《Applied Research》：Experimental Investigation of Electromagnetic Interference Effects on Unmanned Aerial Vehicle Video Transmission Quality
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无人飞行器（UAV）在工业领域中得到越来越广泛的应用，其依赖于稳定的实时通信和视频流传输。这些系统容易受到电磁干扰（EMI）的影响，电磁干扰会降低通信性能并可能中断任务操作。本文针对E88 ProDrone在2.4 GHz控制与数据链路上的视频传输性能，开展了
无人飞行器（UAV）在工业领域中得到越来越广泛的应用，其依赖于稳定的实时通信和视频流传输。这些系统容易受到电磁干扰（EMI）的影响，电磁干扰会降低通信性能并可能中断任务操作。本文针对E88 ProDrone在2.4 GHz控制与数据链路上的视频传输性能，开展了电磁干扰效应的实验研究。实验在半消声室中进行，抑制了环境因素的影响，并将测试条件作为控制变量。信号发生器产生的干扰信号指向静止的无人机，干扰源与无人机之间的距离保持恒定为1 m。使用自由空间路径损耗（FSPL）计算无人机位置处的接收干扰功率，并利用频谱分析仪进行验证，同时记录对无人机视频传输系统的影响。随着接收干扰功率的增加，视频图像从最初的模糊和图像抖动逐渐发展为冻结、缓冲以及显示视频流的完全丢失。该研究通过将计算并经验证的接收干扰水平与可观察的视频退化阶段相关联，为评估日益广泛使用的低成本消费级无人机视频链路对电磁干扰的敏感性提供了一个受控基线。
电磁干扰对无人机视频传输质量影响实验研究的解读
随着无人机（UAV）技术的快速发展，其在工业、民用、商业、国防和军事等领域的应用日益广泛，包括植被监测、精准农业、物流运输、搜索救援、边境监视以及侦察、情报收集和战术行动等。这些应用大多需要在无人机与地面站之间实时传输大量视频和遥测数据。无人机通信系统通常采用射频（RF）链路，而这类链路容易受到电磁干扰（EMI）的影响。电磁干扰会导致通信质量下降，造成指令和控制通信显著延迟，影响视频传输质量，甚至可能导致无人机与操作员之间的通信完全丢失，进而危及任务有效性、运行安全和系统可靠性。其中，干扰是一种故意干扰形式，通过发射高功率射频信号来破坏、降级或拒绝无线通信。已有研究已经对无人机通信系统的电磁干扰效应进行了探索。例如，Kim等人研究了5.8 GHz模拟无人机摄像头，发现当干扰频率接近信道中心频率时视频退化加剧，且在足够高的干扰功率下发生完全视频丢失；另一项针对DJI Mavic Air 2在2.42–2.44 GHz频段的研究表明，正交频分复用（OFDM）拦阻干扰在信噪比显著降低时会导致视频滞后和严重失真；Mykytyn等人评估了针对无人机载5G用户设备节点的定向干扰，并研究了其在不同流量条件下对信号质量、切换性能和服务稳定性的影响。这些研究强调了实验评估无人机平台对电磁干扰脆弱性的必要性。然而，对于日益广泛使用的低成本消费级无人机，尤其是其视频链路在受控条件下的定量敏感性数据仍然有限。因此，本研究旨在通过在半消声室中进行受控实验，考察电磁干扰对E88 ProDrone在2.4 GHz控制与数据链路上视频传输质量的影响。该论文发表在《Applied Research》。
实验在马来西亚国防科技研究所（STRIDE）的半消声室中进行，以提供外部射频发射、反射和其他干扰源极小的受控射频环境。主要仪器包括DS Instruments SG6000L信号发生器、Hyperlog 60180定向天线、E88 ProDrone和Spectran HF-60105频谱分析仪。信号发生器产生干扰信号，经定向天线指向静止的无人机；干扰源与无人机距离保持恒定为1 m。利用自由空间路径损耗（FSPL）计算无人机位置处的接收干扰功率，并用频谱分析仪验证。实验将接收干扰功率从?65 dBm逐步增加到?27 dBm，在每个功率水平下记录1分钟无人机视频输出，以建立干扰功率与视频退化之间的关系。天线方向、电缆布置和距离均保持不变，以确保测试条件一致。整个过程中视频由笔记本电脑采集。
研究结果部分包含两个小标题。在“3.1 中等干扰功率水平”中，研究发现当接收干扰功率达到?53 dBm时首次观察到初始模糊，?51 dBm时出现明显模糊，?48和?45 dBm时退化进一步加剧；但在?42 dBm时模糊程度略有下降，表明退化并非严格按照线性增加。总体趋势是随着干扰功率增加，视频传输变得更加不稳定，出现从图像模糊到图像抖动、间歇冻结的递进。这表明系统正在逼近无法持续获得可靠图像传输的极限。在“3.2 高干扰功率水平”中，接收干扰功率为?39 dBm时图像模糊暂时减轻，?36 dBm时图像严重模糊，?33 dBm时图像变为静态噪声，?30 dBm时出现间歇性缓冲和图像完整性丢失，最终在?27 dBm时视频传输完全中断，无有效图像显示。这些观察进一步证实了接收干扰功率与视频退化程度之间的关联。
总体而言，研究结果表明无人机视频传输随着接收干扰功率的增加而逐渐退化，退化模式涵盖模糊、抖动、冻结、缓冲和视频流的完全中断。由于实验在半消声室中进行，外部电磁影响被抑制，因此观察到的效应主要归因于有意的干扰信号。这一结果凸显了低成本无人机视频通信系统对射频干扰的脆弱性，也表明在依赖实时视频的关键任务中需要增强通信系统的鲁棒性，例如采用跳频、干扰容忍通信和自主失效安全机制等。研究结论如下：本研究在受控条件下表征了电磁干扰对低成本E88 ProDrone的2.4 GHz控制与视频数据链路的影响。在发射天线与无人机固定距离为1 m的情况下，增大接收干扰功率导致视频图像从模糊和抖动逐步过渡
