מערכות תקשורת
מעקב RF וניתוב קרניים דינמי לרחפנים בסביבה אורבנית
סימולציית מודל תקשורת RF ברמת המערכת –
מתכנון תרחיש תלת-ממדי ועד לביצועי החומרה בזמן אמת.
מציג:
ניר מקדוסי, מהנדס אפליקציה
התהליך ההנדסי:
תכנון, בחינה וניתוח ביצועים של מערכות תקשורת (System-Level Design) על ידי שילוב של סביבת מציאות מדומה וחישובי התפשטות גלים ב-MATLAB, יחד עם סימולציית שרשרת חומרה מדויקת ב-Simulink.
המימוש בפועל:
מול עיניכם מחושב מסלול טיסה של רחפן בתל אביב ב-SiteViewer, הכולל ניתוב קרניים (Ray Tracing) להנחתות עקב הסתרות מבנים (NLOS). נתונים אלו מוזנים במקביל לשרשרת קליטה אנלוגית ב-Simulink, שם מנגנון בקרת הגבר (VGA/AGC) מפצה דינמית על איבוד האות כדי לאפשר קליטה רציפה, המוצגת על גבי צג Constellation לבחינת מדדי EVM.
טכנולוגיות מפתח:
SiteViewer (Ray Tracing) | Simulink | RF Blockset | AGC/VGA
תיאור הדמו:
האתגר המרכזי בתקשורת רחפנים (UAV) בתוואי עירוני הוא איבוד קליטה ושינויים דרסטיים בעוצמת האות עקב הסתרות מבנים (NLOS).
בדמו זה אנו מדגימים פתרון שלם ברמת המערכת (System-Level), בו מורץ תאום דיגיטלי (Digital Twin) של המרחב העירוני יחד עם מודל חומרה מדויק. נציג כיצד שינויים פיזיקליים בהתפשטות הגל בזמן הטיסה מתורגמים מידית לירידת מדדים, וכיצד שרשרת ה-RF ב-Simulink מגיבה ומפצה על ההנחתות בזמן אמת כדי לשמור על הלינק התקשורתי.
מרכיבי הדמו:
- סביבת SiteViewer ותלת-ממד: טעינת מפת מבנים אורבנית של תל אביב והגדרת מסלול טיסה (Trajectory) דינמי של רחפן ביחס לתחנת קרקע משדרת.
- מנוע Ray Tracing ב-MATLAB: חישוב מתקדם של התפשטות הגלים והחזרות ממבנים, כדי לייצר פרופיל מציאותי של Path Loss לאורך המסלול הפיזי של הרחפן.
- מודל RF Blockset ב-Simulink: סימולציה פיזיקלית מדויקת של שרשרת הקליטה, המקבלת את נתוני הניחות בזמן אמת מה-Workspace ומתמודדת עם שינויי עוצמת האות.
- בקרת הגבר (VGA) ודאשבורד מדדים: מנגנון חומרה המפצה דינמית על הסתרות האות, שביצועיו מוצגים בזמן אמת דרך Constellation Diagram לבחינת מדדי EVM, ופלוט סיכום טיסה המציג Rx Power מול Path Loss.
דגשים טכניים:
- Co-Simulation מתקדמת ויציבה: ארכיטקטורה המפרידה בין חישוב ערוץ הרדיו מראש ב-MATLAB באמצעות Ray Tracing כבד, לבין הרצת מודל ה-Simulink בזמן אמת, וכך מאפשרת ניתוח רציף, יציב ואמין.
- ארכיטקטורת חומרה פתוחה וגמישה (Sandbox): שימוש בפרמטרים מתוך ה-Workspace מאפשר למהנדס להחליף בלוקים, לשנות מאפייני מגברים כגון P1dB ו-OIP3, לעדכן רמות רעש (NF), ולראות מיד כיצד כל שינוי משפיע על קליטת האות בסימולציה.
- ניתוח וסיכום נתוני טיסה (Telemetry): ייצוא אוטומטי של דוחות Flight Summary אינטראקטיביים, המשלבים את קואורדינטות הטיסה המדויקות במרחב (Long, Lat, Alt) עם ביצועי הקישוריות של מודל הרדיו.