Étant donné que l'une des principales caractéristiques de la nouvelle Dajiang de Mavic: « Depuis la figure 7 km pass » caractéristique publié dans plus surpris, mais aussi provoqué un vif intérêt dans le drone fonction de transmission d'images à distance. Autour de ce sujet, dans certaines implémentations récemment frappées de plein fouet dans la classe ouverte de 63, nous avons Drone juste sur la transmission d'images à longue distance ont été discutées (lien).
Mais l'un des principaux obstacles techniques comme drone des consommateurs, un sous-ensemble du champ de transmission sans fil à longue distance, la fonction de transmission d'images sans fil à longue distance a toujours été axée sur le développement des drones industrie de la technologie, mais aussi la majorité des amis de geek un sujet technique de grande préoccupation, les gens veulent être en mesure, plus approfondie et une discussion détaillée sur ce sujet du point de vue de la technologie de transmission d'images en utilisant des formules et des principes. À cette fin, nous rendons hommage aujourd'hui obtenu une grande industrie du bétail, il établira les détails techniques, nous présentons l'image conception du système de transmission Un problème de base, deux lignes rouges de conception, quatre paramètres de conception de base, huit foyer de conception, ainsi que quelques suggestions de conception pertinentes.
Invité Présentation
Zhang Xin, ingénieur en chef de Pékin électromécanique Daling, neuf maisons China Aerospace Research Associate, spécialiste des instruments de mesure électrique. Il a été impliqué dans un certain nombre de modèles de suivi de l'espace et de la communication au développement de l'équipement. 20 ans est aussi un amateurs d'aéromodélisme.
La classe ouverte se déroule en mode vocal, ce qui suit est Zhang Xin texte de la parole:
Un problème de base, deux conception de la ligne rouge
De la « transmission d'image » est appelée, nous pouvons trouver, ce n'est pas une définition professionnelle. Probablement évolué de la bouche de certains avions de modèle joueurs supérieurs, et il existe seulement dans le domaine des drones de consommation. Professional aérospatiale et aucun dispositif de transmission d'image vidéo séparée, et la vidéo en temps réel fait partie d'une liaison de transmission de données sans fil ou un canal est un, il a été inclus dans l'espace du système de télémétrie.
UAV signal de télémétrie (y compris une image vidéo et diverses informations de capteur) émis, le système de réception de télémétrie au sol, comprenant typiquement un réseau d'antenne de poursuite automatique et une synchronisation du récepteur à canaux multiples. Lors de la réception des données, calcule la position du drone, vitesse, cap et d'autres informations en temps réel. Ceci est l'un des modes de télémétrie la plus ancienne et la plus traditionnelle. À l'ère de pas de GPS, en plus de la mesure optique ne peut compter que sur des données de télémétrie radio, ce modèle est le radar passif.
Avec le développement de la navigation par satellite, les véhicules aériens sans pilote utilisent principalement des liens et de données GPS par satellite, télémétrie directe ne peut toujours pas être remplacé. Pendant des décennies, comme une des puissances spatiales, le niveau de détection et de contrôle à distance du pays est un monde premier échelon. Image du matériel de transmission dans le cadre de son système de communication a été entièrement développé, plus de 150 km de moyenne portée de transmission d'images de drones est très commun, mais plus d'un million du prix est relativement cher.
Donc, pour le consommateur qui a des drones assez peut apprendre beaucoup de choses, je pense Consommateurs drones conception de transmission d'image des questions fondamentales que « coût » . Vous n'avez pas à se demander dans quelle mesure peut communiquer rapidement, parce que le développement actuel de la technologie de communication sans fil, personne ne soupçonne le signal 1080P retourné par Mars. Nous voulons vraiment discuter de la question des prix. produits de transmission d'images 1080P actuellement sur le prix du marché de la base sont moins de 1700 $, Contrôle des coûts de matériel de moins de 700 $ seront les premiers drones de consommation ligne rouge conception de transmission d'images .
