Анализ существующих устройств приема-передачи видеосигнала с беспилотного летательного аппарата

В современное время непрерывным образом развиваются и внедряются новые информационные системы и технологии, которые существенно совершенствуют жизнедеятельность людей, упрощая множество различных действий. Одним из современных достижений человечества является беспилотный летательный аппарат.
Беспилотный летательный аппарат представляет собой летательный аппарат без экипажа на борту. Он может иметь различный вид и обладать разной степенью автономности: управляться дистанционно или быть полностью автоматическим.
Для передачи на пункт управления данных, получаемых непосредственно с бортовых сенсеров, в составе беспилотных летательных устройств имеется передатчик, который собственно и обеспечивает связь с наземным приемным оборудованием. В зависимости от формата изображений и степени их сжатия пропускная способность цифровых радиолиний передачи данных с борта беспилотного летательного устройства может составлять единицы-сотни Мбит/с.
Существует способ приема и передачи видеосигнала с беспилотного летательного аппарата, который имеет название «вид от первого лица». С его помощью можно получать видео от первого лица, то есть видеть видео сразу с камеры. Пилот, управляющий летательным аппаратом, видит изображение, получаемое с видеокамеры при помощи устройств отображения: мониторов, телевизоров, видео-очков, видео-шлемов.
Разделяют две подгруппы направления: низкий диапазон и дальний. В первом случае используют стандартный набор для действия способа «вида от первого лица», включающий маломощный передатчик видеосигнала, позволяющий летать в зоне действия стандартного передатчика радиоуправления. Для дальних полетов используют усилители мощности или более мощные передатчики как для управления моделью, так и для передачи с неё видеосигнала.
Непосредственными источниками видеосигнала являются встроенные бортовые камеры. Они могут быть довольно различными как по размеру и весу, так и по характеристикам. Чаще всего используются микрокамеры с наклонно-поворотным механизмом, но возможно использование и цифровых камер (таких как Sony NEX-3 или камеры GoPro) со стабилизирующим подвесом. В некоторых случаях устанавливается две камеры. Одна для записи в высоком качестве изображения во внутреннюю память, вторая для управления по видеосигналу. Ключевыми показателями для камер являются разрешающая способность и время задержки матрицы.
На рынке представлены различные системы приема и передачи видеосигнала. Главными свойственными характеристиками данных систем являются несущая частота и мощность передатчика. Мощность передатчиков регулируется законодательством и ограничена для разных диапазонов. Производители оборудования используют нелицензируемые диапазоны частот гражданского применения. В большинстве случаев для низкого диапазона авиации используется диапазон 5.8 Ггц, который является открытым. Для дальнего диапазона используются диапазоны низких частот, например 1.2 Ггц. Принимается специализированным приемником настроенным на частоту передатчика. Преобразованный видеосигнал передается на экран монитора или очки пилота. Как правило передача от приемника к экрану идет AV сигналом. В том случае, если носитель сигнала имеет систему передачи координат по видеотракту, то возможна передача телеметрической информации через звуковую дорожку. Приемник декодирует сигнал и выявляет направление, после чего устройство слежения устанавливает положение наземной антенны, следящей за носителем. Тем самым, оператор носителя имеет всегда чистый и сильный сигнал.
Зачастую при полетах применяют наземные станции, которые состоят из штатива, где закреплена узконаправленная антенна, передающая летательному аппарату команды с пульта управления, а также всенаправленная антенна, которая непосредственно принимает видеосигнал с видеопередатчика. Ииенно с помощью такой всенаправленной антенны и происходит прием видеосигнала, который может выводиться непосредственно на экран монитора или другое устройства вывода видеозаписи.
Существуют различные устройства приема и передачи видеосигнала с беспилотных летательных аппаратов. Все они имеют одно значение: качественным образом передать видеосигнал с передатчика на устройство, которое сможет принять его и передать на монитор или другое устройство, где будет видна полученная видеозапись. Рассмотрим различные варианты приема-передачи видеосигнала и устройства, которые собственно выполняют данную функцию.
В первом варианте для получения видеосигнала с летательного аппарата и его транслирования потребуется ноутбук со специальной установленной программой, предназначенной для трансляции и кодирования видеосигнала. Необходим качественный видеоисточник, например в виде поворотной камеры, которую можно добавить при помощи видео-граббера. Также потребуется планшет для установки приложения, имеющего возможность получать видео с беспилотного летательного аппарата с помощью Wi-Fi. Этот планшет будет являться вторым видеоисточником в программе, которая предназначена для трансляции видеосигнала. В результате работы таких устройств получится вывести видеосигнал в трансляцию.
Распространенным профессиональным и многофункциональным устройством для захвата, записи, трансляции и обработки видеосигнаала является Epiphan Pearl. Ниже на рисунке 1 представлена схема траслирования видеосигнала.
Рисунок 1. Транслирование видеосигнала при помощи Epiphan Pearl 370840000
Множество программных продуктов для приема видеосигналов предоставляют функционал аналогичный Epiphan Pearl, как например настраиваемые шаблоны изображения и возможность переключения между источниками. Тем не менее, Epiphan Pearl имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с широко известными программами. Прежде всего, это возможность подключения дополнительных видеоисточников – при помощи Epiphan Pearl можео подсоединить до 4 различных источников для создания пользовательских шаблонов. Кроме того, для приема видеосигнала не потребуется множество устройств и аппаратуры. Ещё одним преимуществом данного устройства является возможность одновременной записи и трансляции в высоком качестве. При помощи такого устройства полученная видеозапись не теряет своего качества, при этом она может записываться на жёсткий диск для дальнейшего использования.
Для передачи видеосигнала с качеством HD 720p или Full HD 1080i на борту беспилотного летательного аппарата может использоваться устройство «Радиус-О» (рис. 2) с дальностью связи до 27 км. Для организации помехоустойчивого радиоканала управления возможно использование радиомодема с ППРЧ «Редут» (масса – 140 гр) с дальностью связи до 150 км (в условиях прямой видимости, на ограничении мощности до 1 Вт) и скоростью передачи до 16 кбит/с.
Рисунок 2. Видеопередатчик «Радиус-О»
Данное устройство является одним из наиболее точных и имеющих возможность полноценной передачи видеосигнала.
Таким образом, в современное время постоянно развиваются и совершенствуются различные информационные системы и цифровые технологии, которые обеспечивают возможность доступа к разным функциям. Одним из известных современных достижений является беспилотное летательное устройство, при помощи которого можно производить съёмку и запись видео. Существуют разные устройства и способы приема и передачи видеосигнала с беспилотного летательного аппарата. Все они позволяют получать четкий и качественный видеосигнал, который преобразуется в видеозапись и может транслироваться или сохраняться на устройстве.