近年來(Come)無人(people)機作(do)爲(for)專業工具、娛樂和(and)空中運動比賽變得日益流行。無人(people)機是(yes) UAV(無人(people)駕駛飛行器)的(of)通稱，包括許多類型的(of)無人(people)駕駛遙控飛行器，其中有固定翼飛機、直升機和(and)多旋翼飛機等。

    專業無人(people)機應用(use)範圍日漸廣泛，體育賽事期間的(of)航空攝影不(No)必依賴昂貴的(of)全尺寸直升機，房地(land)産經紀人(people)也經常使用(use)無人(people)機進行記錄。無人(people)機還可以(by)發現失蹤人(people)員，并可以(by)監測面臨污染風險的(of)栖息地(land)。電力公司正在(exist)通過無人(people)機檢查高壓線路，避免了(Got it)昂貴的(of)停電和(and)危險的(of)人(people)工攀登。即使是(yes)像鐵路公司這(this)樣的(of)保守行業也在(exist)考慮使用(use)無人(people)機來(Come)檢查訪問受限區域的(of)軌道情況。也有快遞公司計劃通過無人(people)機運送小包裹。

一(one)、無人(people)機操作(do)技術

    無人(people)機可以(by)通過兩種不(No)同的(of)方式進行駕駛;一(one)種是(yes)通過目視觀察無人(people)機的(of)視線，另一(one)種是(yes)通過第一(one)人(people)稱視角(FPV)。在(exist)FPV系統中是(yes)利用(use)機載攝像機的(of)視頻圖像，通過無線電以(by)屏幕或視頻護目鏡的(of)形式傳輸到(arrive)地(land)面個(indivual)人(people)視頻顯示器。

二、視頻傳輸無線技術

    Wi-Fi可用(use)于(At)相當短的(of)距離的(of)信号傳輸。Wi-Fi信号的(of)範圍可以(by)從300米到(arrive) 2000米不(No)等，具體取決于(At)設備和(and)條件。傳輸範圍會因多種因素而有所不(No)同：

發射器功率，天線越大(big)，信号輻射越遠，衰減越小;

天線，按電源Whip(或電線)、Chip、PCB或外部(通過U.FL或RPSMA 接器)的(of)升序排列;

使用(use)頻率,通常頻率越低，信号可以(by)傳播越遠。

環境，周邊樹木、建築物、直接視線、大(big)氣條件等都會對Wi-Fi信号範圍産生(born)負面影響。

頻段，首選5GHz Wifi網絡，該頻段在(exist)市區的(of)幹擾較小。其他(he)頻段特性如下：

2.1 低于(At)1GHz頻段

常見的(of)解決方案來(Come)自那些飛行FPV(第一(one)人(people)稱視角)的(of)人(people)，他(he)們(them)使用(use)連接到(arrive)900 MHz的(of)簡單模拟攝像機。使用(use)帶有苜蓿葉天線(一(one)種普通天線類型)的(of)1W 900MHz發射器和(and)指向您的(of)飛行器的(of)18dB增益的(of)貼片天線，可以(by)輕松獲得5英裏以(by)上的(of)站點線。這(this)取決于(At)一(one)個(indivual)人(people)想要(want)操作(do)的(of)區域以(by)及使用(use)此類應用(use)程序的(of)頻段可用(use)性。

2.2 3G/4G頻段

你可以(by)使用(use)無人(people)機附帶的(of)3G/4G加密狗，進行高數據速率的(of)無線傳輸。該解決方案可根據該運營區域的(of)3G/4G網絡可用(use)性來(Come)使用(use)。

2.3 定制解決方案

    集成射頻收發器不(No)僅廣泛用(use)于(At)蜂窩電話基站的(of)軟件定義無線電(SDR)1架構，例如多服務分布式接入系統(MDAS)和(and)小型蜂窩，而且還用(use)于(At)工業、商業和(and)小型蜂窩的(of)無線高清視頻傳輸。軍事應用(use)，例如無人(people)機(UAV)。你可以(by)使用(use)射頻收發器系列AD9361/AD9363并根據其頻譜可用(use)性制造合适的(of)硬件，因爲(for)這(this)些收發器的(of)帶寬高達6GHz。一(one)個(indivual)基帶側合适的(of)FPGA可用(use)于(At)數字處理。

三、無線視頻傳輸挑戰

    無線視頻鏈接的(of)範圍受到(arrive)許多因素的(of)限制。當距離增加時(hour)路徑損耗本身會削弱信号，而視線中的(of)障礙物會産生(born)額外的(of)衰減。在(exist)自然環境中無線鏈路存在(exist)一(one)些不(No)确定的(of)挑戰，需要(want)給出(out)有效的(of)解決方案。其中以(by)下兩方面是(yes)主要(want)問題：

