 6ABf(GHz) 10Log (1-R) -70Fm = 30Log 1.66 + 10Log |6*1*0.25*0.9| 10Log (1 0.9999) -70Fm = 6.603 +1.303+ 40 -70 Fm = 22.094 dB

d) Pllaro Quilln LomaDistancia de radioenlace: D= 4.66km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs(dB) = 32.4 + 20Log f(MHz) + 20Log D(Km)Lfs(dB) = 32.4 + 20Log 900 + 20Log 4.66Lfs(dB) = 32.4 + 59.085 +13.367Lfs(dB) = 104.852dB



Margen de desvanecimiento:Fm = 30Log D(km) +10Log 6ABf(GHz) 10Log (1-R) -70Fm = 30Log 4.66 + 10Log |6*1*0.25*0.9| 10Log (1 0.999) -70Fm = 20.05+1.303+ 30 -70 Fm = 18.647dB

e) Parque de la familia Quilln Loma

Distancia de radioenlace: D=9.96km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs(dB) = 32.4 + 20Log f(MHz) + 20Log D(Km)Lfs(dB) = 32.4 + 20Log 900 + 20Log 9.96Lfs(dB) = 32.4 + 59.085 + 19.965Lfs(dB) = 111.45dB



Margen de desvanecimiento:Fm = 30Log D(km) +10Log 6ABf(GHz) 10Log (1-R) -70Fm = 30Log 9.96 + 10Log |6*1*0.25*0.9| 10Log (1 0.999) -70Fm = 29.9478+1.303+ 30 -70 Fm = 8.7492dB

Las pruebas realizadas a diferentes distancias fueron realizadas sin lnea de vista, utilizando la velocidad de la luz en el vaco y la frecuencia 900 MHz de los radios Microhard.

= longitud de ondac= velocidad de la luz en el vaco f= frecuencia de los radios Microhard

4.4.2Pruebas de funcionamiento enlace de vdeoDistancia de radioenlace: D= 0.1 km

Prdida en la trayectoria por el espacio libre:Lfs (dB) = 92.44 + 20Log f(GHz) + 20Log D(Km)Lfs (dB) = 92.44 + 20Log 1.7 + 20Log 0.1Lfs (dB) = 92.44 + 4.61 - 20Lfs (dB) = 77.05 dB

Dnde:

Lfs: Prdida en la trayectoria por el espacio libref: Frecuencia de comunicacin en GHzD: Distancia del radioenlace en kilmetros


Dnde:

r: Radio de la primera zona de Fresnel en metrosD: distancia total del enlace en kilmetros f: Frecuencia del enlace en GHz

El sistema requerir una zona libre de obstculos en un radio de 6.64 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria.


Dnde:

r: Distancia mxima entre antenas. En Km.h1: Altura de la antena transmisora. En m.h2: Altura de la antena receptora. En m.La prueba fue realizada a una mxima distancia y con lnea de vista, utilizando la velocidad de la luz en el vaco y la frecuencia 1.7GHz del Radio de vdeo.

= longitud de ondac= velocidad de la luz en el vaco f= frecuencia del radio de video

4.5DESCRIPCIN DE LA AERONAVE

Figura 4. 19: Aeronave PGA

1. Material: 210 Denier Nylon.2. Receptor a bordo:Receptor FUTABA R6014HS (FASST 2.4 GHz)3. Tipo de Control:Piloto automtico nacional4. Servos de Superficies:Servomotores Tonegawa PS-0505. Enlaces de control y video:Control: 900MHz, Enlace de video: 1.7GHz6. Motor:2 MEGGITT WAE 342 Hurricane UAV Engine, 26.0 bhp @ 6750 RPM7. Capacidad de combustible:Tanque de 6 Galones 8. Hlice:PUSHER, 29 x 19

4.6INSTALACIN DE ANTENAS DE COMUNICACIN

La plataforma de Gran Altitud posee dos enlaces, un enlace para la transmisin de datos de los sensores y el enlace de video para la transmisin de video en tiempo real de la PGA27T en la estacin de Mando y Control en Tierra. El enlace de transmisin de datos corresponde al radio instalado en el interior de la gndola, el cual trabaja dentro de la frecuencia de 902 a 928MHz y el enlace de video lo constituye el radio de 1.7 GHz.El enlace principal de 900MHz permite la transmisin de datos de control desde la Plataforma de Gran Altitud hacia la estacin en tierra en cualquier momento dentro del rango de alcance permitido, por medio de este enlace se puede tener la aeronave radio controlada, el envo y recepcin de datos de los sensores de temperatura, voltaje, altura, posicin as como tambin realizar cambios entre el radio control principal y de emergencia.

