无（wú）人（rén）机如何实现超远（yuǎn）距离图（tú）传

无（wú）线传输途径和特点（diǎn）

途径

实现超远距（jù）离有很多选择，可（kě）以（yǐ）是有（yǒu）线（xiàn）的，也可以是无线的。在一般情（qíng）况下，肯定是有线传输更加的远，上万公里传输都是可以的（de）。拿（ná）语音传输来说，当面对话（huà）靠声波传（chuán）输，虽然声波传输距离很短，但是不（bú）借助高科技手段也是可以的。而（ér）图（tú）像的话（huà）就（jiù）必须要通过现代通（tōng）讯手段才行，比如（rú）光纤。

电（diàn）磁波的频（pín）率（lǜ）

提到现代通讯（xùn）手段（duàn），就要讲到（dào）电磁波（bō）频率，通常来说，电（diàn）磁波频率越（yuè）低传播越远（yuǎn）。比如军事活动（dòng）所需要的保密通讯电话的（de）传（chuán）输，就属于超短（duǎn）波频率，传输比较远，地面（miàn）通讯一般使用这种（zhǒng）频率（对讲机等）。而一些需要中继传（chuán）递的（de）通（tōng）讯（xùn）方式（通过中继塔台等）用的是短波，短波就比（bǐ）超（chāo）短波频率更低（dī），能传播（bō）的（de）更远，几百公里（lǐ）上（shàng）千公里都是（shì）可以的（de），比如（rú）VOA的电（diàn）台用的就是短波频（pín）率。

远距（jù）离传输肯定是数据（jù）量（liàng）越窄传（chuán）播的越远，发射功率（lǜ）越（yuè）大灵敏度越高，由此（cǐ）就涉及到了功（gōng）率的问题。

功（gōng）率

想要超远距离发（fā）射信息（xī），功率越（yuè）大发射越远。像那些（xiē）架（jià）在高的（de）地方的（de）电（diàn）视塔都是功率几千瓦甚至上万瓦的。举（jǔ）个简单的例子，比（bǐ）如广播通过塔台发射之后，很（hěn）大面积（jī）地区（qū）都能收到广播，这个功率肯定小不了，电视工作者如果（guǒ）暴（bào）露在发射设备下那么对身（shēn）体的（de）伤害是非常大的（de）。

综上，各种运营（yíng）商的设备同（tóng）理，他们加大基站或（huò）者塔台的功率（lǜ），都是为（wéi）了（le）传的（de）更远。

带宽

带宽语音一般来说都是3K左右（yòu），因为（wéi）普通人说话（huà）3K就够了，如果能够压缩的（de）话（huà）几（jǐ）百K就够了，所以语音的传输带宽是非常小的。而现在无人（rén）机的带（dài）宽都是以（yǐ）M起步，这对远距离传输的（de）挑战就大了很（hěn）多。传输距（jù）离取决于灵敏度，根据（jù）香（xiāng）农公式，带宽增加十倍，灵敏度就下降十倍，所以（yǐ）带（dài）宽（kuān）对（duì）于无线传输（shū）来说是很珍贵的。

图像传输（shū）的（de）特点

图像传输跟普通信号传输（shū）相比（bǐ）特（tè）点还是比较鲜明（míng）的：

1、图像传输的特点是数（shù）据量太大（dà）了。TXT等文（wén）件通常都是几K起步，而图（tú）像数据（jù）量就大得（dé）多（duō），比如iphoness随意照张（zhāng）照片就（jiù）要几M了，所以（yǐ）需要的带宽要（yào）很高。

2、图像传输不能有时延，跟大家看电影（yǐng）一样（yàng），有（yǒu）卡（kǎ）顿就不能（néng）忍受了，此外，我们看电影，高（gāo）清图像（xiàng）就（jiù）很爽，模糊就受（shòu）不了。

