無(wú)人機(jī)圖傳的那些事

發(fā)布日期：2020-07-08 作者：點(diǎn)擊：

　　所謂無(wú)人機(jī)圖傳系統(tǒng)，就是采用適當(dāng)?shù)囊曨l壓縮技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、信道編碼技術(shù)及調(diào)制解調(diào)技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)所搭載的攝像機(jī)拍攝到的視頻以無(wú)線方式實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)距離后方的一種無(wú)線電子傳輸設(shè)備。

無(wú)人機(jī)圖傳組成部分主要由發(fā)射端、接收端和顯示端三部分。圖像傳輸距離的遠(yuǎn)近，圖像傳輸質(zhì)量的好壞，圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性等是衡量無(wú)人機(jī)圖傳性能的關(guān)鍵因素；同時(shí)圖像傳輸系統(tǒng)的性能是區(qū)分無(wú)人機(jī)檔次的一個(gè)關(guān)鍵因素。用優(yōu)鷹科技蔡英杰博士的話說：無(wú)人機(jī)圖傳系統(tǒng)，尤其是高質(zhì)量的圖傳系統(tǒng)在行業(yè)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用中扮演著極為重要的角色，是不可或缺的。這是因?yàn)?，與消費(fèi)類無(wú)人機(jī)不同，工業(yè)級(jí)別的無(wú)人機(jī)雖然是用來(lái)執(zhí)行或承擔(dān)不同行業(yè)的不同任務(wù)，但他們都有一個(gè)共同的重要特點(diǎn)，那就是在絕大多數(shù)任務(wù)場(chǎng)合都需要在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的情況下，實(shí)時(shí)、可靠的觀察或獲取現(xiàn)場(chǎng)圖像及視頻，而此時(shí)無(wú)人機(jī)圖傳系統(tǒng)就會(huì)顯現(xiàn)出它的重要作用。如果飛控被稱為無(wú)人機(jī)的大腦，那么圖傳系統(tǒng)就可以比做無(wú)人機(jī)的“眼睛”。由此也可以初略的了解圖傳系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用中所扮演的角色和占據(jù)的地位了。

一、無(wú)人機(jī)圖傳的分類

如果按設(shè)備的類型來(lái)分類，通常可分為模擬圖傳和數(shù)字圖傳兩大類。早期的圖傳設(shè)備都采用的是模擬制式，它的特點(diǎn)是只要圖傳發(fā)射端和接收端工作在一個(gè)頻段上，就可以收到畫面。針對(duì)5.8GHz模擬圖傳，比較好的品牌是奧姆威和銳鷹。由于數(shù)字圖傳所傳輸?shù)囊曨l質(zhì)量和穩(wěn)定性都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于模擬圖傳系統(tǒng)，所以在工業(yè)級(jí)應(yīng)用中通常都采用數(shù)字圖傳。

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

適用人群

模擬圖傳

①價(jià)格低廉，市面上的模擬圖傳發(fā)射和接受套裝通常在1000元以內(nèi)；

②可以多個(gè)接收同時(shí)接收視頻信號(hào)，模擬圖傳的發(fā)射端相當(dāng)于廣播，只要接收端的頻率和發(fā)射端一致，就可以接收到視頻信號(hào)，方便多人觀看;選擇較多、搭配不同的天線可實(shí)現(xiàn)不同的接收效果；

③工作距離較遠(yuǎn)，以常用的600mw圖傳發(fā)射為例，開闊地工作距離在2km以上；

④配合無(wú)信號(hào)時(shí)顯示雪花的顯示屏，在信號(hào)微弱時(shí)，也能勉強(qiáng)判斷飛機(jī)姿態(tài)；

⑤一體化的視頻接受及DVR和FPV專用視頻眼鏡技術(shù)成熟，產(chǎn)品選擇多；

⑥視頻信號(hào)基本沒有延遲，對(duì)于低空高速飛行必備。

①發(fā)射、接受和天線的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，新手玩家選擇困難；

②易受到同頻干擾，兩個(gè)發(fā)射端的頻率若接近時(shí)，很有可能導(dǎo)致本機(jī)的視頻信號(hào)被別人的圖傳信號(hào)插入，導(dǎo)致飛機(jī)丟失；

③接線、安裝，調(diào)試需要一定經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于新手而言增加學(xué)習(xí)成本；

