再谈无人机图传的那些事

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再谈无人机图传的那些事

20180728

　　所谓无人机图传系统，就是采用适当的视频压缩技术、信号处理技术、信道编码技术及调制解调技术，将现场无人机所搭载的摄像机拍摄到的视频以无线方式实时传送到远距离后方的一种无线电子传输设备。

无人机图传组成部分主要由发射端、接收端和显示端三部分。图像传输距离的远近，图像传输质量的好坏，图像传输的稳定性等是衡量无人机图传性能的关键因素；同时图像传输系统的性能是区分无人机档次的一个关键因素。用优鹰科技蔡英杰博士的话说：无人机图传系统，尤其是高质量的图传系统在行业无人机的应用中扮演着极为重要的角色，是不可或缺的。这是因为，与消费类无人机不同，工业级别的无人机虽然是用来执行或承担不同行业的不同任务，但他们都有一个共同的重要特点，那就是在绝大多数任务场合都需要在远离现场的情况下，实时、可靠的观察或获取现场图像及视频，而此时无人机图传系统就会显现出它的重要作用。如果飞控被称为无人机的大脑，那么图传系统就可以比做无人机的“眼睛”。由此也可以初略的了解图传系统在无人机行业应用中所扮演的角色和占据的地位了。

一、无人机图传的分类

如果按设备的类型来分类，通常可分为模拟图传和数字图传两大类。早期的图传设备都采用的是模拟制式，它的特点是只要图传发射端和接收端工作在一个频段上，就可以收到画面。针对5.8GHz模拟图传，比较好的品牌是奥姆威和锐鹰。由于数字图传所传输的视频质量和稳定性都要远远好于模拟图传系统，所以在工业级应用中通常都采用数字图传。

	优点	缺点	适用人群
模拟图传	①价格低廉，市面上的模拟图传发射和接受套装通常在1000元以内； ②可以多个接收同时接收视频信号，模拟图传的发射端相当于广播，只要接收端的频率和发射端一致，就可以接收到视频信号，方便多人观看;选择较多、搭配不同的天线可实现不同的接收效果； ③工作距离较远，以常用的600mw图传发射为例，开阔地工作距离在2km以上； ④配合无信号时显示雪花的显示屏，在信号微弱时，也能勉强判断飞机姿态； ⑤一体化的视频接受及DVR和FPV专用视频眼镜技术成熟，产品选择多； ⑥视频信号基本没有延迟，对于低空高速飞行必备。	①发射、接受和天线的产品质量良莠不齐，新手玩家选择困难； ②易受到同频干扰，两个发射端的频率若接近时，很有可能导致本机的视频信号被别人的图传信号插入，导致飞机丢失； ③接线、安装，调试需要一定经验，对于新手而言增加学习成本； ④飞行时安装连接天线、接收端电池、显示器支架等过程繁琐； ⑤没有DVR功能的接收端无法实时回看视频，而有DVR功能的接收端回看视频也较为不便； ⑥模拟图传发射端通常安装在机身外，影响一体机的美观； ⑦玩家个人安装的图传天线若安装不当，可能在有的飞行姿态下会被机身遮挡，导致此时接受信号欠佳，影响飞行安全； ⑧视频带宽小，画质较差，通常分辨率在640*480，影响拍摄时的感观。	有一定基础，对穿越飞行等项目热衷的进阶玩家。
数字图传	①使用方便，通常只需在遥控器上安装手机/平板电脑作为显示器即可； ②中高端产品的图像传输质量较高，分辨率可达720p甚至1080p； ③中高端产品的传输距离亦可达2km，与普通模拟图传相媲美； ④实时回看拍摄的照片和视频方便； ⑤集成在机身内，可靠性较高，一体化设计较为美观。	①中高端产品的价格昂贵； ②低端产品的有效距离短和图像延迟问题非常严重，影响飞行体验和远距离飞行安全； ③普通手机和平板电脑在没有配备遮光罩的情况下，在室外环境下飞行时，较低的屏幕亮度使得飞手难以看清画面； ④限于厂商实力和研发成本，不同的数字图传对手机/平板作为显示器的兼容性没有充分验证，某些型号可能适配较差。	新手玩家，中高端数字图传亦可适应高端玩家要求，但对于穿越飞行而言目前的数字图传延迟仍然较要实现航拍功能时需外接显示器或使用手机/平板电脑作为显示器。

二、无人机数字图传的工作过程

以数字图传为例，整个图传工作过程大致如下：无人机上挂载的视频拍摄装置将采集的视频信号传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选，抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的接收系统，由接收系统再通过HDMI传输到显示设备上(显示器或平板电视)，或者是通过USB传输到手机与平板电脑上。由此，操控者就能实时地监控到无人机航拍的图像。

