Úloha blbuvzdornosti v konstrukci robotů 3.

19. srpna 2012 v 4:33 | Petr |  Roboti
Dnes tedy probereme Bezdrátovou blbuvzdornost:
Z hlediska softwaru, který obsluhuje komunikační linku je prakticky jedno jestli jsou moduly spojeny drátem, nebo rádiem, taky třeba ethernetový síťový protokol vychází z radiového protokolu vyvinutého Hawajskou univerzitou zvaném příznačně ALOHA (ahoj v hawajštině). Stejně jako u drátovýchch sběrnic musíte čekat až je pásmo prázdné, označit zprávu kontrolním součtem, poslat zprávu a čekat na odpověď. Přijímající modul musí zprávu přijmout zkontrolovat kontolní součet a potrvdit příjem - žádný rozdíl.

V čem je ale principiální rozdíl je Hardware vysílače.
první vysílací schemata měly amplitudovou modulaci - amplituda VF signálu nese nízkofrekvenční informací - nevýhodu amplitudové modulace je malá odolnost proti rušení. A pokud jdeme do technických detailů tak nutnost používat "analogové" vf zesilovače ve třídě A, které spotřebují mnoho proudu.
Proto se začala používat frekvenční modulace, která se v analogovém vysílání používá dodnes - ta má dvě výhody - jednak stačí aby užtečný sitgnál byl o pouhé 3dB silnější než rušení a tím jej zcela překryje a navíc se používají "spínací" VF zesilovače ve třídě C, které produkují de facto pravoúhlý signál a až filtry před anténou z něj udělají sinusovku, což spotřebuje asi polovinu proudu než AM.

Nicméně od II. světové války je známá slabina frekvenční modulace - stejně snadno jako užitečný signál překryje rušení - může sám být snadno překryt rušivým vysíláním nepřítele. Toho si všimla německy mluvící pražská Židovka a herečka ve filmech I republiky Heda Lamarr a vymyslela, co se stalo základem moderní bezdrátové komunikace - Frequency hopping spread spectrum.
Princip je jednoduchý - vysílač několik milisekund vysílá na jedné frekvenci a pak odskočí na jinou a zase jinou a zase jinou... Pokud se protivník snaží signál rušit musí dodržet stejnou sekvenci skoků (což se mu nejspíš nepodaří). Pokud ruší jen na jediné frekvenci v přijímaném signálu se to projeví neznatelným výpadken na kratičkou chvilku . FHSS dodnes používá Bluetooth, který skáče 1600x za sekundu, nebo GSM.
Pak je ještě druhý způsob jak signál zabezpečit a to je Direct sequence spread spectrum, které používají třeba WIFI nebo Zig-Bee. Princip je v tom že místo abychom vysílali digitální modulací takovou rychlostí jakou potřebujeme tak digitální signál pomocí XOR zašifrujeme "pseudonáhodným" binárním signálem s rychlostí 10x - 100x větší (viz obrázek) - tím se nám šířka pásma signálu roztáhne taky 10-100x při zpětném přijmu pak musíme signál synchronizovat a opet XORem se stejnou sekvencí převést na původní data.
Rušící signály se projevují jako pomalý nesynchronní signál, který se v přijímači XORováním s rychou pseudonáhodnou sekvencí změní v rychlý pseudonáhodný signál, který se beze škod na datech odfiltruje analogovými filtry na výstupu přijímače.

U obou systémů spread spectra - pokud dva signály vysílající na stejné frekvenci liší se pseudonáhodnou sekvencí změny frekvence nebo šifrovaných dat - tak se vzájemně neruší. To je důvod proč i na sídlišti, kde každý má WIFI router, má vůbec smysl kupovat si vlastní.

Samozřejmě jste pochopili - pokud jsem v drátové komunikaci tvrdil, že diferenciální signalizace je nutnost, zde tvrdím spread spectrum modulace je nutnost. Proč tedy na soutěžích ani spread spectrum datové přenosy nefungují (nebo fungují špatně) ? Je to proto, že u těchto modulací existuje jenom omezený počet kanálů, nebo omezený počet pseudonáhodných kódů, takže nakonec přece jenom "mnoho psů zajícova smrt" - pokud máte v éteru desítky WIFI routerů na malé ploše nakonec dekódovat došlý signál je velice složité, chybovost je vysoká, žádosti o opakování paketu je mnoho, tím kazím pásmo ostatním, kteří se taky nedomluví a kazí pásmo mně....
Příklad z Robotour 2009 - WIFI pro organizátory jelo oficiálně na 54 mbit/sec a reálná rychlost spojení byla ve stovkách kilobitů - to se dá, pokud šnečím tempem stahujete mail, ale pokud na takové komunikaci závisí řízení robota v reálném čase - je to smrtelné.

Takže na testování v klidném parku u vás doma si pořiďte libovolnou technologii se spread spectrem, ale na soutěže - drát je drát - přes to, bohužel, nejede vlak.

Nezmínili jsme některé exotické bezdrátové komunikace, proto telegraficky - koupit v LIDLU vysílačky a krmit je AFSK - existuje radioamatérská technologie packet radia - lze použít ale maximální rychlost je 1200 bit /sec (teoreticky i více ale s upravenými vysílačkami)

Datová pojítka "na otvírání garáží" na 499,92 nebo 866 MHz - se dají velmi jednoduše připojit k mikrokntroléru ale je to vysílání na jediné frekvenci - navíc v Evropě určené ke kratičkým "relacím" (kliknutí k zamknutí auta) - poslech těchto frekvencí je mojí zábavou - divili byste se jak je tam živo a pravděpodobnost, že nikde na soutěži se nenajde druhý "vynálezce" který vám komunikaci neznemožní ???

Osobně pro testování doma používám systém "dálkového ovládání" na televizi - robot vysílá data blikající LEDkou odrazem o strop na který "kouká" přijímač dálkového ovládání typu SFH 5110 - dá se použít pro 2400 a někdy i pro 4800 bit/sec - opět pravděpodobnost že by IR přenos nepoužíval na soutěži i někdo jiný - nepatrná ....

Dnešní oblíbená rada pro blondýny zní - nedívejte se jenom do zrcadla, ale i do občanky, kde je datum narození, pokud toto datum už bylo dávno - zapojte rozum a nejdivočejší outfity nechte dceři - není nic směšnějšího než zmalovaná osoba typu "zezadu lyceum zepředu muzeum" .
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama