Размещение НСУ (зона полёта дрона)

Плагин «Размещение НСУ» подсказывает, где поставить наземную станцию управления, чтобы она не теряла дрон над заданным районом полётов.

Как пользоваться

1. Включите: «Плагины» → «Размещение НСУ».

2. Нарисуйте на карте целевую зону — район, над которым будет летать дрон.

3. Плагин закрасит карту пригодности мест для станции.

Как читать заливку

Цвет места — минимальная высота полёта дрона, при которой его видно со станции, поставленной здесь:

• Зелёное — хорошее место: дрон виден почти у земли.
• Жёлтое → красное — хуже: дрон придётся поднимать выше.
• Без заливки — ответа нет: либо дрон не видно даже на предельной высоте, либо место лежит за радиусом поиска, либо о рельефе там нет данных.

Ставьте станцию в самом зелёном месте — оттуда дрон виден с наименьшей высоты. Зелёный цвет говорит о высоте, а не о запасе связи: две зелёные клетки в пяти и в тридцати километрах от района совсем не равноценны — у дальней запаса почти не осталось.

Границы модели — читайте прежде, чем доверять цвету

Расчёт знает рельеф, кривизну Земли, рефракцию и энергетику линии. Всё остальное — за его пределами, и вот что это значит на практике.

Растительности и застройки расчёт не знает. Он видит голую землю, а лес и город поднимают эффективный рельеф на десятки метров. Метод ITU-R P.526 прямо советует добавлять представительную высоту покрова — данных о ней у нас нет, поэтому над лесом и городом ответ оптимистичен, и тем сильнее, чем ниже летит борт.

Нет отражения от земли и от воды. Прямой луч складывается с отражённым, и над сушей это единицы-десятки децибел в обе стороны. Над водой хуже: отражение почти зеркальное, и вдоль трассы встают глубокие провалы на конкретных дальностях и высотах. Расчёт для 900 МГц, мачта 25 м, борт 100 м: провалы на 3.8 / 5.0 / 7.5 / 15.0 км глубиной до −42 дБ (над сушей в тех же точках −3 дБ), а на пятнадцати километрах они повторяются примерно каждые сто метров высоты борта — то есть привычное «выше всегда лучше» над водой неверно. Воду от суши расчёт не отличает вовсе.

Наклонные трассы просвет занижают. Зона Френеля меряется по вертикали и по горизонтальным расстояниям, а на крутом луче её надо мерить поперёк трассы. Пока угол места мал, разница исчезающая (на Донецком кряже и на равнине — сотые доли метра), но в горах она растёт: медианное занижение требуемой высоты 2 м при 5–10°, 12 м при 10–20°, 57 м при 20–30° и около 200 м круче тридцати. На цвет карты это влияет мало — такие лучи и так требуют сотен метров.

Ниже примерно 100 МГц модель качественно не та. Радиус зоны Френеля растёт как корень длины волны, и на 30 МГц он требует 134 метра просвета в середине двадцатикилометровой трассы — карта почти гаснет (замер на Донбассе: 13 клеток «видно с земли» против 84 093 у чистой геометрии). Настоящая связь на таких частотах идёт земной волной и дифракцией и гряды почти не замечает, а этого расчёт не умеет. Считайте нижней рабочей границей примерно 100 МГц.

Над ровной местностью ответ задаёт мачта, а не рельеф. На идеально ровной земле требуемая высота дрона всё равно растёт с дальностью — из-за прижима зоны Френеля у самой станции, и тем сильнее, чем ниже антенна: примерно 0.09·λ·D/h метров. Для 160 МГц с мачтой 25 м на двадцати километрах это 155 м, то есть при потолке дрона 100 м карта объявит район непригодным без всякого рельефа.

Нет поглощения в атмосфере, дождя, помех и подавления. Выше 10 ГГц поглощение и дождь становятся главными, а расчёт о них не знает.

Нет потерь в фидере, разъёмах и дуплексере. Мачта в два-три десятка метров штатно стоит 2–6 дБ, а три неучтённых децибела сжимают предельную дальность почти на треть (40 → 28 км у типовой линии 1.2 ГГц). Пока в бюджете нет отдельного поля, закладывайте их в «Запас на замирания».

