Дальность wifi 2.4 в квадрокоптере

Характеристики видеопередатчика, как выбрать и на что следует обращать внимание

Любой электронный компонент обладает рядом технических характеристик, на которые следует обращать внимание при выборе, это относится и к видеопередатчикам.

Далее мы рассмотрим 13 пунктов, которые учитывается при выборе этого важного компонента FPV системы квадрокоптера.

1 Переменные проекта — сигналы модели

В SimInTech используется плоский неструктурированный список сигналов, и/или структурированная (объектно-ориентированная) база сигналов для задания констант и переменных модели, если в ней есть типовые (повторяющиеся) элементы. В данной модели были и тем и другим способом заведены следующие сигналы (переменные и константы), см. рисунки 13 и 14:

Рисунок 13. Сигналы проектаРисунок 14. База сигналов проекта

Среди повторяющихся элементов в коптере явно можно выделить ВМГ – они все однотипны и параметризуются одинаковыми (по смыслу) переменными. Также, для регуляторов, которых будет всего 6 (по числу каналов регулирования) – тоже можно выделить однотипные элементы.

Таким образом, в одном месте в структурированном виде собраны все константы (параметризующие модель) и переменные, используемые для вычислений. В дальнейшем их легко можно забирать отсюда, из базы сигналов, и использовать в других частях модели. При необходимости вносить в модель корректировки констант – это тоже удобно делать когда они все сведены в одном месте модели, а не разбросаны в разных местах.

Рассмотрим немного подробнее параметризацию двигателей (см. рисунок 15). Всего в базе 8 групп сигналов, по 15 сигналов в каждой – то есть 120 переменных и констант, описывающих состояние всех двигателей. Важными и задаваемыми пользователем (разработчиком модели) являются wnom, wmin – номинальная и минимальная частоты вращения.

В дальнейшем эти значения используются в модели двигателя, ограничивая «снизу» текущую частоту вращения, и для расчета текущих оборотов ВМГ в единицах измерения. Остальные переменные – расчитываются в модели и зависят от времени. В эту же категорию можно в дальнейшем добавить и коэффициенты пропорциональности между квадратом угловой скорости и силой тяги ВМГ.

Рисунок 15. Категория «Двигатели»

2 Оптимальное управление

С точки зрения управления коптер представляет собой не самую простую конструкцию – мы имеем 8 двигателей, которыми можно управлять индивидуально, но практически каждый из них влияет на все 12 из переменных состояния (фазовых координат) коптера. То есть, если мы будем «рулить» одним из двигателей – менять его обороты в большую или меньшую сторону, это будет оказывать воздействие на каждую из координат x, y, z и на каждую из трёх угловых скоростей.

Кроме случаев, когда вектор тяги параллелен какой-либо из координатных плоскостей системы B – тогда на 4 из 12 переменных состояния данная сила тяги воздействовать не будет. И, если бы мы делали всё методами классической теории управления, то можно было бы записать 8х12 = 96 передаточных функций между 8 входными воздействиями и 12 выходными (переменными состояния) коптера.

Также, изменение оборотов (частоты вращения) двигателей приводит к нелинейному (а к квадратичному) изменению силы тяги. В проектировании регуляторов коптера это предполагается как аксиома, и она довольно хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Задача оптимального управления заключается в том, чтобы перевести коптер из точки А в точку Б с минимальным перерегулированием, по оптимальной (как правило кратчайшей) траектории и за минимальное время. При этом налагаются ограничения на максимальную скорость, ускорения и углы наклона коптера (отклонение от горизонтальности).

Проблема заключается в том, что в «прямую» сторону можно довольно несложно посчитать – как воздействует каждый из двигателей (8 переменных – 8 частот вращения) на каждую из 12 переменных состояния. А если учитывать еще и ускорения, то на каждую из 18 переменных.

Если не сильно вдаваться в теоретические дебри теории оптимального управления и нелинейного программирования, такую задачу можно свести и решить методом множителей Лагранжа, а точнее – условиями и методом Каруша-Куна-Такера, где ограничения, накладываемые на переменные, представляют собой неравенства.

Чтобы упростить изложение, приведем краткий ход решения задачи. Для начала запишем матрицу Г размерностью 6х8 – по количеству каналов управления (6) и количеству ВМГ (8), которая будет отображать как именно каждый из двигателей влияет на каждый из каналов управления:

Где: fi|x,y,z – это коэффициент перед Рисунок 16. Структура регулятораМетодами теории оптимального управления (подробнее см. [1, раздел 4.1.1]) задача решается поиском так называемой обратной псевдоинверсной матрицы

На практике, для заданной геометрии коптера и полученных 48 чисел в матрице Г, получаем другие 48 чисел, которые определяют правило управления (микширования) двигателей, при поступлении той или иной команды по какому-либо каналу управления. На рисунке 16 представлена общая схема построения регулятора.

Задатчик положения вырабатывает нужные координаты, в которые требуется привести коптер. Они сравниваются по какому-то алгоритму с измеренными координатами и управляющий алгоритм вырабатывает 6 управляющих воздействий, по каждому из каналов управления.

