OpenSource 868Mhz RC-System mit Telemetrie

[Rangarid]

Neben den typischen Frequenzen 433Mhz und 2.4Ghz (und ganz Oldschool 35Mhz) gibt es noch eine weitere Frequenz, die für Fernsteuerungen geeignet ist. Hier geht es um die Entwicklung einer Fernsteuerungsübertragung auf 868Mhz.

Der Bereich 868Mhz ist von der BNA für SRD (Short-Range-Devices) freigegeben. Erlaubt sind folgende Frequenzen:
[TABLE="class: grid, width: 100%, align: center"]
[TR]
[TD]Frequenz[/TD]
[TD]Sendeleistung[/TD]
[TD]Beschränkungen[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]863 - 865[/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desGesetzes über Funkanlagen undTelekommunikationsendeinrichtungen(FTEG) verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 0,1% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]865 - 868[/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 1% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]868 - 868,6[/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 1% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]868,7 - 869,2[/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 0,1% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]869,3 – 869,4[/TD]
[TD]10mW[/TD]
[TD]Kanalbandbreite 25khz[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]869,40 - 869,65[/TD]
[TD]500mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind. Alternativ kannein maximaler Arbeitszyklus2)von 10% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 0,1% verwendet werden[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]869,7 – 870,0[/TD]
[TD]5mW[/TD]
[TD]---[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD]25mW[/TD]
[TD]Es sind Frequenzzugangs- undStörungsminderungstechnikeneinzusetzen, deren Leistung mindestensden Techniken entspricht, die in dengemäß Richtlinie 1999/5/EG bzw. desFTEG verabschiedeten harmonisiertenNormen vorgesehen sind.Alternativ kann ein maximaler Arbeitszyklus2)von 1% verwendet werden.[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Was genau diese Störungsminderungstechniken umfasst kann ich noch nicht genau sagen, vielleicht weiß das aber auch jemand anderes. Werde mich aber mal damit beschäftigen. Wenn diese Störungsminderungstechniken einfach umzusetzen sind, würde uns somit in den Bereichen 863 - 869,2Mhz und 869,4-869,65Mhz und 869,7-870Mhz mit 25mW zur Verfügung stehen. Damit kann man schon arbeiten denke ich und man hat einen ziemlich großen Frequenzbereich, den man nutzen kann. Damit sollte es ziemlich einfach möglich sein, ein FHSS (Frequenzhopping) ähnliches System zu implementieren.

Die erlaubten 500mW könnte man so natürlich auch nutzen (alternativ ohne diese Techniken mit einem DutyCycle von 10%), aber der Frequenzberecih, in dem 500mW erlaubt sind ist ziemlich klein, da könnten dann nicht mehrere Leute gleichzeitig fliegen.

Mögliche Module währen folgende:
[TABLE="class: grid, width: 100%, align: center"]
[TR]
[TD]Modul[/TD]
[TD]Sendeleistung[/TD]
[TD]Info[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RFM22B[/TD]
[TD]20dbm (100mW)[/TD]
[TD]günstig (5€), mit openlrs kompatibel[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RFM12B[/TD]
[TD]13dBm (20mW)[/TD]
[TD]günstig, sollte auch einfach mit openlrs gehen[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RFM69CW[/TD]
[TD]13dBm[/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RFM69HW[/TD]
[TD]20dBm[/TD]
[TD]Nachfolger vom RFM22B, sollte auch mit openlrs gehen[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RFM69W[/TD]
[TD]13dBm[/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]LoRa RF92W[/TD]
[TD]20dBm[/TD]
[TD]Sehr hohe Reichweiten möglich, sehr hohe Sensitivität bis -137dBm[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]LoRa RF95W[/TD]
[TD]20dbm[/TD]
[TD]Sensitivität bis -148dBm[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Da es die RFM22 Systeme ja eigentlich schon zu hauf gibt wäre es nicht wirklich was neues, auf diese Module zu setzen. Interessant wäre es, das System mit den LoRa Modulen zu nutzen. Dazu gibt es hier von QuadMax auch schon eine Platine, die wohl für eine Fernsteuerung die nur PPM und Telemetrie überträgt schon ausreichen würde.

Die LoRa Module setzen natürlich voraus, dass man die Firmware neu schreibt. Ob man die so einfach in z.B. openlrs einpflegen kann weiß ich nicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Lora Module anscheinend selber schon das Frequenhopping übernehmen. Darum muss man sich also nichtmehr kümmern. Ob mehrere leute gleichzeitig die selben Module nutzen können konnte ich noch nicht so richtig rauslesen.

Das Projekt steht noch absolut in den Startlöchern und hat noch keine wirklichen konkreten Inhalte. Ich wünsche mir eine angeregt Diskussion zum thema, damit man sehen kann, in welche Richtung es sich entwickelt.

Als Testplattform könnte man folgende Platinen nehmen:
http://www.anarduino.com/miniwireless/

Diese sind Arduino und Funkmodul in einem. Nur um PPM und Telemetrie zu übertragen reichen sie also locker aus. Für einzelne Servos müsste man sich eine Adapterplatine basteln.

