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    突發!無人機差點炸死委內瑞拉總統!技術剖析:無人機圖傳技術

    2018-08-05 15:00:26 EETOP

    8月5日消息,委內瑞拉新聞和通信部長羅德里格斯4日說,當天在首都加拉加斯舉行的一場活動中發生針對總統馬杜羅的無人機襲擊,馬杜羅安然無恙。

    另據CBSNEWS消息稱,委內瑞拉信息部長表示,幾枚類似炸彈的無人機裝置在總統附近引爆。目前,馬杜羅安然無恙,但有7人受傷。

    據海外網援引今日俄羅斯消息,此次爆炸事件是一場針對馬杜羅的“暗殺行動”,炸彈可能是由一架裝滿C-4炸藥的無人機投放?,F場至少發生了兩起爆炸。

    委內瑞拉內政部之后也證實,一架載有爆炸物的無人機,欲對總統馬杜羅展開“暗殺行動” ,但最終失敗。

    委內瑞拉國家電視臺直播記錄下了全部過程:

    當時,馬杜羅正在為慶祝委內瑞拉國民警衛隊成立81周年在廣場發表講話,他的面前是整齊列隊的閱兵隊伍。

    在演講過程中,馬杜羅突然停了下來,朝上看去,明顯事有不對。

    馬杜羅突然中止演講朝上看去,旁邊是他的夫人

    之后,只聽兩次爆炸巨響,原本整齊列陣的士兵,如流水般不顧一切狂奔逃生。

    原本整齊列陣的士兵四散潰去

    根據Twitter上分享的圖像顯示,馬杜羅周圍的軍官在護送他離開現場時,似乎豎起了黑色的防彈屏障。

    警衛人員在馬杜羅周圍豎起黑色防彈屏障

    護送馬杜羅離開現場

    “下午5點41分正,我們聽到幾聲爆炸聲,“羅德里格斯在事件發生幾分鐘后在面向委內瑞拉全國播放的現場演講中說道:“調查清楚地表明,這次襲擊來自攜帶爆炸物的無人機裝置。”

    這個應該是史上第一次無人機刺殺總統事件。

    對于無人機系統來說飛控及圖傳應該是兩個最重要的部分,此次刺殺差點得手,圖傳起到了關鍵作用,刺客可以在很遠的距離通過圖傳來操控無人機,完成攻擊。

    下面我們就無人機的圖傳部分做一個簡要剖析(主要以大疆為例):

    無線圖傳,是無人機最重要的其中一項技術,它的好壞決定了飛行距離、圖像實時傳輸質量以及傳輸延時等。

    在比較無人機圖傳技術前,我們先用形象的方式介紹幾個名詞:

    信道:通信系統中傳輸的通道,好比是高架橋。

    信源:信源是產生各類信息的實體,好比是載滿水泥的大卡車。

    編碼:好比是快遞與打包,為了傳輸過程中有無損壞。

    擴頻:是一種信息處理改善傳輸性能的技術,好比是八路,隱蔽性高、抗干擾能力強。

    調制:好比是新的交通工具,減少傳遞步驟。

    具體來說,圖傳就是要把一個東西準確、快速的從一個地方傳遞到另一個地方,要抗干擾,還要抓重點。所以信源和信道就要改善,關于信道技術就是抓重點的基礎,比如目前常見的H.264/265等壓縮技術,簡單地說就是把圖片的重點壓縮,抓住重點傳輸。信道編碼就是為了減少碼元數率,減少帶寬占用,因為傳輸跟帶寬有關系,抓住重點可以避免浪費功率。

    主要的信道編碼方式:

    1、OFDM

    在技術上,目前很多無人機喜歡用的傳輸技術為OFDM,是多載波調制的一種,該技術更適合于高速數據的傳輸,OFDM有很多優勢,比如在窄帶帶寬下也能夠發出大量的數據、能夠對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾等等。

    但是,OFDM也有缺點:

    .載波頻率偏移

    .對相位噪聲和載波頻偏十分敏感

    .峰均比比較高

    所以把這三個缺陷瓶頸解決掉才是完美的技術。

    2、WIFI

    除了OFDM之外,很多廠家也都在使用WiFi技術,可能WiFi說出來讓人感覺很低端,其實不是這樣的,WiFi技術也在不停的進步。

    WiFi傳輸是具有高性價比的無人機圖傳使用最廣泛的技術,但是因為WiFi在技術上有很多限定,且不可修改的,并且很多廠家都是拿來方案直接搭建,所以其缺點也十分突出:比如芯片設計成什么格式就是什么格式的,無法修改,技術比較固化;干擾管理策略實時性不強;信道利用率比較低等等。

