去年Mavic上市, 其“7公里圖傳”刷新了人們的見識,無人機想要做超遠距離圖傳究竟需要什么樣的技術呢?圖傳的距離和功耗在無人機上如何進行平衡?技術實現(xiàn)上有什么樣的難度?
有沒有更遠距離的傳輸解決方法?
無人機實現(xiàn)超遠距離傳輸?shù)囊螅嘿|量要高,功率要低,抗干擾能力要強,傳輸距離要遠,國家法律法規(guī)的限制以及電池技術的發(fā)展。
距離與功耗的平衡
說了這么多要求,就要講一下,無人機遠距離傳輸最重要的一點,也就是距離與功耗的平衡。
根據(jù)香農公式,距離和帶寬有關系,距離遠帶寬就要窄,之所以限制很多飛行設備都在用一些快要淘汰的調制技術(比如飛機要調幅波),就是需要平衡傳輸距離和功耗之間的關系。
我需要傳得遠,那么功率就要大,但是政策上有規(guī)定功率功耗不能大,唯一可以改善的就是信道信源相關的技術,也就是無限通訊最重要的技術。
在同樣的功耗、其他部件減輕、電池優(yōu)化的情況下,把帶寬壓縮,不要把圖像完全無失真的去傳輸,才能保證距離與功耗相對的平衡。當然,這個就是要根據(jù)研發(fā)的水平來了,拿大疆舉例,無人機需要30分鐘續(xù)航,那么電池就確定了,體重也確定了,發(fā)射功耗確定了,要提高距離就要優(yōu)化無線傳輸?shù)募夹g,目前那些技術是用在無人機圖傳方面的技術呢?
10公里獨立實時圖傳設備
無人機圖傳技術
先用形象的方式介紹幾個名詞(學通訊相關的同學可以跳過這一部分):
信道:通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ?,好比是高架橋?/p>
信源:信源是產生各類信息的實體,好比是載滿水泥的大卡車。
編碼:好比是快遞與打包,為了傳輸過程中有無損壞。
擴頻:是一種信息處理改善傳輸性能的技術,好比是八路,隱蔽性高、抗干擾能力強。
調制:好比是新的交通工具,減少傳遞步驟。
具體來說,圖傳就是要把一個東西準確、快速的從一個地方傳遞到另一個地方,要抗干擾,還要抓重點。所以信源和信道就要改善,關于信道技術就是抓重點的基礎,比如目前常見的MPEG-2、MPEG-4等技術,簡單地說就是把圖片的重點壓縮,抓住重點傳輸。信道編碼就是為了減少碼元數(shù)率,減少帶寬占用,因為傳輸跟帶寬有關系,抓住重點可以避免浪費功率。
目前無人機圖傳主流的技術由OFDM、WiFi等。
OFDM
在技術上,目前很多無人機喜歡用的傳輸技術為OFDM,是多載波調制的一種,該技術更適合于高速數(shù)據(jù)的傳輸,OFDM有很多優(yōu)勢,比如在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)、能夠對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾等等。
但是,OFDM也有缺點:
載波頻率偏移
對相位噪聲和載波頻偏十分敏感
峰均比比較高
所以把這三個缺陷瓶頸解決掉才是完美的技術。
這兩種圖傳方式應該是目前無人機圖傳的主流。
其實總體來說,無人機遠距離傳輸其實就是距離和功耗之間的平衡,其中還涉及了很多調制技術,比如用擴頻來提高抗干擾能力、信道信源技術的優(yōu)化等等。大疆以前是使用的WiFi技術,現(xiàn)在用的是軟件無線電SDR,軟件無線電其實只是一個概念,其實里面的技術還是OFDM傳輸技術,它也不比WiFi高明太多,只不過大疆自己優(yōu)化了系統(tǒng),更適合它的無人機,所以7公里圖傳不怎么樣,通過改裝,還可以實現(xiàn)10公里的超遠距離傳輸。