(原標題:【技術】無人機如何在低功耗前提下實現(xiàn)超遠距離無人機圖傳)
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大疆Mavic
大疆新品Mavic的“7公里無人機圖傳”讓人睜大了眼,驚訝之余人們都對無人機遠距離圖傳產生了興趣,無人機想要做超遠距離圖傳究竟需要什么樣的技術呢?無人機圖傳的距離和功耗在無人機上如何進行平衡?技術實現(xiàn)上有什么樣的難度?為了解決這些問題,我們邀請了上海大楚電子創(chuàng)始人兼CEO、上海后洪電子創(chuàng)始人汪東為我們講述“無人機圖傳的那些事”。以下是汪東在硬創(chuàng)公開課的演講摘編。
無線傳輸途徑和特點
途徑
無人機圖傳實現(xiàn)超遠距離有很多選擇,可以是有線的,也可以是無線的。在一般情況下,肯定是有線傳輸更加的遠,上萬公里傳輸都是可以的。拿語音傳輸來說,當面對話靠聲波傳輸,雖然聲波傳輸距離很短,但是不借助高科技手段也是可以的(比如我們上學時候學的“紙杯電話”)。而圖像的話就必須要通過現(xiàn)代通訊手段才行,比如光纖。
電磁波的頻率
提到現(xiàn)代通訊手段,就要講到電磁波頻率,通常來說,電磁波頻率越低傳播越遠。比如軍事活動所需要的保密通訊電話的傳輸,就屬于超短波頻率,傳輸比較遠,地面通訊一般使用這種頻率(對講機等)。而一些需要中繼傳遞的通訊方式(通過中繼塔臺等)用的是短波,短波就比超短波頻率更低,能傳播的更遠,幾百公里上千公里都是可以的,比如VOA的電臺用的就是短波頻率。
遠距離傳輸肯定是數(shù)據(jù)量越窄傳播的越遠,發(fā)射功率越大靈敏度越高,由此就涉及到了功率的問題。
功率
想要超遠距離發(fā)射信息,功率越大發(fā)射越遠。像那些架在高的地方的電視塔都是功率幾千瓦甚至上萬瓦的。舉個簡單的例子,比如廣播通過塔臺發(fā)射之后,很大面積地區(qū)都能收到廣播,這個功率肯定小不了,電視工作者如果暴露在發(fā)射設備下那么對身體的傷害是非常大的。
北京廣播電視塔
綜上,各種運營商的設備同理,他們加大基站或者塔臺的功率,都是為了傳的更遠。
帶寬
帶寬語音一般來說都是3K左右,因為普通人說話3K就夠了,如果能夠壓縮的話幾百K就夠了,所以語音的傳輸帶寬是非常小的。而現(xiàn)在無人機的帶寬都是以M起步,這對遠距離傳輸?shù)奶魬?zhàn)就大了很多。傳輸距離取決于靈敏度,根據(jù)香農公式,帶寬增加十倍,靈敏度就下降十倍,所以帶寬對于無線傳輸來說是很珍貴的。
圖像傳輸?shù)奶攸c
圖像傳輸跟普通信號傳輸相比特點還是比較鮮明的:
1、圖像傳輸?shù)奶攸c是數(shù)據(jù)量太大了。TXT等文件通常都是幾K起步,而圖像數(shù)據(jù)量就大得多,比如iPhone隨意照張照片就要幾M了,所以需要的帶寬要很高。
2、圖像傳輸不能有時延,跟大家看電影一樣,有卡頓就不能忍受了,此外,我們看電影,高清圖像就很爽,模糊就受不了。
綜上,無人機傳輸?shù)奶攸c就是,數(shù)據(jù)量大,延遲要求要低。這都是無線傳輸最難管控的地方。
無人機超遠距離傳輸?shù)囊?/h2>
上文說過,無人機圖像傳輸?shù)奶攸c是圖像質量要求高,實時畫面監(jiān)控延遲要低,除了這兩點外還有一些問題:
因為無人機是便攜設備,所以它的功率不可能非常的大,所以傳輸功耗要小,但是功耗小與距離遠就是矛盾的。
另外,無人機傳輸要抗干擾能力強,因為無人機經常要在人群密集或者有電磁干擾等環(huán)境復雜的情況下進行工作,這樣難免傳輸會受到外界影響,這也是個問題。
世界上對無人機傳輸也有相應的標準,這些標準也對無人機傳輸有了一些限制。
傳得遠首先要過功耗功率這一關。世界上對無人機有功耗標準的規(guī)定,比如歐洲要過CE,美國要過FCC,無人機標準涉及無線通訊方面就是EMC電池兼容方面的要求、功耗和發(fā)射功率不能超過多少等等。比如大疆精靈4的CE要求是20 、FCC要求23,最新的產品御CE要求23、FCC要求26,這些都給無人機的傳輸進行了限制。
除了這些要求還有電池的發(fā)展局限性,這個是個傳輸以外的問題,在這里就不多談了。
大疆精靈4
綜上,無人機無人機圖傳遠距離傳輸?shù)囊螅偨Y來說就是:質量要高,功率要低,抗干擾能力要強,傳輸距離要遠,國家法律法規(guī)的限制以及電池技術的發(fā)展。