FPV

FPV для квадрокоптеров

Posted On Февраль 19, 2018 at 8:46 пп by / No Comments

cinemizer_fpv-616x410

 

FPV быстро становится одним из самых популярных и необыкновенных видов спорта по всему миру. FPV дает возможность каждому летать, как птица. Для меня это самые сюрреалистичные ощущения, вызывающие быстрое привыкание.

В этой статье мы рассмотрим, что такое FPV для мультикоптеров, как собрать FPV систему от простой до сложной, как выбрать «железо», и  в конце будут приведены полезные советы.

Что такое FPV

FPV — это сокращение от  First Person View (вид от первого лица). В мире радиоуправляемых моделей FPV в основном означает способ управление беспилотным аппаратом с помощью видео камеры на борту.  Видео в реальном времени передаваемое пилоту мультикоптера позволяет управлять им вне поля зрения.

Некоторые FPV пилоты сравнивают это с игрой в компьютерные игры. Это и вправду так,  единственное различие — вы управляете коптером стоимостью около 300$, который вы собирали несколько дней. Повышенный уровень внимания делает это хобби  напряженным и  захватывающим. Чем бы вы не управляли — гоночным мини квадрокоптером или же медленным квадрокоптером для аэросъемки, вы не отстранитесь равнодушным.

Преимущества  FPV

Полет FPV — это более точный способ управления вашим мультикоптером, особенно если вокруг полно препятствий, мешающих  видеть дрон. Кроме того коптер сможет летать выше и значительно дальше, чем без FPV.

Также FPV делает управление более реалистичным для оператора и позволяет лучше чувствовать оборудование. И суммарно:

  • Более быстрый полетMore agile flying
  • Точное управление
  • Полет выше и дальше
  • Больше удовольствие от полета

Дешевый выбор  FPV

Я настоятельно рекомендую собрать свой собственный мультикоптер и FPV систему, что и является целью данной статьи.  Но если у вас совсем нет опыта в электронике или нет времени, выпускаются готовые к полету квадрокоптеры.

hubsan-x4-fpv

 

Это полная FPV система, LCD экран и видео приемник встроены в радиопередатчик.  Это сравнительно дешевый способ, чтобы начать летать по FPV и хорошая тренировочная платформа.

Как это работает.

Технологии беспилотных летательных аппаратов продолжают развиваться, все показатели дронов стремительно улучшаются и растут: надежность, безопасность, управляемость и т.д. Появляются такие функции, как  “возврат домой”, “системы FPV с отслеживанием положения головы”, “3D FPV очки”, “огибание препятствий ”, “функция следуй за мной” и другие.

Наиболее расространенная FPV система состоит из следующих частей:

  • камера
  • видео передатчик (VTX)
  • видео приемник (VRX)
  • видео дисплей

 

fpv-system-setup-basic-explain-diagram

Камера устанавливается впереди мультикоптера, что дает пилоту ощущение нахождение внутри летательного аппарата.

Живое видео передается с помощью видео передатчика по радио каналу, затем принимается видео приемником на земле. После этого видео сигнал отображается на мониторе или FPV очках.

Более сложные системы могут включать GPS и разного рода сенсоры для отображения различных полетных данных на экране используя OSD  модули.

Дальше мы рассмотрим каждое устройство более подробно.

FPV камера

FPV камеры обычно легкие и маленькие, для удобного размещения на беспилотные летательные аппараты.  Как и при выборе других камер, сначала нужно обратить на разрешение. Но есть и другие факторы влияющие на принятие решения.

2-sony-600tvl-fpv-ccd-camera-without-case

 

 

TVL – разрешение

TVL  — это мера измерения разрешения камеры.

600TVL — это стандартное разрешение для аналоговой камеры, обычно этого достаточно для большинства людей и мониторов.  Вы можете летать и на камере с меньшим разрешением, таким как 380 твл., но картинка будет не такая четкая. Также существуют камеры с разрешением  800TVL и 1200TVL, но если ваш передатчик работает в стандарте PAL/NTSC больше 700 Твл вы не увидите ( ограничения стандарта).

Тип матрицы – CCD  или CMOS

CCD и CMOS — это два типа сенсоров внутри камер. CCD матрицы более дорогие чем CMOS, но лучше по следующим причинам:

  • меньше «желе»
  • большая светочувствительность.
  • широкий динамический диапазон
  • меньше шумов

ccd-cmos-peroformance-compare

GoPro, Mobius, Runcam HD — все это  CMOS камеры и не идеальны для FPV , хотя и отлично справляются с записью HD видео. У этих камер  есть аналоговый видеовыход, но у него плохой динамический диапазон и есть задержка.

Формат видео  – NTSC / PAL

На самом деле это не проблема в каком стандарте работает камера PAL или NTSC, обычно FPV оборудование поддерживает оба.

PAL-NTSC-map-country

 

Главное отличие в том, что PAL обеспечивает большее разрешение, в то время как NTSC предлагает большее количество кадров в секунду. Таким образом если нужна картинка получше то ваш выбор — PAL.  Если нужно снимать быстро меняющуюся  сцену, то NTSC лучше выполнит свою работу.

