Пропеллеры создают движущую силу летательной системы. Они находятся в непосредственной связи с двигателями и вращаются с одинаковой скоростью. Существует множество различных типов и размеров пропеллеров, каждый из которых изготавливается из различных материалов и обладает различными углами, формами и количеством лопастей.
FPV дрон: что это такое и с чего начать новичку
FPV квадрокоптеры становятся все более востребованными среди пилотов традиционных моделей дронов, таких как DJI или Autel Robotics. Блогеры-путешественники, например, Антон Птушкин и Man on Earth, уже начали активно использовать такие дроны для создания уникального контента, который демонстрирует их возможности и захватывающие кадры.
Разница в опыте полета, который FPV дроны предлагают, значительно отличается от традиционных дронов. В наших следующих разделах вы найдете информацию о том, что такое FPV дрон и почему всерьез стоит обратить внимание на этот сегмент среди четырехкрылых дронов.
Что такое FPV коптер
Давайте разберем сам термин «FPV». Аббревиатура «first person view» на английском языке переводится как «вид от первого лица». Но что именно это означает для беспилотников?
Суть заключается в том, что пилот квадрокоптера FPV может в реальном времени видеть видео с камеры дронов, надев специальные FPV-очковые очки. Это избавляет его от привычных ограничений в управлении и мощности, предоставляя возможности, недоступные для традиционных дронов. Принципиально это позволяет пользователям испытать уникальный эффект полета, приближенный к ощущению полета птицы. И именно такие характеристики делают FPV дроны популярными в различных сферах применения, включая съемку и спортивные мероприятия.
Дрон-фристайлинг
В ходе свободных полетов пилоты могут существенно расширить свои возможности взаимодействия с квадрокоптером. В частности, это означает необходимость облетать сложные преграды и достигать мест, которые ранее казались недоступными. Это значительно увеличивает маневренность как дронов, так и летные навыки пилота. В таком контексте FPV дрон становится незаменимым помощником!
Дрон-рейсинг
FPV-гонки могут проводиться как индивидуально, так и в группе с другими пилотами, организуя соревнования через различные ориентиры, такие как флаги и ворота. Участники могут выигрывать, опередив всех остальных на финише или установив лучшее время прохождения трассы.
На первый взгляд, такие гонки могут показаться простыми, но на самом деле дело не только в скорости. Оптимальный выбор пути по трассе зависит от рефлексов и интуиции пилота, что требует обучения и практики.
Cinematic FPV
Этот стиль подразумевает высокоскоростную съемку с квадрокоптера в компактном корпусе. Он предлагает пилотам уникальную перспективу камеры, недоступную на других платформах.
Дроны, известные как Cinewhoop, часто используются для создания кинематографического контента в FPV-формате. Целевой Cinewhoop — это 3-дюймовый дрон с достаточной мощностью для установки экшн-камеры типа GoPro. Хотя такие дроны медленнее своих традиционных FPV аналогов, они обеспечивают большую стабильность и могут безопаснее маневрировать среди людей и объектов. С учетом встроенной стабилизации современных экшн-камер GoPro, результаты получаются невероятно плавными и хорошо проработанными.
Принцип работы
Основные элементы управления FPV коптером включают четыре ключевых параметра: крен, тангаж, рысканье и тягу.
Крен определяет угол наклона объекта вокруг его продольной оси (влево или вправо). Для дронов это означает наклон в сторону, что позволяет управлять их курсом в горизонтальном направлении.
Тангаж, или танг, представляет собой угловое перемещение объекта относительно инерционной оси, представляющей собой горизонтальное направление. В контексте FPV-дронов тангаж означает наклон «нос к хвосту» или наоборот, что позволяет поднимать или опускать переднюю часть дрона.
Рысканье — это поворот дрона вокруг вертикальной оси; это дополнительные изменения направления и ориентации коптера в воздухе.
