大疆高清图传采用了什么技术?实际延迟率有多高

大疆高清图传采用了什么技术?实际延迟率有多高,第1张

Mavic 采用全新的OcuSync图传技术。作为LightBridge高清图传系列的重要一员,OcuSync在多种速率下都远超Wi-Fi和一般图传的链路性能。OcuSync利用了高效的数字压缩技术和信道传输技术,在各种不利的无线传输场景下获得稳定的高清视频流传输,相比传统模拟图传,OcuSync支持720p和1080p图传,图像清晰度大约提升4到10倍,而且不会出现模拟图传经常出现的偏色、雪花点、花屏、闪烁现象,为用户提供更加清晰的飞行视野。在相同发射功率下,OcuSync图传比模拟图传远得多,OcuSync支持7km*以上的图传遥控距离,巨大的链路余量也明显的增强了对抗干扰和遮挡的能力。

OcuSync为航拍应用进行通信机制和参数的优化,做到全面平衡的性能优化。市面上有号称接近零延迟的图传,但是这类图传的物理层传输比较简化,占用带宽较宽,无法自适应信道状况的变化。干扰信道中或者遮挡情况下,图传质量急剧下降,无法适应远场和复杂传输环境的应用。由于系统集成度不高,配合上相关的相机、显示设备,屏到屏的延迟会显著上升。而OcuSync在低延迟与接收性能之间做了平衡折中,遥控命令的传输时延低达5ms,视频数据无线链路的传输时延低到10ms,而视频内容屏到屏延迟低达130ms,此时也能保障飞机在各种复杂无线环境中表现可靠有效。另外由于OcuSync图传系统集成了视频处理和编码、信号传输,深度整合集成度较高,因此性价比也相对较高。在飞行前,OcuSync会自动扫描并选择干扰最低的频段,为你提供更稳定的通信,更能与DJI GO 4 紧密结合,实时回传关键飞行参数,还可用于下载照片和视频,速度高达40Mbps。

目前市面上还有一类基于Wi-Fi技术的图传方案,与Wi-Fi方案相比,OcuSync的图传体验显著不同。Wi-Fi主要考虑消费电子产品的局部互联,多数设备通信用于几米到数十米之间,Wi-Fi协议为了照顾到低成本应用,链路性能偏弱,导致Wi-Fi的收发机链路性能偏弱,无法检测微弱信号或者在一定干扰环境中检测有用信号;而OcuSync设计中采用了大量当今通信领域最为先进的传输技术,对比过灵敏度、抗干扰性能、抗衰落性能、高速移动、多设备等多个场景,Wi-Fi均无法直接与OcuSync进行比较。对用户而言,这种差别对应着流畅与卡顿图传的不同体验,也对应着飞行范围远近的不同体验,还对应着干扰情况下或者信号遮挡情况下图传遥控的不同体验。另外由于Wi-Fi采用传统协议栈,建立链接或者失步后重新建立链接时间较长,约在数秒到十多秒,OcuSync则采用跨层设计,建立链接和重新建链时间可以低至1秒以内。

除了点到点的图传功能,OcuSync还支持多设备的无线链接。比如OcuSync支持FPV眼镜、遥控器和Mavic飞机三者之间都是无线链接。另外,还可以添加一个额外的接手机APP的遥控器,实现教练模式辅助飞行或者实现FPV视频共享观看。这是OcuSync组网功能的一个扩展尝试,给用户带来全新的体验。*FCC标准,在无干扰室外空旷环境测得。

精灵 PHANTOM 4 PRO技术参数

飞行器

重量(含电池及桨)

1388 g  

轴距

350 mm  

最大上升速度

运动模式:6 m/s

定位模式:5 m/s  

最大下降速度

运动模式:4 m/s

定位模式:3 m/s  

最大水平飞行速度

运动模式:72 km/h

姿态模式:58 km/h

定位模式:50 km/h  

最大可倾斜角度

运动模式:42°

姿态模式:35°

定位模式:25°  

最大旋转角速度

运动模式:250°/s

姿态模式:150°/s  

最大起飞海拔高度

6000 m  

最大可承受风速

10 m/s  

最大飞行时间

约30分钟  

工作环境温度

0℃至40℃  

卫星定位模块

GPS/GLONASS双模  

悬停精度

垂直:

±0.1 m(视觉定位正常工作时)

±0.5 m(GPS定位正常工作时)

水平:

±0.3 m(视觉定位正常工作时)