综上，无人（rén）机传输的（de）特点就是，数（shù）据量（liàng）大，延迟要求要低（dī）。这（zhè）都是无线传输最难管控的地方。

无人（rén）机（jī）超远距离（lí）传输的要求

上文说过，图像传输的特点是图像质量要求（qiú）高，实时（shí）画面监控延迟要低，除（chú）了这两点外还有（yǒu）一些问题：

因为无人机是便携设备，所（suǒ）以它的功率不可能非常的大，所以传输功耗要小，但是功耗小与距离（lí）远就是矛盾的。

另（lìng）外，无人机传输要抗干扰（rǎo）能力强，因为无人机（jī）经（jīng）常要（yào）在人群密集（jí）或者有电（diàn）磁干扰等（děng）环境复杂的（de）情况下（xià）进行工作，这样（yàng）难免传输会受到外界影响，这也是个问题。

世界上（shàng）对无人（rén）机传输（shū）也有相应的标（biāo）准（zhǔn），这些标准也对无人机（jī）传（chuán）输（shū）有了一些限制。

传（chuán）得（dé）远首先要过功耗功率（lǜ）这一（yī）关。世界上（shàng）对（duì）无人（rén）机有功耗标准的规定，比如欧洲（zhōu）要过（guò）CE，美国要（yào）过FCC，无人机标准（zhǔn）涉及无线通讯方面就是EMC电池兼容（róng）方面的要（yào）求、功耗和发射功率不（bú）能超（chāo）过多少（shǎo）等等。比如（rú）大疆精灵4的CE要求是（shì）20 、FCC要求23，最新的产品御CE要求23、FCC要求26，这些都给无人机的（de）传输进行了限制。

除了这些要求还有电池的发展局限性，这个（gè）是个（gè）传输（shū）以外的问题，在这里就不多谈了（le）。

综上，无人（rén）机远距离传（chuán）输的要求（qiú），总结来说就是：质量要高（gāo），功率要低，抗干扰能力要（yào）强，传输距离要远，国家法律法规的限制以及（jí）电池（chí）技术的发展。

距离（lí）与功耗的平衡

说了这么（me）多要求，就要讲（jiǎng）一下，无人（rén）机远距离传（chuán）输最重要的一点，也就是距离与功（gōng）耗的平衡。

根（gēn）据香农公式（shì），距离和带（dài）宽有（yǒu）关系，距离远（yuǎn）带宽（kuān）就要窄，之所以限（xiàn）制很多（duō）飞行设备（bèi）都在用一（yī）些快要淘汰的调制技术（比如（rú）飞机（jī）要调幅波（bō）），就是（shì）需（xū）要（yào）平衡传输距离和功（gōng）耗（hào）之间的关系。

我（wǒ）需要传（chuán）得远，那么功率就要大，但（dàn）是（shì）政策上有规定功率功耗不能大，唯一（yī）可以改善的（de）就是信（xìn）道信源（yuán）相关（guān）的（de）技术，也就是无（wú）限通讯最重要的技术。

在同样的功耗（hào）、其（qí）他（tā）部件（jiàn）减轻、电池优化的情况下，把带宽压（yā）缩，不要把图像完全无失真的去传输，才能（néng）保证距离与功耗（hào）相对（duì）的（de）平衡。当然，这个就是要根据（jù）研发的（de）水平来了，拿（ná）大疆举例，无人机需要（yào）30分钟续航，那（nà）么（me）电池就确定了，体重（chóng）也确定了，发射功耗确（què）定了，要提（tí）高距离就要优化（huà）无线传输的技术，目前那些技术是用在无人机图传（chuán）方面的技术呢？

