برنامج الراديو المُعرَّف بواسطة البرمجيات (SDR)وهو عبارة عن جهاز «أذن صوتية حساسة» يتم نشره في المواقع الطرفية لجمع البيانات الأولية للترددات الراديوية. وتتميَّز أجهزة SDR التجارية بأداءٍ ممتاز وسعرٍ مناسب، لكنها تعاني من عيبٍ قاتل: فهي حساسة للغاية؛ فتتعرَّض للإجهاد الحراري عند درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة، وتتعطَّل عند التعرُّض للغبار والمطر، كما تتوقَّف عن العمل بعد بضع اهتزازات في المركبات. وفي الآونة الأخيرة، قدَّمت شركة Pixus Technologies حلاً عمليًّا جدًّا لهذا التحدي: إخضاع جهاز NI Ettus USRP-N310 الناضج لعملية «ترقية عالية الموثوقية» شاملة من الألف إلى الياء، وإطلاق النسخة المُعزَّزة RN310 — ما يمكِّن قدرات مراقبة الطيف التي كانت تقتصر على المختبرات من العمل فعليًّا في بيئات النشر القاسية مثل المركبات والتنقُّل في الهواء الطلق.
📖 معلومة سريعة: ما هو SDR؟ باختصار شديد: هو أخذ العيِّنات المباشرة للإشارات التناظرية للترددات الراديوية وتحويلها إلى بيانات رقمية أساسية من نوع IQ، ثم ترك مهمة فك التضمين ومسح الطيف وتحديد الإشارات بالكامل للبرمجيات ووحدات FPGA لإنجازها «بالتفكير». وباستخدام نفس الجهاز المادي، يمكن تشغيله اليوم كمنصة اتصالات، ثم تحديث البرنامج غدًا ليصبح محطة لمراقبة الطيف. وهذه المرونة البرمجية وقدرة الجهاز على أداء مهام متعددة هي السبب الجوهري في كونه العنصر الأساسي الأمامي لإدراك الترددات الراديوية في أنظمة القيادة والتحكم الحديثة.
وبمناسبة ذلك، دعونا نتعرَّف على «النسب» الذي ينتمي إليه هذا البطل: USRP (Universal Software Radio Peripheral) هو منصة أجهزة SDR الرئيسية التابعة لشركة Ettus (والتي تُدار حاليًّا ضمن مجموعة Emerson-NI)، وتتميَّز بمحرك UHD المفتوح المصدر وبيئة GNU Radio الناضجة، ما يجعلها «صديقة قديمة» للمؤسسات البحثية ومطوِّري النماذج الأولية حول العالم.
النواة الأساسية: جهاز SDR تجاري N310 مُجرَّب وموثوق
لم تبدأ شركة Pixus من الصفر في تصميم RN310، بل احتفظت باللوحة الدائرية الداخلية الأساسية لجهاز N310 التجاري المُثبت سلفًا في السوق دون أي تغيير — فالاختيار الصحيح للـ«قلب» أولًا، ثم التعزيز الهيكلي بعده، هو الأساس في هذا النوع من التعديلات. ويعتبر أساس هذا الجهاز متينًا جدًّا:
- 4 قنوات استقبال + 4 قنوات إرسال (4RX-4TX)، ما يسمح بالجمع المتزامن للبيانات عبر قنوات متعددة دون مشكلة;
- نطاق التردد من 10 ميجاهرتز إلى 6 جيجاهرتز، وأقصى عرض نطاق لحظي لقناة واحدة يصل إلى 100 ميجاهرتز، ما يغطي طيف الموجات القصيرة وحتى الموجات الميكروية المنخفضة بكفاءة كاملة;
- وحدة SoC مدمجة من نوع Zynq-7100 (تحتوي على FPGA ونواتين ARM)، ما يسمح بمعالجة البيانات الأولية مباشرةً في الموقع دون الحاجة لنقلها خارجيًّا;
- منفذان سريعان من نوع SFP+ بسرعة 10 جيجابت/ثانية لإخراج تدفقات ضخمة من بيانات العيِّنات الرقمية IQ، ويمكن توصيلها مباشرةً بأجهزة الحوسبة الطرفية الذكية مثل NV500 أو SBC3618، لتوكيل المهام المعقدة مثل تحديد الإشارات وتصنيف مصادرها إلى وحدات الذكاء الاصطناعي;
ومع ذلك، فإن النسخة التجارية الأصلية من جهاز N310 تظل «زهرة تنمو في البيوت الزجاجية»: فهي تعمل بكفاءة ممتازة في بيئة المختبر المُحكمة حراريًّا ورطوبةً، لكنها تفشل تمامًا أمام التحديات البيئية الخارجية كالحرارة والبرودة الشديدة والاهتزاز والغبار والمطر، فلا تملك سوى «النظر إلى الخارج بأسف». أما RN310 فهو يهدف بالضبط إلى حل هذه «الكيلومترات الأخيرة» من المختبر إلى الموقع الفعلي.