El enlace de video de 1.7GHz permite la transmisin del video desde la gndola de la Plataforma de Gran Altitud hasta la Estacin de Control en Tierra, por medio de este enlace se puede visualizar en el shelter el entorno areo de la PGA mientras cumple su misin.

Para la instalacin de las antenas de comunicacin es necesario realizar un anlisis en cuanto a potencia utilizada, rango de alcance que se quiere lograr, ganancia de la antena y altura de la antena. De acuerdo a la distancia que alcanza el enlace de comunicaciones se determina la ganancia que se necesita para la utilizacin de la antena.

4.6.1 Antena de enlace de datos

Esta antena omnidireccional de alto rendimiento ofrece una amplia cobertura y 5 dBi de ganancia. Es un diseo de la manga coaxial con un patrn omnidireccional. Es ideal para aplicaciones de banda de 900 MHz ISM. Midiendo 15,4" de largo, esta antena flexible, cuenta con una inclinacin y de giro (RP-SMA) conector de polaridad reversa SMA-Plug, lo que les permite ser utilizados en vertical, en ngulo recto, o cualquier ngulo entre stos.

Figura 4. 20: Antena Instalada en la Gndola

Para la recepcin de datos de la PGA en el shelter se determina la ubicacin de la antena del radio Microhard master a 5m de altura sobre la Estacin de Mando y Control en Tierra en el Centro de Investigacin y Desarrollo de la Fuerza Area Ecuatoriana. A continuacin se muestra la ubicacin de la antena en el Shelter de la PGA.

Figura 4. 21: Antena Instalada en el shelter

La comunicacin de la Plataforma de Gran Altitud se realiza a travs del enlace de 900MHz cuando se encuentra sobre la pista. El sistema de comunicacin es tiene una variante en la utilizacin de un radio control de emergencia, el cual intercambia manualmente entre los dos enlaces para tener una comunicacin eficiente en situaciones de emergencia o prdida de enlace durante la misin.

4.6.2 Antena del enlace de video

Esta antena de tipo mini para UAV, es una antena ligera con ms alto rendimiento para aplicaciones con vehculos areos no tripulados. Estas antenas proporcionan la operacin de banda ancha en L, S y C-bandas. Ninguna otra antena ligera proporciona una nica solucin para una variedad de equipos de comunicaciones para este tipo de aeronaves. As tenemos, en la figura se visualiza la ubicacin de la antena de video de 1.7GHz en la parte inferior trasera de la gndola de la PGA.

Figura 4. 22: Antena de video

En el diagrama de radiacin se define la presentacin grfica de las caractersticas de la variacin de la potencia irradiada en funcin de la direccin angular de la antena de 1.7GHz de los radios rf links de video.

Figura 4. 23: Esquema de radiacin de la antena de video

Adems, la antena receptora de video de 1.7GHz se encuentra instalada a dos metros de altura de la Estacin de Mando y Control en Tierra de la Plataforma de Gran Altitud con el objetivo de que la transmisin de video se ptima para la presentacin en la pantalla LCD de la estacin terrena. A continuacin se presenta una imagen de la antena instalada:

Figura 4. 24: Antena de video 1.7GHz shelter5. CONCLUSIONES

Se determina que una de las claves de mejoramiento de las comunicaciones de la Plataforma de Gran Altitud fue la comunicacin full dplex con los radios microhard debido a que se poda transmitir al mismo tiempo que se receptan seales en la Estacin de Control en Tierra.

Se demuestra lo factibles que pueden llegar a ser los enlaces inalmbricos en la zona segura de la pista del aeropuerto de Chachon. Es posible suministrar de informacin de la telemetra de la aeronave y la seal de control de las superficies mviles de la misma manteniendo el rea de cobertura de 9km y especialmente lnea de vista. Aunque estos enlaces impliquen un mayor costo, el que se justifica ya que son seales amplificadas para su uso efectivo.

