1.2.3　通信链路系统

通信链路系统是无人机与地面设备之间信息传递与控制信号传输的桥梁，包括控制链路、数传链路和图传链路等。通信链路系统通常采用无线电信号传输信息。受到相应的法律法规限制，以及国际惯例，通信链路信号的频率通常为中心频率为433.92MHz（433.05～434.79MHz）、2.450GHz（2.400～2.500GHz）、5.800GHz（5.725～5.875GHz）等频段。这些频段也属于国际通信联盟无线电通信局（ISM）定义的在一定发射功率内无须授权的无线电频段，也称为ISM频段。

为了避免控制链路、数传链路和图传链路之间相互干扰，传统无人机会将这些链路以不同的频段区分开来。例如，大疆精灵3标准版遥控链路采用5.8GHz频段，图传与数传链路采用2.4GHz频段。另外，数传链路无线电发射功率等多种指标也受到政策与法律法规的限制，无人机的通信链路所涉及的全球主要的强制性认证机构包括FCC、CE和SRRC等。

● FCC：美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission）对美国各种市场流通的民用无线电射频传输设备的强制性认证，以保证与生命财产有关的无线电和有线通信产品的安全性。

● SRRC：中国国家无线电管理委员会（State Radio Regulatory Commission）对在中国境内所有销售和使用的无线电组件产品进行的一种强制性安全认证。

● CE：欧洲合格认证（Conformite Europeenne）是对欧洲经济区（EEA）所有流通商品所规定的强制性的基本安全要求，包括电磁兼容指令（EMC）、无线指令（RED）、

环保指令（RoHS）等。

通常来说，FCC认证标准下的无人机有效通信的距离大于SRRC认证标准，SRRC认证标准有效通信的距离大于CE认证标准。例如，精灵4 Pro的最大信号有效距离在FCC、SRRC和CE标准下分别大约为7km、4km和3.5km。

1. 控制链路

遥控系统是地面人员对无人机发送各种指令的直接工具。对于轻型民用无人机而言，遥控系统通常由遥控器和在机体上的接收器两部分组成，是执行飞行任务、保证飞行安全中最为重要的一部分。遥控器和接收器之间采用控制链路传输指令。

对无人机执行每一种动作，以及云台、相机等各种载荷的操作，都属于不同类型的操作指令。这些不同的指令需要不同的遥控器控件进行操作，在控制链路中对应了不同的控制通道，而控制通道所对应的物理控件称为物理通道。一般来说，实现对无人机的基本飞行进行控制至少需要3个控制通道，称为必要通道。一般的无人机遥控器上都存在两个控制摇杆，其中每个摇杆包含了2个通道，共4个通道。对于多旋翼无人机而言，这4个通道分别为升降、偏航（左右转弯）、前后飞行和左右飞行；对于固定翼无人机而言，这4个通道分别为油门、俯仰、偏航和横滚。

根据各种通道在控制摇杆上的设置不同，可将摇杆模式分为美国手、日本手、中国手等类型。对于多旋翼无人机来说：美国手摇杆模式中，左摇杆控制升降和偏航，右摇杆控制前后和左右飞行；日本手摇杆模式中，左摇杆控制前后飞行和偏航，右摇杆控制升降和左右飞行；中国手摇杆模式中，左摇杆控制前后和左右飞行，右摇杆控制升降和偏航。

除无人机的基本飞行需要控制通道以外，还需要额外的通道用于控制云台和相机，以及切换飞行模式等，因此绝大多数的无人机遥控器均支持10个以上的控制通道。

2. 数传链路

数传链路用于实时获取无人机的状态信息（如高度、速度等），以及具有上传飞行任务、下载无人机拍摄的照片和录像等功能。在传统的民用无人机中，数传链路往往通过额外的设备进行传输。例如，传统的APM、Pixhawk飞控可通过单独的数传模块构建链路，大疆Data Link Pro通过430～448MHz频段或869～927Mhz频段（因不同国家和地区而不同）传输数据。然而，大疆无人机通常将数传链路与控制链路（以及图传链路）进行组合，共同使用同一个频段。例如，Data Link 3数传电台整合了遥控器，共同使用2.4GHz频段传输信息。大疆Lightbridge技术将遥控、数传和图传链路均整合到了2.4GHz频段（也可占用5.8GHz频段）。

数传链路的数据传输终端通常为移动设备或者PC计算机。这些接收和发送数据链路信息的工具通常称为地面控制站（Ground Control Station，GCS）。在大疆无人机体系中，DJI GO、DJI GO 4、DJI Polit等应用程序本身实际上就是一个简易的地面站软件。当然，大疆还在iPad移动终端提供了用于航测或者3D建模的GS Pro软件，并在桌面端提供了“大疆智图”等地面站软件。

