[发明专利]一种基于CP‑ML算法的无人机图像传输抗衰弱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种基于CP-ML算法的无人机图像传输抗衰弱的方法。

背景技术

无人机在电力巡检领域具有广泛的应用需求，复杂的地形和远距离传输的应用场景特点对无人机的性能提出了更高的要求。在整个无人机自主系统中，通信子系统是飞行控制系统的重要组成部分，担负着无人机飞行状态信息和任务载荷数据的传送的任务，实现了地面站对小型无人机实时监控，所以针对无人机通信系统的专项研究有其重要意义。

天空中的无人机与地面上的操作者通过遥控系统和图像传输系统(简称图传)进行通信。遥控负责把操作者的指令传达给无人机，图传把相机的取景画面、飞行数据等等信息传到操作者的屏幕上。两个系统一般采用不同频率的无线电进行传输，这样的人机交互可以实现无人机超越操作者视距(超出目视范围)的操作。常见的无人机遥控，主要还是源自遥控模型的遥控系统，目前市面上的无人机通常采用2.4G/5.8G频率的信号进行操作指令的传输。

无人机通常需配有“蘑菇状天线”的发射器，这是图传系统的发射装置，采用定频的无线信号把图像画面传回地面。一般为1.2G、2.4G、5.8G等不同信号频段的图传，不过由于1.2G图传会影响GPS信号，2.4G图传又会影响2.4G遥控的信号，所以固定频率的图传方式一直制约着无人机飞控系统的发展。

在电力系统线路巡检中，由于线缆通常架设距离远，两个高压塔间距离超过两公里，一个巡检路线超过20公里，因此需要具有超远距离传输并稳定接收的图传技术。传统的定频传输方式一般只能支持1-2公里的传输距离，特别是在城市和山区等遮挡情况较多的区域，信号衰弱情况严重，影响视频数据的传输稳定性和距离。

已有技术存在如下三种技术问题及缺陷：

1)无人机飞行过程中，如果采用传统的无线传输模式，因为频点固定，无人机容易被黑客破解并劫持，而且劫持后可以轻易绕过内置的禁飞区信息，使无人机反成为犯罪分子利用的工具。同时无人机多采用的是2.4G/5.8G频率，且WIFI和蓝牙等公共频点都是2.4G，所以信号很容易被干扰，飞机有可能会失去控制。

2)传统的定频无线传输模式，功率及绕射能力有限，目前仅能实现距离1-3公里范围内的视频数据传输，并且容易受到遮挡物的影响，传输距离大打折扣。对于电力巡检系统，输电线路架设距离远、线路周边环境复杂等场景，无人机巡检系统具有较大的限制。

3)一般的无人机微波图传技术采用OFDM编码技术，能够实现较远距离的传输，OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。但是由于输电线路布设的地点通常在山区或者城市等遮挡现象严重的区域，信号多径衰弱情况严重，OFDM虽然良好地解决了多径环境中的信道选择性衰落，但对信道平坦性衰落(即各载波的幅度服从瑞利分布的衰落)尚未得到较好的克服，也大大影响飞行控制的距离和数据传输稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种基于CP-ML算法的无人机图像传输抗衰弱的方法，以期提高无人机微波传输的抗多径干扰能力，实现传输稳定、延迟小、抗干扰性强、传输距离远的无线图传技术。

本发明是通过以下技术方案使上述技术问题得以解决。

一种基于CP-ML算法的无人机图像传输抗衰弱的方法，采用COFDM全数字调制解调技术，基于CP-ML在多径衰弱信道下的定时同步算法，根据信道上信息的强弱来自适应调整相关窗的大小，以降低信道传输时多径干扰的影响。

在接受端恢复传输信号时，采用信道估计的方法来实现，将估计出来的信道频域响应通过IFFT变换到时域，若信道的冲激响应大于一个合适的门限值η，则可判定为多径，从而估计出信道的多径位置为估计出来的多径数目，最大时延为：

定义λ_k的主值区间为(-N/2，N/2]，[n]_N表示将n以N为周期进行扩展，并取落入主值区间的值作为其结果，根据估计出最大时延调整下一帧符号同步时的相关窗长度L：