النسخة المُعزَّزةRN310أربع ترقيات رئيسية
أعادت شركة Pixus تصميم هيكل هيكل الجهاز بالكامل لإطلاق RN310، مع توفير نسختين مختلفتين من مستويات الحماية: النسخة المغلقة ضد الغبار والماء وفق معيار IP67 للتطبيقات الخارجية، والنسخة الكاملة المعتمدة لبيئات التشغيل القاسية جدًّا. ويمكن تلخيص أبرز الترقيات في أربع نقاط:
١️⃣ قدرة تشغيل فائقة الاتساع في نطاق درجات الحرارة: يستخدم الجهاز هيكل تبريدًا توصيليًّا مزوَّدًا بزعانف تبريد، مع إمكانية تركيب مروحة خارجية صناعية اختيارية، كما يمكن تركيب لوحة تسخين داخلية في هيكل الجهاز لتحقيق نطاق تشغيل من -٤٠°م إلى +٧١°م — ما يضمن التشغيل المستمر على مدار الساعة في المناطق المرتفعة الباردة أو الصحارى الحارة.
٢️⃣ التكيُّف الميكانيكي والبيئي: يفي الجهاز بمعايير الاختبار الصارمة للصدمات والاهتزازات، ما يجعله مناسبًا تمامًا للتركيب في المركبات أو السفن؛ ويمكن اختيار غلاف تحمية ضد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ليحافظ على استقرار الأداء حتى في البيئات ذات المجالات الكهرومغناطيسية القوية؛ كما يتميَّز الجهاز بتصنيف IP67 الكامل ضد الغبار والماء.
٣️⃣ تحسين موثوقية جميع المنافذ: تم استبدال جميع المنافذ بموصلات صناعية من الفئة الجوية، وهي مناسبة تمامًا لكابلات النشر الخارجي؛ كما يتوفر عدد من قواعد التركيب المختلفة، سواء للتركيب على أعمدة أو في خزائن المركبات.
٤️⃣ مرونة في أشكال النشر: ويمكن أيضًا استخدام نفس المنصة لإنشاء منتج مكوَّن من «جهازي USRP مدمجين في هيكل واحد» بحجم ١U، مع نظام تبريد أمامي-خلفي، ما يجعل تركيبه في الخوادم أو الأرفف ممكنًا بسهولة.
ومن الجدير بالذكر أن شركة Pixus متخصصة منذ سنوات عديدة في معايير الأجهزة VITA، وتركِّز على منتجات اللوحات الخلفية SOSA/OpenVPX والهيكل الخارجي؛ أما RN310 فهو جهاز متكامل مخصص خصيصًا، وليس بطاقة قابلة للتوصيل على لوحة VPX، ويُصنَّف كعقدة خارجية مستقلة لجمع الترددات الراديوية — ما يكمِّل بذلك قطعة ناقصة في البنية النظامية.
موقعه في أنظمة القيادة والتحكم الحديثة
عند وضع RN310 ضمن لغز أنظمة القيادة والتحكم الحديثة، فإنه يمثل «عنصر إدراك ترددي طرفي نموذجي»، حيث تظهر السلسلة الكاملة للتشغيل بوضوح:
RN310 (يقوم بجمع الترددات الراديوية وإخراج تدفق بيانات IQ) → شبكة اتصال عالية السرعة بسرعة 10 جيجابت/ثانية → حاسوب طرفي ذكي مزوَّد بوحدات ذكاء اصطناعي (NV500/SBC3618) → يقوم الذكاء الاصطناعي المحلي بتحديد الإشارات وتصنيفها → ثم يُرسل فقط تنبيهات موجزة وموقع مصادر الإشارات، بينما تُعالَج كميات البيانات الأولية الضخمة من بيانات IQ محليًّا.
وهذا بالضبط هو «المبدأ الذهبي» الذي سبق أن ناقشناه في البيئات المعقدة ذات الاتصال الضعيف (الانقطاع أو التقييد أو انخفاض عرض النطاق الترددي): المعالجة الطرفية المحلية، وتوفير عرض النطاق الترددي الثمين فقط للمعلومات الحيوية حقًّا.
١. مراقبة الطيف الذكية وجمع إشارات الراديو: يعمل كعقدة متنقِّلة خارجية تعمل على مدار ٢٤ ساعة يوميًّا، وتقوم بمسح مستمر للطيف لاكتشاف إشارات الرادار والمحطات اللاسلكية وغيرها من الإشارات الراديوية;
٢. منصة تحقق سريعة من النماذج الأولية للإشارات: وبفضل قابلية إعادة تكوين SDR عبر البرمجيات، يمكن نشر إشارات أو استراتيجيات جديدة بمجرد تعديل الكود، ما يقلِّل زمن التكرار إلى أيام;
٣. شبكة استشعار موزَّعة: حيث تقوم عدة وحدات RN310 بشبكة تعاونية عبر منطقة جغرافية واسعة لتحديد اتجاه مصدر الإشارة وموقعه بدقة، مما يحقِّق تأثيرًا تراكميًّا أكبر من مجموع الأجزاء;
٤. الاندماج في الأنظمة المفتوحة: بالتكامل مع معايير الواجهات المفتوحة، يتم دمج بيانات الوضع الكهرومغناطيسي المكتشفة في رؤية نظامية شاملة.
