CN207720296U - 图像传输系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种图像传输系统及无人机，涉及无人机图传的技术领域，该图像传输系统，包括：无人机载荷端和地面控制端；其中，无人机载荷端设置在无人机上；无人机载荷端包括飞行系统和图像采集系统，飞行系统与图像采集系统通信连接；图像采集系统包括成像设备，以及与成像设备连接的COFDM传输设备；地面控制端包括成像控制系统和飞行控制系统，飞行控制系统与飞行系统通信连接；成像控制系统包括COFDM接收设备和实时显示窗口。本实用新型提供的图像传输系统及无人机，采用COFDM技术使无人机在与地面进行无线传输，不易受外界环境因素的干扰，有助于实现远距离的实时传输，提高了无人机的工作效率和用户的体验度。

Description

图像传输系统及无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机图传的技术领域，尤其是涉及一种图像传输系统及无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，是利用无线遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机主要应用于交通管理、电力巡检、环境侦测、能源勘察、地理勘察和抢险救灾等行业，无人机在飞行过程中，可以采集现场数据，迅速将现场的音视频信息通过无线传输技术传送到指挥中心，供指挥者进行判断和决策等等。

目前，无人机多采用微波技术进行无线传输，微波技术的传输距离不够远，容易受地面建筑物的干扰，难以满足远距离高清晰实时传输音视频的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种图像传输系统及无人机，以缓解了无人机在进行无线传输过程中容易受干扰的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种图像传输系统，包括：无人机载荷端和地面控制端；其中，无人机载荷端设置在无人机上；无人机载荷端包括飞行系统和图像采集系统，飞行系统与图像采集系统通信连接；飞行系统用于控制无人机的飞行状态；图像采集系统包括成像设备，以及与成像设备连接的COFDM传输设备；成像设备设置在无人机上，用于采集指定位置的图像信息，并将图像信息发送至COFDM传输设备；COFDM传输设备用于将图像信息发射至地面控制端；地面控制端包括成像控制系统和飞行控制系统，飞行控制系统与飞行系统通信连接，用于向飞行系统发送飞行控制命令，以控制无人机的飞行状态；成像控制系统包括COFDM接收设备和实时显示窗口，COFDM接收设备与COFDM传输设备进行通信；COFDM接收设备用于接收图像信息，并通过实时显示窗口对图像信息进行显示。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述COFDM传输设备包括图像调制单元和发射机；图像调制单元用于对图像信息进行调制处理；发射机用于对调制处理后的图像信息进行编码，并将编码后的图像信息发射至地面控制端。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述COFDM接收设备包括图像接收机和图像解调单元；图像接收机与发射机进行通信，接收编码后的图像信息，并将编码后的图像信息发送至图像解调单元；图像解调单元用于对编码后的图像信息进行解调处理。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述图像调制单元为COFDM图像调制单元；图像解调单元为COFDM图像解调单元。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述实时显示窗口为显示器；图像解调单元设置有视频输出接口，视频输出接口包括一下接口中的一种或多种：HD-SDI接口、HDMI接口、网络视频接口和模拟CVBS接口。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述成像设备包括摄像头和自稳云台，自稳云台设置在无人机上，摄像头设置在自稳云台上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述飞行系统包括飞控电路，以及与飞控电路连接的第一无线收发单元和GPS模块，飞控电路通过第一无线收发单元与飞行控制系统通信，接收飞行控制命令；其中，飞行控制命令包括飞行航迹和/或飞行姿态；GPS模块用于采集无人机的位置信息，并将位置信息发送至飞控电路；飞控电路还用于通过第一无线收发单元将位置信息发送至飞行控制系统。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述飞行控制系统包括：飞行控制器，以及与飞行控制器连接的第二无线收发单元、姿态控制单元和航迹规划单元，第二无线收发单元与第一无线收发单元进行通信；航迹规划单元用于接收控制人员输入的飞行航迹，并将飞行航迹发送至飞行控制器；姿态控制单元用于接收控制人员输入的姿态信息，并将姿态信息发送至飞行控制器；飞行控制器通过第二无线收发单元将飞行航迹和/或飞行姿态发送至飞控电路。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述飞行控制系统还包括：语音控制器，语音控制器与飞行控制器连接，飞行控制器还用于通过语音控制器接收控制人员输入的语音信号，当语音信号与预存的语音控制指令一致时，向飞控电路发送语音控制指令。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种无人机，该无人机配置有上述第一方法所述的图像传输系统。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种图像传输系统及无人机，通过设置在无人机上的成像设备采集指定位置的图像信息，并将图像信息发送至COFDM传输设备，通过COFDM传输设备将图像信息发射至地面控制端，并通过地面控制端的COFDM接收设备进行接收，以及通过实时显示窗口对图像信息进行显示，在传输过程中，采用COFDM技术对成像设备采集的图像信息进行传输，由于COFDM技术具有很高的绕射性和穿透能力，使得无人机在与地面进行无线传输时，不容易受到地面建筑物等外界环境因素的干扰，有助于实现远距离的实时传输，提高了无人机的工作效率和用户的体验度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种图像传输系统的应用环境示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种图像传输系统的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种图像传输系统的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种成像设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的无人机在与地面站进行无线传输时，采用的主要的技术有：Wifi(WIreless-Fidelity，无线保真)传输技术和4G(the 4th Generation mobilecommunication，第四代移动通信技术)传输技术，WiFi传输技术是无线传输协议的一种无线传输方式，通过无线方式使数据在网络之间进行传输，这种传输方式的传输频谱资源利用率较低，传输时延较大，最多有秒级的时延；4G传输技术虽然能够满足无人机远距离飞行的无线传输，但是，无人机的飞行高度受4G信号的限制，因此，不适合无人机的高空飞行。基于此，本实用新型实施例提供了一种图像传输系统及无人机，以提高无人机在飞行过程中的无线传输效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种图像传输系统进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种图像传输系统，图1示出了一种图像传输系统的应用环境示意图，包括无人机和地面站，本实用新型实施例提供的图像传输系统包括无人机载荷端和地面控制端；其中，无人机载荷端设置在图1所示的无人机上，地面控制端设置在图1所示的地面站。具体地，上述无人机可以是航空模型、动力三角翼、动力伞、风筝等小型飞行器，地面站可以是地面操作室或者观察室，对无人机进行控制。

