无线传输（shū）途径和特点

途径

实现（xiàn）超远距离有很多选择，可以是（shì）有线的，也（yě）可以（yǐ）是无线的（de）。在一般情况下，肯（kěn）定是有线传输更加的（de）远，上万公里传输都是可以（yǐ）的（de）。拿语（yǔ）音传输来说，当面对话（huà）靠声波传输，虽然声（shēng）波传输（shū）距离很短，但（dàn）是（shì）不借助高科技手（shǒu）段也是可（kě）以的。而图像的话（huà）就必须要通过现代通（tōng）讯手段才行，比如光纤。

电磁波的频率

提到（dào）现代通讯（xùn）手段，就要讲到（dào）电（diàn）磁波（bō）频率（lǜ），通常来说，电磁波频率越低传（chuán）播越远。比（bǐ）如军事活动所需要的保密（mì）通讯电话的传输（shū），就属于超短波频率，传输比较远，地（dì）面通讯一般（bān）使（shǐ）用这种（zhǒng）频率（lǜ）（对（duì）讲（jiǎng）机等）。而一些需（xū）要（yào）中继传递的（de）通讯方式（shì）（通过中继（jì）塔台等）用的是短波，短波就（jiù）比超（chāo）短波频率更（gèng）低，能传播的更远，几百公里上千公（gōng）里都是可以的（de），比如VOA的电（diàn）台（tái）用的就是（shì）短波频率。

远距离传（chuán）输肯定是数据量越窄传播的越远，发射功率（lǜ）越大灵（líng）敏度（dù）越高，由此就涉及（jí）到了功率的问题。

功率

想（xiǎng）要超远距离发射信息，功率越（yuè）大（dà）发射越（yuè）远。像那（nà）些架在高的地方的（de）电视塔都是（shì）功率几千瓦甚（shèn）至上万瓦的。举个简（jiǎn）单的（de）例子，比如广播通（tōng）过塔（tǎ）台（tái）发射之后，很大面积地（dì）区都能收到（dào）广播，这个功率肯定小（xiǎo）不了（le），电视工作者如果暴露在发（fā）射设备下那么（me）对身体的伤（shāng）害是非常大的。

综上，各种运营商的设备（bèi）同（tóng）理，他（tā）们加大基站（zhàn）或者塔台的（de）功率，都是为了传的更远。

带宽（kuān）

带宽语音一般来说（shuō）都是3K左（zuǒ）右，因为普（pǔ）通（tōng）人说（shuō）话（huà）3K就够（gòu）了，如果能够压缩的话几百K就够了（le），所（suǒ）以（yǐ）语（yǔ）音（yīn）的传（chuán）输带宽是非常小的。而（ér）现在无（wú）人（rén）机的带宽都是以M起步，这对远（yuǎn）距离传输的挑战就（jiù）大了很（hěn）多。传输距离取决于灵敏（mǐn）度，根据香农公式，带宽增加十倍，灵敏度就下降十倍，所以（yǐ）带宽对于无线（xiàn）传输来说（shuō）是很珍贵的（de）。

图像传输的特点

图像传输跟普通信号传输相比特（tè）点还（hái）是（shì）比较鲜明的：

1、图像传输（shū）的特点是数据量太（tài）大了。TXT等文件（jiàn）通常都是几K起步，而图像数据量就大得（dé）多（duō），比如iphoness随（suí）意照张（zhāng）照片就要几M了，所以需（xū）要的带宽要很高。

2、图像（xiàng）传输（shū）不能有时延，跟大家（jiā）看电（diàn）影一样，有卡（kǎ）顿就不能忍受了，此外，我们看（kàn）电影，高清图像就很爽（shuǎng），模糊就受不了。

综上，无（wú）人机传输的特点（diǎn）就（jiù）是（shì），数（shù）据量（liàng）大，延（yán）迟要求要低。这都是无线传输（shū）最难管控（kòng）的（de）地方（fāng）。

无人机超远距离传输（shū）的要求

上（shàng）文说过，图像传输的特点是图像（xiàng）质量要（yào）求高，实时画面监控延迟要低，除了这两点外还有一（yī）些问题：

因为无人机（jī）是便携设备（bèi），所以它（tā）的功率不（bú）可（kě）能非常的（de）大，所以传输功耗要（yào）小，但是功耗小与距（jù）离远就是矛（máo）盾的。

另（lìng）外（wài），无人机传输要抗干（gàn）扰（rǎo）能力强，因为无人机经常要在人（rén）群密（mì）集（jí）或者有电磁干扰（rǎo）等环境复杂的情（qíng）况下进（jìn）行工（gōng）作，这样（yàng）难免传输会受到外界（jiè）影（yǐng）响，这也是个问题。

世界上对无人机传输也有（yǒu）相应（yīng）的标准（zhǔn），这些标（biāo）准（zhǔn）也对无人机传输有了（le）一些（xiē）限制。

传得远首（shǒu）先要过功耗功率这一关。世界上对无人机有（yǒu）功耗标准的规定，比如欧洲要过CE，美（měi）国要过FCC，无人机标准涉及无线通讯方面就是EMC电（diàn）池兼容方面的要求、功（gōng）耗和发射功率（lǜ）不（bú）能超过多少等（děng）等。比如（rú）大疆精灵（líng）4的CE要求是20 、FCC要求23，最新的产（chǎn）品御CE要求（qiú）23、FCC要求26，这（zhè）些都给无人机（jī）的传输进行了限制。  

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

综（zōng）上，无人机远（yuǎn）距离传（chuán）输的要求（qiú），总结（jié）来说就是：质量要高，功率要低（dī），抗干扰能力要强，传输距离（lí）要远，国家法律法规的限制以及电池技（jì）术的发展。