Bien sûr, Il y a aussi la deuxième ligne rouge est le règlement. Chine Radio Management suprême document juridique est « Règlement des radiocommunications de la République populaire de Chine, » le pouvoir législatif pour le Conseil d'Etat et la Commission militaire centrale, par la radio des organismes de réglementation à tous les niveaux de mise en uvre de la réglementation. Si l'utilisateur souhaite de demander une licence pour la transmission d'image seule, vous devez d'abord obtenir la biographie de carte « Equipement Radio Transmission type Certificat d'approbation », il repose sur des dispositions relatives à l'équipement de transmission radio, les spécifications techniques des nationaux « Règlement sur attribution des fréquences radio ». Obtenir un permis de radio professionnelle ne fonctionne pas, mais il n'y a aucun moyen de promouvoir les drones des consommateurs dans le domaine.
Pour les véhicules aérospatiaux professionnels, le moment de l'attribution du spectre a quitté le groupe de surveillance et de contrôle dédié, et les drones de consommation peut honnêtement céder la place à l'UIT-R (Secteur des radiocommunications de l'UIT, le Bureau des radiocommunications Union internationale des télécommunications) bande ISM (médicale scientifique industrielle, bande médicale scientifique industrielle). 13,56, 27.12MHz, 40.68MHz, 433Mhz, 915 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz est inférieure à 1W transmissions sans licence. Ce qui, 433MHz et au-dessous de la bande est souvent difficile de répondre aux exigences de transmission d'images haute définition de bande passante, la moitié de la bande 915 MHz a été occupée par GSM, et la bande passante de la bande L n'est pas riche, S-bande 2,4 GHz 1080P deviendra le premier choix pour obtenir éloigné, Cependant, 4k ou plus les concepteurs de transmission d'images de définition est difficile à trouver pas cher la bande passante en bande S, 5.8G bande C peut être plus large. Toutefois, à la même sensibilité de puissance et un récepteur de transmission par rapport à la distance de communication 5.8g 2.4g de seulement 41,4%, et il est plus sensible à l'atténuation de la vapeur d'eau, puis la distance de communication réelle inférieure à 30%, à la fois des avantages et des inconvénients.
[Note de l'éditeur]: bande L mentionné ici, la bande S et C sont généralement classés comme suit:
4 paramètres de conception de base
La deuxième ligne rouge a identifié deux paramètres fondamentaux:
Le premier paramètre: une puissance d'émission de 1W (+ 30dBm)
Le second paramètre: 2.4G ou 5.8G bande ISM
Peut-être que je suis sûr que beaucoup d'ingénieurs seront déçus puissance d'émission 1W, alors nous allons leur faire reprendre confiance alors je vois l'avenir à la fin être en mesure de se rendre compte dans quelle mesure la distance de communication. Continuer à définir deux paramètres:
Le troisième paramètre: la sensibilité de réception de -105dBm
Le quatrième paramètre: antenne d'émission et de réception 3dBi (difficile à trouver pire que l'indice de l'antenne)
La propagation des ondes radio dans l'espace libre:
Puissance d'émission P - P + G transmettre la sensibilité de réception de l'antenne de gain antenne de réception de gain G = + 32,44 + 20 * lg (f la fréquence) + 20 * lg (distance D)
30dBm - (- 105dbm) + 3dBi + 3dBi = 32,44 + 20 * lg (2400MHz) + 20 * lg (D)
D = 111,6 km résoudre et supprimer l'atténuation de la pluie 3dB marge 3dB distance de communication réelle d'environ 50 km. Ce résultat ne vous laissera pas transmettre de rétablir la confiance dans la puissance de 1W. Après tout, nous avons seulement utilisé l'antenne 3dBi le plus courant. Vous devez avoir remarqué la sensibilité du récepteur de -105dBm. Oui, c'est la clé du succès. Beaucoup dispositif de transmission d'images numériques bon marché en utilisant WIFI ou jeux de feuilles pour développer, un problème fondamental n'est pas préférable de la sensibilité de réception.