具体地，如图2所示的一种图像传输系统的结构框图，包括：无人机载荷端10和地面控制端20；其中，无人机载荷端设置在无人机上；地面控制端设置在地面站。

上述无人机载荷端10包括飞行系统101和图像采集系统102，飞行系统与图像采集系统通信连接；飞行系统用于控制无人机的飞行状态；图像采集系统包括成像设备103，以及与成像设备103连接的COFDM传输设备104；成像设备103设置在无人机上，用于采集指定位置的图像信息，并将图像信息发送至COFDM传输设备104；

COFDM传输设备104用于将图像信息发射至地面控制端20；地面控制端包括成像控制系统201和飞行控制系统202，飞行控制系统202与飞行系统101通信连接，用于向飞行系统101发送飞行控制命令，以控制无人机的飞行状态；

成像控制系统201包括COFDM接收设备203和实时显示窗口204，COFDM接收设备203与COFDM传输设备104进行通信；COFDM接收设备203用于接收图像信息，并通过实时显示窗口204对图像信息进行显示。

其中，上述COFDM传输设备和COFDM接收设备是基于COFDM(Coded OrthogonalFrequency Division Multiplexing，编码的正交频分复用)技术的设备，是编码正交频分复用的简称，也是目前最先进和最具有发展潜力的技术，其基本原理是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码(C)是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的保护要求；正交频分(OFD)指使用大量的载波(副载波)，它们有相等的频率间隔，都是一个基本振荡频率的整数倍；复用(M)指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上，形成一个频道。COFDM技术是一种多载波调制技术，能够有效提高载波的频谱利用率，具有抗干扰强，延时小，以及功耗低的特点，因此，可以将成像设备采集的图像信息实时进行回传。

本实用新型实施例提供的一种图像传输系统，通过设置在无人机上的成像设备采集指定位置的图像信息，并将图像信息发送至COFDM传输设备，通过COFDM传输设备将图像信息发射至地面控制端，并通过地面控制端的COFDM接收设备进行接收，以及通过实时显示窗口对图像信息进行显示，在传输过程中，采用COFDM技术对成像设备采集的图像信息进行传输，由于COFDM技术具有很高的绕射性和穿透能力，使得无人机在与地面进行无线传输时，不容易受到地面建筑物等外界环境因素的干扰，有助于实现远距离的实时传输，提高了无人机的工作效率和用户的体验度。