3.1 幹擾

    自然環境中的(of)其他(he)無線傳輸源可能會幹擾無人(people)機視頻傳輸信号。如果幹擾信号出(out)現在(exist)與無線視頻鏈路相同的(of)頻帶中，它将充當帶内噪聲。這(this)将會降低信噪比，導緻視頻圖像嘈雜，鏈接範圍有限。典型的(of)幹擾源可能是(yes)該區域内另一(one)架無人(people)機的(of)視頻發射器、附近的(of)WiFi熱點或手機。通過選擇一(one)個(indivual)頻率盡可能遠離幹擾源的(of)頻道或移動視頻接收器和(and)天線，可以(by)将問題最小化。如果幹擾源強大(big)，但在(exist)無線鏈路的(of)頻帶之外則稱爲(for)阻塞器。阻塞信号可以(by)穿透不(No)充分的(of)前端通道濾波，并降低低噪聲放大(big)器(LNA)的(of)動态。

3.2 反射引起的(of)多徑衰落

    即使有一(one)個(indivual)強大(big)的(of)、無噪聲的(of)信号，無線鏈路也可能會突然中斷，尤其是(yes)在(exist)雜亂或城市環境中。這(this)可能是(yes)由于(At)反射傳播路徑抵消了(Got it)直接傳播路徑。由于(At)與不(No)同傳播延遲相關的(of)相移而發生(born)抵消。這(this)發生(born)在(exist)接收空間的(of)特定點，隻需将天線移動不(No)到(arrive)一(one)個(indivual)波長即可消失。除了(Got it)信号消除之外，多徑傳播還會導緻符号延遲擴展。來(Come)自不(No)同路徑的(of)符号在(exist)不(No)同時(hour)間到(arrive)達，如果延遲很大(big)，則會導緻誤碼。

圖2.反射引起的(of)多徑衰落

四、克服挑戰

4.1 射頻頻率切換

    2.4 GHz頻率被廣泛用(use)于(At)Wi-Fi、Bluetooth和(and)IoT短距離通信，使其越來(Come)越擁擠。将其用(use)于(At)無線視頻傳輸和(and)控制信号會增加信号幹擾和(and)不(No)穩定的(of)機會。這(this)對無人(people)機造成了(Got it)不(No)良且經常是(yes)危險的(of)情況。使用(use)頻率切換來(Come)保持幹淨的(of)頻率将使數據和(and)控制連接更加可靠。當發射器感應到(arrive)擁擠的(of)頻率時(hour)，它會自動切換到(arrive)另一(one)個(indivual)頻段。例如使用(use)該頻率并在(exist)附近運行的(of)兩架無人(people)機将幹擾彼此的(of)通信。自動切換LO頻率并重新選擇頻段将有助于(At)保持穩定的(of)無線鏈路。在(exist)上電期間自适應選擇載波頻率或信道是(yes)高端無人(people)機的(of)優秀特性之一(one)。

4.2 跳頻

    廣泛用(use)于(At)電子對抗(ECM)的(of)快速跳頻也有助于(At)避免幹擾。通常如果我(I)們(them)想要(want)跳頻，PLL需要(want)在(exist)程序結束後重新鎖定。這(this)包括寫入頻率寄存器，并經過VCO校準時(hour)間和(and)PLL鎖定時(hour)間，使跳躍頻率的(of)間隔接近幾十微秒。

圖3.跳頻方案示意圖

4.3 PHY層OFDM調制

    正交頻分複用(use)(OFDM)是(yes)一(one)種信号調制形式，它将高數據速率調制流劃分到(arrive)許多緩慢調制的(of)窄帶近距離子載波上。這(this)使得它對選擇性頻率衰落不(No)太敏感。缺點是(yes)峰均功率比高以(by)及對載波偏移和(and)漂移的(of)敏感性。OFDM廣泛應用(use)于(At)寬帶無線通信PHY層。

4.4 5G與WIFI技術

    用(use)于(At)FPV無人(people)機的(of)無線視頻仍是(yes)不(No)成熟的(of)技術，我(I)們(them)将在(exist)不(No)久的(of)将來(Come)看到(arrive)緊湊和(and)低成本的(of)高清FPV系統。降低成本的(of)關鍵是(yes)提高片上系統的(of)集成度和(and)由此産生(born)的(of)高産量。當全新的(of)收音機、相機或顯示器概念出(out)現時(hour)，範式轉變就會發生(born)。稱爲(for)5G的(of)下一(one)代蜂窩和(and)WiFi技術将利用(use)動态波束成形來(Come)增加系統增益并保持低幹擾。與更複雜的(of)MIMO一(one)起，這(this)将進一(one)步提高性能和(and)傳輸帶寬。當技術成熟時(hour)，這(this)些概念很可能會應用(use)于(At)未來(Come)的(of)FPV系統。這(this)将帶來(Come)更高的(of)性能、更大(big)的(of)範圍、更高的(of)圖像質量和(and)更好的(of)可靠性。它将使無人(people)機能夠應對我(I)們(them)目前面臨的(of)更多挑戰，以(by)及我(I)們(them)尚未想到(arrive)的(of)挑戰。