Тяга представляет собой силу, создаваемую двигателями дрона, благодаря которой он поднимается в воздух. Она напрямую отвечает за скорость, с которой квадрокоптер набирает высоту, обеспечивая необходимое поддержание полета.
Купить готовый FPV дрон или собрать его самому?
Если вы решили исследовать новый для себя мир FPV-дронов, перед вами стоит два основных варианта: приобрести готовый квадрокоптер или попытаться собрать его самостоятельно.
В покупке готового решения нет ничего постыдного, особенно если у вас нет предварительного опыта работы с такими устройствами. Главное — тщательно подойти к выбору модели и производителя, поскольку в этой сфере встречается множество мошеннических предложений.
Тем не менее, стоит отметить важный момент: если вы выберете вариант с самостоятельно собранным дроном, то, скорее всего, во время использования (особенно в начале) он не единожды разобьется или столкнется с рядом других непредвиденных поломок. Некоторые детали могут выйти из строя или потеряться в процессе полета. Поэтому, если пилот не знаком с основами электроники, ремонт на месте может стать для него настоящим вызовом.
В данной статье мы рассмотрим основные компоненты FPV-дронов, чтобы вы получили общее представление о них. Давайте перейдем к этому с большим интересом!
Что такое цифровое FPV и аналоговое, их отличие
Существует основное различие между цифровыми и аналоговыми сигналами FPV. Аналоговые сигналы являются непрерывными, тогда как цифровые сигналы представляют собой дискретные данные. Непрерывные сигналы могут принимать любое значение в установленном диапазоне, в то время как дискретные — лишь ограниченное количество значений.
Важно отметить, что сигнал, о котором мы говорим, здесь подразумевает информацию, получаемую с дисплея шлема или FPV-очков, а не передаваемый сигнал. Это различие имеет большое значение, поскольку сами системы передачи — цифровые или аналоговые — всё равно передаются в аналоговом формате по воздуху. В системах цифрового FPV используется метод, который называется цифровой модуляцией. При этой модуляции аналоговый высокочастотный сигнал модифицируется цифровыми данными, что привносит значительные изменения в способ передачи информации.
Цифровой сигнал FPV существенно отличается от аналогового. В сущности, передается та же информация, но с использованием различных методов. Цифровой сигнал берет данные от камеры аналогового устройства и преобразует их в цифровой формат. Однако этот сигнал должен быть декодирован для правильного отображения. В противоположность этому, аналоговый сигнал не нуждается в декодировании, так как на выходе уже присутствует стандартный формат, такой как PAL или NTSC. В цифровом мире наиболее популярные форматы включают JPG или GIF для изображений и AVI или MP4 для видео.
Каждая из систем — цифровая и аналоговая — обладает своими преимуществами и недостатками, которые мы рассмотрим ниже.
Качество изображения
Почему цифровые системы FPV стали набирающими популярность? Ответ кроется в качестве изображения: цифровое качество значительно превосходит аналоговое и имеет множество возможностей для дальнейшего улучшения. Видео в цифровом формате выглядит четче, в то время как аналоговое видео зачастую имеет размытый вид, нечеткие границы объектов и низкую резкость. Эти особенности существенно влияют на опыт полета, позволяя пилоту лучше различать мелкие ветки и другие препятствия во время полета.
Качество аналогового изображения
Аналоговое изображение формируется непрерывно сверху вниз, и оно исчезает практически мгновенно. Процесс так быстр, что зритель может не заметить никакого мерцания, и его глаз воспринимает полную картинку. Благодаря непрерывности сигнала, отдельные сегменты изображения могут «сливаться» с соседними. Например, если один пиксель должен быть черным, а соседний — белым, по физике аналогового сигнала созданная полоса не будет различать их четко, и цвета могут накладываться друг на друга, обеспечивая плавный переход вместо резкого контраста, как в случае с цифровым изображением.