在图2的基础上，图3示出了本实用新型实施例提供的另一种图像传输系统的结构框图。

如图3所示，具体实现时，上述COFDM传输设备104包括图像调制单元104a和发射机104b；图像调制单元用于对图像信息进行调制处理；发射机用于对调制处理后的图像信息进行编码，并将编码后的图像信息发射至地面控制端。进一步，上述COFDM接收设备203包括图像接收机203a和图像解调单元203b；图像接收机与发射机进行通信，接收编码后的图像信息，并将编码后的图像信息发送至图像解调单元；图像解调单元用于对编码后的图像信息进行解调处理。

进一步，上述图像调制单元为COFDM图像调制单元；图像解调单元为COFDM图像解调单元。

可选地，上述成像设备包括摄像头和自稳云台，自稳云台设置在无人机上，如无人机的顶部，或者无人机的底部，摄像头设置在自稳云台上，具体实现时，上述摄像头可以是高清摄像头，采用ARM(Advanced RISC Machines，RISC微处理器)处理器，以及500万原色CMOS器件进行高清晰图像采集，并通过自稳云台达到防抖的目的。

图4示出了一种成像设备的结构示意图，如图4所示，包括自稳云台、ARM处理器，以及与ARM处理器连接的摄像头、电源、JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行为组织)接口，SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)存储器和FLASH存储器。

应当理解，图4仅仅是本实用新型实施例提供的一种优选的结构方式，在其他实施例中，上述成像设备也可以有其他的实现方式，具体以实际使用情况为准，并可以参考现有技术中的相关材料，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，上述图像调制单元104a和发射机104b可以集成在一个COFDM发射一体机中，可以集发射天线、功率放大、数字调制、音视频数字压缩于一体的COFDM发射一体机，并采用COFDM技术和MPEG-2图像压缩技术对成像设备采集的图像信息进行处理，其参数优选为：1、频率可调：300-900M，步进1M；900M-5.8G可定制；2、带宽可调：2M-8M可调，步进1M；3、功率可调：0.5W-1.5W可调等，具体参数可以根据实际使用情况进行调整，本实用新型实施例对此不进行限制。

相应地，上述图像接收机203a和图像解调单元203b也可以集成在一个COFDM接收一体机中，采用多频段直接变频技术，如，150MHz～850MHz变频范围，以及多带宽COFDM调制技术：8.0/3.5/2.0MHz，同时可具有高接收门限电平，灵敏度可达-103dBm(10-6BER@4.0MHz信道宽度)。

进一步，上述实时显示窗口为显示器；为了便于对无人机拍摄的图像信息进行显示，上述图像解调单元设置有视频输出接口，视频输出接口包括一下接口中的一种或多种：HD-SDI接口、HDMI接口、网络视频接口和模拟CVBS(Composite Video Broadcast Signal，复合视频消隐和同步)接口。

其中，上述HD-SDI(High Definition-Serial Digital Input高清串行数字接口)接口是一个广播级的高清数字输入与输出端口，被用来传送无压缩的数字视频信号；HD(High Definition)表征是高清信号。HD-SDI是根据SMPTE 292M，在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s的信号速率条件下传输的接口规格。该规格规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。HD-SDI接口采用同轴电缆，以BNC(Bayonet Nut Connector，卡扣配合型连接器)接口作为线揽标准，有效距离为100M。

HDMI(High Definition Multimedia Interface，高分数字多媒体接口)接口，是基于DVI(Digital Visual Interface，高速传输数字信号的技术)制定的，可以看作是DVI的强化与延伸，两者可以兼容，HDMI在保证高品质的情况下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频数据。

具体地，上述接口可以根据实际需要进行设置，可以包括一个，也可以包括多个，具体以实际使用情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了便于对上述无人机进行控制，如图3所示，上述飞行系统101包括飞控电路101a，以及与飞控电路101a连接的第一无线收发单元101b和GPS模块101c，飞控电路通过第一无线收发单元与飞行控制系统通信，接收飞行控制命令；其中，飞行控制命令包括飞行航迹和/或飞行姿态；GPS模块用于采集无人机的位置信息，并将位置信息发送至飞控电路；飞控电路还用于通过第一无线收发单元将位置信息发送至飞行控制系统。

进一步，上述飞行控制系统202包括：飞行控制器202a，以及与飞行控制器202a连接的第二无线收发单元202b、姿态控制单元202c和航迹规划单元202d，第二无线收发单元202b与第一无线收发单元101b进行通信；航迹规划单元用于接收控制人员输入的飞行航迹，并将飞行航迹发送至飞行控制器；姿态控制单元用于接收控制人员输入的姿态信息，并将姿态信息发送至飞行控制器；飞行控制器通过第二无线收发单元将飞行航迹和/或飞行姿态发送至飞控电路，以控制无人机的飞行方向以及飞行姿态等等。