Диаграммы направленности у расчёта нет — усиление одно на все стороны. Наземные антенны обычно направленные, но не следящие: их наводят в среднюю точку района полётов и больше не трогают. Модель же применяет усиление одинаково по всем азимутам, поэтому в готовых линиях оно взято на кромке главного лепестка — паспортное минус 3 дБ. Внутри сектора наведения это верно, за его пределами картина оптимистична: у цифровой линии предел падает с 7.7 км по оси до 5.4 на кромке и 1.0 за спиной антенны. Если антенна смотрит в другую сторону, карта об этом не знает: сектора наведения у размещения НСУ нет (в «Зоне радиовидимости» он есть).

Нет поляризации и диаграммы антенны борта. Рассогласование поляризации стоит единиц децибел, а корпус и винты дрона затеняют свою антенну в части направлений; расчёт считает антенну борта идеально нацеленной.

Леса, застройки и мачт в данных о высотах нет — на местности они могут закрыть то, что карта считает открытым.

Рефракция берётся медианная (k = 4/3). При субрефракции (k = 0.7) требуемая высота растёт: замер на живом рельефе — медианные +18 м, у десятой части клеток больше +41 м, и годных мест становится на десятую долю меньше. На длинных равнинных трассах разница ещё заметнее.

Что означает одна клетка

Заливка нарисована клетками в сотни метров, и клетка означает: в ней есть место, откуда дрон виден — как правило, местная высота: гребень, высотка, курган. Из низины в той же клетке дрон может быть уже не виден.

Поэтому карта отвечает на вопрос «в какой район ехать», а точку выбирают на местности. Размер клетки виден в блоке «Параметры расчёта» — включите его галкой «Параметры на карте».

Что настроить

Высота антенны НСУ и Предел высоты дрона — от них зависит и картина, и дальность, на которой вообще что-то видно.

Радиус поиска — насколько далеко от кромки района полётов искать место. Дальше плагин не смотрит, даже если физически дрон оттуда виден. Радиус — это цена подробности: клетка ответа тем крупнее, чем шире область поиска, и её размер показан в блоке параметров. Узкий район расчёт считает подробнее — ровно настолько, насколько успевает за то же время; на широком клетка неизбежно крупная, и читать заливку там надо как «в какой район ехать», а не «где встать».

Порог покрытия зон — какую долю района дрон должен быть виден. Порог заметно меняет картину: на одном и том же районе средняя требуемая высота при пороге 70 % может быть вдвое ниже, чем при 90 %. Читать заливку в отрыве от порога нельзя.

Тип линии — что за радиолиния связывает станцию с дроном. Выберите подходящую из списка, и её мощность, антенны и чувствительность подставятся сами. Если линия своя, разверните блок «Параметры линии» и введите числа: мощность передатчика, усиление обеих антенн, чувствительность приёмника и запас на замирания.

Готовых линий три, и все они про дрон — тот же список стоит в «Зоне радиовидимости»:

линия	предел	чем ограничена на самом деле
Аналоговое видео (1.2 ГГц, 5 Вт)	40 км	рельефом, пока дрон ниже ~40 м
Цифровая линия (5.8 ГГц, DJI O4)	5.4 км	энергетикой, всегда
Телеметрия (433 МГц, 2 Вт)	981 км	рельефом, всегда

Числа описывают типовую технику, а не конкретный образец: паспортов у ходовых модулей нет, поэтому взяты характеристики чипов внутри них, а мощность — потолок доступного. Чувствительность посчитана от теплового шума приёмника, а не взята из объявления продавца: у аналоговых модулей 1.2 ГГц там встречается −97 дБм, чего физически не бывает — столько требует приёма ниже собственного шума, а платить за это ЧМ-видео нечем.

«Предел линии» у аналога и у цифры означает разное

У аналогового видео это «картинка стала снежной, но ещё читается» — она портится плавно, и последние километры вы досмотрите с трудом. У цифровой линии это обрыв: только что было HD, и вот нет ничего. Числа стоят в одной колонке, но сравнивать их напрямую нельзя.