Таким образом, аналоговый сигнал усредняет цвета в переходах, что приводит к получению бледного и размыто другого изображения. Если, например, распечатать таблицу резкости камеры и направить на нее объектив FPV-камеры, можно заметить, что переходы между черными и белыми цветами становятся серыми. Цифровой сигнал также имеет подобные эффекты, но они выражены гораздо менее интенсивно.
Качество цифрового изображения
В отличие от аналоговых изображений, в цифровых системах FPV каждому пикселю присваиваются свой собственный цвет, контраст и яркость, вместо того, чтобы объединять их в виде полосы. Это ключевой фактор, который обуславливает четкость и качество изображения. Именно такая структура позволяет добиться большей детализации и понятности в изображениях, делая его более насыщенным и реалистичным.
Хотите увидеть разницу? В этом видео эта разница явно иллюстрируется.
Разрешение
Аналоговое видео, представленное в стандартных форматах PAL или NTSC, записывается с максимальным разрешением 720×576 пикселей при 25 кадрах в секунду или 720×480 пикселей при 30 кадрах в секунду, соответственно. Напротив, цифровые системы сейчас доступны и с разрешением 720 пикселей, но с частотами от 60 до 120 кадров в секунду, что обеспечивает большую плавность и качество видеопотока.
Сжатие и пропускная способность
Как вам уже известно, цифровая FPV-система обеспечивает передачу изображений высокого качества. Однако у нее есть свои проблемы, касающиеся сжатия и пропускной способности.
Полоса пропускания обозначает диапазон частот, выбранный для передачи данных от системы FPV. Теорема Шеннона-Хартли утверждает, что в условиях присутствия шума определенное количество информации может быть передано в заданной полосе пропускания. Увеличение пропускной способности позволяет передать больше информации за обозначенный период времени. Обычно аналоговые сигналы FPV имеют максимальную полосу пропускания канала около 20 МГц, так как они передают в диапазоне 10 МГц выше и ниже своей установленной частоты.
Чтобы избежать помех другим пользователям аналоговой системы FPV, необходимо подбирать каналы так, чтобы в диапазоне 20 МГц выше и ниже выбранной частоты монитор был свободным.
В цифровых системах FPV используемая полоса пропускания существенно определяет как качество изображения, так и задержку. При использовании цифровой системы FPV с узкой полосой пропускания, вы можете либо столкнуться с задержкой в высоком разрешении, или снизить качество видео, чтобы уменьшить эту задержку. Качество видео может быть уменьшено за счет понижения разрешения или увеличения степени сжатия изображения.
Что нам ждать?
Сейчас нам остается ждать, когда будет найдено решение проблемы с пропускной способностью, позволяющее цифровым FPV-системам передавать изображения еще более высокого разрешения и с меньшей задержкой. Это, в свою очередь, позволит большему числу пилотов одновременно эксплуатировать дроны в цифровом формате. Необходимо использовать более высокие частоты в диапазоне 10-15 ГГц, поскольку они обеспечивают хорошую пропускную способность. Если рассмотреть диапазон 150 МГц, то полоса пропускания 10 МГц будет казаться значительной, в то время как в диапазоне 150 ГГц такая же пропускная способность станет заметно меньшей. Однако есть и определенные сложности: чем выше частота, тем меньше проникающая способность через плотные объекты. Именно поэтому системы, такие как TBS CrossFire, функционируют на частоте 915 МГц вместо обычных 2,4 ГГц, что позволяет им достигать большего расстояния без потери сигнала.
Преимуществом аналогового сигнала является то, что видео не становится размытым или не пропадает в условиях плохой видимости, когда на экране присутствует значительное количество шума. Современные системы, такие как Rapidfire и Clearview, способны передавать видео даже при наличии существенного зашумления—до 90 % шума:
Такой эффект предоставляет значительные преимущества в условиях реальных полетов, предлагая больше уверенности пилотам в тяжелых условиях.