±1.5 m(GPS定位正常工作时)  

视觉系统

视觉系统

前视视觉系统

后视视觉系统

下视视觉系统  

速度测量范围

飞行速度≤50 km/h(高度2 m,光照充足)  

高度测量范围

0 - 10 m  

精确悬停范围

0 - 10 m  

障碍物感知范围

0.7 - 30 m  

FOV

前视:水平60°,垂直±27°

后视:水平60°,垂直±27°

下视:前后70°,左右50°  

测量频率

前视:10 Hz

后视:10 Hz

下视:20 Hz  

使用环境

表面有丰富纹理,光照条件充足(>15 lux,室内日光灯正常照射环境)  

相机

影像传感器

1英寸CMOS

有效像素2000万  

镜头

FOV 84° 8.8 mm/24 mm(35 mm格式等效)

f/2.8 - f/11带自动对焦(对焦距离1 m - 无穷远)  

ISO范围

视频:

100 - 3200(自动)

100 - 6400(手动)

照片:

100 - 3200(自动)

100 - 12800(手动)  

机械快门速度

8 - 1/2000 s  

电子快门速度

8 - 1/8000 s  

照片尺寸

3:2宽高比:5472×3648

4:3宽高比:4864×3648

16:9宽高比:5472×3078  

PIV拍照尺寸

4096×2160(24/25/30/48/50p)

3840×2160(24/25/30/48/50/60p)

2720×1530(24/25/30/48/50/60p)

1920×1080 (24/25/30/48/50/60/120p)

1280×720(24/25/30/48/50/60/120p)  

照片拍摄模式

单张拍摄

多张连拍(BURST):3/5/7/10/14张

自动包围曝光(AEB):3/5张@0.7EV步长

间隔:2/3/5/7/10/15/20/30/60 s  

录像分辨率

H.265

C4K:4096×2160 24/25/30p @100Mbps

4K:3840×2160 24/25/30p @100Mbps

2.7K:2720×1530 24/25/30p @65Mbps

2.7K:2720×1530 48/50/60p @80Mbps

FHD:1920×1080 24/25/30p @50Mbps

FHD:1920×1080 48/50/60p @65Mbps

FHD:1920×1080 120p @100Mbps

HD:1280×720 24/25/30p @25Mbps

HD:1280×720 48/50/60p @35Mbps

HD:1280×720 120p @60Mbps

H.264

C4K:4096×2160 24/25/30/48/50/60p @100Mbps

4K:3840×2160 24/25/30/48/50/60p @100Mbps

2.7K:2720×1530 24/25/30p @80Mbps

2.7K:2720×1530 48/50/60p @100Mbps

FHD:1920×1080 24/25/30p @60Mbps

FHD:1920×1080 48/50/60 @80Mbps

FHD:1920×1080 120p @100Mbps

HD:1280×720 24/25/30p @30Mbps

HD:1280×720 48/50/60p @45Mbps

HD:1280×720 120p @80Mbps

视频最大码流

100 Mbps  

支持文件系统

FAT32(≤32 GB);exFAT(>32 GB)  

图片格式

JPEG;DNG(RAW);JPEG + DNG  

视频格式

MP4/MOV(AVC/H.264;HEVC/H.265)  

支持存储卡类型

Micro SD卡

最大支持128 GB容量,写入速度≥15 MB/s,传输速度为Class 10及以上或达到UHS-1评级的Micro SD卡  

工作环境温度

0℃至40℃  

充电器

电压

17.4 V  

额定功率

100 W  

APP / 图传

移动设备App

DJI GO 4  

工作频率

2.4G ISM,5.8G ISM  

实时图传

720P @ 30fps  

延时

Phantom 4 Pro:220 ms (取决于实际拍摄环境及移动设备)

Phantom 4 Pro +:160 - 180 ms  

移动设备系统版本要求

iOS 9.0 或更高版本

Android 4.4.0 或更高版本  

其他

注解

最大起飞海拔高度是指飞行器可以在该海拔高度范围内起飞。飞行器最大飞行高度默认限制为120米(最高可达500米)。各国家/地区的限飞高度有所不同,请联系当地的航空管理部门了解实际限高,飞行时需严格遵守当地法律法规。  

云台

稳定系统

3-轴(俯仰,横滚,偏航)  

