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【深度解析】疆粉和无人机爱好者须知的高清图传技术

精华 3
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通过苹果手机Facetime或者QQ/微信等交友聊天工具,都可以实现远程的视频传输,这样,你与你远在外地的朋友或者亲人才能通过手机进行实时的视频聊天,就好像你们就面对面坐着聊天一样。

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上图是Facetime视频聊天,图片来自网络

     对于航拍无人机来说,不管是消费级,还是专业级,不论大小或者用途,基本都需要图传系统。主要的用途基本有两个,第一个是用来进行第一视角的飞行,就好比汽车司机开车看着前方的路一样,对于无人机操作者来说,也需要这样一个视角进行飞行控制;第二个是用于航拍作业中构图或者拍摄画面的控制,这样,我们航拍出来的素材才是我们真正想要的,不然行业内成为“盲拍”,也就是飞的过程中,拍到什么就是什么,这其实不是专业的手法。

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上图是大疆“悟”遥控及图传系统示意图,图片来自大疆官网

     关于大疆的图传技术,可能我们真正直观地开始关注是从2014年4月大疆发布的第一款DJI Lightbridge全高清远距离数字图传产品开始,这款图传系统可以算是消费级无人机行业的首创,为航拍无人机定制,集成飞行控制和图像传输与一体,可以1对多主从机广播,遥控器和图传距离高达1.7km(无干扰环境下),为航拍无人机主要提供遥控和图传链路等等特性,是优秀航拍无人机系统不可或缺的模块。

     消费级航拍无人机主要通过无线传输技术将所拍摄到的实时画面传送至地面接收端,为飞手提供相机实时拍摄画面,让飞手及时获知飞行环境以及相机拍摄画面,因此图像传输需要具备低延时、长距离通讯、抗干扰等性能。在行业内,图传技术主要分为模拟信号和数字信号两种,一些不带云台相机的无人机会使用模拟信号传输技术。虽然模拟图传较少出现卡屏或者画面丢失的情况,但其功耗非常大,2公里传输距离所需的发射功率已远超相关部门规定,而且仅支持标清规格视频,显示效果较差,体验达不到航拍的要求。

     现阶段,大疆无人机所采用的三种主流数字信号图传技术是
     l  DJI Lightbridge
     l  Lightbridge的OcuSync版本
     l  WiFi链路。

     其中,DJI Lightbridge 2(第二代)及其OcuSync是大疆创新专有的通信链路技术,能够传输高达1080p高清视频,有效传输距离远达7公里。与WiFi图传技术相比,DJI Lightbridge及其用在Mavic上的Lightbridge-OcuSync版本都拥有巨大优势。

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上图为大疆遥控及图传系统DJILightbridge 2

DJI Lightbridge具备如下几个特点:


1.快速链接: WiFi采用传统协议栈,传输需要事先在发送端与接收端之间建立起通讯握手机制,建立链接或者失步后重新建立链接时间较长,约在数秒到十多秒,容易产生通讯延时。而Lightbridge技术无需通过繁琐的协议,直接经由物理层连接,能够提供迅速而及时的通讯链接,让画面预览体验更加。


2. 远距离传输及高清画质: Lightbridge可传输1080P分辨率视频,并对视频采用了优化的压缩算法,能够保证在较复杂的无线信道上也能流畅传输。它还使用了优化的帧结构以及先进的编解码算法,可以保证在信号微弱的情况下也能被解调。同时,RF电路(射频电路)也经过精细优化,具有极低的接收噪声,可以接收到微弱的传输信号。


3. 高可靠性:Lightbridge 2采用了无线链路动态适应技术,能够很好地平衡距离、电磁环境和画质之间的冲突。它能自动选择最佳信道,并在有需要时切换信道和调整视频带宽,保障视频的流畅性,有效降低画面缺损和中断现象,让视频无线传输更加可靠。


4.多设备连接: Lightbridge支持多个遥控器同时控制飞行器,典型应用是一个飞手控制飞行器,另外一个控制云台 ,从而完成一些复杂拍摄任务。在多个遥控器接入的应用场景下,每个从遥控器都可以通过主遥控器发送控制信号给飞机,而每个从遥控器都可以直接或者通过主遥控器接收飞机发送的遥测数据,比如视频,飞控数据等。


5. 双频切换: Inspire2所采用的Lightbridge还支持在2.4GHz与5.8GHz频段之间切换。通常的2.4GHz频段WiFi图传机制需要搭配5.8GHz频段的遥控链路才能正常操控飞行器,图传和遥控链路使用相同频段就会造成互相干扰,导致图传卡顿甚至是失控问题,因此需要配备不同频段的传输链路。但基于这种机制的传输方式往往容易受到环境同频信号干扰:同时使用两种频段的话,任一链路受干扰都会直接影响飞行。得益于时分复用机制的采用,Lightbridge可以在同一频段上传遥控信号、接收图传信号。这样,在2.4GHz频段信号干扰较强的环境中,直接采用5.8GHz通信频段就可以大幅减少同频干扰的问题。而且,传输频段干扰越少,传输画质就越高,有效传输距离也得以更远。

经过确认,DJIOcuSync其实属于DJI Lightbridge,只是一个新的版本而已,DJI LightbridgeOcuSync高清图传具备如下几个特点:

