UAV signal propagation simulation in normal and hazardous weather conditions

Autor: Simonavičiūtė, Agnė
Přispěvatelé: Japertas, Saulius
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Popis: The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) areas is highly increasing. One of the newest use of the areas of the UAV is the research of meteorological characteristics. The research is very important and necessary in the presence of hazardous meteorological conditions. Currently such systems as radiosondes, dropsondes, weather radars, satellite systems, or human-piloted aircrafts are used, they have many advantages, and however, there are disadvantages as well. The use of air-deployed UAV could expand the range of the research, but also the disadvantages of other previously mentioned systems could be avoided. Dropsonde is the most suitable system to gather date in low layers of the atmosphere, especially in storm clouds. Such a system could use the body of octahedron in a combination with a streamer tail. The most common problem is the transmission of the gathered information to the ground station in real-time. It is related to radio waves, which transmit the information, sensitivity to various external factors such as humidity, temperature, noises, fading, etc. That is why it is necessary to anticipate the propagation of radio waves at the design stage of the air-deployed UAV which gathers and transmits the information in real-time. In this research, based on the electromagnetic wave statistical characteristics, the losses of signal propagation are predicted, evaluating the influence of rain, clouds, and path losses. The proposed model is based on a normal distribution stochastic differential equation. This model can accurately describe the loss of the propagation path by selecting a free member ε, nevertheless, the predicted propagation losses are very sensitive to the change of the free member ε. The created model is compared with the experimental results and with other authors' research. In this work, the measurement was made with the drone in normal weather conditions and in low altitudes. The results obtained demonstrate great compliance with the model. Further analysis can concentrate on the full measurement of the low layer of the atmosphere achieving 2-3 km in both normal and hazardous weather conditions. These measurements are essential in creating ε alteration model. The accomplished model was suggested during the 23rd International Scientific Conference Transport Means 2019.
Bepiločių skraidymo aparato panaudojimo sritys vis labiau ir labiau plečiasi. Viena iš naujesnių UAV panaudojimo sričių yra meteorologinių charakteristikų tyrimas. Tokie tyrimai ypač naudingi ir reikalingi esant sudėtingoms meteorologinėms sąlygoms. Šiuo metu naudojamos tokios priemonės, kaip aerozondai, oro radarai, palydovinės sistemos ar žmonių pilotuojami orlaiviai turi privalumų, bet ir nemažai trūkumų. UAV panaudojimas leistų ne tik praplėsti tokių tyrimų spektrą, bet ir išvengti daugelio trūkumų, kuriuos turi aukščiau minėtos sistemos. Atlikus palyginimą, buvo nustatyta, kad iš oro paleisti bepiločiai skraidymo aparatai, yra tinkamiausi tyrinėti žemesnius atmosferos sluoksnius, ypač pavojinguose audros debesis. Šiai sistemai siūloma naudoti oktaedro korpusą, su integruota uodega, kad sulėtinti kritimą. Didžiausia problema išlieka ne informacijos surinkimas iš sudėtingų meteorologinių sistemų, bet tos informacijos perdavimas realiame laike į antžeminę stotį. Tai susiję su radijo bangų, kuriomis perduodama informacija, jautrumo įvairiems išoriniams faktoriams: drėgnumui, temperatūrai, triukšmams, slopinimui ir t.t. Todėl tokių UAV, skirtų informacijos surinkimui ir perdavimui realiame laike, projektavimo stadijoje būtina numatyti radijo bangų sklidimą. Šiame darbe, remiantis elektromagnetinių bangų statistiniu charakteriu, yra prognozuojami signalo sklidimo kelio nuostoliai, o gauti rezultatai palyginami su kitų autorių darbų eksperimentiniais rezultatais. Siūlomas modelis sukurtas remiantis normaliojo skirstinio stochastine diferencialine lygtimi. Sukurtas modelis buvo palygintas su eksperimentiniais rezultatais ir su kitų autorių tyrimais. Šiame darbe matavimas buvo atliekamas su Bepiločiu orlaiviu normaliomis oro sąlygomis pasiekiant nedidelį aukštį. Gauti rezultatai rodo puikų modelio atitikimą su eksperimento duomenimis. Tolimesnis tyrimas gali būti koncentruotas į pilną žemo atmosferos sluoksnio matavimą, pasiekiantį 2–3 km atstumą tiek normaliomis, tiek pavojingomis oro sąlygomis. Šie matavimai yra būtini kuriant ε pokyčio modelį.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: