完美体育
  • 完美体育
  • 完美体育
  • 完美体育
  • 完美体育
  • 完美体育
您(nín)当前的(de)位置(zhì):首页 > 航(háng)飞知识(shí)

无人机如何实现超远距(jù)离图(tú)传(chuán)

 

无(wú)线传(chuán)输途径和特点(diǎn)

途径(jìng)

实(shí)现超远距离有很多选择,可以是有(yǒu)线的,也可以(yǐ)是无线的(de)。在(zài)一(yī)般情况下,肯定是有线传(chuán)输更加的(de)远(yuǎn),上(shàng)万公(gōng)里传输都是可以(yǐ)的。拿语(yǔ)音(yīn)传输来说,当面对话(huà)靠(kào)声(shēng)波传输,虽然声波传输距离很短,但(dàn)是不借(jiè)助高科技手段也是可以的。而图(tú)像(xiàng)的话就必须要通过现(xiàn)代通讯手段才行,比如光纤(xiān)。

电磁波的频率

提到现代通讯手段,就(jiù)要讲到电磁波频率,通(tōng)常来说,电磁(cí)波频(pín)率越低传播越远。比如军事活动所(suǒ)需要的(de)保密通(tōng)讯电话的传输,就(jiù)属于超短波(bō)频率,传输比较(jiào)远,地面(miàn)通讯一般使用(yòng)这种频率(对讲机等)。而一些(xiē)需要中(zhōng)继(jì)传递的通讯方式(通过中继塔台等)用的是短波(bō),短波就比超短波频率更低(dī),能传播的更(gèng)远,几百公里上千公里都是可以的,比如VOA的电(diàn)台用的就是短波频率(lǜ)。

远距离传输肯定是数(shù)据量越窄(zhǎi)传播(bō)的越远(yuǎn),发(fā)射(shè)功(gōng)率越大(dà)灵敏度越高,由此就涉及(jí)到了功率的问(wèn)题。

功率

想要(yào)超远距离发射信息,功(gōng)率越大(dà)发(fā)射越远。像那些架(jià)在高的地方的电(diàn)视塔(tǎ)都是功率几千瓦甚至上万瓦的。举个简单的例(lì)子,比如广播通过塔台(tái)发射之后,很大面积地(dì)区都能收(shōu)到广(guǎng)播,这个功率(lǜ)肯定小不了,电视工作(zuò)者(zhě)如果暴露在发射设备下那么(me)对身(shēn)体的伤害是非常大的。

综上,各种运营商的设备同理,他们加大基站(zhàn)或者塔台的功率,都是为了传的更远。

带宽

带宽语音一般来(lái)说都是3K左右,因为普(pǔ)通人(rén)说话3K就够了(le),如果能够压缩的话几百K就(jiù)够了,所以(yǐ)语音的传输带宽是非常(cháng)小的。而现在无人机(jī)的带(dài)宽(kuān)都是以M起步(bù),这对远距(jù)离传输(shū)的挑战就大了(le)很多(duō)。传输距离取决于灵(líng)敏度,根据香(xiāng)农公式,带宽增(zēng)加十倍,灵敏度就下降十倍,所以带宽对于无线传输来说是很珍贵的(de)。

图像传输的特(tè)点

图像传输跟普(pǔ)通信号传输相比特点还(hái)是比较鲜明的:

1、图像传(chuán)输的特点是数据(jù)量(liàng)太大(dà)了(le)。TXT等文件通(tōng)常(cháng)都是几K起步(bù),而(ér)图像数据(jù)量就大得(dé)多,比如iphoness随意照张照(zhào)片就要几M了,所(suǒ)以需要的带宽(kuān)要很高。

2、图(tú)像传输不(bú)能有时延,跟大(dà)家看电影一样,有卡顿(dùn)就不能忍受了,此(cǐ)外,我们看电影,高清图像就很爽,模糊就受不了。

综上(shàng),无(wú)人机传输的特点就是(shì),数据量(liàng)大(dà),延迟要求要低(dī)。这都是无线传(chuán)输最(zuì)难管控(kòng)的地方。

无(wú)人机超远距离传输(shū)的要求

上文(wén)说(shuō)过(guò),图像传输的特点是图像质量要求高,实时画面监控延迟要低,除了这两点外还有一些问题:

因为无(wú)人(rén)机是便(biàn)携设备,所以它的功率不可能非常的(de)大,所以传输功耗要小,但是功耗(hào)小与距(jù)离远就是(shì)矛盾的。

另外,无人机传输要抗干扰能力强,因为无人机经(jīng)常要(yào)在人群密(mì)集或者有电(diàn)磁干扰(rǎo)等环境复杂的情况(kuàng)下进(jìn)行(háng)工(gōng)作,这样(yàng)难免传输会(huì)受到外(wài)界影响,这也(yě)是个问题。

世界上(shàng)对无人机(jī)传(chuán)输(shū)也有(yǒu)相(xiàng)应(yīng)的(de)标准,这些标准也对无人机传输有了(le)一些限制。

传得远首先要(yào)过功耗功率这一关。世界上对无人机有(yǒu)功耗标准的(de)规定,比如欧洲要过(guò)CE,美国要过FCC,无人(rén)机标准涉及无线通讯方面(miàn)就是EMC电池兼容方面的(de)要求、功耗和发(fā)射(shè)功率不能超(chāo)过多少(shǎo)等等。比如大(dà)疆精灵(líng)4CE要求是20 FCC要求23,最新(xīn)的产品御CE要求23FCC要求26,这些(xiē)都给无人机的传输进行了限制。  

除了这(zhè)些(xiē)要求(qiú)还有(yǒu)电池的(de)发(fā)展局限性,这个是个传输以外的问题,在这(zhè)里就不(bú)多谈了。

综上,无人(rén)机(jī)远距离传输(shū)的要求,总结来(lái)说(shuō)就是:质量要(yào)高,功率要低,抗干扰能力要(yào)强,传输(shū)距(jù)离要(yào)远,国(guó)家(jiā)法律(lǜ)法规(guī)的限制以及电池(chí)技(jì)术(shù)的发(fā)展。

距(jù)离与功(gōng)耗的(de)平衡

说了这么多要求,就要讲一下,无人(rén)机远距(jù)离传输最重要的一点,也就(jiù)是(shì)距离与(yǔ)功(gōng)耗的(de)平衡。

根(gēn)据香(xiāng)农公式,距离(lí)和带宽有关系,距(jù)离远带宽就要窄,之(zhī)所以限制很多(duō)飞行设备都在用一些快要淘汰的调制(zhì)技术(shù)(比如飞(fēi)机要调幅波),就是需要平衡(héng)传输(shū)距离和(hé)功耗之间(jiān)的(de)关系。

我(wǒ)需要传得远,那么功(gōng)率就要(yào)大,但是政策(cè)上有规(guī)定功(gōng)率(lǜ)功耗不能大,唯一可以改善(shàn)的就(jiù)是信道信源相关的技术(shù),也就是无限通讯最重要的(de)技术。

在(zài)同样的(de)功耗、其他部件(jiàn)减轻、电池(chí)优化的情况下,把带宽(kuān)压缩(suō),不要把图像(xiàng)完全无失真(zhēn)的去传输,才能(néng)保证距离与功(gōng)耗相对的(de)平衡(héng)。当(dāng)然,这个就是要根据(jù)研发的水平来了,拿大疆举例,无人机(jī)需要30分(fèn)钟(zhōng)续航,那么电池就确(què)定(dìng)了,体重也确定了,发射功耗确定了,要提高距离(lí)就要优化无(wú)线传输的技术,目(mù)前那(nà)些技术是用在无(wú)人机图传(chuán)方(fāng)面的技术呢?

