RFD868+ Telemetrie Modem

The RFD868+ telemetry modem provides a bidirectional 64 kBit/s link via 868 MHz radio transmission.

• Datenblatt RFD868+ Modem S.9
• Anleitung Autopilot https://docs.px4.io/en/flight_controller/pixracer.html (Pinout TELEM1)
• Herstellerseite des Modems: http://store.rfdesign.com.au/rfd-868-modem/
• Taoglas 12dBi 868 MHz Antenne für die Bodenstation
• Datenblatt RFD868x Modem (neues Modem mit 32 Bit Prozessor - verwenden wir nicht) enthält mechanische Skizze des Modems

See Cable connection for the RFD868 modem

Das Team “Longrange Telemetrie” in der Veranstaltung Systems Engineering 2 WS18/19 hat für das 868 MHz Modem von RFDesign unternommen. Hier ist der Bericht.

Beim Flug am 27.4.2018 ist die Telemetrie ausgefallen. Um die Telemetrie zu testen, kann man die Modems als UART Bridge ohne die PX4 Firmware ausprobieren.

• Zunächst muss man das Telemetrie korrekt anschließen. Dazu braucht man einen Jumper und ein USB Kabel. Der Jumper verbindet Pins 4 und 6. Das USB Kabel muss mit dem Ground auf Pin 1 angeschlossen werden (schwarz), danach auf Pins 3, 5, 7, 9 und 11. Dazu ein Foto:
  
• Unter Linux oder MacOS kann man “screen” als terminal verwenden
• Nach dem Einstecken des Modems erscheint unter /dev/ttyXXXXXXX ein neues Device. Unter Linux ist dies /dev/ttyUSB0, unter MacOS ist dies /dev/tty.usbserial-DM000IKG
• Unter Linux muss man das terminal als root starten und die Baudrate von 57600 Baud angeben.

sudo screen /dev/ttyUSB0 57600

• Unter MacOS ist kein sudo notwendig
• Dann öffnet sich das Terminal und man muss “+++” eingeben um in den ATI Modus zu kommen. Es erscheint “OK”.
• Dann kann man die AT Kommandos benutzen um Informationen über die Linkqualität angezeigt zu bekommen.
• Man muss dazu zwei Modems gleichzeitig angeschaltet haben…
• ATI7 zeigt die aktuelle Signalstärke des empfangenen Signals an.
• ATI5 zeigt die Konfigurationsparameter im EEPROM an.

ATI7
L/R RSSI: 135/142  L/R noise: 49/40 pkts: 5970  txe=0 rxe=61 stx=0 srx=0 ecc=281/192 temp=30 dco=0
ATI5
S0:FORMAT=25
S1:SERIAL_SPEED=57
S2:AIR_SPEED=64
S3:NETID=25
S4:TXPOWER=11
S5:ECC=1
S6:MAVLINK=1
S7:OPPRESEND=1
S8:MIN_FREQ=433050
S9:MAX_FREQ=434790
S10:NUM_CHANNELS=10
S11:DUTY_CYCLE=100
S12:LBT_RSSI=0
S13:MANCHESTER=0
S14:RTSCTS=0
S15:MAX_WINDOW=131

Das Beispiel oben zeigt eine Signalstärke “RSSI:135/142” an. Dies ist die Signalstärke des empfangen Signals auf der eigenen Seite (Local=135) und auf dem Modem auf der anderen Seite (Remote=142). Dies ist eine typische Empfangsstärke quer durch das Labor.

Bei den Konfigurationsparametern kann man bei S4-TXPOWER sehen, dass eine Sendeleistung von 12.5mW eingestellt wurde. Die Zuordnung ist in dieser Tabelle. Man könnte die Sendeleistung also noch höher einstellen… Die Übertragungsrate in der Luft beträgt 64kBit/s (S2-AIR_SPEED). Die Baudrate der UART ist auf 57600 Baud eingestellt (S1-SERIAL_SPEED).

Die Fehleranalyse der Telemetrie vom Flug vom 27.4.2018 hat ergeben, dass die Antenne im Modem im Flugzeug defekt war. Mit der defekten Antenne lag die RSSI bei 57/58. Nach Tausch der Antenne kam ich auf die obigen Werte…

14.05.18 TXPower wurde bei 2 Antennen die Leistung auf db=20 == 100mW erhöht und im EEPROM abgespeichert.

Parameter, die mit ATSn=XX verändert werden, werden nicht sofort permanent gespeichert. Nach dem Booten ist wieder der alte Wert eingestellt. Erst mit AT&W werden die Änderungen permanent gespeichert.

Siehe: https://dev.px4.io/en/data_links/sik_radio.html

• ATI7: Linkstatus anzeigen
• ATI5: Parameter des lokalen Radios anzeigen
• RTI5: Parameter des entfernten Radios anzeigen
• ATS4=20: Parameter 4 (=TXPOWER) des lokalen Radios auf 20 (=100mW) setzen
• AT&W: Parameter schreiben

Telemetrie Frequenz 886 Mhz (900Mhz im Datenblatt der Kabel)

Wellenlänge (Lambda): 34cm

Zur Orentierung:

3 dB Enspricht Faktor 2

6 dB Entspricht Faktor 4

10 db Entspricht Faktor 10

Damit sich eine 5 dBi Antenne überhaupt auf dem Mast lohnt bedarf es dem Low Loss 400 Kabel (130 €) und der Antennegewinn wird zur häfte vom Kabelverlust aufgefressen . Bei allen andern Kabel ist es sinnvoller sich mit der bei den Modems beiligenden 1/2 Lambda Dipolantenne (3dbi) auf das Deck zu stellen.

GRunsätzlich ist es immer Sinnvoller die nicht Verlustbehaftete Seite eines RF Modems zu verlängern. Daher ist die Variante das RF-Modem direkt an der Antenne anzubringen und die Spannungsversorgung sowie die Serielle Datenverbindung des Modems zu verlängern sinnvoller.

Mit einem RS422 oder Ethernet Umsetzer und einem CAT 7 Kabel (mit PoE) hoch auf den Mast würden die Kabelverluste bei 0 dB liegen!#

Außerdem ist der Mehrgewinn durch die Höhe des Mastes bei der Verbindung zum Flieger nicht entscheidend, da das Problem der Sichverbindung zum Flugzeug durch verdeckung des Horizontes in der Einsatzreichweite nicht auftaucht.

Flughöhe: 200m

Antennenhöhe üNN: 4m (Heckträger)

Sichtweite: 57,63 Km (ohne Atmospherische Reflexionen).