一文全面认识无人机"图传系统"!

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一文全面认识无人机"图传系统"!

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”。

据了解,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。

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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。尤其在无人机行业应用的时候,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,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。

模拟图传系统

“模拟通信系统模型”
模拟通信系统模型

模拟图像传送是指对时间(包括空间)和幅度连续变化的模拟图像信号作信源和信道处理,通过模拟信道传输或通过模拟记录装置实现存储的过程。

一般用扫描拾取图像信息和压缩频带等信源处理方法得到图像基带信号,再用预均衡、调制等信道处理方法形成图像通带信号。

数字图传系统

“数字通信系统模型"
数字通信系统模型

图像数字传送是指数字化的图家信号经信源编码和信道编码,通过数字信道(电缆、微波、卫星和光纤等)传输,或通过数字存储、记录装置存储的过程。

数字信号在传输中的最大特点是可以多次再生恢复而不降低质量。还具有易于处理、调度灵活、高质量、高可靠、维护方便等优于模拟传输的其他特点。

数字图传根据其所传输视频每帧的像素分辨率的不同又可细分为D1(720*576)、高清720i/p(1280*720)和全高清1080 i/p(1920*1080)等级别。但即使是全高清级别的图传,就其传输制式、带宽、帧率实际码流速度、传输延迟、有效传输距离方面来说也是有很大差别的。

目前市面上全高清图传的制式和分辨率主要1080i和1080p 两种,其常用帧率又可分为25fps、30fps、50fps和60fps四种、带宽也基本分为4MHz、6MHz和8MHz三种、实际码流速度则从2Mbps到12Mbps不等、端到端的传输延迟也基本在400ms到1200ms之间、1W发射功率的有效传输距离从几百米到20km左右不等。

需要说明的是i/p制式(隔行/逐行)、帧率、图像实际码流速度、图传传输延迟及有效传输距离等指标的不同,在观看回传视频或实际应用时,在图像画面细腻度、图像流畅度、图像大动态场景变化、图像色彩过渡柔和度及环境适应性等方面的用户体验差别是非常大的。

模拟图传 VS 数字图传

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通俗的描述模拟过程和数字过程

A对我说一句话:123456789,需要我完整地描述给B,那么通常情况下我会将A的语气声调都记录下来,尽可能完全地将这句话转述给B,但是又由于我和B是不同地方的人、或者当时外界很吵杂,那么B听到这句话可能就变成了113456789。

我可以将A的这句话记在本子上:然后在递给B,那么一般情况下B所看到的就是:123456789,但是这就可能漏掉了当时A说这句话所包含的情感(气愤、哀伤等等)。

1.硬件及电路:

模拟图传:由于对硬件以及走线的敏感性,不同厂家用同一方案做出来的产品都会有较大差别,又由于天线工艺的原因,市面模拟图传质量千差万别。

数字图传:将模拟信号数字化,提高了电路本身的容错能力,在稳定性和可靠性上有着得天独厚的优势,也因为这个原因,数字图传对硬件电路本身的敏感性大大降低。

2.传输信号:

模拟图传:由于将噪声和叠加在有用信息一起,所以在分辨噪声和有用信息上有较大的难度,在去除噪声的同时,有用信息也可能会被除掉;同样地,模拟图传不能简单的放大功率,以达到增大传输距离的目的;

数字图传:噪声不影响信息本身传递,可通过软件方式滤除绝大部分噪声,即可消除噪声积累,通过后期不同的校验技术保证信息传递的可靠性,此外数字信息也便于加密,信息保密性大大增强。

3.易用性:

模拟图传:记录的信息为信息本身,可能受到记录精度等外界环境影响。

数字图传:图像信号本身为数字信号,易于记录,同时也利于连接各种数字接口,可用现代计算技术对信号进行处理。

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但是限于目前的技术,数字图传技术,仍然有瓶颈 —— 例如数字图传处理技术对处理器资源要求较高,在信号受到严重干扰的情况下容易造成MUC卡死、丢帧等情况;在高分辨率的情况下帧数较低。

同时数字图传还面临着技术复杂程度较高,频带利用率低,对同步要求较高的问题,不过随着技术的发展这些问题会慢慢的以解决,总的来说数字图传技术是未来图像传输技术发展的大方向。

对于,无人机图传系统应用上,模拟图传和数字图传如何区别选用?其延时问题与什么有关?主要还是要从具体应用上的指标参数要求来选择。忽略实际应用去单纯的追求某一指标,其意义不大,需综合取舍择优而用。

如4K视频摄像机,Gopro hero 4 可以拍摄,其价3-4K,RED 专业相机也可拍摄4K视频,其价竟高达20W+,两者都是4K摄像机,价格虽是天壤之别,却各有其拥趸各取所需。

本文转载自: 电子开发圈
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