    另外WiFi傳輸還有跟物理層的銜接不緊密的缺點,導致反應不迅速,傳輸時延較大,最多有秒級的時延。

    在FPV模式下更需要低時延才行

    說到時延,端到端的時延主要有以下幾個方面:

    高層組包時延

    高層到物理層的時延

    時隙資源分配機制導致的時延

    傳播的時延

    物理層處理時延,解調解碼等

    高層處理時延

    這兩種圖傳方式應該是目前無人機圖傳的主流。

    其實總體來說,無人機遠距離傳輸其實就是距離和功耗之間的平衡,其中還涉及了很多調制技術,比如用擴頻來提高抗干擾能力、信道信源技術的優化等等。大疆以前是使用的WiFi技術,現在用的是軟件無線電SDR,軟件無線電其實只是一個概念,其實里面的技術還是OFDM傳輸技術,它也不比WiFi高明太多,只不過大疆自己優化了系統,更適合它的無人機,所以7公里圖傳雖然聽上去特別牛,其實是功耗和距離平衡之間的傳輸以及傳輸技術的調制掌握的比較好。

    無線圖傳主要有 1.2GHz、2.4GHz 以及 5.8GHz 這三個頻段,其中 2.4GHz 這一頻段如今已經非常擁擠了,Wi-Fi(802.11ac 以外)、藍牙、無線鼠標都集中在這一頻段區域工作,而 1.2GHz 這一頻段在世界上大多數地方屬于管制頻段,5.8GHz 頻段這一頻段目前干擾非常少。因此,如今無人機無線圖傳大多在 2.4GHz 頻段以及 5.8GHz 的頻段工作。

    眾多數據表明 5.8GHz 頻段無線數據傳輸性能要優于 2.4GHz,但實際上無線電的波長越高,波長會越短,雖擁有更強的穿透力,但實際的繞射能力越差 – 換句話說,在其它客觀因素相同的條件下,5.8GHz 頻段圖傳技術在空間上的物理阻擋傳輸能力比不上 2.4GHz 頻段。

    聊到無人機無線圖傳技術,就難免會聊到大疆。以 Mavic Air 為例,大疆為其采用的是增強型 Wi-Fi 圖傳技術,支持 2.4GHz 以及 5.8GHz 兩個頻段,為降低信號干擾,大疆還特地將天線塞進前側左旋翼下。官方稱其圖傳技術能在 FCC 標準模式下實現最遠 4km 的 720p 分辨率實時圖傳,在 CE 標準模式下則最遠達 2km。

    當然,這里說的 W-Fi 圖傳技術跟我曾經玩過的 Xiro 零度 Xplorer Mini、最近接觸的 Tello,甚至是大疆的 Spark 這類可直接在手機上操控的 Wi-Fi 無人機不太相同,這里指的是無人機與遙控器進行無線通信傳輸圖像的技術。

    Wi-Fi 圖傳技術走的是普通 Wi-Fi 的 TCP/IP 協議,TCP/IP 協議的雙向握手機制理論上容易導致 Wi-Fi 圖傳或多或少的延遲。另外,當遙控器與無人機暫時失聯后重新配對時,Wi-Fi 傳輸技術需要重新握手重連,花費的時間也稍長些。

    除了 Wi-Fi 圖傳技術外,大疆還開發過一個名為 Lightbridge 的圖傳技術,它被運用在 Phantom 精靈 4 系列中,其中 Pro 版本支持 2.4GHz 頻段同時還支持 5.8GHz 頻段,傳輸距離最高可達 7km,圖傳延時在 220ms。

    Lightbridge 圖傳技術采用的是單向圖像傳輸的形式,數據的傳輸無需終端之間「握手」確認,大大提升了數據傳輸的效率。也正因如此,Lightbridge 圖傳技術的斷連能力與效率也比 Wi-Fi 圖傳要高。

    從原理上看,Lightbridge 圖傳技術似乎并不比 Wi-Fi 圖傳技術復雜,理論上造價也不會比 Wi-Fi 貴太多,但為什么不進一步推廣 Lightbridge 技術呢?其實這一問題不在 Lightbridge 本身而在 Wi-Fi 技術,因為如今整個電子業的 Wi-Fi 芯片使用范圍非常廣、需求非常大,與只針對無人機市場的 Lightbridge 技術完全不在同一水平上,整個電子業的供需關系造成了 Wi-Fi 擁有更低的生產成本。

    有趣的是 Mavic Air 的大哥 – Mavic Pro 使用并不是上述的 Lightbridge 圖傳技術,而是 OcuSync 圖傳技術。官方雖然稱 OcuSync 在 FCC 標準下最高支持 7km 的圖傳距離,但實際在理想的條件下,它甚至能擁有超過 10km 的圖傳距離。另外 OcuSync 還能提供最高 40Mbps 碼流的圖傳輸率,延遲能做到 160ms ~ 170ms 之間。

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