Подключение fpv

FPV (First Person View) в переводе на русский язык означает вид от первого лица. Системы FPV применяются практически во всех направлениях RC моделизма. С видом от первого лица сейчас, катаются на машинках, гоняют на катерах, но самое большое распространение систем FPV, это конечно же радиоуправляемая авиация. Какой мальчишка не мечтал посидеть за штурвалом самолета или вертолета, и с высоты птичьего полета обозревать окрестности. К тому же с помощью камеры установленной на самолете, вертолете или мультикоптере, возможно заниматься изучением различных объектов, например наблюдать за большими площадями лесных угодий, или осматривать крупные объекты сверху. Конечно существуют фирмы специализирующиеся на подобных полетах, но не всегда есть возможность пригласить специалиста с дорогим оборудованием, и тогда встает вопрос , как самостоятельно организовать подключение FPV?

При современном уровне развития микроэлектроники и доступности электронных компонентов, подключение FPV перестало быть уделом профессионалов и энтузиастов, практически любой человек хотя бы раз державший паяльник в руках, способен самостоятельно организовать подключение FPV системы на своей модели, машинки, самолета, вертолета или мультикоптера.


На сегодняшний день основную долю рынка занимают аналоговые системы FPV, работающие на частотах 1.2, 1.3, 2.4 и 5.8Ггц. Подключение FPV такого класса, дает возможность передавать в реальном времени, картинку стандартного разрешение 640Х480 пикселей, дальность же передачи изображения может варироваться от нескольких сот метров до нескольких десятков километров. Как правило для полетов на расстояния не более нескольких километров, используется оборудование на 5.8Ггц, благодаря компактности антенн на эту частоту, можно без проблем организовать подключение FPV на летательных аппаратах небольшого размера. Подключение FPV оборудования на частотах 1.2 и 1.3Ггц оправданно, для полетов на большие расстояния, на крупных летательных аппаратах с размахом крыла более полутора метров, способных покрывать расстояния в десятки километров. Так же более длинные волны, не так сильно реагируют на препятствия в виде деревьев, домов и естественных изменений рельефа. У всех частот применяемых в FPV есть свои минусы и плюсы, поэтому сложно давать общие рекомендации, и подбор оборудования для конкретного использования, нужно осуществлять индивидуально.

Подключение FPV к квадрокоптеру DJI Phantom

Компоненты требующиеся что бы осуществить подключение FPV системы. Пять основных компонентов, без которых не может существовать ни одна система FPV.