PAL: 720 x 576 @ 25fps
NTSC: 720 x 480 @ 30fps

Задержка

Задержка в случае FPV камеры важна, если нужно летать рядом с препятствиями или в случае гонок.  Задержка на видео камере приводит к увеличению времени реакции пилота.  Отдельный аналоговые видеокамеры дают значительно меньшую задержку по сравнению с HD видеокамерами, такими как GoPro или Mobius.

Видео приемник и передатчик.

Передача видеосигнала — это основа FPV системы. Она определяет, как будет надежно соединение и как далеко вы сможете улететь без обрыва видео сигнала.

5.8Ghz-200mW-video-transmitter

 

FPV частоты

Прежде чем приобрести это особенное оборудование, вам нужно разобраться на каких частотах работают видео передатчики и приемники.

Наиболее часто используемые частоты:

  • 900 Mhz
  • 1.2 ghz
  • 1.3 ghz
  • 2.4 ghz
  • 5.8 ghz

Чем ниже частота, тем больше проникающая способность, но больше геометрические размеры антенны. Кроме того, не все FPV частоты можно использовать легально, все зависит от местных указов и законов.

На данный момент наиболее популярная частота 5.8Ghz по ниже приведенным причинам:

  • законно в большинстве стран
  • небольшая антенна
  • дешевизна
  • широкая распространенность
  • не влияет или влияет незначительно на частоту 2.4Ghz

Каждая частота имеет свое число каналов. Например на частоте 5.8 Ghz — 32 канала. Это дает возможность пилотам выбирать разные каналы при совместных полетах. Таким образом они могут не мешать друг другу.

Не все видео передатчики и приемники могут работать на всех каналах, это зависит от конкретного бренда. Убедитесь, что видео передатчик соответствует приемнику.

Мощность видео передатчика.

Вы можете увидеть видео передатчики мощностью 25mW, 200mW, 600mW и даже 1000mW (1W). Больше мощность — больше радиус действия. Но не стоит слепо приобретать передатчик с большей мощностью.

Первое, вы должны проверить легальность использования выбранной FPV частоты и мощности в вашей стране или регионе.

Второе, увеличение радиуса действия путем увеличения мощности передатчика сильно не эффективно. Для увеличения дальности вдвое, мощность должна быть увеличена в четыре раза.   Скажем, если с передатчиком мощностью 200mW вы получили дальность 1 км, то чтобы достичь радиуса действия 2 км. ваш передатчик должен выдавать мощность 800mW.

Я считаю, что не нужно гнаться за сверхвысокой мощностью. Многие устанавливают 5.8 Ghz передатчик мощностью 250mW и управляют мини коптером на расстоянии до 1 км (с хорошими антеннами). Большинству и не нужно дальше летать. Однако, частота 5.8 Ghz не очень подходит, если между пилотом и мультикоптером есть предметы, такие  как деревья и здания.

Антенна для передатчика и приемника

Когда дело доходит до выбора антенны, нужно определиться с несколькими основными параметрами.

  • Поляризация антенны: круговая или линейная
  • Усиление антенны: направленное или всенаправленное.

FatShark-SpiroNET-5-8GHz-CP-Antenna-inside-open

 

Обычно передатчики и приемники поставляются в комплекте с штыревыми антеннами, которые обладают малой дальностью и легко подвержены помехам. Это линейно поляризованные антенны. Рекомендуется использовать антенны с круговой поляризацией для улучшения качества работы FPV системы.

Направленные антенны обладают большей дальностью действия, но вам чтобы антенна все время была направлена в сторону коптера. В противном случае качество приема сигнала ухудшается.

Типы антенн

Существует большое число антенн применяемых в FPV. Я перечислю наиболее популярные и часто используемые.

  • Всенаправленная антенна –  это стоковая штыревая антенна, которая идет в комплекте с передатчиком и приемником. Они обладают одинаковой дальностью приема в любом направлении, кроме того их легко изготовить самостоятельно.
  • Клеверные антенны – это антенны с круговой поляризацией обычно с малым усилением. Диаграмма направленности этих антенн имеет форму пончика. Меньшее усиление выше и ниже антенны, основная часть в горизонтальном направлении.

cloverleaf-antenna-wire-soldering7

 

cloverleaf-antenna-range

 

  • Спиральные и патч антенны – это направленные антенны, которые обладают большей дальностью и проникающей способностью.

patch_antenna_5_8_fpv helical_antenna_5_8_fpv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип антенного разъема — SMA и RP-SMA

Когда выбираете антенны для приемника и передатчика, убедитесь что разъемы на них совместимы.

sma-pr-sma

 

FPV очки и мониторы

Многие затрудняются, что выбрать — очки или монитор. FPV очки более дорогие по сравнению с монитором, поэтому для начала я взял дешевый 7″ LCD монитор. Спустя год я обновил его до хороших FPV очков.