3. 图传链路

图传链路包括模拟信号图传和数字信号图传两种，其中Wi-Fi图传、Lightbridge图传系统和OcuSync图传系统均为数字图传。

1）模拟信号图传

顾名思义，模拟信号图传就是通过模拟信号传输视频和音频。由于模拟信号的调制和解调算法简单，而且图传的延迟非常小，因此常用在早期的民用无人机中。模拟信号图传在无人机和飞手之间的距离由近到远时，其图传信号一般不会突然消失，而是逐渐模糊直到出现完全的雪花屏。但是由于模拟信号所需要的功率很大，符合法律法规的模拟信号图传距离一般很近，且抗干扰能力差，所以逐渐被消费级无人机所淘汰。

2）数字信号图传

（1）Wi-Fi图传。

相对于模拟信号图传，Wi-Fi图传属于典型的数字信号图传。由于Wi-Fi设备的广泛普及，其Wi-Fi硬件价格低且技术成熟。Wi-Fi图传可以以较低的成本实现效果较好的数字信号图传。例如，大疆精灵3标准版、晓、御Air、御Mini等无人机均采用Wi-Fi图传。御Air在FCC认证标准下，其Wi-Fi图传的距离可达到4km。

但是，Wi-Fi图传的质量仍然比不上更高级的Lightbridge图传和OcuSync图传，这是因为Wi-Fi图传具有以下两个缺陷：一方面，当Wi-Fi数据包的传输受到一个字节的破坏时，该数据包将不可用，这使得Wi-Fi图传在信号条件较差时非常容易出现卡顿或者延迟现象；另一方面，由于Wi-Fi的连接需要进行握手，其数据传输方式是双向的，从而使得当无人机图传连接中断后，重连的时间很长。

大疆无人机的图传系统研发速度在业界遥遥领先，在符合FCC、CE等认证标准的情况下，不断提升图传系统的清晰度和响应速度，并将无人机图传系统从Wi-Fi图传发展为Lightbridge图传，然后再发展到如今的OcuSync图传。

（2）Lightbridge图传系统。

Lightbridge图传系统从悟（Inspire）第一代开始被搭载到大疆无人机上，使其图传距离在FCC认证标准下达到了2km以上的距离，并且可将控制链路和数传链路进行整合在同一个频段上。Lightbridge图传系统包括Lightbridge和Lightbridge 2两个版本。最早的Lightbridge只能使用2.4GHz频段，而Lightbridge 2通过无线链路自适应技术，可在2.4GHz和5.8GHz双频段传输数据，避免环境干扰，进一步降低了延迟和提高分辨率，并添加了3G-SDI输出接口，用于广播级的视频输出。另外，Lightbridge 2技术还支持多个设备同时构建图传与控制链路。

相对于Wi-Fi图传来说，Lightbridge图传系统采用单向广播的方式提供图传服务，无须双向握手，部分字节丢失不影响整体传输效率，并且加快了图传丢失后的重连速度。

（3）OcuSync图传系统。

OcuSync图传系统首先被应用在大疆御Pro无人机上，属于Lightbridge图传系统的升级版，并进行了大量的技术改进，如OcuSync图传系统的双向智能感知容错技术可随时避免受到干扰的信道，并调整视频码率和无线传输策略，降低图传响应时间，可节约30%左右的带宽。为了应对城市空间中存在的大量的电磁干扰和环境遮挡，OcuSync图传系统做出了针对性的优化。在大疆M300 RTK无人机上，OcuSync图传系统的最大图传距离达到了15km（FCC认证标准）。大疆在御2系列、御Air 2等最新发布的无人机上均使用了OcuSync 2.0图传系统。

5G图传链路，即通过5G网络传输图传信号，其优势在于无人机的遥控距离将不会受到限制（当5G网络普及时）。但是，由于受到基站分布的影响，5G图传链路的普及必须建立在高度发达的飞行控制器（及其安全配置）的基础上，以便于当无人机失控时无人机可自行执行任务或者自动进入存在5G信号的地带。即使是这样，由于5G图传仍然建立在以TCP/IP为基础的互联网，其图传的延迟可能依然逊色于LightBridge、OcuSync等这样的私有图传系统。

对于大疆无人机来说，其图传链路早已抛弃了模拟信号图传，其图传链路主要有3种。

● Wi-Fi图传：精灵3标准版、御Air、御Mini等。

● Lightbridge图传系统：精灵3专业版、精灵4等。

● OcuSync图传系统：御2、御Air 2等。

作为Lightbridge的升级版，大疆的最新产品基本均使用OcuSync图传系统。另外，大疆将Lightbridge图传系统作为单独的系统模块可供用户使用。