无人机链路之DJI图传

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本期我们着重讲一下无人机领域的老大，DJI图传。大疆的地位无人能够撼动，同时它也在引领着无人机行业的方向，技术上的领先优势使得独角兽这个称号名副其实。
客观的来讲，图传技术其实主要就涉及无线通信和视频编码技术，这方面大佬很多，技术领先的也不少，为什么大疆能独领风骚呢？笔者从事多年的军用通信领域的工作，能做到技术与商业的紧密融合，大疆在无人机领域无人能及，在刚推出LightBridge的时候，因为基本采用同样的硬件方案，主芯片用altera的供货商是我合作多年的好友，他很明确的告诉我，给大疆的价格是我们的1/3，因为它的量实在是太大了，美国原厂专门的技术支持在深圳支持大疆一家，这样的商业与技术的融合，所以才会创造出这样一个独角兽企业吧。
好我们言归正传，来说说大疆的几代图传产品，它的几代产品都有很大的跨度，基本上是推翻重来的概念。大疆作为无人机行业的龙头老大，也曾推出过Lightbridge和OcuSync数字图传系统。以及后面专门为穿越无人机开发的DJIFPV低延时数字图传系统，这款图传专为穿越飞行而打造，可实现 720p/120fps 高清低延时的图传画质，同时较小的体积和较轻的重量对于穿越机的竞速飞行也不会有太大的影响。
大疆所有的无人机有效距离基本停留在4-7公里的视距飞行距离，几乎无法支持非视距传输，当然其抗干扰能力也是非常差。其实笔者研究过其几代图传的硬件设计，有进一步优化的空间，但是都是浅尝辄止，也许因为是消费类的产品，不单单从技术方面考虑吧。商业因素才是最重要的。
好，我们先说说它的LightBridge专业图传，因为硬件方案都采用FPGA+9361的方案，所以我们先来剖析这个图传产品，


Lightbridge高清远距离数字图传技术让大疆与其他无人机厂商明显区分开来，并且拉开了差距。 Lightbridge是大疆自在研发的专用通信链路技术，Lightbridge与 Wi-Fi现在都有2.4GHz和5.8GHz频。
Lightbridge技术使用单向图像数据传输，类似位于高处的电视广播塔的数据传输形式。而 Wi-Fi图传的数据传输需要发送端与接收端首先建立起通讯握手机制，再传输每个大小为512字节的数据包。每个数据包的传输必须完整无误，丢失其中的一个字节都会导致整个数据包重新发送，确认完整接收一个数据包之后，才开始传输下一个数据包，而这正是导致WIFI图传延时的根本原因。对于无人机飞行来说，“实时”无线图像传输至关重要，由于一个字节而重新发送整个数据包非常浪费时间。从数据传输角度上看，Wi-Fi传输已经算是速度很快的无线传输技术，但基于TCP/IP协议的双向握手机制很容易会导致 Wi-Fi图传无法实时传输航拍画面。在无人机FPV飞行对实时性要求很高的大前提下，重新发送数据包则会让操控者无法看到实时画面。
总结——Lightbridge采用单向数据传输，遥控只负责给天空端传输飞行指令，天空端也只负责给遥控传输图传信号（包含目前飞机的各种飞行数据）。而wifi需要先建立一个连接，在这个连接上收发数据。一旦受干扰断开，遥控信号和图传信号全断开，并且恢复连接需要比Lightbridge更长的时间，信号也比Lightbridge更容易受干扰。


OcuSync是LightBridge的一个分支，一个技术改版的LightBridge。
1、OcuSync设计中采用了大量当今通信领域最为先进的信道编码技术、多天线技术、分集技术、信道估计和均衡技术等，还有完整的上层协议栈，比如无线媒体接入控制、无线资源管理等模块，又与视频编解码模块深度耦合设计，因此无线图传距离和延迟都非同一般。在理想条件下图传遥控有效的距离实际上并不止于7km，有的时候超过10km（OcuSync的传输距离在CE标准下标称是4km，美国适用的FCC标准下是7km)。
2、OcuSync提供了强大流畅的图传遥控性能，在HD（720p）的基础上提供了视像更加清晰的Full HD（1080p）的图传体验（近距离无干扰情况下） ；
3、在近距离情况下，通过OcuSync从飞机下载视频到手机可以提供高达40Mbps的流传输速率；
4、在新架构下，OcuSync还提供了多台设备之间灵活配置的通信组合。（比如像Mavic Pro那样支持1对2，可以同时与遥控器和Goggles眼镜连接） 。
而商品化的OcuSync数字图传模块则是基于Mavic Pro上的同款数字图传进行了适应性改良，保留了原版的基本特性和数据参数，同时将图传的最高分辨率降低到了1280x960@50fps以尽可能的降低延迟。跟Mavic Pro的OcuSync图传相比，单独的OcuSync图传模块延迟更低。当采用最大分辨率960P@50fps的时候，图传延迟理论上能够控制到0.07s；如果是480P@50fps时，图传延时将降低至0.05s。这一数据已经和目前主流的FPV模拟图传的延迟相当，完全可以替代后者了。
OcuSync天空端采用2.4GHz和5.8GHz两种频率，最大发射功率分别为22.5 dBm（2.4 GHz）和25.5 dBm (5.8 GHz)，最远传输距离分别为7公里（2.4GHz）和4公里（5.8GHz），
总结：OcuSync是大疆找其他公司外包的一个产品，相当于ASIC了的LightBridge，我们知道LightBridge用的FPGA的方案，而OcuSync就是流片了，更小的体积，更小的功耗，更便宜的成本，所以大疆能在成本控制和技术上傲视群雄。
后面跟大家讲讲FPGA设计与芯片设计的关系。

zhangzijun

有一点小矛盾，9363射频芯片最高频率3.8GHz, 应该支持不了5.8G频段

天下无双

谢谢更正，9361系列

航拍

大佬，你好，我想问问有没有可能将超分辨率技术应用到无人机图传系统中，最近看传统视频传输中超分辨率的研究非常火爆

1194882513

我们有这方面的研究，不过还未产品化

Yannick

除了大疆其他无人机厂商有支持lightbridge的嘛？

tpzmj

您好，“3、在近距离情况下，通过OcuSync从飞机下载视频到手机可以提供高达40Mbps的流传输速率；”...这个近距离，不知道具体指多少距离呢？我用自己的板子做过一个测试，无遮挡无特别的天线的近距离，约<100m,,,TCP/IP 吞吐轻松 >100Mbps....也许您说的近距离都是Km 以上是么？，个人觉得视距无遮挡传输，除了本身的编码效率以外，最关键是功率有没有限制？

zhuimeng0101

大佬您好，想请教一下大疆的图传技术利用了OFDM吗？

ytyt666

现在大疆最新的应该是O3+了，不知道有什么大的区别么？

lvxiafu

肯定用了

iso10000

具体我打听一下

lihuaxun88

是的，一般10公里以上

maoyonglai

也有，不多

jet528

你好，我想问一下大疆的图传可以中继，然后提供更好的信号吗？

kimkk

可以，我们调通了

FKUAV

我们在找这样的产品，私信您了，可以谈谈合作吗？