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长距离高清视频传输取得突破,降成本也可能不再是问题
发布时间:2018-03-31 11:16:46| 浏览次数:

长距离高清视频传输取得突破,降成本也可能不再是问题

作者:张迎辉


随着无人机不断地从消费级拓展到行业应用(电力巡检、森林防火),甚至是专业应用(航拍视频直播),高清视频、超高清视频在长距离(1公里、2公里甚至更远)的即时传输,便成为了无人机领导企业目前研发突破的方向。

现在的通常做法,是FPGA加SDR的做法。DJI的多款无人机采用了联芯的LC1860实现了远距离的图传,但是在高清视频长长距离传输上,仍然有一些限制。例如要实现在每毫瓦发射功率下,仍然实现长达2公里的1080p/30f高清视频的即时传送,市场上基本上没有类似可行方案。

现在市场上很多做视频无线传输的设计公司,都是通过采用FPGA加ADI的软件定义无线电芯片的做法。据业内一些公司反应,在测试远距离的传输时,在遇到障碍物时,视频画面会出现不完整的情况、无人机会与地面遥控设备出现连接中断。这种做法,成本高昂且功耗高,在一些高端消费类无人机和专业无人机上被采用,但不太适合用于小型入门消费类四轴无人机。

远距离视频传输的需求

事实上,远距离视频传输并不仅是无人机爱好者们的需求。在很多行业应用中更是有着真实的需求。前面说到的电力巡检、森林防火,以及军事方面的应用,都有可能。

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图片:美国电影《勇往直前》剧照

在美国电影《勇往直前》的一个场景中,由于地面救火小组指挥人员与救火直升机的通信不稳定,造成了美国911以来最严重的消防人员牺牲的事故。如果当初实现了野外无3G或4G蜂窝网络下的远距离高清画面传输,这起事故也许就可以避免。

笔者发现,即便是在美国通信高度发达的地方,很多偏远地方,运营商蜂窝网络也远没有普遍部署,仍然还有很多通信盲点。这一点比起中国来说都差距很大。

高清视频远距离传输方案介绍

业界利用FPGA和SDR芯片开发出来了远距离画面传输的方案(如下图),这种方案功耗高、成本高,即使是采用了ADI的较早推出的SDR芯片,单块板的BOM成本也不下千元。如果是采用更高级的SDR芯片,则成本肯定还会更高,即使是DJI这样的无人机,也不是都能承受。

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图:FPGA+SDR芯片的无线图传主板

富微科创陈一民:要做一颗单芯片来替代FPGA+SDR的方案

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图:深圳市富微科创电子有限公司董事长陈一民在接受电子工程专辑的采访

深圳市富微科创电子有限公司董事长陈一民是一位深圳无人机方案公司的老兵。该公司是众多家玩具级无人机厂商的方案供应商,过去两年尝试进军专业无人机市场,例如植保无人机。虽然在探索植保无人机(喷农药无人机)市场的尝试最终失败了,但他认为高清远距离图传是高端无人机技术突破的重要方向。

陈一民在回应电子工程专辑农业无人机的问题时说:“植保无人机,也就是喷农药的无人机的市场基本上全中国都没有人再去做了。全年中只有一两个月要打农药,大型农场都留不住专业的飞手。不少农场买到的无人机也被弃用无人打理。”

在做高端无人机的探索过程中,他看到了一个新的方向。目前无人机的高清视频无线直传既是消费级无人机现在的创新方向,也是众多专业无人机的创新方向:低功耗、低成本、高质量、稳定可靠。

技术突破真的很难。一方面是市场上FPGA+SDR的方案硬件成本下不来,二是H.265的视频压缩算法专利费很高,采用H.265的算法能够降低视频流码,但是专利费少不了。市场上需要一颗可以把无线通信基带的硬件与视频编解码、无线传输接收的软件算法结合起的 ASIC芯片。

多年都在搞无人机方案的陈一民,也是一位“算法达人”。他看到了市场的创新方向,也明白现有的硬件“痛点”。这颗ASIC,他打算自己把它做出来。2017年他组建了一个团队,邀请到了做通信、DVB-T和视频编解码方面的几位大神级牛人,加上自己原有的无人机飞控方面的技术积累,先开一颗能够用于无人机市场的单芯片。

陈一民对电子工程专辑介绍,这颗新芯片,由公司旗下“我是你的眼”项目组来设计。项目组通过深度优化底层帧结构,做到优于DVB-T标准,采用多种导频的联合设计。芯片设计还结合目前理论研究领域最先进的信道估计技术。在视频传输过程中,采用了目前最先进且工程化成熟的BCH+LDPC编码,保证了恶劣信道下的快速收敛。

目前项目组通过了AWGN、DVB-T、DVB-F、ITU-6、SUI6、SUI3等多信道验证,可以保证动态信道下的极低解调门限。AWGN、SNR=-4、数据同步概率大于等于90%。它可以针对不同场景,支持双向双通道,多种FFT长度,多种保护间隔,多种编码率。

陈一民表示,“我是你的眼”的FPGA 演示方案,已经实现了1080p/30F在2公里的距离上的正常传输。

如果这颗单芯片问世,现在市场超过1000元的单板BOM成本的高清长距离低功耗视频传输方案,则可能降低到100元级别,不仅在消费级和专业无人机甚至是高端玩具级无人机都会大大获益,在人工智能的高清安防领域也能改变现在的技术路线。

“这颗芯片应用不仅限于图传无人机。高清远距离视频传输,还可以帮助现在的高清视频监控,节省下高昂的布线成本,可以实现远大于2公里的高清视频无线传输。当然,我们的加密视频,可以防止视频被拦截破解,保证监控视频的安全。”陈一民说。

出一颗ASIC的成本并不低,陈一民表示,他欢迎业界伙伴加入到“我是你的眼”芯片设计项目中来。


 
 

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