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上图为大疆“御”MavicPro及遥控器

     首先,“御”Mavic Pro所采用就是Lightbridge-OcuSync,OcuSync在多种速率下都远超WiFi和一般图传的链路性能。OcuSync利用了高效的数字压缩技术和信道传输技术,在各种不利的无线传输场景下获得稳定的高清视频流传输。

1. 高画质视频:相比传统模拟图传,OcuSync能够传输720p和1080p分辨率的视频画面,图像清晰度大约提升4到10倍,而且传输过程中,也不会出现模拟图传经常出现的偏色、雪花点、花屏、闪烁现象,能为用户提供更加清晰的飞行视野。在相同发射功率下,OcuSync图传比模拟图传远得多,OcuSync支持7km*(FCC标准,无干扰环境)以上的图传遥控距离,巨大的链路余量也明显的增强了对抗干扰和遮挡的能力。

2.  通讯稳定:OcuSync为航拍应用进行通信机制和参数的优化,做到全面平衡的性能优化。虽然市面上也有号称接近零延时的图传,但是这类图传的物理层传输比较简化,占用较宽的带宽,无法自适应信道状况的变化。干扰信道中或者遮挡情况下,图传质量急剧下降,无法适应远场和复杂传输环境的应用。另外,由于系统集成度不高,配合上相关的相机、显示设备,屏到屏的延迟会显著上升。

     而OcuSync在低延迟与接收性能之间做了平衡折中,遥控命令的传输时延低达5ms,视频数据无线链路的传输时延低到10ms,而视频内容屏到屏延迟低达130ms,此时也能保障飞机在各种复杂无线环境中表现可靠有效。另外由于OcuSync图传系统集成了视频处理和编码、信号传输,深度整合集成度较高,因此性价比也相对较高。在飞行前,OcuSync会自动扫描并选择干扰最低的频段,保障通讯稳定。

3. 快速连接:与WiFi方案相比,OcuSync设计中采用了大量目前通信领域最为先进的传输技术,在灵敏度、抗干扰性能、抗衰落性能、高速移动、多设备等多个性能方面,Wi-Fi均与OcuSync相去甚远。对用户而言,这种差别对应着流畅与卡顿图传的不同体验,也对应着飞行范围远近的不同体验,还对应着干扰情况下或者信号遮挡情况下图传遥控的不同体验。而且,OcuSync采用跨层设计,与飞行器建立链接和中断重新建链的时间可以低至1秒以内。

4. 支持多设备:除了点到点的图传功能,OcuSync还支持多设备的无线链接。比如OcuSync支持FPV眼镜、遥控器和Mavic Pro三者之间进行无线链接。另外,还可以添加一个额外的链接手机APP的遥控器,实现教练模式辅助飞行或者实现FPV视频共享观看。

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上图为DJIGoggles高清FPV显示屏

     综上所述,无论是DJI Lightbridge还是其用在MavicPro上的OcuSync版本都是大疆航拍无人机必备的遥控及图传链路系统,毕竟这项技术真的解决了消费级航拍无人机实用性及体验性的根本问题,这项技术的出现毫无疑问推动了整个无人机行业的发展,革命性的历史意义不可磨灭,但目前随着行业需求的不断增多,可能还会面临新的挑战,所以我们期待这项技术的持续创新和突破,比如大疆在前不久发布的DJI Goggles FPV眼镜其实也是有集成起高清图传技术的,让我们持续关注。





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Sniper  Mavic Pro认证用户 2017-1-18 2#
抢沙发!Touch老师写的真认真
航拍挑战者  Phantom 4 Pro认证用户 2017-1-18 3#
期待FPV眼镜!
红叶DBA  Mavic Pro认证用户 2017-1-18 4#
不明觉厉。
串小香  Mavic Air认证用户 2017-1-18 5#
精灵3是哪个版本的图传啊
楼主  Phantom 4认证用户 2017-1-19 6#
串小香精灵32017-1-18 15:44
精灵3是哪个版本的图传啊
这个貌似大疆官方没有详细说
我记得宣传说的就是高清图传技术
(欢迎指正)
DJI-JWN-Q  Mavic Mini认证用户 2017-1-19 7#
串小香精灵32017-1-18 15:44
精灵3是哪个版本的图传啊
精灵3A与P 用 Lightbridge
串小香  Mavic Air认证用户 2017-1-19 8#
DJI-JWN-Q悟22017-1-19 11:58
精灵3A与P 用 Lightbridge
哦哦            
love_fly   2017-1-25 9#
学习下,最近对这些技术非常有兴趣
大C  Phantom 4认证用户 2017-2-16 10#
好专业。表示没看懂
亲嘴脸红  Mavic Pro认证用户 2017-2-22 11#
啥时候能用这个啊FPV眼镜
Andy2016  Phantom 3 Advanced认证用户 2017-2-23 12#
又了解了不少,还有一个想问下悟1的遥控跟图传哪个用的是2.4g 哪个用的是5.8g?  还是都是2.4g?  求解答  谢谢
电力十足  Mavic Pro认证用户 2017-3-9 13#
眼镜还没上架,等了很久了
认证设备
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