無人機圖傳的那些事

發(fā)布日期：2020-07-08 作者：點擊：

　　所謂無人機圖傳系統(tǒng)，就是采用適當?shù)囊曨l壓縮技術、信號處理技術、信道編碼技術及調制解調技術，將現(xiàn)場無人機所搭載的攝像機拍攝到的視頻以無線方式實時傳送到遠距離后方的一種無線電子傳輸設備。

無人機圖傳組成部分主要由發(fā)射端、接收端和顯示端三部分。圖像傳輸距離的遠近，圖像傳輸質量的好壞，圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性等是衡量無人機圖傳性能的關鍵因素；同時圖像傳輸系統(tǒng)的性能是區(qū)分無人機檔次的一個關鍵因素。用優(yōu)鷹科技蔡英杰博士的話說：無人機圖傳系統(tǒng)，尤其是高質量的圖傳系統(tǒng)在行業(yè)無人機的應用中扮演著極為重要的角色，是不可或缺的。這是因為，與消費類無人機不同，工業(yè)級別的無人機雖然是用來執(zhí)行或承擔不同行業(yè)的不同任務，但他們都有一個共同的重要特點，那就是在絕大多數(shù)任務場合都需要在遠離現(xiàn)場的情況下，實時、可靠的觀察或獲取現(xiàn)場圖像及視頻，而此時無人機圖傳系統(tǒng)就會顯現(xiàn)出它的重要作用。如果飛控被稱為無人機的大腦，那么圖傳系統(tǒng)就可以比做無人機的“眼睛”。由此也可以初略的了解圖傳系統(tǒng)在無人機行業(yè)應用中所扮演的角色和占據(jù)的地位了。

一、無人機圖傳的分類

如果按設備的類型來分類，通?？煞譃槟M圖傳和數(shù)字圖傳兩大類。早期的圖傳設備都采用的是模擬制式，它的特點是只要圖傳發(fā)射端和接收端工作在一個頻段上，就可以收到畫面。針對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質量和穩(wěn)定性都要遠遠好于模擬圖傳系統(tǒng)，所以在工業(yè)級應用中通常都采用數(shù)字圖傳。

優(yōu)點

缺點

適用人群

模擬圖傳

①價格低廉，市面上的模擬圖傳發(fā)射和接受套裝通常在1000元以內；

②可以多個接收同時接收視頻信號，模擬圖傳的發(fā)射端相當于廣播，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，方便多人觀看;選擇較多、搭配不同的天線可實現(xiàn)不同的接收效果；

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

④配合無信號時顯示雪花的顯示屏，在信號微弱時，也能勉強判斷飛機姿態(tài)；

⑤一體化的視頻接受及DVR和FPV專用視頻眼鏡技術成熟，產品選擇多；

⑥視頻信號基本沒有延遲，對于低空高速飛行必備。

①發(fā)射、接受和天線的產品質量良莠不齊，新手玩家選擇困難；

②易受到同頻干擾，兩個發(fā)射端的頻率若接近時，很有可能導致本機的視頻信號被別人的圖傳信號插入，導致飛機丟失；

③接線、安裝，調試需要一定經驗，對于新手而言增加學習成本；

④飛行時安裝連接天線、接收端電池、顯示器支架等過程繁瑣；

⑤沒有DVR功能的接收端無法實時回看視頻，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)射端通常安裝在機身外，影響一體機的美觀；