Dans la norme 802.11g / b du mode OFDM 54Mb / taux de par exemple, que la sensibilité du récepteur -68dBm, améliorer les fabricants de puces considèrent la réception sensibilité 70dBm. A + 25dBm (316mW) puissance d'émission, puis:
25 - (- 70) + 3 + 3 = 32,44 + 20 * lg (2400) + 20 * lg (D)
Solutions de D = 1,1 km, de sorte que la distance de communication réelle d'environ 500 mètres. Par conséquent, De nombreux anciens ingénieurs RF ont respecté le principe de gagner la sensibilité du récepteur. Augmentez la puissance de transmission des coûts sont souvent trop élevés, quatre fois la puissance de transmission de doubler la distance , Ce compte entre 1W et 4W aussi être en mesure de suffisamment claire.
8 Un foyer de conception
Discuté prochaine mise au point huit de conception:
Tout d'abord, le codec vidéo
Actuellement système codec 1080P produits de transmission d'images utilisés sont essentiellement des solutions matérielles en temps réel ont certains avantages, solutions matérielles. Contrairement à d'autres domaines de la transmission d'images, transmission d'images UAV exigeant de retard, en particulier un vol FPV. Pour aérien, si le retard de transmission d'image est trop grande, le contrôle PTZ PTZ main selon le processus d'image vidéo est facile de remettre les gaz. 1080P produits de transmission d'image sur le marché aujourd'hui sont pour la plupart utilisent les programmes DaVinci et le programme Hass de TI. TI pour l'instant aucun lancement de produit solution matérielle H.265, pour H.264 DSP, mais plus polyvalent. solution Hass H.265 coûte plus évidents avantages, une plus grande vitesse de développement.
Sur l'algorithme codec actuel, le signal est compressé au flux de 1080P 30FPS 6Mo /, l'effet doit répondre à des applications de diffusion. Sans poignée de main communication sans fil (similaire à UDP), les événements d'erreur se produit, le taux d'erreur sera de longues distances très élevées, mais le facteur réel est le flux mortel de l'information critique est perdue. Telles que les données de synchronisation de trame, une fois perdue entraînera la perte de l'ensemble du cadre. Il doit être le traitement redondant des informations essentielles pour appliquer à sens unique canal radio. Tandis que le récepteur de bande de base algorithme d'extraction d'horloge de démodulation, synchronisation de bits, un mot de synchronisation, la synchronisation de trame doit être conçu pour un taux d'erreur élevé, ou De petites erreurs auront une perte catastrophique de l'image.
La photo montre la norme de codage vidéo (moins comme H.265)
La photo montre la TI DaVinci
La photo montre la puce Hass
En second lieu, un amplificateur à faible bruit (LNA)
La première étape LNA figure de bruit de l'ensemble de la conception du récepteur est une partie décisive, je voudrais obtenir mieux que le récepteur -105dBm doit faire face à l'impact apporté par LNA. Anciens ingénieurs RF seront plus confiance FET discret à bande étroite LNA , Apparemment simple, mais en réalité complexe, souvent vecteur de simulation en ligne ou d'un examen de mois est sur l'ADS. Bien que les deux extrémités ont été appariés à 50 ohms intégré puce LNA est également très facile d'obtenir la figure de bruit (comme HMC376, ADL5523) inférieure à 0,9, mais travaille avec ces vieux ingénieur radio que l'affirmation ou perdre à la ligne de départ.
Figure respectivement la simulation ADS et réseau vecteur d'émulation
La figure est une bande de base intégrale d'extrémité avant RF
Troisième oscillateur, local (LO)
Tout le long, le bruit de phase de l'oscillateur local est en fait pas la cause d'un problème pour l'ingénieur RF. En fait, voici une question de coût, aussi longtemps que vous ne rechigne pas devant synthétiseur de fréquence sur 20 dollars, vous pouvez obtenir le bruit de phase -212dBC / Hz (comme LMX2531). Si votre budget est seulement 6 $ LO, sélectionnez Normal PLL (comme le AD4360 -167dBC / Hz) aura une incidence sur le rapport signal sur bruit de la machine. agrandissement de la décision finale et la sensibilité ne sont pas reçus signal RF, mais le chiffre global de bruit du récepteur et le seuil de démodulation en bande de base (SNR).