无(wú)人机图(tú)传技术

先用形象的方式介绍几个名词(学通讯(xùn)相(xiàng)关的同学可以跳过(guò)这一部分(fèn)):

信道(dào):通信(xìn)系统中传输(shū)的通道,好(hǎo)比是(shì)高架桥。

信源:信源(yuán)是产生各类信息(xī)的实体,好比是载满(mǎn)水泥的大卡车。

编码:好比是快递与打包,为了传输过程(chéng)中有无(wú)损坏。

扩频:是一种信息(xī)处理改善传输(shū)性能的技术,好(hǎo)比是八路,隐蔽(bì)性高、抗干扰(rǎo)能力强。

调制(zhì):好比是(shì)新的交通工具,减少传递步(bù)骤。

具(jù)体来说,图(tú)传就是要把一个东西(xī)准确、快速的从一个地方传递(dì)到另一(yī)个地方,要(yào)抗干扰(rǎo),还要抓重点。所以信源和信道就要改善,关于信道技术就是抓(zhuā)重点的基(jī)础,比如目前常见的MPEG-2MPEG-4等技术,简单地(dì)说就是把图片的重点压缩,抓住重点传输(shū)。信(xìn)道编码就是为了(le)减少码元数率,减少(shǎo)带宽(kuān)占用,因为传输跟带宽有关系(xì),抓住(zhù)重点(diǎn)可以避免浪费功率(lǜ)。

目前无人(rén)机图传主流的技(jì)术由OFDMWiFi等。

OFDM

在技术(shù)上(shàng),目前很多无(wú)人机(jī)喜欢用的传输技术为OFDM,是多载波(bō)调制的一种,该(gāi)技术更适合于高速数据的传输,OFDM有很多优势,比如在窄带带(dài)宽下也能够发出(chū)大(dà)量的数据、能(néng)够对抗频(pín)率选择性衰(shuāi)落或(huò)窄带干扰等(děng)等。

但是,OFDM也有缺(quē)点:

载波频率偏移(yí)

对相位噪声和(hé)载波频偏十分敏感

峰(fēng)均比比较高(gāo)

所以把(bǎ)这三个缺陷瓶(píng)颈(jǐng)解决掉才是完美的技术。

WIFI

除了OFDM之(zhī)外,很(hěn)多厂家(jiā)也都在(zài)使用WiFi技术,可能(néng)WiFi说出来让人(rén)感觉很低端,其(qí)实不是这样的,WiFi技(jì)术也在不停的进步。

WiFi传输是(shì)具有高(gāo)性价(jià)比的无人机图(tú)传使用(yòng)最广泛的技术,但是因为WiFi在技术上有(yǒu)很多限(xiàn)定(dìng),且不可(kě)修改的,并(bìng)且很多厂家都(dōu)是拿(ná)来方案直接搭建(jiàn),所以其缺点也十分突出(chū):比如芯片设计(jì)成什么(me)格式(shì)就(jiù)是什么格(gé)式的,无法修改,技术比较(jiào)固化;干扰管理策略实时性不强;信(xìn)道利用率比(bǐ)较低(dī)等等。

另外(wài)WiFi传(chuán)输还有(yǒu)跟物理层的衔接(jiē)不紧密的缺(quē)点,导致反应不(bú)迅速,传(chuán)输时延较(jiào)大,最多有秒级的时延。

FPV模式(shì)下(xià)更需要低时延(yán)才行

说到时(shí)延,端到端的时(shí)延主要有(yǒu)以下(xià)几个方面:

高层组包时延

高层到物理层的时延

时隙资(zī)源分配机制导致的时延(yán)

传播(bō)的时延

物理层处理时延,解调解码等

高层处理时(shí)延(yán)

这两(liǎng)种图传方式应该是(shì)目前无人机图(tú)传的主流。

其(qí)实总体来(lái)说,无(wú)人机(jī)远距离传输其(qí)实就是距离和(hé)功耗之间(jiān)的(de)平衡(héng),其中(zhōng)还涉及了很多调制技术,比如用扩频来提高抗干扰能力、信道(dào)信源技术的优化等等。

3cef16092e0092fd0552269ab7848bde.jpg

咨询航拍服务(wù)可加昆(kūn)明俊鹰无人机飞控手老鹰(yīng)的微信laoyingfly

相关(guān)文章
云南完美体育和骏鹰航空科技有限公(gōng)司(sī) 版权所有
联系人:高先生
电话(微信):18208826648
地址:昆明市(shì)西福路骏(jun4)鹰航空科技园
网站备案号: 滇ICP备19003830号-1
完美体育

微信咨询.png

完美体育

完美体育