⚠️ ومن الناحية الموضوعية: إن RN310 هو في جوهره عملية «تعديل هيكلي تقوية» للجهاز الأصلي، إذ تبقى مؤشرات الأداء الراديوية مطابقة تمامًا للنسخة الأصلية من N310، وتستمر البيئة البرمجية في استخدام برامج UHD وGNU Radio؛ كما أنه لا يحتوي على قدرات حسابية للذكاء الاصطناعي في حد ذاته، بل يجب تفويض خطوة تحليل الإشارات الذكية إلى أجهزة حوسبة طرفية خارجية.
رؤية داياو
يمثِّل RN310 مسارًا هندسيًّا عمليًّا للغاية: إعادة استخدام النواة الراديوية الناضجة لأجهزة SDR التجارية دون المساس بمؤشرات الأداء الراديوية، والتركيز بدلًا من ذلك على تحسين هيكل العلبة والتبريد وموصلات التوصيل ونطاق درجات الحرارة — أي تلك «المجالات البيئية»، وذلك لتحقيق أقصى قدر من الموثوقية في البيئات القاسية بأقل تعديل ممكن.
وتقوم شركة داياو أيضًا بنفس الأمر. فجهاز المحاكاة المحمول للإشارات الكهرومغناطيسية «تيانغانغ» (الطراز المحمول الأول، الموديل DY-sdrSG01) يتبع أيضًا مسار التقوية والختم الكامل: وهيكل كمبيوتر محمول مُعزَّز، مقاوم للماء والغبار والاهتزاز، ووزنه الإجمالي لا يتجاوز ٨,٥ كجم، ويدعم التشغيل بالبطارية، ما يسمح بنقْله بسهولة في المركبات أو مع الأفراد إلى المواقع الخارجية والمركبات في البيئات القاسية.
ويستند هذا الجهاز إلى تقنية الراديو المُعرَّف بواسطة البرمجيات (SDR)، ويمكنه محاكاة إشارات متعددة الأنظمة مثل الاتصالات والملاحة والرادار والحرب الإلكترونية، مع تغطية طيفية من ١ ميجاهرتز إلى ٦ جيجاهرتز (قابلة للتخصيص حتى ١٨ جيجاهرتز)، وأقصى عرض نطاق لحظي ٤٠ ميجاهرتز (قابل للترقية حتى ١,٦ جيجاهرتز)، وأقصى قوة إخراج ١٠ ديسيبل ميلي واط، ومنفذان إيثرنت بسرعة جيجابت واحد لكل منهما. وباعتباره «المصدر» للإشارات الكهرومغناطيسية، فإنه قادر على تكوين حلقة مغلقة من نوع «إطلاق – استقبال» مع وحدات المراقبة والاستماع الميدانية — وهي السيناريوهات المذكورة سابقًا مثل مراقبة الطيف والشبكات الموزَّعة، والتي تحتاج بالفعل إلى مثل هذا المصدر للتحقق والتدريب؛ بل ويمكنه أكثر من ذلك: دعم الربط الشبكي بين عدة أجهزة للتحكم المركزي، بحيث يُطلق كل جهاز إشارات مختلفة الأنظمة على ترددات مختلفة وفي أوقات مختلفة، لبناء بيئة كهرومغناطيسية معقدة متعددة الأبعاد في الفضاء والزمن والتردد، كما يحتوي على وحدة استقبال إشارات داخلية وعرض بصري للطيف لتقييم الأداء، ما يجعله جهازًا متكاملًا يجمع بين وظائف «الإطلاق» و«الاستقبال». ومن أبرز سيناريوهات الاستخدام العملية له: اختبار المعدات والتحقق منها قبل التسليم، وتدريب الأفراد وتمارين التمثيل الأحمر والأزرق، والمعايرة السريعة في الموقع واختبار الأداء الذاتي، وبناء بيئات كهرومغناطيسية معقدة بشكل مرن. لمزيد من التفاصيل، يرجى زيارة الموقع الرسمي لشركة داياو تكنولوجي:https://www.dyaotech.com/products/26
هذه المقالة محتوى أصلي، ويجب عند إعادة النشر الإشارة إلى المؤلف والمصدر (حساب الواتساب الرسمي) والموقع الإلكتروني الرسمي (https://www.dyaotech.com)، ويُمنع التعديل أو الاستخدام التجاري دون إذن كتابي صريح، وسيُتخذ الإجراء القانوني ضد أي مخالفة!
