無人機“眼睛” 正確認識無人機圖傳系統(tǒng)

“如果飛控被稱為無人機的大腦，那么圖傳系統(tǒng)就可以比做無人機的“眼睛”。”深圳優(yōu)鷹科技蔡英杰博士曾在接受專訪的時候這樣形容無人機的圖傳系統(tǒng)。

據(jù)了解，所謂無人機圖傳系統(tǒng)，就是采用適當?shù)囊曨l壓縮技術、信號處理技術、信道編碼技術及調制解調技術，將現(xiàn)場無人機所搭載的攝像機拍攝到的視頻以無線方式實時傳送到遠距離后方的一種無線電子傳輸設備。無人機圖傳系統(tǒng)，尤其是高質量的圖傳系統(tǒng)在行業(yè)無人機的應用中扮演著極為重要的角色，是不可或缺的。尤其在無人機行業(yè)應用的時候，在絕大多數(shù)任務場合都需要在遠離現(xiàn)場的情況下，實時、可靠的觀察或獲取現(xiàn)場圖像及視頻，而此時無人機圖傳系統(tǒng)就會顯現(xiàn)出它的重要作用。如果飛控被稱為無人機的大腦，那么圖傳系統(tǒng)就可以比做無人機的“眼睛”。

如果按設備的類型來分類，通?？煞譃槟M圖傳和數(shù)字圖傳兩大類，由于數(shù)字圖傳所傳輸?shù)囊曨l質量和穩(wěn)定性都要遠遠好于模擬圖傳系統(tǒng)，所以在工業(yè)級應用中通常都采用數(shù)字圖傳。數(shù)字圖傳根據(jù)其所傳輸視頻每幀的像素分辨率的不同又可細分為D1(720*576)、高清720i/p(1280*720)和全高清1080 i/p(1920*1080)等級別。但即使是全高清級別的圖傳，就其傳輸制式、帶寬、幀率實際碼流速度、傳輸延遲、有效傳輸距離方面來說也是有很大差別的。目前市面上全高清圖傳的制式和分辨率主要1080i和1080p 兩種，其常用幀率又可分為25fps、30fps、50fps和60fps四種、帶寬也基本分為4MHz、6MHz和8MHz三種、實際碼流速度則從2Mbps到12Mbps不等、端到端的傳輸延遲也基本在400ms到1200ms之間、1W發(fā)射功率的有效傳輸距離從幾百米到20km左右不等。需要說明的是i/p制式(隔行/逐行)、幀率、圖像實際碼流速度、圖傳傳輸延遲及有效傳輸距離等指標的不同，在觀看回傳視頻或實際應用時，在圖像畫面細膩度、圖像流暢度、圖像大動態(tài)場景變化、圖像色彩過渡柔和度及環(huán)境適應性等方面的用戶體驗差別是非常大的。

在大疆社區(qū)里，一篇《 模擬圖傳VS數(shù)字圖傳》或許能夠清晰的告訴這二者的區(qū)別與聯(lián)系。筆者摘錄如下：

文章首先給出了 模擬圖傳與數(shù)字圖傳概念和定義。

模擬圖像傳送是指對時間(包括空間)和幅度連續(xù)變化的模擬圖像信號作信源和信道處理，通過模擬信道傳輸或通過模擬記錄裝置實現(xiàn)存儲的過程。一般用掃描拾取圖像信息和壓縮頻帶等信源處理方法得到圖像基帶信號，再用預均衡、調制等信道處理方法形成圖像通帶信號。

數(shù)字通信系統(tǒng)模型

圖像數(shù)字傳送是指數(shù)字化的圖家信號經(jīng)信源編碼和信道編碼，通過數(shù)字信道(電纜、微波、衛(wèi)星和光纖等)傳輸，或通過數(shù)字存儲、記錄裝置存儲的過程。數(shù)字信號在傳輸中的最大特點是可以多次再生恢復而不降低質量。還具有易于處理、調度靈活、高質量、高可靠、維護方便等優(yōu)于模擬傳輸?shù)钠渌攸c。

對比起來：

文章的作者用了一段通俗的話語描述了模擬過程和數(shù)字過程：

1，假如：A對我說一句話：123456789，需要我完整地描述給B,那么通常情況下我會將A的語氣聲調都記錄下來，盡可能完全地將這句話轉述給B，但是又由于我和B是不同地方的人、或者當時外接很吵雜，那么B聽到這句話可能就變成了113456789。

2，類似地：我可以將A的這句話記在本子上：然后在遞給B，那么一般情況下B所看到的就是：123456789,但是這就可能漏掉了當時A說這句話所包含的情感(氣憤、哀傷等等)。

文章中，作者這樣比較模擬圖傳和數(shù)字圖傳有著類似的關系：

一.硬件及電路：

模擬圖傳：

由于對硬件以及走線的敏感性，不同廠家用同一方案做出來的產(chǎn)品都會有較大差別，又由于天線工藝的原因，市面模擬圖傳質量千差萬別。

數(shù)字圖傳：

將模擬信號數(shù)字化，提高了電路本身的容錯能力，在穩(wěn)定性和可靠性上有著得天獨厚的優(yōu)勢，也因為這個原因，數(shù)字圖傳對硬件電路本身的敏感性大大降低。

二.傳輸信號：

模擬圖傳：

由于將噪聲和疊加在有用信息一起，所以在分辨噪聲和有用信息上有較大的難度，在去除噪聲的同時，有用信息也可能會被除掉;同樣地，模擬圖傳不能簡單的放大功率，以達到增大傳輸距離的目的;

數(shù)字圖傳：

噪聲不影響信息本身傳遞，可通過軟件方式濾除絕大部分噪聲，即可消除噪聲積累，通過后期不同的校驗技術保證信息傳遞的可靠性，此外數(shù)字信息也便于加密，信息保密性大大增強。

三.易用性：

模擬圖傳：

記錄的信息為信息本身，可能受到記錄精度等外界環(huán)境影響。

數(shù)字圖傳：

圖像信號本身為數(shù)字信號，易于記錄，同時也利于連接各種數(shù)字接口，可用現(xiàn)代計算技術對信號進行處理。

但是限于目前的技術，數(shù)字圖傳技術，仍然有瓶頸;例如數(shù)字圖傳處理技術對處理器資源要求較高，在信號受到嚴重干擾的情況下容易造成MUC卡死、丟幀等情況;在高分辨率的情況下幀數(shù)較低。同時數(shù)字圖傳還面臨著技術復雜程度較高，頻帶利用率低，對同步要求較高的問題，不過隨著技術的發(fā)展這些問題會慢慢的以解決，總的來說數(shù)字圖傳技術是未來圖像傳輸技術發(fā)展的大方向。

對于，無人機圖傳系統(tǒng)應用上，模擬圖傳和數(shù)字圖傳如何區(qū)去選用?其延時問題與什么有關?目前在業(yè)內(nèi)工業(yè)級圖傳產(chǎn)品領域暫有技術優(yōu)勢的深圳市優(yōu)鷹科技查劍峰經(jīng)理表示：主要還是要從具體應用上的指標參數(shù)要求來選擇。忽略實際應用去單純的追求某一指標，其意義不大，需綜合取舍擇優(yōu)而用。如4K視頻攝像機，Gopro hero 4 可以拍攝，其價3-4K，RED 專業(yè)相機也可拍攝4K視頻，其價竟高達20W+，兩者都是4K攝像機，價格雖是天壤之別，卻各有其擁躉各取所需。