突发!无人机差点炸死委内瑞拉总统!技术剖析:无人机图传技术

2018-08-05 15:00:26 来源:EETOP

8月5日消息,委内瑞拉新闻和通信部长罗德里格斯4日说,当天在首都加拉加斯举行的一场活动中发生针对总统马杜罗的无人机袭击,马杜罗安然无恙。

另据CBSNEWS消息称,委内瑞拉信息部长表示,几枚类似炸弹的无人机装置在总统附近引爆。目前,马杜罗安然无恙,但有7人受伤。

据海外网援引今日俄罗斯消息,此次爆炸事件是一场针对马杜罗的“暗杀行动”,炸弹可能是由一架装满C-4炸药的无人机投放。现场至少发生了两起爆炸。

委内瑞拉内政部之后也证实,一架载有爆炸物的无人机,欲对总统马杜罗展开“暗杀行动” ,但最终失败。

委内瑞拉国家电视台直播记录下了全部过程:

当时,马杜罗正在为庆祝委内瑞拉国民警卫队成立81周年在广场发表讲话,他的面前是整齐列队的阅兵队伍。

在演讲过程中,马杜罗突然停了下来,朝上看去,明显事有不对。

马杜罗突然中止演讲朝上看去,旁边是他的夫人

之后,只听两次爆炸巨响,原本整齐列阵的士兵,如流水般不顾一切狂奔逃生。

原本整齐列阵的士兵四散溃去

根据Twitter上分享的图像显示,马杜罗周围的军官在护送他离开现场时,似乎竖起了黑色的防弹屏障。

警卫人员在马杜罗周围竖起黑色防弹屏障

护送马杜罗离开现场

“下午5点41分正,我们听到几声爆炸声,“罗德里格斯在事件发生几分钟后在面向委内瑞拉全国播放的现场演讲中说道:“调查清楚地表明,这次袭击来自携带爆炸物的无人机装置。”

这个应该是史上第一次无人机刺杀总统事件。

对于无人机系统来说飞控及图传应该是两个最重要的部分,此次刺杀差点得手,图传起到了关键作用,刺客可以在很远的距离通过图传来操控无人机,完成攻击。

下面我们就无人机的图传部分做一个简要剖析(主要以大疆为例):

无线图传,是无人机最重要的其中一项技术,它的好坏决定了飞行距离、图像实时传输质量以及传输延时等。

在比较无人机图传技术前,我们先用形象的方式介绍几个名词:

信道:通信系统中传输的通道,好比是高架桥。

信源:信源是产生各类信息的实体,好比是载满水泥的大卡车。

编码:好比是快递与打包,为了传输过程中有无损坏。

扩频:是一种信息处理改善传输性能的技术,好比是八路,隐蔽性高、抗干扰能力强。

调制:好比是新的交通工具,减少传递步骤。

具体来说,图传就是要把一个东西准确、快速的从一个地方传递到另一个地方,要抗干扰,还要抓重点。所以信源和信道就要改善,关于信道技术就是抓重点的基础,比如目前常见的H.264/265等压缩技术,简单地说就是把图片的重点压缩,抓住重点传输。信道编码就是为了减少码元数率,减少带宽占用,因为传输跟带宽有关系,抓住重点可以避免浪费功率。

主要的信道编码方式:

1、OFDM

在技术上,目前很多无人机喜欢用的传输技术为OFDM,是多载波调制的一种,该技术更适合于高速数据的传输,OFDM有很多优势,比如在窄带带宽下也能够发出大量的数据、能够对抗频率选择性衰落或窄带干扰等等。

但是,OFDM也有缺点:

.载波频率偏移

.对相位噪声和载波频偏十分敏感

.峰均比比较高

所以把这三个缺陷瓶颈解决掉才是完美的技术。

2、WIFI

除了OFDM之外,很多厂家也都在使用WiFi技术,可能WiFi说出来让人感觉很低端,其实不是这样的,WiFi技术也在不停的进步。

WiFi传输是具有高性价比的无人机图传使用最广泛的技术,但是因为WiFi在技术上有很多限定,且不可修改的,并且很多厂家都是拿来方案直接搭建,所以其缺点也十分突出:比如芯片设计成什么格式就是什么格式的,无法修改,技术比较固化;干扰管理策略实时性不强;信道利用率比较低等等。

另外WiFi传输还有跟物理层的衔接不紧密的缺点,导致反应不迅速,传输时延较大,最多有秒级的时延。

在FPV模式下更需要低时延才行

说到时延,端到端的时延主要有以下几个方面:

