Antena de telemetría

No creo que los radios XBee , ni siquiera el XBee-Pro de mayor potencia, que tiene una potencia máxima de salida de + 18 dBm (solo en América del Norte), podrá comunicarse de manera confiable a través de un enlace de 2 millas en todas las condiciones.

Uno de los módulos XBee con capacidad de "largo alcance" es el XStream que afirma:

  

Rango interior / urbano hasta 1500 pies (modelo 900 MHz) Exterior   rango de línea de sitio de hasta 20 millas (con antena de alta ganancia)

Ahora es probable que sea seguro asumir que los resultados reales en el campo no serán sustancialmente mejores que las afirmaciones hechas por el fabricante, y los rangos anteriores están en condiciones ideales. Suponiendo que habrá momentos en que su automóvil conduzca en condiciones menos que ideales, como un área urbana, habrá momentos en que su alcance urbano de 1500 pies puede estar mucho más cerca de lo que observa que a 2 millas.

Cuando diseñes un enlace de datos entre tus autos, la mejor manera de comenzar no es con las radios en sí, sino con un presupuesto del enlace análisis.

  

Un presupuesto de enlace es la contabilidad de todas las ganancias y pérdidas de   El transmisor, a través del medio (espacio libre, cable, guía de onda,   Fibra, etc.) al receptor en un sistema de telecomunicación. Eso   da cuenta de la atenuación de la señal transmitida debido a   propagación, así como las ganancias de antena, línea de alimentación y varios   pérdidas. Las ganancias de canal que varían aleatoriamente, como el desvanecimiento, se toman en   cuenta agregando un margen dependiendo de la severidad anticipada de   sus efectos. La cantidad de margen requerido puede ser reducida por el uso.   de técnicas de mitigación como la diversidad de antenas o la frecuencia   saltando.

     

Una ecuación de presupuesto de enlace simple se ve así:

Received Power (dBm) = Transmitted Power (dBm) + Gains (dB) − Losses (dB)

Para un canal de datos, también deberá determinar cuál es la capacidad requerida (¿necesita 10 MBits por segundo? o ¿está bien 300 BAUD?) y una tasa de error de bits aceptable. En otras palabras, habrá ocasiones en que los datos se distorsionen en la transmisión y usted necesita lidiar con esto mediante la retransmisión, las transmisiones redundantes, los dígitos de verificación o algunos medios similares.

Aquí hay un tutorial sobre el análisis de presupuesto de enlace básico .

Devolviendo esto a lo conveniente, la solución más sencilla sería utilizar radios de mayor potencia, si es posible. No dices si esto es una escuela, una empresa con fines de lucro o qué. Los proyectos educativos a menudo utilizan radios de radioaficionados, específicamente APRS para proyectos como este.

ADENDA: una alternativa que le gustaría investigar es kit de desarrollo CC1120 de TI ;

TI afirma "más de 10 km de fábrica con un kit de desarrollo (presupuesto de enlace de 139 dB) y rechazo de canal adyacente de 65 dB"

El año pasado usamos un sistema similar para carreras de autos solares. Antena de 15dbi (conectada a un punto de acceso) en el medio de la pista de carreras, antena de 7dbi en el automóvil, 4dbi en PIT. Redujimos la tasa de transferencia de datos del punto de acceso a 1 mbit. Funcionó bien.

Punto de acceso

Antena central

Car Antenna

Race Track

El protocolo de red rastrea el error, utilizando algoritmos hash e ID de paquetes. Sincronizar - > Control - > ID - > Mensaje - > Comprobación de error - > Fin del mensaje.

El mensaje se envía con un código de error. Y el receptor recibe el mensaje y el código de error. Procesa el mismo algoritmo hash y genera un nuevo código de error. Compara 2 códigos de error. Si no son iguales, envía la ID del paquete al transmisor y desea el paquete nuevamente.

Es posible que desee participar en World Solar Challange. Y la comunicación de corto alcance puede no ser la mejor opción. GPRS debe estar en el cuadro.

Espero que ayude. Te deseo suerte en la carrera =)

Editar: Aquí hay un ejemplo de diseño de software. Se llama patrón de estrategia. Puede cambiar la comunicación fácilmente incluso en tiempo de ejecución. Los chicos de la electrónica por lo general no usan Princibles de software orientados a objetos. Puedes lograr el mismo comportamiento sin OOP. Pero como desarrollador de software, prefiero así. Sugerencia para recordar patrones de diseño: mientras juegas un juego de disparos, cambias tu arma dependiendo de las situaciones (como la distancia). Es tu juego "estrategia".

#include <iostream>
#include <string>

class ISendable
{
    public:
        virtual void Send(std::string data) {};
};
class Network: public ISendable
{
    public:
        void Send(std::string data)
        { std::cout<<"Send over Network: "<<data<<std::endl; }
};
class GPRS: public ISendable
{
    public:
        void Send(std::string data)
        { std::cout<<"Send over GPRS: "<<data<<std::endl; }
};
class Car
{
    public:
        Car() { sendBehavior = new Network(); }
        void Send(std::string data)
        { sendBehavior->Send(data); }
        void ChangeCommunication(ISendable *communicationType)
        { sendBehavior = communicationType; }
    private:
        ISendable *sendBehavior;
};
int main()
{
    Car *c = new Car();
    c->Send("data 1");
    c->ChangeCommunication(new GPRS());
    c->Send("data 2");
}

Salida:

Enviar a través de la red: datos 1

Enviar a través de GPRS: datos 2

Solo un par de consideraciones sobre la elección de la antena (la forma, no la potencia, ya que Jonny ya ha cubierto este tema).

No necesita una antena omnidireccional, pero eventualmente solo en el plano horizontal; por lo tanto, si puede lograr una buena direccionalidad vertical (verifique si hay antenas de banda ancha, como las que se usan en la transmisión de radio), ahorra mucha energía, y eso significa un rango más alto dentro de los límites legales.

Este es el diagrama de radiación de una matriz de banda ancha

Luego puede hacer otra consideración: ¿está la estación base en el centro de la pista o en un lado? Si está en el segundo caso, puede suprimir la radiación detrás de la antena (fuera de la pista) con una pantalla: nuevamente, ahorrará mucha energía (el sistema se vuelve más directivo) y evitará la transmisión donde no sea necesario.