浅谈目前常用无人机图传技术有哪些?

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在比较无人机图传技术前，先用形象的方式介绍几个名词：

信道	通信系统中传输的通道，好比是高架桥。
信源	信源是产生各类信息的实体，好比是载满水泥的大卡车。
编码	好比是快递与打包，为了传输过程中有无损坏。
扩频	是一种信息处理改善传输性能的技术，好比是八路，隐蔽性高、抗干扰能力强。
调制	好比是新的交通工具，减少传递步骤。

具体来说，图传就是要把一个东西准确、快速的从一个地方传递到另一个地方，要抗干扰，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重点的基础，比如目前常见的MPEG-2、MPEG-4等技术，简单地说就是把图片的重点压缩，抓住重点传输。信道编码就是为了减少码元错率，减少带宽占用，因为传输跟带宽有关系，抓住重点可以避免浪费功率。

目前无人机图传主流的技术：

1、OFDM技术

在技术上，目前无人机上使用最广的传输技术是为OFDM，是多载波调制的一种，该技术更适合于高速数据的传输，OFDM有很多优势，比如：在窄带带宽下也能够发出大量的数据、能够对抗频率选择性衰落或窄带干扰等等。但是，OFDM也有缺点：（1）载波频率偏移；（2）对相位噪声和载波频偏十分敏感；（3）峰均比比较高。所以把这三个缺陷瓶颈解决掉才是完美的技术。

2、COFDM技术

COFDM即编码的OFDM，在进行OFDM调制之前增加一些信道编码（主要是增加纠错和交织），来提高系统的可靠性。COFDM与OFDM的区别就是：在做正交调制前增加纠错编码和保护间隔，使信号更有效的传输。OFDM主要应用在LTE（4G）、WIFI等应用系统上。COFDM目前应用最广泛的是在DVB（数字视频广播），有DVB-T，DVB-S，DVB-C等等，在欧洲，东南亚，南美，澳洲都有广泛应用。

3、WIFI技术

除了OFDM之外，很多厂家也都在使用WiFi技术，可能WiFi说出来让人感觉很低端，其实不是这样的，WiFi技术也在不停的进步。WiFi传输是具有高性价比的无人机图传使用最广泛的技术，但是因为WiFi在技术上有很多限定，且不可修改的，并且很多厂家都是拿来方案直接搭建，所以其缺点也十分突出：比如芯片设计成什么格式就是什么格式的，无法修改，技术比较固化；干扰管理策略实时性不强；信道利用率比较低等等。另外WiFi传输还有跟物理层的衔接不紧密的缺点，导致反应不迅速，传输时延较大，最多有秒级的时延。须知，Wi-Fi技术的发明，从来就不是为了应用到“空对地”的图像传输应用场景中的，因此，其与生俱来的缺陷使得无人机 Wi-Fi图传的距离和延时问题成为硬伤，并且无法解决。Wi-Fi图传方案的廉价性，是因为PC端市场巨大需求，给芯片制造商带来了规模效应，从而降低了生产成本。但是请记住，这个烙印在芯片身上的握手通讯机 制，并不能很大程度上满足无人机图传技术的需求。

4、Lightbridge高清远距离数字图传技术

2015年9月大疆发布了Lightbridge 2，在5公里距离内传播1080P全高清画面却仅有50~150毫秒的延时。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，可实现几乎“零延时”的720p高清传输和显示，距离通常可达2公里以上，在开阔无干扰的情况 下甚至可达5公里以上。Lightbridge与 Wi-Fi使用的都是2.4GHz频段，但是Lightbridge与其他无人机厂商（如Yuneec，Blade，3DR）使用的标准 Wi-Fi图传技术大不相同。



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。

无延时的实时高清图像，是每个飞手在以FPV视角飞行时所希望看到的。即便是使用Lightbridge高清图传技术，零延时也无法100%达到，然而此项技术毫无疑问是现阶段无人机图传中最先进的，不仅可以最小化图传延时，还可以最大化传输距离。从技术实现上来讲，正是因为Lightbridge使用的是单向广播数据的方式，即使飞得远，图传延时仍能稳定保持在 100-200毫秒左右。而 Wi-Fi图传的延时，视飞行距离和飞行环境而定，一般会高出25%-100%不等。高效的单向广播数据传输方式让Lightbrige轻松超越 Wi-Fi图传。

当你达到Lightbridge图传的极限距离时，屏幕中会出现条纹和信号弱的警告。在大多数情况下，即使信号中断，重新连接的速度也非常快，因为重连不需要像 Wi-Fi那样重新建立握手机制。在信号不足或者丢失时，飞手可以通过遥控器查获得提醒，及时停止飞行或让飞机悬停。而一旦图传中断，缓慢转向飞行器以调 整天线的相对位置，或者拉升高度就可以改善信号的传输，重新连接的概率很高，整个过程一般通常在10秒以内。相比Lightbridge，当 Wi-Fi图传到达其传输极限距离时，画面被卡住，也没有警告提醒。飞手们会误认为图传OK，并且一般需要3-6秒的时间才能意识到图传早已中断。一旦发 现 Wi-Fi图传中断，通过握手机制重新连接，也会花费30-60秒的时间。且通常需要拉升更高的高度或将飞机往返航的方向拉近，才有希望重新连接上图传。

在树木林立的环境下飞行， Wi-Fi信号易受干扰是另外一个弱点。仅仅是飞到一棵树的后面，相对于Lightbridge而言，Wi-Fi图传因为树叶阻挡更容易中断。同时，由于 树上有潮湿的水蒸气等阻挡了信号，很容易引起 Wi-Fi数据包丢失某些字节，整个大数据包就得重新发送，这就导致图传经常性延时。而Lightbrige图传对树叶遮挡引起的数据包丢失并不敏感，画面中可能只出现横纹，总延时能很好地控制在100-200毫秒间。

归功于Lightbridge高清图传技术的单向传输性，DJI无人机使用的距离是一般使用普通 Wi-Fi图传无人机的2-3倍。虽然，Lighbridge技术并不像 Wi-Fi那样拥有很便宜的单芯片实现方案，但距离及延时特性所带来的利好，值得消费者为之付出。

5、模拟图传技术

一些不带云台相机的无人机，速度可高达80公 里/小时以上，使 用模拟信号传输技术。模拟图传几乎没有延时，而且模拟图传的另外一个特点是，当达到极限距离时，不会突然出现卡屏或者完全丢失整个画面的情况。模拟图传也是单向信号传播技术，有点类似于在数字电视信号还没出现前的模拟电视广播信号的传输，当信号变弱时，会出现雪花屏，警示飞手应该调整飞行方向或者往回飞，离返航点近一些。模拟图传的功耗非常大，想达到Lightbridge 超过2公里的距离时，其发射功率已经远超出了相关部门的规定。

可以说，OFDM技术和WIFI技术这两种图传方式，是目前无人机图传的主流，更高级的是COFDM技术。其实总体来说，无人机远距离传输其实就是距离和功耗之间的平衡，其中还涉及了很多调制技术，如用扩频来提高抗干扰能力、信道信源技术的优化等等。

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来源：雨飞工作室
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