 

7-LCD-Monitor-Screen-fpv-stand

 

 

Я по-настоящему наслаждался полетами с монитором. Я мог с легкостью переносить взгляд от монитора к квдарокоптеру — это особенно полезно при посадках. Но еще больше мне понравилось летать в FPV очках. Я мог видеть окружающие более четко и чувствовать больший контроль. Кроме того очки легче переносить и они совсем не засвечиваются на солнце.

FatShark-Dominator-HD-goggle

Помимо цены на выбор влияют персональные предпочтения. Некоторые люди наслаждаются захватывающими ощущениями при полете в очках, у других могут появляться головные боли или чувствуют не комфортно нося их.   Также уровень вашего зрения может повлиять на использование очков.

Если вы заинтересовались очками, лучше всего взять у друзей на пробу прежде чем совершить покупку.

Советы при покупке монитораTips for shopping Monitors

Если вы решили купить монитор, обратите на следующие детали:

  • Правильный видео вход: убедитесь, что у монитора есть AV вход.
  • Входное напряжение: убедитесь, что монитор может быть запитан от батареи 2S или 3S.
  • Опции: некоторые мониторы поставляются со встроенными рекордерами и приемниками — это достаточно полезно.
  • Размер: я думаю 7″ вполне достаточно и удобно.
  • Яркость и подсветка:  это важно, если вы планируете летать под солнцем. Хотя вы можете использовать защитную шторку, все равно могут возникнуть проблему, если изображение недостаточно яркое.
  • Синий экран: когда теряется видео сигнал, некоторые мониторы показывают синий экран (или черный).  Это не подходит для FPV, вам нужен монитор, который показывает помехи, когда пропадает сигнал. Так как при плохом видео сигнале, вы еще можете вернуть коптер назад.

OSD – отображение данных на экране

OSD применяется для отображении информации во время полета на живом FPV видео. Это не обязательная опция, но знать такую информацию, как напряжение батареи, координаты GPS, скорость, высота и др. очень полезно.

minimosd-kv-mod-connection-naze32-d4r-ii-rx-fpv-camera-vtx-setup MINIM-OSD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входное напряжение и регуляторы напряжения.

Вы должны быть уверены, что ваше FPV оборудование запитано от нужного напряжения. Большинство FPV оборудования в настоящий момент работает от напряжения 12V. Если ваш квадрокоптер работает от батареи 3S LiPo (11.1V), то можно запитать FPV систему напрямую от батареи.

voltage-regulator1

Однако, если основная батарея на 4S или больше, вы можете запитать FPV оборудование от отдельной 3S lipo батареи. Другой вариант использовать регулятор напряжения для понижения ,например, с 4S 16.4V до 12 V.

LC фильтр (силовой фильтр)

Моторы генерируют большое количество помех в системе питания коптера. Если FPV система питается от основной батареи, помехи могут возникнуть на передатчике и камере, как результат прыгающие белые полосы на видео. Это особенно заметно, если поддать газа.

lc-filter-circuit1 lc-power-filter1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LC фильт (фильтр питания) используется, чтобы уменьшить помехи  в сети питания. Они продаются готовыми или вы можете собрать их самостоятельно.

FPV советы и  FAQ

Видео переключатель.

Если вы используете несколько камер на камер на коптере. Например, FPV камера и GoPro, вы можете использовать видео переключатель для отображения поочерёдно камер на мониторе или FPV очках, используя один из каналов на радио передатчике.

fpv-video-switcher

 

Это особенно полезно для тех, кто летает по FPV камере, но также хочет периодически проверять, что снимает HD камера.

Преобразование видео частоты!

Некоторые  FPV очки оснащены встроенным приемником, который поддерживает только 5.8Ghz. Если вам нужны частоты 1.3Ghz или 2.4Ghz, вы можете изготовить или преобрести модуль для преобразования.

Могу ли я использовать мой iPad, смартфон или другие карманные устройства для FPV?

Конечно можете! Вы можете передавать живое видео через wifi или использовать аналого-цифровой видео конвертер для отображения видео на вашем мобильном устройстве.

Однако, я не рекомендую делать это, так как задержка может быть такой большой, что вы можете разбить ваш мультикоптер.

Где расположить мои FPV компоненты на коптере?

Располагайте антенну передатчика, как можно дальше от других антенн, таких как антенна приемника или антенна GPS.

Что такое желе, о котором я постоянно слышу?

Желе — это эффект, возникающий при воздействии на камеру вибраций от моторов, пропеллеров или просто плохо настроенного квадрокоптера.

Вы можете не увидеть желе, когда летите по FPV камере, но посмотрите сколько вибраций на записе с HD камеры. CMOS камеры более подвержены вибрациям, чем CCD из-за отличий в работе затворов.

Что делать с аудио выходом FPV камеры?

Если вы его не используете, просто не обращайте на него внимания или отрежьте его.

Как научиться летать FPV?

Некоторые сначала мастерски научились управлять коптером визуально, а потом стали летать FPV. Я считаю, что это совершенно разные способы управления.

Также различные симуляторы помогут быстро приобрести основные навыки управления, уменьшив стоимость сломанных частей коптера.

(Visited 86 times, 1 visits today)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Заказать звонок
+
Жду звонка!