⑦玩家個人安裝的圖傳天線若安裝不當，可能在有的飛行姿態(tài)下會被機身遮擋，導致此時接受信號欠佳，影響飛行安全；

⑧視頻帶寬小，畫質較差，通常分辨率在640*480，影響拍攝時的感觀。

有一定基礎，對穿越飛行等項目熱衷的進階玩家。

數(shù)字圖傳

①使用方便，通常只需在遙控器上安裝手機/平板電腦作為顯示器即可；

②中高端產品的圖像傳輸質量較高，分辨率可達720p甚至1080p；

③中高端產品的傳輸距離亦可達2km，與普通模擬圖傳相媲美；

④實時回看拍攝的照片和視頻方便；

⑤集成在機身內，可靠性較高，一體化設計較為美觀。

①中高端產品的價格昂貴；

②低端產品的有效距離短和圖像延遲問題非常嚴重，影響飛行體驗和遠距離飛行安全；

③普通手機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，較低的屏幕亮度使得飛手難以看清畫面；

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

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

二、無人機數(shù)字圖傳的工作過程

以數(shù)字圖傳為例，整個圖傳工作過程大致如下：無人機上掛載的視頻拍攝裝置將采集的視頻信號傳輸?shù)桨惭b在無人機上的圖傳信號發(fā)送器，然后由圖傳信號發(fā)送器的2.4GHz無線信號(市面上單賣的無人機圖傳套件有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@示設備上(顯示器或平板電視)，或者是通過USB傳輸?shù)绞謾C與平板電腦上。由此，操控者就能實時地監(jiān)控到無人機航拍的圖像。

三、無人機數(shù)字圖傳的主要技術指標

下面以本人做工業(yè)級多旋翼無人機項目為例，說明選擇無人機數(shù)字圖傳需要關注的主要技術指標：

1、延時：圖傳的延時主要來自圖傳編碼和攝像機成像。實際應用中，選型要求為相機到顯示器之間的延時小于500ms，小于300ms更好。

2、傳輸距離，這個指標很關鍵，不能只看廠家的標稱，需要自己實測，以裝到整機上實際測試的結果為準。

3、頻段：圖傳的工作頻段，場景的是300~600MHz之間的。

4、發(fā)射功率：指圖傳發(fā)射端的發(fā)射功率，針對工業(yè)級多旋翼無人機，要求發(fā)射功率≤1W，否則容易對飛控或數(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，這兩個指標越小，越容易集成到無人機機架上；

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，網口的也可以使用；

7、方便調試；

8、防干擾性強。

四、無人機數(shù)字圖傳使用注意事項

1、圖傳發(fā)射端安裝注意事項：

①上電之前一定要先安裝無人機天線，并且確保天線擰緊，否則會損壞設備。上無人機之前，先確定無人機遙控、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，不建議測試，以防損壞無人機，如無此情況則可進行飛行拉距測試。

②將圖傳、數(shù)傳、遙控接收機安裝在無人機上時，請盡可能將他們的天線以最遠的距離擺設，防止相互之間低噪增大。圖傳標配天線為全向天線，請在安裝時注意將天線與地面保存垂直，否則會影響測試效果，建議將圖傳天線垂直向下。圖傳天線安裝時，請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，請插上視頻信號源并確保接收機圖像正常接收后，再進行拉距測試。

2、接收機吸盤天線安裝

①接收機安裝主要注意接收天線擺放，吸盤天線請勿直接放在地上，否則會嚴重影響測試效果?？膳浔竟救_架進行安裝。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)射機之間不要有明顯遮擋物。在擺放吸盤天線時請注意將2個吸盤盡量拉開距離，這樣效果會更好。吸盤天線為全向天線，安裝時請注意與地面垂直。

②在擺放天線時，如有遙控/數(shù)傳發(fā)射天線時。請一定將天線拉開距離至少6m以上，否則會對圖傳接收造成干擾，如遙控/數(shù)傳配置的是定向天線，請將圖傳天線放在定向天線覆蓋范圍以外，否則會嚴重影響測試效果。

③吸盤饋線是純銅芯，饋線的柔韌度和受力強度有限制，吸盤拆卸或安裝時，請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，請按照配件圖里面的照片將饋線整理起來，然后手握吸盤底部，輕拿輕放以延長吸盤使用壽命。

3、接收機玻璃鋼天線安裝

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)域為安裝區(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)域請務必不要和金屬接觸，否則會影響接收效果。玻璃鋼天線為全向天線，安裝時請保持與地面垂直。

②在擺放天線時，盡可能將兩根天線拉開距離，這樣會提高測試效果。如有遙控/數(shù)傳發(fā)射天線時，請一定將天線拉開距離至少6m以上，否則會對圖傳接收造成干擾，如遙控/數(shù)傳配置的是定向天線，請將圖傳天線放在定向天線覆蓋范圍以外，否則會嚴重影響測試效果。

③標配饋線是純銅芯，饋線的柔韌度和受力強度有限制，玻璃鋼天線拆卸或安裝時，請不要用力拉扯饋線，也不要折饋線，盡量使饋線成弧形狀。在測試結束，請整理好饋線并輕拿輕放以延長饋線使用壽命。