距离与功（gōng）耗的平衡

说（shuō）了这么多要求，就要（yào）讲一下，无人机远距（jù）离传（chuán）输最重要的一点，也就是距离与功耗的平衡。

根据香（xiāng）农公式，距离和带宽有关系，距离远（yuǎn）带宽（kuān）就要窄，之所以限制很多飞行（háng）设备都（dōu）在用一些快要淘汰的调（diào）制（zhì）技术（比如（rú）飞机要调幅（fú）波），就是需要平（píng）衡传输距离（lí）和功耗之间（jiān）的关系。

我需要传得远（yuǎn），那么功率就要（yào）大，但是政策（cè）上有规定功率功（gōng）耗不能大，唯一可以改（gǎi）善（shàn）的就是信（xìn）道（dào）信源相关的技术，也就是无限通讯最重要的技术。

在同样的功耗、其（qí）他（tā）部（bù）件减轻、电池优化的情况下，把带宽压缩（suō），不要（yào）把图像完全无失真的去传输（shū），才能保证距离与功耗相对的平衡。当（dāng）然，这个就是要（yào）根（gēn）据研（yán）发的水平来了，拿大（dà）疆（jiāng）举例，无人机（jī）需要30分钟续航，那么电池就确定（dìng）了，体重也确定了，发射功耗确定了，要提高（gāo）距离就要优化无线（xiàn）传输（shū）的技（jì）术，目前（qián）那（nà）些技术是（shì）用在无人机图传方面的技（jì）术呢？

无人机图传技（jì）术

先用形（xíng）象的方式介（jiè）绍几个名词（学通讯相关的同学可以跳过这一部分）：

信道：通信系（xì）统中传输的通道，好比是（shì）高架桥（qiáo）。

信源：信（xìn）源是产生（shēng）各类（lèi）信息的（de）实（shí）体，好比是载满水泥的（de）大卡车（chē）。

编码：好（hǎo）比是快递与打包（bāo），为（wéi）了传输（shū）过程（chéng）中（zhōng）有无损坏。

扩（kuò）频：是一（yī）种信息处理改善传输性能的技术，好比（bǐ）是八路，隐蔽性高、抗干扰能（néng）力强。

调制：好比是新的交通工具，减（jiǎn）少传（chuán）递步骤（zhòu）。

具体来说，图传（chuán）就（jiù）是要把一个（gè）东西准确、快速的从一个地方传递到另一个（gè）地（dì）方，要抗干扰，还要抓重点。所以信源（yuán）和信道就要改善，关于信道技术就是抓重（chóng）点的基础（chǔ），比（bǐ）如目前常见的MPEG-2、MPEG-4等技术，简单（dān）地说就是把图片的重点（diǎn）压缩，抓（zhuā）住重点传输。信道编码就是为了减少码元（yuán）数率，减少带（dài）宽占（zhàn）用（yòng），因为传输跟带宽有关系，抓住（zhù）重（chóng）点可（kě）以避免（miǎn）浪费功率。

目前无人机（jī）图传主流的技术（shù）由OFDM、WiFi等（děng）。

OFDM

在技术上，目（mù）前很多无人机喜欢用的传输技术为OFDM，是多载（zǎi）波调制（zhì）的（de）一（yī）种，该技术更适合（hé）于（yú）高速数据的（de）传（chuán）输，OFDM有（yǒu）很多优势（shì），比如在窄带带（dài）宽（kuān）下也能够（gòu）发出（chū）大量的（de）数据、能够对抗频率（lǜ）选择性衰落或窄带干扰等（děng）等。

但是，OFDM也（yě）有缺点：

载波（bō）频率（lǜ）偏移

对相位（wèi）噪声和载波频偏十分敏感（gǎn）

峰均比比较高

所以把这（zhè）三个缺陷瓶颈解决掉（diào）才是（shì）完美的技术。

WIFI

除了OFDM之外，很（hěn）多厂家也都在使用WiFi技（jì）术，可能WiFi说（shuō）出（chū）来让人感觉很低端（duān），其实不是这样的，WiFi技术也在不停的进步。

WiFi传输是具（jù）有高（gāo）性价（jià）比的无人机图传使用最广泛的技（jì）术，但（dàn）是因为WiFi在（zài）技术（shù）上有很（hěn）多限（xiàn）定，且不可修改的，并（bìng）且很多厂家都是拿来方案直接搭建（jiàn），所以其缺点也十分突出（chū）：比如（rú）芯片设计成什（shí）么格式（shì）就是什么格式的，无法修改，技术比较（jiào）固化（huà）；干扰管理策略实时性不强；信（xìn）道利用率比（bǐ）较（jiào）低等等（děng）。

另（lìng）外WiFi传输（shū）还有跟（gēn）物理层的衔接不紧密的缺点，导致反（fǎn）应不迅速，传（chuán）输时（shí）延较大，最多有（yǒu）秒（miǎo）级的（de）时延。

在FPV模（mó）式下更（gèng）需要低（dī）时延才行

说到时延，端到端的时延主要有以下几个方面（miàn）：

高层（céng）组包时延

高层（céng）到物（wù）理层的（de）时延

时隙资源分配机制导致（zhì）的时（shí）延

传播的时延

物理层处（chù）理（lǐ）时延，解（jiě）调解（jiě）码等

高层处理时延

这两种图（tú）传方式（shì）应该是目前无（wú）人机图传的主流。

其（qí）实总体来说，无人机远（yuǎn）距（jù）离传（chuán）输其（qí）实就是距离和（hé）功耗（hào）之间的平衡，其中还涉及了（le）很多（duō）调（diào）制技术，比如用（yòng）扩频来提高抗干扰能力（lì）、信道（dào）信源技（jì）术的优化等等。

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