La Plataforma de Gran Altitud a futuro se puede enfocar a prestar servicios de telefona IP, VoIP y compartir internet en reas desatendidas, zonas especficamente de desastres naturales donde no exista algn tipo de comunicacin y con esto contribuir al desarrollo de la ayuda social con una aplicacin desarrollada en el pas.

En la primera prueba de enlace de radiocomunicacin realizada desde la Cabecera Norte de la Pista del Aeropuerto de Chachon hasta el hangar 1, con una distancia de separacin de 1.1km, se concluye que se tiene una comunicacin de baja intensidad debido a la superficie del terreno, pero transmite y recibe datos mientras en la primera no exista obstculos en un radio de 9.574 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria. Tambin el alcance del radioenlace nos detalla que a esa altura de las antenas tericamente es posible la comunicacin hasta 16.35km.

En la segunda prueba de enlace de radio control realizado desde la Cabecera Sur de la Pista del Aeropuerto de Chachon hasta el hangar 1, con una distancia de separacin de 0.809km, se determina que se tiene una comunicacin ptima y los clculos nos muestran que para que esa comunicacin permanezca estable no debe existir obstculos en un radio de 8.211 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria. Adems la radiocomunicacin con estas caractersticas de ubicacin de las antenas puede tener un alcance terico de 16.35km.

En la tercera prueba de enlace con los radio Microhard realizado desde Quilln Loma hasta el hangar 1, con una distancia de separacin de 1.66 km se determina que la seal tiene perfecta transmisin y recepcin a dicha distancia y altura, adicional los clculos muestran que no debe existir obstculos a 11.761 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria. Asimismo, con la altura de las antenas se determina tericamente que el alcance mximo del radioenlace es de 50.43km.

En la cuarta prueba de enlace de datos con los radios Microhard de 900MHz realizada desde Pllaro hasta Quilln Loma se confirma la radiocomunicacin entre ambos puntos y los clculos muestran que no debe existir obstculos en un radio aproximado 19.705 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria. Igualmente, a determinada altura de las antenas se prev un alcance terico de 56.81km.

En la quinta y ltima prueba de enlace de datos con los radios Microhard de 900MHz realizada desde El Parque de la Familia hasta Quilln Loma se confirma la transmisin y recepcin de datos perfectamente, los clculos denotan que a dicha distancia no debe existir obstculos en un radio de 28.80 m bajo la lnea de vista, en el punto medio de la trayectoria. Conjuntamente a esa altura de las antenas se puede confirmar tericamente un alcance mximo de 80 km de radioenlace, manteniendo la zona libre de obstculos.

Por ltimo, se concluye que mientras ms alcance o cobertura se desee, la exigencia de la zona libre de obstculos o despejada tambin va aumentar as como tambin la altura de las antenas.

El aporte terico 0.3333 m que brinda los clculos, deduce que las ondas electromagnticas viajarn con una longitud de onda de 0.3333m, sobrepasando as obstculos de hasta 33.33 cm de dimetro.

6. RECOMENDACIONES

Buscar la mejor ubicacin del shelter en el que se pueda tener lnea de vista con la aeronave. Verificar tambin las distancias entre antenas colocadas tanto en el avin como la estacin en tierra para evitar afectaciones en los enlaces. Se recomienda mantener los lmites establecidos de alcances

Si se aumenta la altura de la antena tambin aumenta el alcance de la radiocomunicacin

Tener en cuenta las distancias en las que no debe existir obstculos.

Tener en cuenta que el alcance del radioenlace es solo terico, mantener dentro del rango establecido para una mayor eficiencia.

En lo posible evitar que la PGA navegue sobre la antena de la EMCT ya que correra peligro de perder el enlace debido al patrn de radiacin de la antena, en lo posible sobrevolar alrededor de la misma.

Luego de estas pruebas se confirma que el enlace para el vuelo de la PGA en la plataforma del CIDFAE es confiable mientras se tenga en cuenta todas las recomendaciones.

Al encender los radios Microhard de 900MHz no debe estar conectado el cable de datos, porque los radios no se enlazarn.

Amplificador 900 MHz10W

EMCT

DIAGRAMA CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE COMUNICACIN DE DATOS

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