高层组包时延

高层到物理层的时延

时隙资源分配机制导致的时延

传播的时延

物理层处理时延,解调解码等

高层处理时延

这两种图传方式应该是目前无人机图传的主流。

其实总体来说,无人机远距离传输其实就是距离和功耗之间的平衡,其中还涉及了很多调制技术,比如用扩频来提高抗干扰能力、信道信源技术的优化等等。大疆以前是使用的WiFi技术,现在用的是软件无线电SDR,软件无线电其实只是一个概念,其实里面的技术还是OFDM传输技术,它也不比WiFi高明太多,只不过大疆自己优化了系统,更适合它的无人机,所以7公里图传虽然听上去特别牛,其实是功耗和距离平衡之间的传输以及传输技术的调制掌握的比较好。

无线图传主要有 1.2GHz、2.4GHz 以及 5.8GHz 这三个频段,其中 2.4GHz 这一频段如今已经非常拥挤了,Wi-Fi(802.11ac 以外)、蓝牙、无线鼠标都集中在这一频段区域工作,而 1.2GHz 这一频段在世界上大多数地方属于管制频段,5.8GHz 频段这一频段目前干扰非常少。因此,如今无人机无线图传大多在 2.4GHz 频段以及 5.8GHz 的频段工作。

众多数据表明 5.8GHz 频段无线数据传输性能要优于 2.4GHz,但实际上无线电的波长越高,波长会越短,虽拥有更强的穿透力,但实际的绕射能力越差 – 换句话说,在其它客观因素相同的条件下,5.8GHz 频段图传技术在空间上的物理阻挡传输能力比不上 2.4GHz 频段。

聊到无人机无线图传技术,就难免会聊到大疆。以 Mavic Air 为例,大疆为其采用的是增强型 Wi-Fi 图传技术,支持 2.4GHz 以及 5.8GHz 两个频段,为降低信号干扰,大疆还特地将天线塞进前侧左旋翼下。官方称其图传技术能在 FCC 标准模式下实现最远 4km 的 720p 分辨率实时图传,在 CE 标准模式下则最远达 2km。

当然,这里说的 W-Fi 图传技术跟我曾经玩过的 Xiro 零度 Xplorer Mini、最近接触的 Tello,甚至是大疆的 Spark 这类可直接在手机上操控的 Wi-Fi 无人机不太相同,这里指的是无人机与遥控器进行无线通信传输图像的技术。

Wi-Fi 图传技术走的是普通 Wi-Fi 的 TCP/IP 协议,TCP/IP 协议的双向握手机制理论上容易导致 Wi-Fi 图传或多或少的延迟。另外,当遥控器与无人机暂时失联后重新配对时,Wi-Fi 传输技术需要重新握手重连,花费的时间也稍长些。

除了 Wi-Fi 图传技术外,大疆还开发过一个名为 Lightbridge 的图传技术,它被运用在 Phantom 精灵 4 系列中,其中 Pro 版本支持 2.4GHz 频段同时还支持 5.8GHz 频段,传输距离最高可达 7km,图传延时在 220ms。

Lightbridge 图传技术采用的是单向图像传输的形式,数据的传输无需终端之间「握手」确认,大大提升了数据传输的效率。也正因如此,Lightbridge 图传技术的断连能力与效率也比 Wi-Fi 图传要高。

从原理上看,Lightbridge 图传技术似乎并不比 Wi-Fi 图传技术复杂,理论上造价也不会比 Wi-Fi 贵太多,但为什么不进一步推广 Lightbridge 技术呢?其实这一问题不在 Lightbridge 本身而在 Wi-Fi 技术,因为如今整个电子业的 Wi-Fi 芯片使用范围非常广、需求非常大,与只针对无人机市场的 Lightbridge 技术完全不在同一水平上,整个电子业的供需关系造成了 Wi-Fi 拥有更低的生产成本。

有趣的是 Mavic Air 的大哥 – Mavic Pro 使用并不是上述的 Lightbridge 图传技术,而是 OcuSync 图传技术。官方虽然称 OcuSync 在 FCC 标准下最高支持 7km 的图传距离,但实际在理想的条件下,它甚至能拥有超过 10km 的图传距离。另外 OcuSync 还能提供最高 40Mbps 码流的图传输率,延迟能做到 160ms ~ 170ms 之间。

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