④飛行時(shí)安裝連接天線、接收端電池、顯示器支架等過程繁瑣；

⑤沒有DVR功能的接收端無(wú)法實(shí)時(shí)回看視頻，而有DVR功能的接收端回看視頻也較為不便；

⑥模擬圖傳發(fā)射端通常安裝在機(jī)身外，影響一體機(jī)的美觀；

⑦玩家個(gè)人安裝的圖傳天線若安裝不當(dāng)，可能在有的飛行姿態(tài)下會(huì)被機(jī)身遮擋，導(dǎo)致此時(shí)接受信號(hào)欠佳，影響飛行安全；

⑧視頻帶寬小，畫質(zhì)較差，通常分辨率在640*480，影響拍攝時(shí)的感觀。

有一定基礎(chǔ)，對(duì)穿越飛行等項(xiàng)目熱衷的進(jìn)階玩家。

數(shù)字圖傳

①使用方便，通常只需在遙控器上安裝手機(jī)/平板電腦作為顯示器即可；

②中高端產(chǎn)品的圖像傳輸質(zhì)量較高，分辨率可達(dá)720p甚至1080p；

③中高端產(chǎn)品的傳輸距離亦可達(dá)2km，與普通模擬圖傳相媲美；

④實(shí)時(shí)回看拍攝的照片和視頻方便；

⑤集成在機(jī)身內(nèi)，可靠性較高，一體化設(shè)計(jì)較為美觀。

①中高端產(chǎn)品的價(jià)格昂貴；

②低端產(chǎn)品的有效距離短和圖像延遲問題非常嚴(yán)重，影響飛行體驗(yàn)和遠(yuǎn)距離飛行安全；

③普通手機(jī)和平板電腦在沒有配備遮光罩的情況下，在室外環(huán)境下飛行時(shí)，較低的屏幕亮度使得飛手難以看清畫面；

④限于廠商實(shí)力和研發(fā)成本，不同的數(shù)字圖傳對(duì)手機(jī)/平板作為顯示器的兼容性沒有充分驗(yàn)證，某些型號(hào)可能適配較差。

新手玩家，中高端數(shù)字圖傳亦可適應(yīng)高端玩家要求，但對(duì)于穿越飛行而言目前的數(shù)字圖傳延遲仍然較要實(shí)現(xiàn)航拍功能時(shí)需外接顯示器或使用手機(jī)/平板電腦作為顯示器。

二、無(wú)人機(jī)數(shù)字圖傳的工作過程

以數(shù)字圖傳為例，整個(gè)圖傳工作過程大致如下：無(wú)人機(jī)上掛載的視頻拍攝裝置將采集的視頻信號(hào)傳輸?shù)桨惭b在無(wú)人機(jī)上的圖傳信號(hào)發(fā)送器，然后由圖傳信號(hào)發(fā)送器的2.4GHz無(wú)線信號(hào)(市面上單賣的無(wú)人機(jī)圖傳套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz頻段可選，抗干擾能力、帶寬各有不同)傳送到地面的接收系統(tǒng)，由接收系統(tǒng)再通過HDMI傳輸?shù)斤@示設(shè)備上(顯示器或平板電視)，或者是通過USB傳輸?shù)绞謾C(jī)與平板電腦上。由此，操控者就能實(shí)時(shí)地監(jiān)控到無(wú)人機(jī)航拍的圖像。

三、無(wú)人機(jī)數(shù)字圖傳的主要技術(shù)指標(biāo)

下面以本人做工業(yè)級(jí)多旋翼無(wú)人機(jī)項(xiàng)目為例，說明選擇無(wú)人機(jī)數(shù)字圖傳需要關(guān)注的主要技術(shù)指標(biāo)：

1、延時(shí)：圖傳的延時(shí)主要來(lái)自圖傳編碼和攝像機(jī)成像。實(shí)際應(yīng)用中，選型要求為相機(jī)到顯示器之間的延時(shí)小于500ms，小于300ms更好。

2、傳輸距離，這個(gè)指標(biāo)很關(guān)鍵，不能只看廠家的標(biāo)稱，需要自己實(shí)測(cè)，以裝到整機(jī)上實(shí)際測(cè)試的結(jié)果為準(zhǔn)。

3、頻段：圖傳的工作頻段，場(chǎng)景的是300~600MHz之間的。

4、發(fā)射功率：指圖傳發(fā)射端的發(fā)射功率，針對(duì)工業(yè)級(jí)多旋翼無(wú)人機(jī)，要求發(fā)射功率≤1W，否則容易對(duì)飛控或數(shù)傳模塊造成干擾；

5、體積和重量：指圖傳發(fā)射端的體積和重量，這兩個(gè)指標(biāo)越小，越容易集成到無(wú)人機(jī)機(jī)架上；

6、接口：圖傳發(fā)射端的視頻接口最好是HDMI，接收端的視頻接口是HDMI最好，網(wǎng)口的也可以使用；

7、方便調(diào)試；

8、防干擾性強(qiáng)。

四、無(wú)人機(jī)數(shù)字圖傳使用注意事項(xiàng)