可选地，如图3所示，上述飞行控制系统还可以包括：语音控制器202e，该语音控制器与飞行控制器202a连接，具体实现时，上述飞行控制器可以支持语音控制模式，并且预存有语音控制指令，飞行控制器还用于通过语音控制器接收控制人员输入的语音信号，当语音信号与预存的语音控制指令一致时，向飞控电路发送语音控制指令，对无人机进行控制，进一步，还可以通过飞行系统向图像采集系统发送控制命令，与调整成像设备的分辨率以及选择拍摄模式等等，以增加图像传输系统的控制灵活性。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种无人机，该无人机配置有上述实施例所述的图像传输系统，具体地，上述实施例所述的图像传输系统的无人机载荷端设置在无人机上，通过地面控制端对无人机载荷端进行控制，以对指定位置进行图像信息的采集。

本实用新型实施例提供的无人机，与上述实施例提供的图像传输系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的无人机的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种图像传输系统，其特征在于，包括：无人机载荷端和地面控制端；其中，所述无人机载荷端设置在无人机上；

所述无人机载荷端包括飞行系统和图像采集系统，其中，所述飞行系统与所述图像采集系统通信连接；

所述飞行系统用于控制所述无人机的飞行状态；

所述图像采集系统包括成像设备，以及与所述成像设备连接的COFDM传输设备；所述成像设备设置在所述无人机上，用于采集指定位置的图像信息，并将所述图像信息发送至所述COFDM传输设备；

所述COFDM传输设备用于将所述图像信息发射至所述地面控制端；

所述地面控制端包括成像控制系统和飞行控制系统，所述飞行控制系统与所述飞行系统通信连接，用于向所述飞行系统发送飞行控制命令，以控制所述无人机的飞行状态；

所述成像控制系统包括COFDM接收设备和实时显示窗口，所述COFDM接收设备与所述COFDM传输设备进行通信；

所述COFDM接收设备用于接收所述图像信息，并通过所述实时显示窗口对所述图像信息进行显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述COFDM传输设备包括图像调制单元和发射机；

所述图像调制单元用于对所述图像信息进行调制处理；

所述发射机用于对调制处理后的所述图像信息进行编码，并将编码后的所述图像信息发射至所述地面控制端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述COFDM接收设备包括图像接收机和图像解调单元；所述图像接收机与所述发射机进行通信，接收编码后的所述图像信息，并将所述编码后的图像信息发送至所述图像解调单元；

所述图像解调单元用于对编码后的所述图像信息进行解调处理。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像调制单元为COFDM图像调制单元；所述图像解调单元为COFDM图像解调单元。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述实时显示窗口为显示器；

所述图像解调单元设置有视频输出接口，所述视频输出接口包括一下接口中的一种或多种：HD-SDI接口、HDMI接口、网络视频接口和模拟CVBS接口。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像设备包括摄像头和自稳云台，所述自稳云台设置在所述无人机上，所述摄像头设置在所述自稳云台上。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述飞行系统包括飞控电路，以及与所述飞控电路连接的第一无线收发单元和GPS模块，所述飞控电路通过所述第一无线收发单元与飞行控制系统通信，接收所述飞行控制命令；其中，所述飞行控制命令包括飞行航迹和/或飞行姿态；

所述GPS模块用于采集所述无人机的位置信息，并将所述位置信息发送至所述飞控电路；

所述飞控电路还用于通过所述第一无线收发单元将所述位置信息发送至所述飞行控制系统。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述飞行控制系统包括：飞行控制器，以及与所述飞行控制器连接的第二无线收发单元、姿态控制单元和航迹规划单元，所述第二无线收发单元与所述第一无线收发单元进行通信；

所述航迹规划单元用于接收控制人员输入的飞行航迹，并将所述飞行航迹发送至所述飞行控制器；

所述姿态控制单元用于接收所述控制人员输入的姿态信息，并将所述姿态信息发送至所述飞行控制器；

所述飞行控制器通过所述第二无线收发单元将所述飞行航迹和/或飞行姿态发送至所述飞控电路。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述飞行控制系统还包括：语音控制器，所述语音控制器与所述飞行控制器连接，所述飞行控制器还用于通过所述语音控制器接收所述控制人员输入的语音信号，当所述语音信号与预存的语音控制指令一致时，向所述飞控电路发送所述语音控制指令。

10.一种无人机，其特征在于，所述无人机配置有权利要求1～9任一项所述的图像传输系统。