无线图像传输系统,简称无线图传,是用作无线图像传输和视频实时传输的设备。无人机图像传输系统就是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实时稳定的发射给地面无线图传遥控接收设备。图像传输的实时性、稳定性是关键。其组成部分主要由图像采集端、发射端、接收端和显示端组成,如图所示,为图像采集、发射、地面接收及显示流程。
1、图像采集端
图像采集端,是指在无人机端用来采集图像的设备,如:摄像头、运动相机和单反相机等,如图。
2、图像发射端
图像发射端,是指无线图像传输设备的发射设备,包括发射器和天线。通常安装在无人机飞行平台上,随无人机飞行,配合摄像头或相机使用。
选配原则:
(1)图传类型选择
图传分模拟图传和数字图传,模拟图传延迟少、画质清晰度一般,数字图传画面清晰度高、画面延迟较大。
(2)频道选择
5.8GHz是国家开放的业余频段,目前在5.8G工作的设备很少,这个频段相对比较纯静,干扰较少。
(3)频率的选定
同频段的图传在使用过程中很容易受到干扰,甚至出现串频(显示了别人的画面),当目前频率有干扰时可以选择其他频率,通常发射机都有多种频率可供选择。常用的发射机有32个频道或40个频道甚至更多。常见的频道对应表,如表常用发射机频道。
CH FR | CH | ||||||||
CH1 | CH2 | CH3 | CH4 | CH5 | CH6 | CH7 | CH8 | ||
FR | FR1(A) | 5865M | 5845M | 5825M | 5805M | 5785M | 5765M | 5745M | 5725M |
FR2(A) | 5733M | 5752M | 5771M | 5790M | 5809M | 5828M | 5847M | 5866M | |
FR3(A) | 5705M | 5685M | 5665M | 5645M | 5885M | 5905M | 5925M | 5945M | |
FR4(A) | 5740M | 5760M | 5780M | 5880M | 5820M | 5840M | 5860M | 5880M |
(4)功率大小
发射端功率从由几十毫瓦到几百毫瓦,功率大的能达到瓦级别,有些发射机为满足更多要求,采用功率可调的形式。通常功率越大传输距离越远,信号越稳定,但同时发热也更大,耗电量也更大。小功率的发射机发热少,使用导热金属片散热,如左所示,甚至无散热,大功率发射机使用导热金属加散热风扇散热,如图 左)小功率发射机 右)大功率发射机。
3、图像接收端
图像接收端,是指无线图像传输设备在地面的接收器,包括接收机和天线两部份。通常直接和显示器连接,以一款常用的接收机RC832为例进行介绍,如图。
选用原则:
(1)接收端和发射端如果不是成套购买的需要根据发射要求类型购买,如模拟发射机配模拟接收机。
(2)接收机通常都带有多个频率可以搜索,常用的接收机有8个频道,传输信号类型一样的情况下只要频率一样就可以接收到图像信号,如表所示。
(3)有些显示屏带接收机的,可以直接使用。
频道序号 | CH1 | CH2 | CH3 | CH4 | CH5 | CH6 | CH7 | CH8 | |
接收频率(MHz) | 5705 | 5685 | 5665 | 5645 | 5885 | 5905 | 5925 | 5945 | |
引脚电平 | CH1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
CH2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
CH3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
4、图像显示端
图像显示端,是指在地面的显示器,和接收机配套使用,通常包括三角架、显示屏和电池等。根据传输信号类型选择显示屏类型,如模拟信号和和数字信号。
选用原则:
(1)根据使用习惯选用FPV显示屏,如左图所示,或选用视频眼镜,如右图所示。
(2)根据是否带接收机来选择是否含接收机的显示屏,如果是带接收机的显示屏,还要选择天线的类型。
(3)根据信号类型选择模拟信号显示屏(如,莲花头接口,雪花屏)、数字信号屏(如,带HDMI接口)。
5、天线
(1)全向天线
全向天线,是比较常用的一种形式,在无线电专业里常叫鞭状天线。虽然叫全向天线,其实还是有局限性的,它就像一个灯管,它的发射范围,垂直放置时,是在水平方向上向周围散射,在360度范围内都有均匀的场强分布。
垂直天线,主要针对水平方向的目标,水平天线主要针对垂直高度上的目标,和窄范围内的水平目标。通常可以用两根全向天线,垂直安放,如图所示,以增强接收信号强度。
(2)蘑菇头天线
蘑菇头天线,其内部就是三叶草或四叶草天线,如图所示,通常三叶草用在发射机上,四叶草天线用在接收机上。
这种天线的特性和平板天线的特性刚好是相反的,如果它原来应该是直的那它的特性就和棒子天线是一样的,但是它被掰弯了,掰的每个方向对与它来说都是一样的,不存在指向性。
(3)八木天线
八木天线,是定向传输天线。
八木天线在垂直安装时,上下的场强分布角与全向天线差不多,在水平方向上场强分布角,与引向器的多少有关,引向器越多,夹角越小,方向性越强,夹角内的场强越高。一般常见引向器3-5支,再多效果亦不明显。主要特点是在有效范围内场强分布均匀,方向性好,干扰能力强。
(4)抛物面天线
抛物面天线,其场强分布有两部分,类似手电光,一部分是灯泡直接射出的散射光,另部分,也是主要部分,是反射器反射形成的直射光,如右图所示。
所以抛物面天线的效率是最高的,但方向性也是最强的,最常见是用在固定点对点的微波通信,如果用在飞行器上的通信,必须装在高精度跟踪云台上才可以,另外抛物面天线对组装精度要求也很高。下图是八木天线和抛物面天线。
(5)平板状天线
平板状天线,其特性和八木天线基本相同,好的平板天线结构较复杂,但体积小,重量轻,安装简单,是野外FPV的首选天线,有较强的定向性,需配合跟踪云台使用,如图所示。
图传的组装一般分硬件组装和线路连接两大部分。
1、硬件的组装
(1)摄像头的安装,穿越机一般安装在前方或上方,注意做好保护措施,保护摄像头。
(2)图传发射机安装,通常用双面海绵胶粘在机架内部,将天线引出至外部。
2、线路的连接
根据无人机安装布局将电线裁减好长度并制作好接头(如摄像头和图传发射机电压一致,可并用电源),图传和摄像头品牌多种多样,但接线原理基本一致,根据电路图将线路接好即可。下图是图传系统电路图。
3、注意事项
(1)确认图传电压和摄像头电压分别是多少伏,如果都在同样的范围,则可以共用电源,如果图传电压12V,摄像头电压是5V,此时要注意单独给摄像头供5V电源,可考虑从分电板接电。
(2)要注意发射机的安装最佳位置,避免产生干扰,多旋翼无人机要注意尽量让图传、GPS、遥控接收机这三种分开装,图传天线尽量靠机身尾部。
(3)如果图传发射机是双天线的,尽量让两天线垂直,扩大发射方向。
(4)穿越机上的图传要注意保护好,尽量安装在机身内部,避免炸坏。
(5)图传的线为插头连接时,要注意是否有松动,如有,要采取紧固措施,如打热熔胶。
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