基于COFDM技術與MQTT協定的多旋翼無人機信号中繼傳輸技術研究
無人機通信在無人機與地面控制站之間建構起了非常重要的連接配接橋梁，但是傳統的無人機圖傳與控制信号之間的互相作用仍有一些不足之處。
目前，多旋翼無人機采用的上下行鍊路是通過2.4GHz或5.8GHz信道傳輸，這些信道易受幹擾，其繞射性能相對較差。
在多路鍊路傳輸技術與應用頻率自動切換技術兩種技術的有機結合下，同時使用多台裝置，各裝置自動根據無幹擾頻率來切換技術，并且在頻率産生的同時會産生很多次生頻率，這些頻率一般以主要頻率倍數形式存在，更加有利于加強通信量與距離。
總的來說，将多旋翼無人機多模态信号一體化中繼傳輸系統技術應用于複雜地形中架空輸電線路巡檢作業任務，不僅可以克服無人機信号失聯的弊端，而且有助于高效完成山區複雜環境下的巡視作業。
一、COFDM技術與MQTT協定的多旋翼無人機信号中繼傳輸技術設計
将高速率的信源資訊流轉換為Ｎ路低速率的并行資料流是OFDM技術的基本原理，在轉換過程中會有N個互相正交的子載波發揮調制作用，将經過調制後的Ｎ路信号進行相加，最終擷取發射信号。
當Ⅳ個子載波并行傳輸資料信号時，也就是常說的“串行傳輸”，每個子信道在傳輸頻帶内的符号周期此時會展寬N倍。
整個系統中由于無線信道的多徑時延擴充所産生的時間彌散性會是以減輕，其抗多徑衰落的性能也會提高。
經過調制的多個子載波合成了OFDM符号，根據信道狀況的不同，每個子載波又能選擇BPSK，QPSK，16-QAM，64-QAM等不同的調制方式。
二、基于MQTT通信協定遙測信号無線傳輸方案設計
IBM于20世紀90年代主導開發的物聯網傳輸協定被稱為“MQTT協定”，其使用範圍集中在低帶寬和不穩定的網絡環境中，主要是為物聯網裝置提供可靠的網絡服務。
“MQTT協定”整體來說是開源、輕便、可靠的協定，它在輕量級的釋出/訂閱式消息傳輸中使用比較廣泛。
MQTT協定在通信過程中是處于釋出方和訂閱方中間，首先接受用戶端的連接配接請求和釋出的消息，然後處理用戶端的訂閱請求，最後轉發相關應用消息。
主要特征如下：
1、通信開銷小，最小消息記憶體大約為2B；
2、多種流行語言通用，使用用戶端便捷；
3、适用釋出/訂閱模型，開發應用程式友善；
4、可提供不同等級的服務品質（QoS-QualityofService），消息按需到達目的地，滿足不同網絡傳輸需求。
MQTT協定的優勢MQTT協定作為OASIS（結構化資訊标準促進組織）規範，相較于HTTP、CoAP、XMPP等通訊協定，MQTT協定有以下優點：
1、基于TCP協定，MQTT在反控裝置應用的可靠性更高；
2、通過異步模式實作通信的MQTT連接配接過程更友善，不用等待對方确認就可以繼續發送資訊；
3、針對物聯網通信，MQTT提供了比如QoS、遺囑協定等特定需求設計，個性化功能更強；
4、MQTT的二進制格式比是輕量級的，嵌入終端更輕便快捷，終端通信子產品功耗更低。
五、基于多模态信号一體化中繼傳輸系統的多機聯合巡檢技術
多台無人機在開展巡檢任務時，環境對其産生的影響不容忽視。
使用MQTT協定的基于多模态信号一體化中繼傳輸系統的多機聯合巡檢技術，輸電線路巡檢作業能夠真正達到“一控多機”、多機聯合的效果，一台飛機出現異常可以控制其一鍵返航，并且不影響其他無人機繼續執行巡檢作業，基本工作原理是：地面遙控器發送巡檢任務至無人機中繼系統平台後，中繼無人機發送資訊給巡檢無人機編隊，接收到任務請求後各無人機之間消息共享，“廣播”和“點對點”同時作用，共同聯合完成巡檢任務。
在一控多機巡檢作業模式下，無人機執行事先規劃好的巡檢路線，自主飛行，全自動巡檢，遙控器和多模态信号中繼系統的主要作用，是維持圖傳和數傳信号的穩定性，具體流程如下：
1、中繼無人機收到地面站巡檢任務後，發送資訊給鄰居無人機，鄰居無人機接收到任務請求後，廣播消息，編隊内無人機協同完成任務；
2、鄰居無人機接收到任務請求時，一方面要轉發給周圍其他無人機，另一方面要自我判斷是否能充當中間節點，若能則及時将資訊反向傳遞給中繼無人機；
結語
綜上所述，在複雜的地形開展架空輸電線路巡檢作業，若能有效建構多旋翼無人機多模态信号一體化中繼傳輸系統，不僅能克服地形對無人機信号的遮擋問題，最重要的是有利于安全、可靠地對輸電線路裝置進行巡查。
該技術實用性強，可廣泛應用在各種山區無人機巡查架空輸電線路的作業中，為擴大架空輸電線路無人機巡檢技術的應用範圍而服務，大幅提升複雜地形區域的巡檢作業效率。
