無(wú)人機“眼睛” 正確認識無(wú)人機圖傳系統

“如果飛控被稱(chēng)為無(wú)人機的大腦，那么圖傳系統就可以比做無(wú)人機的“眼睛”。”深圳優(yōu)鷹科技蔡英杰博士曾在接受專(zhuān)訪(fǎng)的時(shí)候這樣形容無(wú)人機的圖傳系統。

據了解，所謂無(wú)人機圖傳系統，就是采用適當的視頻壓縮技術(shù)、信號處理技術(shù)、信道編碼技術(shù)及調制解調技術(shù)，將現場(chǎng)無(wú)人機所搭載的攝像機拍攝到的視頻以無(wú)線(xiàn)方式實(shí)時(shí)傳送到遠距離后方的一種無(wú)線(xiàn)電子傳輸設備。無(wú)人機圖傳系統，尤其是高質(zhì)量的圖傳系統在行業(yè)無(wú)人機的應用中扮演著(zhù)極為重要的角色，是不可或缺的。尤其在無(wú)人機行業(yè)應用的時(shí)候，在絕大多數任務(wù)場(chǎng)合都需要在遠離現場(chǎng)的情況下，實(shí)時(shí)、可靠的觀(guān)察或獲取現場(chǎng)圖像及視頻，而此時(shí)無(wú)人機圖傳系統就會(huì )顯現出它的重要作用。如果飛控被稱(chēng)為無(wú)人機的大腦，那么圖傳系統就可以比做無(wú)人機的“眼睛”。

如果按設備的類(lèi)型來(lái)分類(lèi)，通?？煞譃槟M圖傳和數字圖傳兩大類(lèi)，由于數字圖傳所傳輸的視頻質(zhì)量和穩定性都要遠遠好于模擬圖傳系統，所以在工業(yè)級應用中通常都采用數字圖傳。數字圖傳根據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(shí)際碼流速度、傳輸延遲、有效傳輸距離方面來(lái)說(shuō)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(shí)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(shuō)明的是i/p制式(隔行/逐行)、幀率、圖像實(shí)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(guān)看回傳視頻或實(shí)際應用時(shí)，在圖像畫(huà)面細膩度、圖像流暢度、圖像大動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變化、圖像色彩過(guò)渡柔和度及環(huán)境適應性等方面的用戶(hù)體驗差別是非常大的。

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

文章首先給出了 模擬圖傳與數字圖傳概念和定義。

模擬圖像傳送是指對時(shí)間(包括空間)和幅度連續變化的模擬圖像信號作信源和信道處理，通過(guò)模擬信道傳輸或通過(guò)模擬記錄裝置實(shí)現存儲的過(guò)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。

數字通信系統模型

圖像數字傳送是指數字化的圖家信號經(jīng)信源編碼和信道編碼，通過(guò)數字信道(電纜、微波、衛星和光纖等)傳輸，或通過(guò)數字存儲、記錄裝置存儲的過(guò)程。數字信號在傳輸中的最大特點(diǎn)是可以多次再生恢復而不降低質(zhì)量。還具有易于處理、調度靈活、高質(zhì)量、高可靠、維護方便等優(yōu)于模擬傳輸的其他特點(diǎn)。

對比起來(lái)：

文章的作者用了一段通俗的話(huà)語(yǔ)描述了模擬過(guò)程和數字過(guò)程：

1，假如：A對我說(shuō)一句話(huà)：123456789，需要我完整地描述給B,那么通常情況下我會(huì )將A的語(yǔ)氣聲調都記錄下來(lái)，盡可能完全地將這句話(huà)轉述給B，但是又由于我和B是不同地方的人、或者當時(shí)外接很吵雜，那么B聽(tīng)到這句話(huà)可能就變成了113456789。

2，類(lèi)似地：我可以將A的這句話(huà)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(shí)A說(shuō)這句話(huà)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字圖傳有著(zhù)類(lèi)似的關(guān)系：

一.硬件及電路：

模擬圖傳：

由于對硬件以及走線(xiàn)的敏感性，不同廠(chǎng)家用同一方案做出來(lái)的產(chǎn)品都會(huì )有較大差別，又由于天線(xiàn)工藝的原因，市面模擬圖傳質(zhì)量千差萬(wàn)別。

數字圖傳：

將模擬信號數字化，提高了電路本身的容錯能力，在穩定性和可靠性上有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢，也因為這個(gè)原因，數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(shí)，有用信息也可能會(huì )被除掉;同樣地，模擬圖傳不能簡(jiǎn)單的放大功率，以達到增大傳輸距離的目的;

數字圖傳：

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

數字圖傳：

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

但是限于目前的技術(shù)，數字圖傳技術(shù)，仍然有瓶頸;例如數字圖傳處理技術(shù)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較低。同時(shí)數字圖傳還面臨著(zhù)技術(shù)復雜程度較高，頻帶利用率低，對同步要求較高的問(wèn)題，不過(guò)隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展這些問(wèn)題會(huì )慢慢的以解決，總的來(lái)說(shuō)數字圖傳技術(shù)是未來(lái)圖像傳輸技術(shù)發(fā)展的大方向。

對于，無(wú)人機圖傳系統應用上，模擬圖傳和數字圖傳如何區去選用?其延時(shí)問(wèn)題與什么有關(guān)?目前在業(yè)內工業(yè)級圖傳產(chǎn)品領(lǐng)域暫有技術(shù)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要求來(lái)選擇。忽略實(shí)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(jià)3-4K，RED 專(zhuān)業(yè)相機也可拍攝4K視頻，其價(jià)竟高達20W+，兩者都是4K攝像機，價(jià)格雖是天壤之別，卻各有其擁躉各取所需。