 

[Rangarid]

Hier mal Ergebnisse zur Reichweite mit den LoRa Modulen an einem Ballon:

When fitted to a high altitude balloon tracker, and using a 5dB forward gain Omni directional vertical antenna at the receiver end I got these results for LoRa;

7dbm\5mW, 13700bps, range, 105km
10dBm\10mW, 1042bps, range 269km.
2dBm\1.6mW, 98bps, range, 242km

The Dorji DRF1278F and RFM98 LoRa devices are capable of 50mW continuous output, I was testing at the UK ISM limit of 10mW. Extrapolating the above results to the full 17dBm\50mW (if permitted) should give ranges of approx.;

17dBm\50mW 13700bps range 332km
17dBm\50mW 1042bps range 602km
17dBm\50mW 98bps range 1360km

 

[Rangarid]

So, meine LoRa Anarduinos sind angekommen. Habe gleich mal ein kleines Testprogramm geschrieben zum PPM einlesen und Daten übertragen. Morgen mache ich dann weiter mit RX SBUS/PPM generieren und baue noch Failsafe ein. Dann teste ich ein bisschen Reichweite und wenn das soweit gut aussieht kommt der erste Testflug vielleicht schon dieses WE.

 

[Haucki]

Hallo,

ist was aus dem Testflug geworden?

Grüße
Christian

 

[Rangarid]

Ne Wetter war mies und der Regler von meinem Testnuri ist anscheinend defekt. Hab aber weiter dran gearbeitet und teste gerade mit Telemetrie rum und RSSI. Dann kann ich im Flug entweder im OSD oder an der Funke die Signalstärke überwachen.

 

[hornetwl]

Auf welche Datenraten beziehen sich die genannten LoRa-Reichweiten? Wenn ich mich an meine OpenLRS-Experimente erinnere, war das (neben der völlig defekten Failsafe-Implementierung) ein ziemlicher Knackpunkt, insebesondere bei Verwendung mit Rückkanal.

 

[Rangarid]

Die genutzten Datenraten stehen oben. Klar die sind mit RC so nicht nutzbar. Wollte nur zeigen, was theoretisch möglich wäre mit den Modulen.

Ich selber benutze gerade Bandbreite 250, Fehlerkorrektur 4/5, CRC an, Spreadfaktor 7. Das ist die Einstellung mit der höchsten Sensitivität (laut Datenblatt), wo man noch auf vernünftige Frameraten kommt. So komme ich auf maximal 54 frames/Sekunde mit 8 Kanälen wenn ich es voll auslasten würde. Mit 8 Kanälen kommt man aber mit PPM eh nur auf 44,4 frames/s, ist also noch etwas Luft.

Telemetrie an sich hab ich gerade erst angefangen, aber die Daten sollten wesentlich geringer sein als RC und wenn man RSSI/Spannung nur mit 1hz und andere Daten nur mit 3-5hz überträgt sollte das gehen. Muss ich halt testen. Ansonsten kann man auch die Bandbreite noch weiter erhöhen oder mit dem Spreadfaktor auf 6 runter gehen. Wollte erstmal testen, inwiefern sich die Reichweite so unterscheidet. Viel Telemetrie brauch ich eh nicht. Würde wenn überhaupt nur RSSI, Spannung und lat/lon/alt übertragen. Das bekommt man mit wenigen bytes schon hin.

Aus der RadioHead Lib für Arduino gibt es übrigens folgende Werte:

/// We have made some simple range tests under the following conditions:
/// - rf95_client base station connected to a VHF discone antenna at 8m height above ground
/// - rf95_server mobile connected to 17.3cm 1/4 wavelength antenna at 1m height, no ground plane.
/// - Both configured for 13dBm, 434MHz, Bw = 125 kHz, Cr = 4/8, Sf = 4096chips/symbol, CRC on. Slow+long range
/// - Minimum reported RSSI seen for successful comms was about -91
/// - Range over flat ground through heavy trees and vegetation approx 2km.
/// - At 20dBm (100mW) otherwise identical conditions approx 3km.
436 /// - At 20dBm, along salt water flat sandy beach, 3.2km.

Und dieser, der so ungefähr mit meiner Config übereinstimmt:

// At 20dBm (100mW) with Bw = 125 kHz, Cr = 4/5, Sf = 128chips/symbol, CRC on.
/// (Default medium range) in the conditions described above.
/// - Range over flat ground through heavy trees and vegetation approx 2km.

Durch Bäume und viel Vegetation ohne direkten Sichtkontakt ca 2km. Sollte also mit Flugzeug wo man meistens eh Sichtkontakt hat genug Reichweite geben.

 

[Rangarid]

Hab mir jetzt auf die schnelle erstmal doch ein OpenLRS geholt, wo ein 868Mhz Modul drauf ist. Dann kann ich erstmal mit der Frequenz die Sachen testen, wofür ich das System eigentlich brauchte (z.B. Wifibroadcast) und dann später wenn ich mehr Zeit habe hier weiterentwickeln. Günstige Module mit vorgelöteten 868Mhz Modulen gibt es z.B. hier:
http://www.ebay.de/itm/111993032265

Kann sowohl als TX als auch als RX benutzt werden. Am besten vor dem Kauf eine kurze Nachricht schreiben, dass ihr mit 868 Mhz bestellen wollt, dann gibt es keine Komplikationen.