Actuellement 1080P produits de transmission d'image sur le marché sont toujours utilisés le plan petite station de base de l'ADI de AD9361 / AD9371, bien que le prix de votre côté, mais par rapport au CAD + AD8349 et AD8347 + programme ADC a été plus facile à manipuler.
Il y a une bonne nouvelles vous rend heureux, selon la société RichWave HenryHo dit qu'ils sont quelques dollars à RTC6763 Fengyun intégrés puce RF et l'intégration de la plate-forme Hass H.265. Dans le mode de modulation QPSK RTC67634Mbit / s sensibilité du récepteur est -86dBm dans la puissance d'émission en bande S de 1W et des extrémités antenne 3dBi, a déjà la capacité de communiquer plus de 7 km.
La photo montre le petit plan station de base ADI
La solution figure RichWave parce que TI DSP H265 encore, le DSP est en fait derrière le codage H264
Quatrièmement, l'antenne
Ce document calculé communication à distance ont adopté l'antenne à faible gain 3dBi. La transmission réelle et des antennes de réception peuvent être utilisés 6dBi, même une utilisation plus ciblée antenne 10dBi ou une antenne en réseau sur le terrain. Chaque 6dB supplémentaire, la distance de communication double. Si l'émetteur et le récepteur sont remplacés 6dBi de 3dBi, qui est le double de la distance de communication.
Dans certaines limites, l'accès à distance de communication plus de l'antenne ne doit pas manquer. la polarisation et la figure la sélection de direction est d'utiliser les zones les plus problématiques, beaucoup de gens utilisent la polarisation d'émission verticale, la polarisation horizontale est reçue de telle sorte que la distance de communication considérablement réduite. Pour être compatible avec le sol l'antenne de réception de polarisation que l'antenne émettrice.
Elle illustre un schéma de la direction de polarisation différente de
Sans tenir compte de la hauteur de la montée verticale très élevée, l'unité d'antenne de transmission est adapté à une utilisation antenne omnidirectionnelle à polarisation verticale, l'angle peut être petit lobe principal, le lobe latéral peut compter sur une étroite, de sorte que l'on peut assurer une communication à distance horizontale maximale.
Comme illustré sur la direction de la GP plane, gauche est omnidirectionnelle dans un plan horizontal, un plan vertical droit, est très faible sous Fangzeng Yi
montée verticale si on le souhaite, peut être considérée comme non directionnelle très polarisée circulairement antenne GPS est de choisir la droite antenne polarisée.
La réaction du gain de l'antenne est la capacité à concentrer l'énergie électromagnétique est élevée, plus le gain, la directivité forte. Plus l'angle du lobe principal du gain de rayonnement d'antenne de la plus petite, antenne à gain élevé pour obtenir une certaine distance de communication expérimentale toujours pas aussi bon que l'antenne à faible gain, parce que le problème directionnel. Par exemple: antenne directionnelle à haut gain est souvent seulement quelques degrés par rapport à l'angle des degrés dix.
Une antenne directionnelle dans une direction représentée sur la figure.
Et aucun sens réel de l'antenne omnidirectionnelle à trois dimensions, antenne omnidirectionnelle se réfère à un plan dans lequel un motif ayant une caractéristique omnidirectionnelle. Polarisation verticale antenne telle que GP, il vient omnidirectionnelle dans le plan horizontal seulement, comme représenté sur la Fig.
Cinquièmement, la bande de base (modem)
De nombreux ingénieurs choisissent une modulation d'ordre supérieur, comme constellation 16QAM, constellation 8PSK. En effet réclamer 1080P taux de transmission vidéo, mais en fait pour codestream 6M assez QPSK de 3M , Le seuil de démodulation basse modulation d'ordre inférieur, une meilleure sensibilité de réception peut être obtenu.
schémas de modulation couramment utilisés
Si nous pouvons améliorer encore le taux de compression, en utilisant BPSK pas une mauvaise idée. 4G et avec différents WIFI, 1080P transfert figure ne nécessite pas la vitesse si élevée, il faut une sensibilité de réception supérieure, et obtenir ainsi une distance de communication plus.
