Що таке FPV дрон? Будова FPV дрону? Вплив РЕБ на FPV

Текст презентації:

Слайд 1:
FPV дрони

Слайд 2:
Що таке FPV дрон?

FPV дрон це безпілотний апарат, який керується за допомогою пульта керування.

Оператор керуючи квадрокоптером, бачить те що і дрон, використовуючи FPV окуляри або монітор.

Слайд 3:
FPV окуляри Skyzone

Слайд 4:
Будова FPV дрону

Слайд 5:

Регулятор обертів, Electronic Speed Controller

Електронний модуль, який керує швидкістю та напрямком обертання безколекторних двигунів.

Він отримує сигнали від польотного контролера (FC) і перетворює постійний струм від акумулятора на трифазний струм для моторів, забезпечуючи маневровість і стабільність.

Слайд 6:

Польотний контролер, FC – Flight Controller

Мозок FPV дрону або центральна плата керування, яка обробляє дані з гіроскопів/акселерометрів, приймає команди від пілота та керує двигунами

Основні функції та характеристики FC:

Стабілізація та керування: Аналізує політ та миттєво реагує на команди, забезпечуючи маневреність або зависання.

Інтеграція: До нього підключаються приймач, відеопередавач (VTX), GPS та інші модулі.

Прошивка: Найчастіше використовуються Betaflight, INAV, ArduPilot, які визначають поведінку дрона.

Компоненти: Сучасні FC часто поєднуються з регуляторами швидкості (ESC) у стек (stack) або є окремою платою.

Розмір та сумісність: Різні стандарти (30.5x30.5 мм, 20x20 мм) та підтримка систем 1S–6S для різних типів дронів.

Слайд 7:

Які окуляри використвують для FPV?

Окуляри які використовують для керування дроном - усі окуляри, що працюють на частоті 5.8.

FPV дрон передає картинку з дрона через VTX (Video Transmitter) відеопередавач.

Слайд 8:

Які часоти використвують для відеопередачі?

Для передавання відеосигналу зазвичай використовують діапазон 5.8 ГГц.

Однак розглянемо ситуацію, коли з однієї позиції одночасно запускають 10 дронів. Якщо всі дрони налаштувати на одну й ту саму частоту відеопередачі, виникає проблема: усі 10 операторів прийматимуть змішаний відеосигнал, а не картинку зі «свого» дрона.

У результаті відеопотоки накладатимуться один на один, що унеможливлює коректне керування кожним окремим БПЛА. Саме тому для одночасної роботи кількох дронів необхідне рознесення каналів - по частоті, каналу або з використанням інших методів розділення сигналів.

Для цього створили таблицю канальності, де можна налаштувати відеопередачу аж до 48 дронів. У налаштуваннях окулярів ця таблиця також відображається, де потрібно виставити ту саму частоту, яка встановлена ​​на FPV дроні.

Слайд 9:

Програмування відеочастоти дрона

Частоти відеопередачі FPV дрона можна змінювати за допомогою «кабелю програматора». В основному всі FPV дрони можна підключити до компю’тера за допомогою кабелю Type-c.

Слайд 10: 

Налаштування квадрокоптера

Для налаштування FPV дрону використовють програму “betaflight configurator”. Тут можна налаштувати і швидкість дрону, і керованість, і картинку у окулярах, і тд.

Слайд 11

Які ще існують частоти відеопередачі?

1.2 ГГц / 1.3 ГГц (Золотий стандарт дальності)

Це найпопулярніша альтернатива для дальніх польотів (Long Range).

Частоти: Зазвичай від 1080 до 1360 МГц.

Особливості: Сигнал значно краще проходить крізь перешкоди (дерева, пагорби) та має менше затухання в повітрі порівняно з 5.8 ГГц.

Обладнання: Можна знайти як потужні передавачі на 2-4 Вт, так і компактні модулі.

2.4 ГГц (Баланс між якістю та дальністю)

Раніше була основною для відео, поки її не витіснив Wi-Fi та системи керування.

Особливості: Забезпечує більшу дальність, ніж 5.8 ГГц, і при цьому антени залишаються компактними.

Нюанс: Сьогодні майже не використовується для аналогового відео через забитий ефір (Wi-Fi, Bluetooth) та перешкоди для систем керування дроном (ELRS 2.4).

3.3 ГГц (Новий спеціалізований діапазон)

Використовується рідше, переважно для того, щоб уникнути засобів РЕБ, які налаштовані на стандартні 1.2 або 5.8.

Особливості: Менш зашумлений ефір та непогана проникаюча здатність.

Обладнання: Спеціальні передавачі, як-від RushFPV 3.3G.

4.9 ГГц (Public Safety Band)

Діапазон, що межує з 5.0 ГГц, часто використовується в цифровій передачі або спеціалізованих аналогових системах.