无人机图传技术

先（xiān）用形象（xiàng）的方式介（jiè）绍（shào）几个名词（cí）（学通讯相关的同（tóng）学可以跳过这一部（bù）分）：

信道：通信系统（tǒng）中传输的通道，好比（bǐ）是高架桥。

信源：信源是（shì）产生各类（lèi）信（xìn）息的实体，好比是（shì）载（zǎi）满水泥的（de）大卡车（chē）。

编码：好比是快递与打（dǎ）包，为了传输过程中有无损坏。

扩（kuò）频：是一种（zhǒng）信息处理（lǐ）改善传输性能的技术（shù），好比（bǐ）是八路，隐蔽性（xìng）高、抗干（gàn）扰能力强。

调（diào）制：好比（bǐ）是（shì）新（xīn）的交通工具（jù），减少传递步骤。

具体来（lái）说，图传就是要把一个东西准确、快速（sù）的从一（yī）个地（dì）方传递到另一个（gè）地方（fāng），要（yào）抗干扰，还要抓（zhuā）重点。所以信源（yuán）和信道（dào）就要改善，关于信道技术就是（shì）抓重（chóng）点的基础，比（bǐ）如（rú）目（mù）前常见的MPEG-2、MPEG-4等技术，简单（dān）地说（shuō）就是把（bǎ）图片的重点压缩（suō），抓住重点（diǎn）传输。信（xìn）道编码就是为了减少码元数率，减少带宽占用（yòng），因（yīn）为传输跟（gēn）带（dài）宽（kuān）有关系，抓住重点可以避免（miǎn）浪费功率。

目前（qián）无人机图传主流的技（jì）术由OFDM、WiFi等。

OFDM

在技术上，目（mù）前很多无人（rén）机喜欢用的传输技（jì）术为（wéi）OFDM，是多载波调制的一种，该（gāi）技术更适合于高速数据的传输，OFDM有很多（duō）优势，比如在窄带带（dài）宽（kuān）下也能够发出大量的数据、能（néng）够（gòu）对抗频率（lǜ）选择性衰（shuāi）落或（huò）窄（zhǎi）带干扰（rǎo）等等。

但是，OFDM也有缺点：

载（zǎi）波频率偏（piān）移

对相位噪声和载（zǎi）波频偏十（shí）分敏感

峰均（jun1）比比较高

所以把这三个缺陷（xiàn）瓶颈解决掉才是（shì）完美的技术。

WIFI

除了OFDM之外，很多厂家也都在使用WiFi技（jì）术，可能WiFi说出来让人感（gǎn）觉很低端，其实不是这样的，WiFi技术也在不（bú）停的（de）进步。

WiFi传输（shū）是（shì）具有高性（xìng）价（jià）比的无人机图传使用（yòng）最（zuì）广泛的技术，但是因为（wéi）WiFi在技（jì）术（shù）上（shàng）有很多限定，且不可（kě）修改的（de），并且很多（duō）厂家都（dōu）是拿来（lái）方案直接搭建（jiàn），所以（yǐ）其缺点也十（shí）分突出：比如芯（xīn）片设计成什么格（gé）式（shì）就是什么格式的，无法修改，技术比较固化；干扰管（guǎn）理策略实时性不强；信道利用率（lǜ）比较低等等。

另外（wài）WiFi传输还有跟物理层的衔（xián）接不紧密的（de）缺点，导致（zhì）反应不迅（xùn）速，传输时（shí）延较大，最多有（yǒu）秒级（jí）的时延（yán）。

在FPV模式下更需要低时（shí）延才行

说到时延，端到端的（de）时延主要有以下（xià）几（jǐ）个方面：

高层组包时（shí）延

高层到物（wù）理层的时延

时隙资源分配机制导（dǎo）致的时延

传播的时延

物（wù）理层处理时延，解（jiě）调解码等

高层处理时延

这两种图传方式应该是目前无人（rén）机图（tú）传的主流（liú）。

其实总体来说，无人机远距（jù）离传输其实就（jiù）是距离（lí）和功耗之间的平（píng）衡，其中还（hái）涉及了很多调（diào）制技术，比如用扩频来提高抗干扰能力、信道信源技术的（de）优化等等。