无人机数传系统的基本原理是通过无线通信技术实现无人机与地面站之间的数据传输和控制。具体来说，数传系统包括发射机和接收机，发射机负责将无人机上的传感器数据、飞行姿态数据和图像数据等信息压缩和编码后通过电磁波传输，接收机则解码并还原这些数据供操作员使用。
数传模块通常采用多种通信协议，如LoRa、WiFi、4G/5G、RF通信、ZigBee、Bluetooth、NB-IoT、TPUNB和FPV等，以适应不同的应用场景。在军事领域，数传模块用于无人机侦查、情报收集和指挥控制;在民用和商业领域，用于航拍摄影、物流运输、农业测绘和环境监测等。
数传模块的关键技术包括数据压缩算法、抗干扰能力和传输速率的设计。现代数传模块还具有模块化设计、智能化和高速化的特点，支持宽电压范围和低功耗。此外，数传模块还具备双向通信功能，可以接收地面站的控制指令并发送给无人机。
在实际应用中，数传系统不仅传输飞行姿态数据、传感器数据和图像数据，还可以实时监控无人机的状态，确保飞行安全。例如，在农业测绘中，数传模块可以实时传输航点数据和图像数据，提高测绘效率。在紧急搜救中，数传模块可以实时传输无人机的飞行状态和位置信息，提高搜救效率。
总之，无人机数传系统通过无线通信技术实现高效、可靠的数据传输和控制，是无人机系统中不可或缺的重要组成部分。
一、 无人机图传系统的基本原理
无人机图传系统的基本原理是通过无线通信技术将无人机拍摄的图像或视频数据实时传输到地面站或其他设备上。具体来说，图传系统包括以下几个关键步骤：
- 图像采集：无人机上的摄像头或其他传感器采集图像或视频数据。
- 编码与压缩：采集到的图像或视频数据通过编码器进行压缩处理，以减少传输所需的带宽和存储空间。常用的编码标准包括H.264和H.265.
- 无线传输：压缩后的数据通过无线模块发送到地面接收设备。常见的无线传输技术包括2.4GHz、5.8GHz频段的无线电波、Wi-Fi、4G/5G网络等。
- 解码与显示：地面接收设备接收到无线信号后，通过解码器还原图像或视频数据，并通过显示器或监控系统进行实时显示。
无人机图传系统可以分为模拟图传和数字图传两大类：
- 模拟图传：使用模拟信号传输图像数据，成本较低，但图像质量和稳定性较差，容易受到干扰。
- 数字图传：使用数字信号传输图像数据，图像质量和稳定性较高，抗干扰能力强，适用于高精度和高要求的应用场景。
此外，图传系统还涉及一些关键技术，如跳频技术、扩频技术、信道编码技术等，以提高信号的稳定性和抗干扰能力。例如，跳频技术可以在多个频率之间快速切换，增强信号的可靠性和抗干扰能力。
二、 无人机数传与图传的通信频段及协议差异
无人机数传系统与图传系统的通信频段及协议存在显著差异，具体如下：
1.通信频段
数传系统：
数传系统主要用于传输无人机的传感器数据和控制指令，如飞行姿态、位置信息等。常见的通信频段包括Wi-Fi、4G/5G等无线通信技术，这些频段具有较高的传输速率和稳定性，适用于长距离数据传输。
数传系统还支持多种频段，如900MHz、1.4GHz、2.4GHz等，具体选择取决于应用场景和法规要求。
图传系统：
图传系统主要用于实时传输无人机拍摄的高清视频或图像。常见的通信频段包括2.4GHz、5.8GHz等无线频段，这些频段具有较高的带宽和抗干扰能力，适用于高清视频传输。
图传系统还支持多路频段的自适应跳频传输，根据电磁干扰情况选择最优信道，具有强大的抗干扰能力。
2.通信协议
数传系统：
数传系统通常使用Mavlink协议，这是一种轻量级、高效的面向消息的协议，支持双向通信，适用于多种无人机平台和频段。
数传系统还支持LoRa/TPUNB协议，适用于低功耗远距离传输。
图传系统：
图传系统采用多种协议，如Wi-Fi协议、Lightbridge协议、OcuSync协议等。Wi-Fi协议适用于入门级无人机，支持720P视频传输。
Lightbridge协议使用2.4GHz和5.8GHz频段，支持单向图像传输，具有低延时和高清晰度的特点。
OcuSync协议采用先进的信道编码技术和多天线技术，提供更高的图像质量和传输可靠性。
3.总结
数传系统：主要传输飞行数据和控制指令，使用Wi-Fi、4G/5G等无线通信技术，支持多种频段，协议以Mavlink为主，适用于长距离、高稳定性的数据传输。
图传系统：主要传输高清视频或图像，使用2.4GHz、5.8GHz等无线频段，支持多路频段跳频传输，协议多样，如Wi-Fi、Lightbridge、OcuSync等，适用于实时、高清晰度的视频传输。
这些差异确保了无人机在不同任务中的高效运行和安全操作。
三、 现有无人机数传与图传融合技术方案