  1. Видео камера, установленная на модели. Существует огромное количество камер как специально сконструированных для FPV, так и обычные бытовые или экстрим видео камеры. Основные условия применения камеры, это вес камеры который способен переносить ваша модель, и наличие видео выхода, для подключения камеры к видео передатчику. Предпочтительный тип используемой матрицы в камере, это сенсоры от фирмы SONY.
  2. Видео передатчик. Как было сказано выше, может работать на частотах 1.2, 1.3, 2.4 и 5.8Ггц. Передатчики могут отличаться не только по используемой частоте, но так же и по мощности. Выходная мощность у разных моделей передатчиков, может варьироваться от 25мВт до нескольких Ватт. Как правило используются передатчики с мощностью не более одного Ватта. Так же одним из важнейших условий для качественного приема и передачи сигнала, является хорошая согласованность антенны с передатчиком, и порой даже более мощные передатчики, но с плохо согласованной антенной, работаю на меньшей дистанции чем их маломощные собратья, но с хорошо подобранной антенной.
  3. Антенны для передатчика и приемника. Антенны различаются по длине волны с которыми они используются, по типу направленности. Самый распространенный тип антенн, это диполь, имеющая форму штыря, и в просторечии называемой сосиской. Не отличается особой направленностью, но при этом может иметь хорошее усиление, и в случае хорошей согласованности с передатчиком/приемником, может давать приличные результаты, при малом весе, размере и цене. Второй по популярности вид антенн используемый в FPV, это так называемый «Клевер», этот тип антенн является всенаправленным, очень хорошо принимает отраженный сигнал, и практически не зависит, от направленности антенны на модель. Но «Клевер» может иметь достаточно большие размеры, особенно на длинных частотах 1.2 и 1.3Ггц, что делает его использование не очень удобным а в некоторых случаях невозможным, особенно на малогабаритных моделях, так же из-за своих конструкторских особенностей, антенна типа «Клевер» достаточно хрупкая, и может быть легко повреждена, например при неудачной посадке или падении модели. И третий тип антенн, это узко направленные антенны, так называемые «Патч» антенны. Как правило подобный тип антенн не используется для установки на модель, поскольку модель находится постоянно в движении, и «Патч» не сможет обеспечить нужный угол передачи радиоволны. Узконаправленные антенны, зачастую используются для установки на приемнике, что обеспечивает более стабильный сигнал и большее усиление, для приема более качественного сигнала на земле. Если нет возможности поворачивать «Патч» вручную, например полет проходит на достаточно большом удалении, вне видимости с земли, совместно с узконаправленной антенной может применяться наземная станция с антенным трекером, позволяющим в автоматическом режиме, поворачивать антенну в сторону модели, обеспечивая тем самым постоянный и стабильный прием сигнала видео приемником.
  4. Видео приемник. Подключение FPV не возможно без использования принимающей наземной части системы, коим является видео приемник. Основное условие работы системы в целом, является одинаковая частота передающей и принимающей частей системы FPV. То есть если мы используем видео передатчик на 5.8Ггц, то и видео приемник должен функционировать на той же частоте. Кроме этого, даже в одном и том же диапазоне частот, существует несколько десятков каналов, на которых может осуществляться передача видео сигнала. На рынке представлены несколько производителей компонентов для FPV, и у каждого производителя используется свой набор каналов. Так например до недавнего времени, передатчики фирмы Boscam не могли работать, с приемниками фирмы ImmersionRC, которые использую свою частотную сетку. Ситуация изменилась с появление мульти диапазонных передатчиков и приемников, когда в одном устройстве стало возможно переключиться на любой канал, и использовать передатчики и приемники разных производителей в одной системе.
  5. Монитор, видео очки или видео шлем. Наконец мы добрались до последнего компонента FPV, который и позволит вам наслаждаться передвижение вашей модели в пространстве от первого лица, почувствовав себя оператором беспилотного летательного аппарата. Самый доступный и простой вывод изображения, это FPV монитор, в качестве которого могут быть использованы как специализированные модели FPV мониторов различных диагоналей, так и бытовые ЖК телевизоры, вплоть до широкоформатных панелей размерностью в несколько десятков дюймов, чем больше размер экрана и выше его качество, тем больше эффект погружения и выше качество воспринимаемой действительности. Но в специализированных FPV мониторах, есть одно очень важное отличие от бытовых, это отсутствие так называемого «синего экрана», когда картинка на экране может полностью исчезнуть в случае плохого видео сигнал. В случае же использования специального FPV монитора, даже если сигнал начнет пропадать, и видео сильно ухудшится, то вы все равно будите иметь возможность наблюдать полет, и приняв необходимые меры, например развернув самолет в другую сторону или в обратном направлении, продолжить управлять с видом от первого лица, и не потерять контроль над моделью. Так же для визуального восприятия полета, можно использовать видео очки и видео шлем, данные устройства одеваются непосредственно на голову виртуального пилота, что обеспечивает максимальный уровень погружения и делает возможным почувствовать себя настоящим пилотом, а встраиваемый в очи или шлем, так называемый «Трек модуль», позволит вам поворачивать видео камеру, установленную на специальный поворотный кронштейн, в ту сторону в которую вы повернули голову, что еще дает еще больший эффект присутствия и делает полет более удобным и интересным.

Подключение FPV так же может содержать еще один компонент, который не является абсолютно обязательным, но его присутствие очень сильно облегчает полет от первого лица и делает его более удобным и безопасным, речь идет о возможности передачи вместе с видео сигналом, данных телеметрии, в которые может быть включены такие показания как, GPS координаты, уровень заряда аккумулятора, уровень потребления тока, и направление на точку дом, что позволит вам не заблудится и безопасно вернуть свой аппарат к месту взлета. За передачу данный телеметрии отвечает модуль “OSD”, подключаемый между видеокамерой и видео передатчиком. Модуль “OSD” микширует видео сигнал с видеокамеры с данными телеметрии, получаемые с различных датчиков, и уже смикшированное видео передает на вход видео передатчика.

FULL HD видео линк



Подключение FPV с качеством HD видео, и передачей в цифровом виде. Последнее веянья в области FPV является передача уже HD видео с применением цифровых технологий. На сегодняшний момент единственным выпускающимся серийно и доступным по цене устройством, является Lightbridge HD link от фирмы DJI, обеспечивающий передачу видео сигнала с качеством Full HD 1920х1080 пикселей, на расстояние около двух километров. Так же есть много самодельных решений, позволяющих передавать цифровое видео, использую например технологию Wi-Fi, но все эти разработки носят больше экспериментальный характер, не имеют массового применения, и остаются уделом энтузиастов.