三、无人机数字图传的主要技术指标

下面以本人做工业级多旋翼无人机项目为例，说明选择无人机数字图传需要关注的主要技术指标：



1、延时：图传的延时主要来自图传编码和摄像机成像。实际应用中，选型要求为相机到显示器之间的延时小于500ms，小于300ms更好。

2、传输距离，这个指标很关键，不能只看厂家的标称，需要自己实测，以装到整机上实际测试的结果为准。

3、频段：图传的工作频段，场景的是300~600MHz之间的。

4、发射功率：指图传发射端的发射功率，针对工业级多旋翼无人机，要求发射功率≤1W，否则容易对飞控或数传模块造成干扰；

5、体积和重量：指图传发射端的体积和重量，这两个指标越小，越容易集成到无人机机架上；

6、接口：图传发射端的视频接口最好是HDMI，接收端的视频接口是HDMI最好，网口的也可以使用；

7、方便调试；

8、防干扰性强。

四、无人机数字图传使用注意事项

1、图传发射端安装注意事项：

①上电之前一定要先安装无人机天线，并且确保天线拧紧，否则会损坏设备。上无人机之前，先确定无人机遥控、数传、图传以及周边环境是否存在同频干扰和倍频干扰的情况。如存在频率干扰，不建议测试，以防损坏无人机，如无此情况则可进行飞行拉距测试。

②将图传、数传、遥控接收机安装在无人机上时，请尽可能将他们的天线以最远的距离摆设，防止相互之间低噪增大。图传标配天线为全向天线，请在安装时注意将天线与地面保存垂直，否则会影响测试效果，建议将图传天线垂直向下。图传天线安装时，请不要将天线固定在金属上，并且不要用胶带以及其他物体包裹天线黑色区域。

③飞行之前，请插上视频信号源并确保接收机图像正常接收后，再进行拉距测试。



2、接收机吸盘天线安装

①接收机安装主要注意接收天线摆放，吸盘天线请勿直接放在地上，否则会严重影响测试效果。可配本公司三脚架进行安装。如没有三脚架，可以将吸盘放至车顶（至少要离地面1.2m以上），安装位置与发射机之间不要有明显遮挡物。在摆放吸盘天线时请注意将2个吸盘尽量拉开距离，这样效果会更好。吸盘天线为全向天线，安装时请注意与地面垂直。

②在摆放天线时，如有遥控/数传发射天线时。请一定将天线拉开距离至少6m以上，否则会对图传接收造成干扰，如遥控/数传配置的是定向天线，请将图传天线放在定向天线覆盖范围以外，否则会严重影响测试效果。

③吸盘馈线是纯铜芯，馈线的柔韧度和受力强度有限制，吸盘拆卸或安装时，请不要用力拉扯馈线也不要折馈线，尽量使馈线成弧形状。不要直接提起馈线方式拿吸盘，请按照配件图里面的照片将馈线整理起来，然后手握吸盘底部，轻拿轻放以延长吸盘使用寿命。

3、接收机玻璃钢天线安装

①与吸盘天线安装方式类似，安装位置不要与发射机之间有明显遮挡物，安装高度至少要离地1.2m以上。玻璃钢天线尾端银色区域为安装区域。可以用抱箍安装在一些牢固金属（比如玻璃钢天线三脚架）上。玻璃钢天线白色区域请务必不要和金属接触，否则会影响接收效果。玻璃钢天线为全向天线，安装时请保持与地面垂直。

②在摆放天线时，尽可能将两根天线拉开距离，这样会提高测试效果。如有遥控/数传发射天线时，请一定将天线拉开距离至少6m以上，否则会对图传接收造成干扰，如遥控/数传配置的是定向天线，请将图传天线放在定向天线覆盖范围以外，否则会严重影响测试效果。

③标配馈线是纯铜芯，馈线的柔韧度和受力强度有限制，玻璃钢天线拆卸或安装时，请不要用力拉扯馈线，也不要折馈线，尽量使馈线成弧形状。在测试结束，请整理好馈线并轻拿轻放以延长馈线使用寿命。

五、无人机图传常见问题

为什么接收机无图像？	①检查发射机电源是否连接。 ②检查所有的插头连接是否牢固，天线架设是否正确。 ③检查接收机的频率是否与发射机频率一致。 ④检查信源是否正常。 ⑤检查附近是否有同频干扰。 ⑥检查发射机工作是否正常。
为什么图像质量不清晰？	①检查发射机与摄像机的视频线和接口是否正常。 ②检查附近是否有同频干扰。
为什么显示屏会出现马赛克？	①发射机天线是否被机身位置挡住。 ②发射机与接收机的距离是否过与偏远。 ③是否有同频干扰。
接收机屏幕出现雪花、马赛克怎么办？	①检查发射机端是受云台电机还是螺旋浆电机的影响，如果是，可以不共用电源试试，或者用天线延长线将天线远离这些位置，也可以考虑换另外一个频段的图传系统。 ②检查是否有外界的同频干扰，可以换另外频段的图传系统。
图传设备对数传有干扰，导致数传出现时断时续	①条件允许的情况下，建议更换不同频段的图传设备； ②调小发射功率，直至发射机不再干扰数传设备； ③市场上多数数传设备的输入滤波器设计不完善，需要在该数传外延增加一个无源滤波器。
图传的电源和动力电源的问题	图传和动力电源共电应该是可以的，图像如果出现网纹、细点、OSD字符跳动等现象说明电源部分没有处理好，图传也可以单独供电做个拉距试验。
图传的功率和高度的问题	根据无线电传输原理，功率增加四倍，传输距离增加一倍，传输距离和发射天线的高度的平方成正比，所以应该明白为啥有些人用200mW也能达到2km的可能了，图传的实际传输距离受天气、无线电环境等诸多因素影响，具有较大的偶然性。