现有无人机数传与图传融合技术方案主要包括以下几个方面：
1.数传与图传的基本功能和应用场景：
数传(Data Link)主要用于无人机与地面站之间的数据通信，传输飞行器上的传感器数据和任务载荷信息，如飞行姿态、位置、速度等。数传模块通常采用无线通信方式，如无线电波、卫星通信、4G/5G蜂窝网络等，实现高效的数据传输。
图传(Video Transmission)用于实时传输无人机拍摄的视频或图像数据，提供直观的视觉反馈。图传技术包括模拟图传和数字图传，其中数字图传技术因其高图像质量和低延迟而广泛应用。
2.数传与图传的技术特点：
数传技术需要解决高速数据压缩、编码和同步等问题，以实现高效的数据传输。常见的数传技术包括Wi-Fi、4G/5G、卫星通信等。
图传技术则需要解决高画质和低延迟的需求，常见的图传技术包括Wi-Fi图传、Lightbridge图传、OcuSync图传、COFDM图传等。这些技术在不同应用场景下具有不同的优势，如Wi-Fi图传成本低但传输距离短，COFDM图传抗干扰能力强。
3.数传与图传的融合方案：
OcuSync技术：大疆的OcuSync技术结合了4G自动增强技术，能够在信号受干扰或远距离传输时自动切换到4G网络，确保图像传输的连续性和稳定性。例如，DJI Mavic 3 Pro支持OcuSync技术，并可在信号受干扰时自动切换到4G网络进行图传。
4G增强图传：通过结合O3 Pro和4G自动增强技术，实现高画质、低延迟的图像传输，同时减少4G流量消耗。例如，DJI Mavic 3 Pro在信号良好时使用4G链路基础连接，不进行图传数据传输;当信号受干扰或远距离传输时，4G自动开启，确保图像传输的连续性和稳定性。
多频段感知与自适应跳频：一些先进的无人机图传系统支持多频段自适应跳频传输，根据电磁环境选择最优信道，具有强大的抗干扰能力。例如，Autel SkyLink 图传技术支持多频段自适应跳频传输，能够在不同信道间自动切换，确保传输稳定性和安全性。
4.数传与图传的综合应用：
在实际应用中，数传与图传技术的融合可以显著提升无人机系统的整体性能。例如，在农业监测、城市监控、影视制作等场景中，无人机需要实时传输高清图像和传感器数据，同时保持稳定的通信链路。通过数传与图传的融合，可以实现高效的数据传输和图像传输，满足不同应用场景的需求。
现有无人机数传与图传融合技术方案通过结合多种无线通信技术和先进的图像处理算法，实现了高效、稳定、低延迟的数据和图像传输，广泛应用于军事侦察、农业监测、城市监控、影视制作等领域。
四、 多模态通信在无人机中的应用案例
多模态通信在无人机中的应用案例包括以下几个方面：
地下搜索与救援任务：一个由多个无人机组成的系统，这些无人机可以在水下执行任务。系统使用多种显示器来监控和控制无人机，并通过构建通信网状网实现多模态通信。该系统可以共享位置信息、拓扑-体积图以及与基站的连接，从而提高任务效率并扩大覆盖范围。
娱乐与交互式飞行：一种多模态交互式四旋翼无人机原型，该原型基于Konomori无人机的设计，配备两台内置摄像头和一个麦克风，能够独立于外部设备飞行并响应人类动作。无人机的视觉方法使用底部和前方的两个内置摄像头，通过OpenCV库检测颜色，处理速度约为10帧/秒。音频方法使用Julius语音识别引擎，即使在飞行过程中也能实现音频通信。
通信感知一体化技术：面向5G-Advanced和6G的星基移动通信网络技术，对低空无人机的通信感知算力一体化应用。这种技术是6G通信系统的关键组成部分，对低空无人机的实时监管、通信、路径规划和定位导航至关重要。
边境巡逻与监控：沈阳邦粹科技有限公司开发的非合作无人机多模态协同感知与管控技术及应用项目，已应用于边境、机场、无线电监测站、景区、车站、炼油、电力、热力、燃气等典型场景，取得了显著的经济和社会效益。
智能巡检与安全监控：RockAI公司通过在无人机上外挂算力，采用边缘GPU来部署大模型，实现多模态功能。该技术支持智能巡检、图像识别和自适应飞行高度调整，在交通巡检和安全监控中发挥重要作用。
低空多模态监管服务平台：中国联通推出的自主研发的数字低空多模态监管服务平台，融合了空地通信系统、5G-A通感基站、雷达探测等多种技术，为区域空域提供全方位的通信及感知管理能力。
多模态融合通信模块：深圳市飞锐智能科技有限公司开发的CV5200模块，支持远距离WiFi模块8公里无人机图传，采用低功耗设计和多模态融合通信技术，满足不同场景下的通信需求。
这些案例展示了多模态通信在无人机中的广泛应用，从地下搜索与救援到娱乐互动，再到边境巡逻与智能巡检，多模态通信技术为无人机的应用提供了强大的支持。