Je trouve que beaucoup de gens ont un malentendu : Shannon Théorème en fonction de leur point de vue, plus la vitesse de transmission, plus la sensibilité de réception. Ce concept est faux (avec Shannon théorème n'ont pas vraiment un sou). Shannon est un regard sur la façon de dire:
Shannon théorème nous dire précisément, Plus le niveau de modulation (C / B élevé), plus le signal aux exigences de bruit, la sensibilité de réception plus Faible. Tels que QPSK, C / B = le signal souhaité à bruit S 2 démodulation / N = 3, BPSK de C / B = 1, le signal désiré démodulé à bruit S / N = 1. Si C (nécessaire pour transmettre le débit de données vidéo) inchangée, tant que la largeur de bande RF augmentation B C / B a également réduit, donc il n'y a pas d'exigence pour le signal à haute bruit, à savoir une modulation d'ordre faible. Il reflète la capacité à l'information de transport de la bande, comme le cuir et les trains de marchandises quel que soit le montant absolu et théorème de Shannon.
et Effet de la bande passante RF est vrai, ce qui détermine la largeur de l'entrée puissance de bruit thermique, Dénommé plancher de bruit inhérent, KTBRF = K * T * BRF (Hz), où K est le Boltzmann Changshu, T est la température ambiante 290K, BRF de largeur de bande de fréquence radio. Selon dit plus tôt a une bande passante suffisante pour calculer 3M, voir à la fin il y aura beaucoup puissance thermique mixte bruit dans le signal reçu.
KTBRF (log) = 10 log * (1,381 * 10 ^ -23W / Hz / K * 290KX3.84MHz * 1000 mW / W) = -110 dBm
Voir ce chiffre, vous comprendrez pourquoi la sensibilité du récepteur (le troisième paramètre) comme -105dBm vers le haut. En fait, je viens de faire rapport de bruit de la puissance du signal reçu de quelques dB, et je laisse une marge inférieure à 4 fois le rapport signal sur bruit (près de 4).
Pour des problèmes de communication multi machine 1080P figure passe, compte tenu de la division de fréquence radio de la bande passante de la bande ISM limitée (FDM) et saut de fréquence (FHSS) ne sont pas tant le canal de division de fréquence est disponible, Time Division (TD) et la division de code (CD) est également NA, divisant ainsi le canal de division de fréquence OFDM en bande de base en quadrature peut être l'option la plus prometteuse.
En fait, pas un mode de modulation OFDM, il a juste de manière à division de fréquence de la bande passante. Écoutons la radio FM, le peuple de Taiwan et Taiwan trafic à des fréquences différentes, à part relativement loin, qui est, FD, si deux stations situées à proximité, se chevauchent et interfèrent les uns avec les autres est OFDM.
Un axe de plan, horizontal représente une fréquence
L'algorithme de démodulation en bande de base sur la question de l'immunité jouera un rôle décisif, nous ne pouvons pas arrêter juste à côté de l'utilisation du processus de transmission d'images de Pharaon transmission sur la même fréquence, afin de trouver un algorithme en bande de base appropriés occuperont toute la conception de transmission d'images de plus de 70% la charge de travail.
Le sixième point, une ligne de distance de communication visuelle
Ligne de distance de communication visuelle dans l'espace libre est sur le terrain ne peut pas tirer Selon le test, parce que la terre est ronde, on peut voir de ce qui suit:
Dans lequel, h1 et h2 les hauteurs sont les antennes d'émission et de réception, K facteurs météorologiques. LOS évaluer la distance de communication pour comprendre l'impact de la zone Fresnel.
Dans le cas des avions à longue portée a seulement suffisamment de hauteur pour atteindre la distance de communication théorique.
Septièmement, vibration ou de rotation provoquée par une modulation d'amplitude
De nombreux avions ont leur rotation ou des vibrations, qui est transmis à la forme antenne d'amplitude périodique vibration modulée, généralement bénigne, mais il réduit également le rapport signal sur bruit, il peut être observé même par les yeux directement. algorithme de démodulation pour éviter cet effet, autant que possible.
Cela peut ne pas être facile de se rencontrer, mais nous avons rencontré, alors s'il vous plaît ne pas oublier de mettre l'antenne modulation d'amplitude des vibrations.