От них зависит предел линии — дальность, на которой энергии не остаётся совсем. Он показан прямо в блоке параметров, и дальше него карта не красит ничего: связи там нет при любом рельефе.

Как расчёт обходится с гребнем, решает флажок «Учитывать дифракцию за препятствием» (включён по умолчанию).

С дифракцией гребень — не стена, а цена в децибелах: сигнал огибает его, теряя мощность, и хватит ли оставшегося, решает запас линии на этой дальности (ITU-R P.526, метод Delta-Bullington). Отсюда главное: энергетика линии работает теперь и в глубину, а не только в дальность — прибавка мощности открывает места за складками местности. Замер на живом куске Донецкого кряжа (радиус поиска 20 км, зона 3 км): требуемая высота дрона ниже на 29 м в медиане, у десятой части клеток — на 59 м и больше. Ни одной клетки, где стало бы хуже.

Без дифракции расчёт держит нормативный просвет — рельеф не должен занимать больше 40 % первой зоны Френеля (ITU-R P.526), — и гребня не прощает вовсе. Тогда параметры линии правят одной лишь дальностью: пока предел линии больше радиуса поиска, улучшение линии карту не меняет — прибавьте мощности, поставьте антенну вдесятеро мощнее, годных мест останется ровно столько же.

Что выбрано, написано в блоке параметров строкой «Препятствия»: карта не должна тихо менять смысл.

Стоит дифракция около десятой доли времени расчёта; на самых широких районах это секунда-две.

Разрешение — насколько подробную карту вы просите. Три ступени:

Ступень	Клетка ответа	Сколько ждать
Подробно	мельче примерно в полтора раза	вдвое дольше обычного
Оптимально (по умолчанию)	размен, выбранный замером	около десяти секунд
Быстро	крупнее примерно в полтора раза	втрое быстрее обычного

Клетка — это не только вид карты: место оценивается один раз на клетку, поэтому мелкая клетка находит узкие удачные точки, которые крупная усредняет. Числа выше приблизительны: клетку выбирает не ступень напрямую, а работа, которую расчёт успевает сделать, — и она зависит от радиуса поиска и размера района полётов.

На малых радиусах «Подробно» ничего не изменит

Карта не имеет права обещать подробность, за которой не стоит ни одной проверенной точки. Район полётов проверяется решёткой целей, и на радиусе поиска до десяти километров клетка упирается именно в неё, а не во время.

Рельеф (z) — подробность высотных данных под расчётом, всегда явная. По умолчанию z11; если тепловая карта выглядит сглаженной, поднимите z на ступень. Заказ подробности может не пройти целиком: чем шире область поиска, тем сильнее программа вынуждена его снизить. Что получилось на самом деле, написано в блоке параметров — там рядом с заказанным значением появится фактическое.

Нужны данные о высотах

Расчёт идёт по рельефу района — из интернета или из офлайн-пакета высот (см. Экспортировать регион карт).

Где данных о высотах нет, плагин не закрашивает ничего и пишет их долю в блоке параметров. Пустеющая карта с большой долей «нет данных» означает не поломку, а недокачанный рельеф.

Высота дрона: над чем она считается

В легенде эта высота подписана AGL (above ground level — над уровнем земли; в русской авиационной классификации это истинная высота, в отличие от абсолютной — над уровнем моря). Пометка стоит там не для красоты: без неё число одинаково читается и как высота над целью, и как высота по прибору, а это разные величины.

Значение в клетке — высота дрона над той точкой района, куда он прилетел. Если район ровный, это и есть высота полёта. Если в районе есть перепад, дрон, летящий на одной высоте по прибору, окажется над одними точками выше, над другими ниже — на величину перепада. Перепад высот внутри зон показан в блоке параметров.

Наборы параметров

Над панелью плагина — полоса наборов параметров: настроенный расчёт (все параметры вместе с зонами полётов на карте) можно сохранить под именем, вернуть одним выбором из списка или передать файлом *.calquepreset на другую станцию. Работает так же, как у зоны радиовидимости — см. Зона радиовидимости → «Наборы параметров».