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(nóng)公式,距離和帶寬有關(guān)系,距離遠帶寬就要窄,之所以限制很多飛行設(shè)備都在用一些快要淘汰的調(diào)制技術(shù)(比如飛機要調(diào)幅波),就是需要平衡傳輸距離和功耗之間的關(guān)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(guān)的技術(shù),也就是無限通訊最重要的技術(shù)。
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(dāng)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(shù),目前那些技術(shù)是用在無人機圖傳方面的技術(shù)呢?
Mavic實時圖傳
無人機圖傳技術(shù)
先用形象的方式介紹幾個名詞(學(xué)通訊相關(guān)的同學(xué)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(chǎn)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(shù),好比是八路,隱蔽性高、抗干擾能力強。
調(diào)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(zhǔn)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(guān)于信道技術(shù)就是抓重點的基礎(chǔ),比如目前常見的MPEG-2、MPEG-4等技術(shù),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(guān)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(shù)由OFDM、WiFi等。
OFDM
在技術(shù)上,目前很多無人機喜歡用的傳輸技術(shù)為OFDM,是多載波調(diào)制的一種,該技術(shù)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?qū)诡l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(shù)。
WIFI
除了OFDM之外,很多廠家也都在使用WiFi技術(shù),可能WiFi說出來讓人感覺很低端,其實不是這樣的,WiFi技術(shù)也在不停的進步。
WiFi傳輸是具有高性價比的無人機圖傳使用最廣泛的技術(shù),但是因為WiFi在技術(shù)上有很多限定,且不可修改的,并且很多廠家都是拿來方案直接搭建,所以其缺點也十分突出:比如芯片設(shè)計成什么格式就是什么格式的,無法修改,技術(shù)比較固化;干擾管理策略實時性不強;信道利用率比較低等等。
另外WiFi傳輸還有跟物理層的銜接不緊密的缺點,導(dǎo)致反應(yīng)不迅速,傳輸時延較大,最多有秒級的時延。
在FPV模式下更需要低時延才行
說到時延,端到端的時延主要有以下幾個方面:
高層組包時延
高層到物理層的時延
時隙資源分配機制導(dǎo)致的時延
傳播的時延
物理層處理時延,解調(diào)解碼等
高層處理時延
這兩種圖傳方式應(yīng)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(diào)制技術(shù),比如用擴頻來提高抗干擾能力、信道信源技術(shù)的優(yōu)化等等。大疆以前是使用的WiFi技術(shù),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(shù)還是OFDM傳輸技術(shù),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公里圖傳雖然聽上去特別牛,其實是功耗和距離平衡之間的傳輸以及傳輸技術(shù)的調(diào)制掌握的比較好。