Huitième, multitrajet
Air aux communications au sol dans le problème multivoie apportera le bit de signe de diaphonie. Si un symbole représentant un retard de 0 ou 1 bit arrive, chevauchement avec le bit de signe derrière lui, ce qui provoque l'erreur.
WIFI est généralement un grand retard multi-chemin ne peut pas résoudre le problème, l'accord afin de poursuivre la vitesse de transmission et de coût, ne considérant que les retards de propagation dans un petit espace, qui est l'une des raisons pour lesquelles WIFI ne convient pas pour une communication longue distance. Le signal d'impulsion de l'unité d'émetteur en bande de base peut être utilisé pour réaliser un filtre de mise en forme de forme d'onde en cosinus surélevé, la « queue » de la forme d'onde de domaine de temps diminue rapidement, peut réduire l'interférence entre symboles. Un autre avantage du filtre en cosinus surélevé est limites de bande passante du logiciel, amplificateur de puissance (PA) devant le filtre SAW peut être omis.
Une suggestion:
Pour améliorer un produit de transmission d'image, nous ne pouvons pas rester à jouer avec le concept de puce intégrée et ne peut pas compter sur des protocoles de communication existants. RF base à partir d'un certain problème, se battra chaque dB. Un nouveau balai, balaye propre.
Enfin, Zhang Xin a souligné: Chaque Combattra dB RF est une attitude hors. Toute perte d'insertion d'un câble, la perte d'insertion de connecteur, la perte de retour selon l'une quelconque des antennes, ligne microruban sur l'exactitude d'une section de circuit imprimé, sont susceptibles d'être fatal.
section de transmission RF figure d'émission et de réception du graphique développé Zhang Xin
session de Q & A
Voici le groupe des Amis de la classe ouverte quelques questions au sujet de cette conférence, et la réponse Zhang Xin.
Question 1: Vous venez de mentionner, « Pour le problème de communication multi-machines 1080P transmission d'image, en tenant compte de la bande passante limitée de la bande ISM, la division de fréquence RF (FDM) et saut de fréquence (FHSS) ne sont pas autant de canaux division de fréquence disponible, division de temps (TD) et quelle est la division de code division raison et le temps NA est la division de code (CD) ne s'applique pas, et donc divisé canal en bande de base de division de fréquence orthogonale OFDM peut être l'option la plus prometteuse. « ce passage?
Réponse: Le temps et la division de code sont à la charge de la vitesse et la bande passante en échange. Division naturellement facile à comprendre, un escalier avait qu'une seule personne à la fois, deux personnes faisaient la queue aussi. points de code, puis, après la diffusion d'une part, la hausse des besoins en bande passante, et d'autre part un code d'étalement lui-même est remplacé par une chaîne de symboles de code, de sorte que aussi la charge de la vitesse. accès multiple par répartition de code lui-même résoudre le problème, vous pouvez également apporter un gain de cour et de l'interférence, mais pour beaucoup est venu que la carte du canal n'a pas besoin.
Question 2: Vous venez de dire à trajets multiples « WIFI peut généralement pas résoudre un gros retard, le protocole afin de poursuivre la vitesse de transmission et de coût, ne considérant que les retards de propagation dans un petit espace, qui ne convient pas pour la communication WIFI Une longue distance raison. « donc, pour le protocole de communication sans fil à longue distance, vous devriez avoir quelles caractéristiques?
Réponse: Le premier est le problème du taux d'erreur élevé. Parce que relier les données WIFI couche, couche et similaire sur l'Internet a été initialement courir à la couche de transport TCP. Figure accord poignée de main ne passe pas, pas mécanisme de retransmission, mais nécessite la redondance des informations critiques, informations générales n'apportera des mosaïques et la transmission d'image ne nécessite pas WIFI et 4G si rapide, si multi-canal, si faible coût, tant l'équipement dans le même espace. Donc, beaucoup de contenu dans le protocole existant est superflu.
Question 3: Pourquoi ne pas COFDM comme le premier choix?
Réponse: En fait, COFDM et OFDM est une chose, Coded OFDM est le premier choix.