可控转动范围

俯仰:-90°至+30°  

最大控制转速

俯仰:90°/s  

角度抖动量

±0.02°  

红外感知系统

障碍物感知范围

0.2 - 7 m  

FOV

水平70°,垂直±10°  

测量频率

10 Hz  

使用环境

表面为漫反射材质,且反射率>8%(如墙面,树木,人等)  

遥控器

工作频率

2.400 - 2.483 GHz和5.725 - 5.825 GHz  

最大信号有效距离

2.400 - 2.483 GHz(无干扰、无遮挡)

FCC:7000 m

CE:3500 m

SRRC:4000 m

5.725 - 5.825 GHz(无干扰、无遮挡)

FCC:7000 m

CE:2000 m

SRRC:5000 m  

工作环境温度

0℃至40℃  

电池

6000 mAh锂充电电池2S  

等效全向辐射功率(EIRP)

2.400 - 2.483 GHz

FCC:26 dBm

CE:17 dBm

SRRC:20 dBm

5.725 - 5.825 GHz

FCC:28 dBm

CE:14 dBm

SRRC:20 dBm  

工作电流/电压

1.2 A@7.4 V  

视频输出接口

GL300F:USB

GL300E:HDMI  

移动设备支架

GL300F:适用于平板电脑或手机

GL300E:自带屏幕(5.5英寸屏幕,分辨率1920×1080,亮度1000 cd/m2,Android系统,系统内存4G RAM+16G ROM)  

智能飞行电池

容量

5870 mAh  

电压

15.2 V  

电池类型

LiPo 4S  

能量

89.2 Wh  

电池整体重量

468 g  

充电环境温度

5℃至40℃  

最大充电功率

160 W

如果说飞控是无人机的大脑,那么图传系统就是无人机的“眼睛”,而我们通过无人机以上帝视角俯瞰美丽的世界。

无人机图传系统采用了适当的视频压缩技术、信号处理技术、信道编码技术、以及调制解调技术,将无人机所搭载的摄像机拍摄到的视频以无线方式实时传输到远距离接收器端的一种无线电子传输设备。

无人机图传系统如果按设备类型来分类,通常可以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远远好于模拟图传系统,所以工业级应用中通常都采用数字图传。

无人机的图传主要用到1.2G、2.4G、5.8G三个频段。

2.4G和WiFi属于同频段;1.2G是管制频段,在我国目前没有1.2G开放性的业余频段,只提供取得资格证书的无线电爱好者合法使用;5.8G这个频段国家划分了开放的业余频段,在5.8G工作的设备少,干扰较少,频率高天线可以更加小型化,但频率越高电子元器件的造价就越高,对天线等精度要求就更高,更容易发热,对靠近发射机的导磁体比低频更加敏感,做大功率就比低频更困难。

目前无人机图传主流的技术有OFDM、WiFi等。OFDM(正交频分多路复用)是多载波调制的一种,更适合于高速数据的传输,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OFDM也有缺点,比如载波频率偏移,对相位噪声和载波频偏十分敏感,峰均比比较高。WiFi传图是具有高性价比的无人机图传技术,但WiFi在技术上做了很多限定,很多厂家都是拿方案直接搭建,芯片设计是什么格式就是什么格式无法再做修改,WiFi传图干扰管理策略实时性不强,信号利用率也比较低。

无人机图传系统构成

无人机图传系统由远程服务器端、飞机端、店面中继端和手机视频控制端四个部分,比如大功率的WiFi模块一共有2个,分别嵌入无人机费继端和地面中继端。

无人机用到的大功率WiFi模块发射功率达到了+28dBm,传输距离可达2千米。大功率WiFi模块不仅仅可以实时的传输航拍相机的视频,还可以实时传递来自地面移动端,如手机等的控制信号。

为什么无线路由器的WiFi信号就传不了这么远?

在频率相同的情况下,无人机可以进行远距离图传,而无线路由器的WiFi信号这么远却没有信号,很大一部分原因在于无线路由器和手机等移动终端的功率不够。国家有相关规定无线路由器的发射功率不能超过100mW(20dBm),而天线增益一般是3dBi和5dBi,一些穿墙能力突出的产品则用了6dBi、7dBi的增益天线,天线增益的信号强度提升也还是非常有限,所以无线路由器的WiFi信号在没有障碍物阻挡的情况下覆盖200米就不错了。