1、圖傳發(fā)射端安裝注意事項(xiàng)：

①上電之前一定要先安裝無(wú)人機(jī)天線，并且確保天線擰緊，否則會(huì)損壞設(shè)備。上無(wú)人機(jī)之前，先確定無(wú)人機(jī)遙控、數(shù)傳、圖傳以及周邊環(huán)境是否存在同頻干擾和倍頻干擾的情況。如存在頻率干擾，不建議測(cè)試，以防損壞無(wú)人機(jī)，如無(wú)此情況則可進(jìn)行飛行拉距測(cè)試。

②將圖傳、數(shù)傳、遙控接收機(jī)安裝在無(wú)人機(jī)上時(shí)，請(qǐng)盡可能將他們的天線以最遠(yuǎn)的距離擺設(shè)，防止相互之間低噪增大。圖傳標(biāo)配天線為全向天線，請(qǐng)?jiān)诎惭b時(shí)注意將天線與地面保存垂直，否則會(huì)影響測(cè)試效果，建議將圖傳天線垂直向下。圖傳天線安裝時(shí)，請(qǐng)不要將天線固定在金屬上，并且不要用膠帶以及其他物體包裹天線黑色區(qū)域。

③飛行之前，請(qǐng)插上視頻信號(hào)源并確保接收機(jī)圖像正常接收后，再進(jìn)行拉距測(cè)試。

2、接收機(jī)吸盤天線安裝

①接收機(jī)安裝主要注意接收天線擺放，吸盤天線請(qǐng)勿直接放在地上，否則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試效果?？膳浔竟救_架進(jìn)行安裝。如沒有三腳架，可以將吸盤放至車頂（至少要離地面1.2m以上），安裝位置與發(fā)射機(jī)之間不要有明顯遮擋物。在擺放吸盤天線時(shí)請(qǐng)注意將2個(gè)吸盤盡量拉開距離，這樣效果會(huì)更好。吸盤天線為全向天線，安裝時(shí)請(qǐng)注意與地面垂直。

②在擺放天線時(shí)，如有遙控/數(shù)傳發(fā)射天線時(shí)。請(qǐng)一定將天線拉開距離至少6m以上，否則會(huì)對(duì)圖傳接收造成干擾，如遙控/數(shù)傳配置的是定向天線，請(qǐng)將圖傳天線放在定向天線覆蓋范圍以外，否則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試效果。

③吸盤饋線是純銅芯，饋線的柔韌度和受力強(qiáng)度有限制，吸盤拆卸或安裝時(shí)，請(qǐng)不要用力拉扯饋線也不要折饋線，盡量使饋線成弧形狀。不要直接提起饋線方式拿吸盤，請(qǐng)按照配件圖里面的照片將饋線整理起來(lái)，然后手握吸盤底部，輕拿輕放以延長(zhǎng)吸盤使用壽命。

3、接收機(jī)玻璃鋼天線安裝

①與吸盤天線安裝方式類似，安裝位置不要與發(fā)射機(jī)之間有明顯遮擋物，安裝高度至少要離地1.2m以上。玻璃鋼天線尾端銀色區(qū)域?yàn)榘惭b區(qū)域?？梢杂帽Ч堪惭b在一些牢固金屬（比如玻璃鋼天線三腳架）上。玻璃鋼天線白色區(qū)域請(qǐng)務(wù)必不要和金屬接觸，否則會(huì)影響接收效果。玻璃鋼天線為全向天線，安裝時(shí)請(qǐng)保持與地面垂直。

②在擺放天線時(shí)，盡可能將兩根天線拉開距離，這樣會(huì)提高測(cè)試效果。如有遙控/數(shù)傳發(fā)射天線時(shí)，請(qǐng)一定將天線拉開距離至少6m以上，否則會(huì)對(duì)圖傳接收造成干擾，如遙控/數(shù)傳配置的是定向天線，請(qǐng)將圖傳天線放在定向天線覆蓋范圍以外，否則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試效果。

③標(biāo)配饋線是純銅芯，饋線的柔韌度和受力強(qiáng)度有限制，玻璃鋼天線拆卸或安裝時(shí)，請(qǐng)不要用力拉扯饋線，也不要折饋線，盡量使饋線成弧形狀。在測(cè)試結(jié)束，請(qǐng)整理好饋線并輕拿輕放以延長(zhǎng)饋線使用壽命。