无人机的图传是什么技术?为什么WiFi就没有这么强的信号?

无人机的图传是什么技术?为什么WiFi就没有这么强的信号?,第1张

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。

刚刚接触无人机的小伙伴,应该都时常听到GPS模式、运动模式、姿态模式这些名词吧,那么他们都代表什么含义呢,今天就来给大家讲讲。

大疆的飞控都有以下三种飞行模式:

1、GPS模式:适合新手。可定点定位,(使用最频繁的一种模式)

2、姿态模式:NAZA 没有装GPS,只能用此模式飞行。使用率一般,不能定点但可以定高。需要修正姿态,适合有一定飞行经验的玩家。

3、手动模式:可以判定飞行器重心是否合适,传说可以救机,或经验丰富高手用于3D飞行,很少人使用。不定点,不自动修正姿态。

下面来详细解释一下:

1、GPS模式,大疆无人机称“P模式”。顾名思义,就是无人机使用GPS模块或多方位视觉系统实现精确悬停,指点飞行、规划航线等都需要在该模式下进行。

GPS信号良好时,无人机可以实现精准定位

GPS信号较差但光照良好时,无人机利用视觉系统实现定位,但悬停精度会变差

GPS信号较差并且光照条件也差的时候,无人机不能实现精确悬停,仅提供姿态增穏。无人机此时相当于姿态模式。

 大疆无人机的三种飞行模式详解

2、运动模式,大疆无人机称“S模式”。在该模式无人机通过GPS模块或下视视觉系统实现精确悬停,相比于GPS模式,该模式下操作无人机时灵敏度更高,速度更快。该模式主要为满足部分熟练飞手体验竞速而设置。不建议新手尝试。

 大疆无人机的三种飞行模式详解

3、姿态模式,大疆称为“A模式”。在该模式下,不使用GPS模块和视觉系统进行定位,无人机仅提供姿态増稳。实际操作中,无人机会明显的出现漂移,无法悬停,需要飞手通过遥控器来不断修正无人机的位置。姿态模式考验的是飞手对于无人机的操控性。在一些紧急情况下,需要切换姿态模式。

 大疆无人机的三种飞行模式详解

4、手动模式,大疆无人机默认没有该模式。一般用到手动模式的,都是玩穿越机的老司机,这种模式下,无人机的所有动作包括稳定姿态都需要飞手通过遥控器来控制,新手操作的话,比较危险。

大疆无人机可通过遥控器上的 飞行模式切换开关进行切换,在Dji Go应用中设置允许切换飞行模式,之后便可以自由切换。

大疆无人机的三种飞行模式详解

 大疆无人机的三种飞行模式详解

大疆无人机的三种飞行模式详解

精灵3遥控器篇:P、A、 F 三种飞行模式的详细说明:

假如您想使用P模式以外的飞行模式,请按如下步骤操作:

在APP相机界面中,找到“飞控参数设置”,选择“高级设置”,打开“允许切换飞行模式”,才能使遥控的模式切换生效。否则遥控器切换档位后,飞行器仍是默认的P模式

(一) P模式

精灵3的P模式是最为常用的模式,表现比较安全稳定。

P模式又分为P-GPS、P-OPTI和P-Atti三种模式,

在遥控器切换到P档时,这三种模式根据条件不同自动进行切换,并不需要手动调整。

[P-GPS]

P-GPS模式在卫星数大于或等于6个时自动启用,

此时飞行器可以实现空中准确悬停,而且卫星数越多,飞行器的悬停精度越高。

假如飞行器高度低于3米,视觉定位系统满足工作条件,同时提供视觉定位和超声波增稳。

因此,在P-GPS状态下,飞行器在水平和竖直方向都比较稳定。

[P-OPTI]

当飞行器接收不到卫星信号或卫星信号非常微弱,但飞行环境满足视觉定位条件时,

飞行器将自动切换到P-OPTI模式,这一模式仅限于飞行高度三米以下时使用。(超过3米高度,将为P-GPS或P-Atti模式。

此时视觉定位和超声波模块使飞行器在水平和垂直方向比较稳定。

注意:在室内飞行时,假如地面和光照不满足视觉定位条件,那么飞行器无法使用这个模式,

将自动切换到P-Atti模式(姿态模式)。

[P-Atti]

当飞行器接收不到卫星信号或卫星信号非常微弱,飞行的地面也不满足视觉定位条件时,飞行器将自动切换到P-Atti模式,即姿态模式。

在这一模式下飞行器仅能依靠气压计在竖直方向上相对稳定,而水平方向表现为自然漂移。

因此 P-Atti模式下,您需要手动调整飞行器的水平方向姿态,此时返航点无法成功记录。

这个模式下飞行器漂移存在炸机风险,最好避免进入这一模式。

建议新手在视矩内的近处使用飞行器,并且远离建筑或树木等障碍物,减少进入该模式的风险。

大疆无人机的三种飞行模式详解

(二) A模式

A模式是半手动的姿态模式,在使用时飞行器的表现与P-Atti模式相同,

飞行器在竖直方向比较稳定,水平方向表现为自然漂移。

这一模式是手动选择不使用GPS模块,使飞行器不使用卫星信号增稳,

与P-Atti的最大区别在于A模式是主动选择使用姿态模式,

而P-Atti模式则是由于条件不足被迫进入姿态模式。

这一区别也使A模式在卫星信号良好的情况下可以记录返航点,并实现准确返航。

P-Atti模式由于是卫星信号不足被动进入的,所以无法记录返航点,也无法准确返航。

(三) F模式

F模式是高级应用模式。目前仅能使用F模式中的航向锁定功能。

航向锁定功能是用于确定一个飞行坐标系,X轴正方向为水平向右,Y轴正方向为水平向前,

当飞行器处于航向锁定状态时,无论机头朝向是哪边,飞行器对遥控信号的响应如下:

控制飞行器向右飞行时,飞行方向与X轴正方向一致;

控制飞行器向前飞行时,飞行方向与Y轴正方向一致。

因此,航向锁定又称为无机头模式。

航向锁定功能的开启办法如下:在飞控参数设置页面,找到高级功能选项,

点击进入后选择允许切换飞行模式和允许航向锁定模式。

请将遥控器切换到F档,

飞行器的机头方向已经设为Y轴正方向,向右飞行的方向即为X轴正方向,

坐标系确定不因机头旋转而改变。在高级功能选项中可重置坐标系的X和Y轴正方向。

小编提醒您最好不要切换飞行模式,GPS模式自带稳定和位置信息,所以飞行起来比较简单,而且飞行时候飘逸很小或者没,但是一旦切到姿态模式或者手动模式飞行器就会飘逸,高度会变化,所以控制起来难度增大,新手不建议切换。模式切换按键在左上角,一般切断自动返航或者失控保护的时候切到姿态在切回GPS来打断自动返航行为的。


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