另外日常生活中小功率的手机、电脑等也造成了很大的局限性,造成WiFi信号明明很好,但还是没法上网或者网络质量很差的现象。

这就好比两个人同时进山,分开一段距离后,嗓门大的人喊一句嗓门小的人能听见,而嗓门小的人回应嗓门大的人,嗓门大的人却什么也听不到,自然也不会有任何的回应。

实际上手机等通过WiFi上网,需要历经三次握手的过程才能真正地建立连接上网。如果WiFi信号端发射功率很大,而手机超出了它能回应信号的最大距离就会造成明明WiFi信号很强,也能接收到信息,但死活就是发不出去信息的情况。

另外,无人机是在室外较空旷的地方飞行进行图传,而路由器的WiFi一般是在有很多障碍物的复杂环境下使用。所以路由器的WiFi信号在家里能够覆盖个10来米就已经算不错了。

WiFi是实现无人机图传的无线技术之一。

那么为什么无人机图传的WiFi信号要比普通的WiFi设备的信号强呢?

1、无人机图传WiFi模块(SKW77)发射功率:

2、普通WiFi模块发射功率(以MTK WiFi模块为例,其他基本也差不多):

无人机图传WiFi模块的发射功率最大达到了28dBm(约640mW),而普通WiFi模块的发射功率最高一般是20dBm,100mW(图例中是18dBm),两者相差非常大。

这就是无人机图传WiFi信号比普通WiFi模块强的原因。

众所周知,无人机肯定是在室外使用的,而普通WiFi设备,像手机,AP等,一般在室内使用。使用场景的不同,所采用的频率和功率就不同,这就是两者最大的区别。

无人机在室外使用,要求传输距离远,对避障、穿透等也有需求,所以一般是采用2.4GHz频段的,因为5.8GHz频段由于频率较高,穿透能力比较差。而且功率也会比室内WiFi模块来的高。室外WiFi模块最大传输距离能达到多少呢?

我们来看一下室外网桥产品排名数一数二的UBNT的网桥产品的数据。UBNT的网桥,采用基于WiFi协议的TDMA技术,加上大的发射功率以及专用的天线,有效传输距离能达到15公里。

而对于普通室内使用的WiFi设备来说,设备之间的距离比较近,一般距离就几百米。而且考虑到对人体的辐射,一般无线AP/路由器的最大功率为20dBm(100mW)。有些无线路由器有增强功能,实际增大的就是发射功率。

也就是说不是WiFi信号一直比较弱,而是会根据使用场景、距离要求等采用不同的信号强度。

图传本质上是 刚WiFi一样的TDD的一个 信息分发和传输系统。

在摄影拍摄类的无人机的应用中,图传主要用于将摄像头采集的实时数据,向下发送至用户的终端。

图传可以工作在400M、800M,当然绝大数多数的民用无人机工作在2.4G的工科医频段。 在2400到2083.5MHz频段,无人机的飞控用与WiFi 类似的跳频信号,这个跳频信号将射频能量分散,然后增加了抗干扰的能力,带宽大约为18M。图传系统大概占十兆带宽左右,如果想要高速稳定的传输高质量的图像,那图像的采集、编码、压缩就需要非常大的技术实力了。目前大疆的飞控和图传都自己做,实力都是相当不错。

因为无人机也是一个质量受限、功率受限、空间面积受限的一个综合系统。 图传的功率一定是受到限制的。

你说的WiFi的功率不如无人机的图传系统功率大。这应该是个假象,因为咱们国家工信部规定在2.4GHz的工科医频段,基本上最大的发射功率只能到0.5瓦。

之所以有你说的现象,大致是因为,WiFi传输内容的密度比不上无人机图传系统的传输密度。

这个问题比较泛,无法回答准确。

因为这样的问题无法用几句话说明白,但也不是回答越多或者就某个技术细节回答的越多就能说明白。

因为实现技术方式方法多样,技术非常有深度,也不是几本书就是能研究明白。所以回答不准确的话怕误人子弟,仅就个人实际使用经验作答。

首先无人机搭载的图传分玩具级别,航模级别,工业级别。不同级别用的技术也是天差地别。

在此仅对工业级无人机的常用图传技术做简单说说。

无人机图传用的技术很多,常用的cofdm技术,也就是码分正交频分复用,公开的技术。

WIFI本来就是短距通信,远了没信号,由应用场景和技术标准决定。

其实说白了无线电传输就是电磁波,都知道波长越长越不容易被干扰,选对频道就行,而且主要是飞得人少,干扰源少,你让10个人拿着同频段的无人机飞试试稳不稳定。


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