[發明專利]一種基于CP?ML算法的無人機圖像傳輸抗衰弱的方法

在審

• 申請號: 201710391785.3
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107342961A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 孫維國;錢建苗;陳高其;楊國鑄;黃永欽;干夢雙;陳潮洋;毛源;孫輝;朱振洪
• 申請（專利權）人: 國網浙江余姚市供電公司;國網浙江省電力公司寧波供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/00;H04L25/02;H04L25/03;H04B7/185;H04N7/18
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙)33217
• 代理人: 項軍

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，尤其是涉及一種基于CP-ML算法的無人機圖像傳輸抗衰弱的方法。

背景技術

無人機在電力巡檢領域具有廣泛的應用需求，復雜的地形和遠距離傳輸的應用場景特點對無人機的性能提出了更高的要求。在整個無人機自主系統中，通信子系統是飛行控制系統的重要組成部分，擔負著無人機飛行狀態信息和任務載荷數據的傳送的任務，實現了地面站對小型無人機實時監控，所以針對無人機通信系統的專項研究有其重要意義。

天空中的無人機與地面上的操作者通過遙控系統和圖像傳輸系統(簡稱圖傳)進行通信。遙控負責把操作者的指令傳達給無人機，圖傳把相機的取景畫面、飛行數據等等信息傳到操作者的屏幕上。兩個系統一般采用不同頻率的無線電進行傳輸，這樣的人機交互可以實現無人機超越操作者視距(超出目視范圍)的操作。常見的無人機遙控，主要還是源自遙控模型的遙控系統，目前市面上的無人機通常采用2.4G/5.8G頻率的信號進行操作指令的傳輸。

無人機通常需配有“蘑菇狀天線”的發射器，這是圖傳系統的發射裝置，采用定頻的無線信號把圖像畫面傳回地面。一般為1.2G、2.4G、5.8G等不同信號頻段的圖傳，不過由于1.2G圖傳會影響GPS信號，2.4G圖傳又會影響2.4G遙控的信號，所以固定頻率的圖傳方式一直制約著無人機飛控系統的發展。

在電力系統線路巡檢中，由于線纜通常架設距離遠，兩個高壓塔間距離超過兩公里，一個巡檢路線超過20公里，因此需要具有超遠距離傳輸并穩定接收的圖傳技術。傳統的定頻傳輸方式一般只能支持1-2公里的傳輸距離，特別是在城市和山區等遮擋情況較多的區域，信號衰弱情況嚴重，影響視頻數據的傳輸穩定性和距離。

已有技術存在如下三種技術問題及缺陷：

1)無人機飛行過程中，如果采用傳統的無線傳輸模式，因為頻點固定，無人機容易被黑客破解并劫持，而且劫持后可以輕易繞過內置的禁飛區信息，使無人機反成為犯罪分子利用的工具。同時無人機多采用的是2.4G/5.8G頻率，且WIFI和藍牙等公共頻點都是2.4G，所以信號很容易被干擾，飛機有可能會失去控制。

2)傳統的定頻無線傳輸模式，功率及繞射能力有限，目前僅能實現距離1-3公里范圍內的視頻數據傳輸，并且容易受到遮擋物的影響，傳輸距離大打折扣。對于電力巡檢系統，輸電線路架設距離遠、線路周邊環境復雜等場景，無人機巡檢系統具有較大的限制。

3)一般的無人機微波圖傳技術采用OFDM編碼技術，能夠實現較遠距離的傳輸，OFDM是一種無線環境下的高速傳輸技術，無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的，而OFDM技術的主要就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統中各個子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率。但是由于輸電線路布設的地點通常在山區或者城市等遮擋現象嚴重的區域，信號多徑衰弱情況嚴重，OFDM雖然良好地解決了多徑環境中的信道選擇性衰落，但對信道平坦性衰落(即各載波的幅度服從瑞利分布的衰落)尚未得到較好的克服，也大大影響飛行控制的距離和數據傳輸穩定性。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，所要解決的技術問題是提供一種基于CP-ML算法的無人機圖像傳輸抗衰弱的方法，以期提高無人機微波傳輸的抗多徑干擾能力，實現傳輸穩定、延遲小、抗干擾性強、傳輸距離遠的無線圖傳技術。

本發明是通過以下技術方案使上述技術問題得以解決。

一種基于CP-ML算法的無人機圖像傳輸抗衰弱的方法，采用COFDM全數字調制解調技術，基于CP-ML在多徑衰弱信道下的定時同步算法，根據信道上信息的強弱來自適應調整相關窗的大小，以降低信道傳輸時多徑干擾的影響。

在接受端恢復傳輸信號時，采用信道估計的方法來實現，將估計出來的信道頻域響應通過IFFT變換到時域，若信道的沖激響應大于一個合適的門限值η，則可判定為多徑，從而估計出信道的多徑位置為估計出來的多徑數目，最大時延為：

定義λ_k的主值區間為(-N/2，N/2]，[n]_N表示將n以N為周期進行擴展，并取落入主值區間的值作為其結果，根據估計出最大時延調整下一幀符號同步時的相關窗長度L：