Переваги: Менше завад від звичайних роутерів та інших FPV-пілотів, які літають на Raceband (5.8).

Слайд 12:

Керування FPV дроном

Для керування FPV-дроном, окрім відеоканалу, обов’язково використовується пульт керування (радіоканал управління).

У більшості випадків стандартні пульти керування працюють у діапазоні 2.4 ГГц. Це найпоширеніша частота, яка використовується «з коробки».

FPV-дрон можна налаштувати для роботи на різних частотах керування, залежно від використовуваного протоколу:

•2.4 ГГц - використовується стандартом ELRS 2.4G

•915 МГц / 868 МГц - використовуються стандартами TBS Crossfire та ELRS 900

Слайд1927

Камери для дрону

Слайд77

Антени для FPV дронів

Для FPV - дрона надзвичайно важливо правильно обрати антени передачі та прийому сигналу. Саме антени визначають стабільність відео, керування та максимальну дистанцію польоту.Ключовий параметр - підсилення антени (dBi). Від нього напряму залежить, на яку відстань дрон може віддалятися від позиції керування без втрати зв’язку.

Ключовий параметр - підсилення антени (dBi). Від нього напряму залежить, на яку відстань дрон може віддалятися від позиції керування без втрати зв’язку.

менше dBi  - ширше покриття, менша дальність

більше dBi - більша дальність, але вужча діаграма направленості

Слайделласлас

Омнідирекційні (всенаправлені) антени

Випромінюють сигнал у всі сторони.

Характеристики:

•підсилення: зазвичай 2-5 dBi;

•широкий кут покриття;

•не потребують точного наведення.

Застосування:

•короткі та середні дистанції;

•активні маневри;

•польоти навколо оператора.

Типові приклади: дипольні, cloverleaf, pagoda.

Слайд 16:

Направлені антени

Фокусують сигнал в одному напрямку.

Характеристики:

•підсилення: 8-20+ dBi;

•вузький кут випромінювання;

•значно більша дальність.

Застосування:

•дальні польоти;

•робота з фіксованої позиції;

•FPV-місії на великій дистанції.

Типові приклади: patch, panel, helical, Yagi.

Слайд 17. 

Кругової та лінійної поляризації

Поляризація антени має велике значення для стабільності сигналу.

•Кругова поляризація (RHCP / LHCP) - краще працює в умовах відбиттів, рекомендована для FPV.

•Лінійна поляризація - простіша, але чутливіша до положення дрона в просторі.

⚠ Важливо: поляризація на дроні та на стороні оператора повинна співпадати.

Слайд 18:

Акумулятори для FPV дронів

Для більшості FPV-дронів робоча напруга живлення становить близько 22 В, що відповідає конфігурації 6S (6 послідовно з’єднаних елементів). Саме тому в FPV найчастіше використовуються акумуляторні збірки типу 6S1P, 6S2P, 6S4P тощо.

Ключові параметри акумулятора

При виборі акумулятора для дрона слід звертати увагу на:

Ємність (mAh) - визначає час польоту.

Максимальний струм розряду (C-rate) - критично важливо для пікових навантажень.

Тип елементів - 18650, 21700 або LiPo.

Вага - напряму впливає на динаміку та ефективність дрона.

Якість балансування та BMS (якщо використовується).

Типи елементів живлення

LiPo - висока віддача струму, менша маса, але менший ресурс.

Li-ion (18650 / 21700) - більша енергоємність і ресурс, трохи нижча пікова віддача струму.

Вибір залежить від того, що важливіше: максимальна потужність чи тривалий час польоту.

Слайд77

Вплив РЕБ на FPV: відео, керування, частоти, антени

Як РЕБ впливає на відео

Відеоканал FPV (аналог/цифра) - це радіолінія «дрон → оператор». РЕБ впливає на нього двома типами ефектів:

•Підвищення рівня шуму в ефірі: приймач в окулярах/на землі починає «бачити» більше шуму, ніж корисного сигналу.

•Зрив демодуляції: сигнал наче є, але дані вже не відновлюються (для цифри — фризи/відвал; для аналога — «сніг», смуги, провали).

Тобто:

•Відео «гине» або поступово (якість падає), або стрибком (зрив прийому).

•Потужність VTX не гарантує картинки, якщо приймач «забитий» завадами.

Слайд 20: 

Як РЕБ впливає на керування

Канал керування (наприклад, 2.4 або 868/915) — це «оператор → дрон». Його втрата небезпечніша за втрату відео, бо:

•Втрата керування = спрацьовує failsafe (дрон переходить у заздалегідь задану логіку).

•У реальних умовах керування може “обриватися” короткими провалами: дрон стає нестабільним, отримує ривки команд, або «дерев’яніє»

Тобто:

РЕБ може відрізати відео і керування незалежно одне від одного.

Дрон без відео ще можна «довести», дрон без керування — вже ні.