На основе посчитанной псевдообратной матрицы

Управляющие команды по каждому из каналов управления формируются как рассогласование между заданной координатой (углом) и текущей, измеренной координатой. Это в самом простом варианте. В более сложном управляющий алгоритм должен иметь в своём составе алгоритм приоритетности стабилизации положения коптера над алгоритмом перемещения в пространстве.

Дело в том, что по каждому из каналов есть запас (располагаемая у ВМГ возможность) управления. И, если (например) мы сделаем приоритетным перемещение по оси х то при большом рассогласовании между текущей координатой x и заданной регулятор будет стремиться наклонить всё больше и больше коптер вокруг оси y, и при определенном наклоне уже не хватит возможностей двигателей обеспечивать стабилизацию коптера и регулирование высоты полёта.

Для коптера с конкретными параметрами двигателей, винтов, массы и размеров это всё можно вычислить и наложить нужные ограничения на управляющие воздействия ui(t), а также их приоритет. Но это выходит за рамки данной статьи, где мы делаем модель в общем виде.

Выпишем аналитические выражения для элементов первых двух столбцов матрицы Г в случае рассматриваемого октокоптера (без реактивного момента ВМГ и без прецессии!):

Видно, что первая ВМГ (ось силы тяги которой параллельна плоскости yz) не создаёт никакой силы вдоль оси x и никакого момента вокруг оси x (т.к. пересекает её). Поэтому при управлении по оси x или для создания вращательного момента вокруг оси x первый двигатель «бесполезен».

Третья колонка – управление по оси z, имеет отрицательные числа т.к. ось z направлена вниз, а вектора силы тяги ВМГ – вверх. Обратим внимание, что абсолютные значения чисел третьей колонки гораздо меньше, чем первой и второй и все имеют один и тот же знак.

Это означает что коптер имеет гораздо лучшую управляемость по вертикальной оси, что очевидно, т.к. все ВМГ как раз и работают практически в эту сторону (а не влево-вправо-вперёд-назад). Четвёртая колонка и пятая – это управляемость коптера по крену и тангажу, последняя шестая – по курсу.

Видно, что по курсу коптер гораздо слабее управляем, чем по крену и тангажу. Но для наших целей, и для целей настоящей обучающей статьи, этого было достаточно. Подбором направлений сил тяги ВМГ (и перевычислением матриц для новой геометрии) можно этот баланс менять.

Обратим также внимание на то, что теоретически – при вычисленном и приведенном здесь количественно микшировании двигателей, достигается только управление по выбранному каналу, без влияния на другие каналы управления. Т.е. при выбранном расположении ВМГ у октокоптера, в некоторых малых пределах можно изменять направление вектора тяги, без создания поворотных моментов т.е. не наклоняя сам коптер, и он будет горизонтально лететь и управляться без наклонов. Но только в очень узком диапазоне скоростей и внешних возмущений.

Общая структура регулятора приведена на рисунках 17 и 18.

Рисунок 17. Общая схема регулятораРисунок 18. Схема каналов регулятораВ самом простейшем случае — на 6 входов регулятора поступают заданные фазовые координаты, они сравниваются с текущими (измеренными) и в общем случае в соответствии с матрицей

3 Регулятор высоты

Регулятор высоты можно выделить отдельно от других, поскольку он задействует примерно одинаково все двигатели, и даже без матриц Г и Рисунок 18. Регулятор высоты, один из вариантов

В чем основная идея регулятора: на вход подается текущая величина рассогласования между заданной высотой и измеренной высотой, подаётся текущая вертикальная скорость и ограничение на вертикальную скорость. Если рассогласование больше 5 метров, то регулятор работает в режиме ограничения скорости и стремится к тому, чтобы вертикальная скорость vz стала равной OGRV м/с или -OGRV м/с в зависимости от направления полёта.

Выходной сигнал регулятора подается с коэффициентами матрицы

4 Регулятор ориентации коптера

Углы φ крена и θ тангажа являются одними из самых важных для коптера т.к. отвечают за стабилизацию его положения в пространстве, и должны иметь самый высший приоритет среди других каналов управления. Поскольку коптер симметричен, то регуляторы с точностью до осей симметрии похожи друг на друга.

В стабильном состоянии по каждой из осей Рисунок 19. Регулятор кренаРисунок 20. Коэффициенты блока типа «Размножитель» в регуляторе крена

Аналогично выполнен и регулятор по каналу тангажа (представлен на рисунке 21).

Рисунок 21. Регулятор тангажаРисунок 22. Коэффициенты блока типа «Размножитель» в регуляторе тангажа

Конкретные значения на линиях регулятора, пропорциональных углу, угловой скорости и угловому ускорению (моменту сил) подбираются численным экспериментом для данного коптера (с конкретными массой, моментами инерции по осям, двигателями, размером рамы и т.д.).

5 Регулятор положения коптера в пространстве

Итого, регулятор ориентации коптера и регулятор высоты, работая совместно, обеспечивают «висение» коптера в определённой точке пространства в состоянии динамического равновесия. При этом, у коптера еще остается некоторый запас управляемости, который позволяет ему двигаться целенаправленно вдоль координатных осей. Но данные регуляторы несколько сложнее чем регулятор ориентации.

Во-первых, они работают в системе координат В, а в общем случае коптер вращается в пространстве (по курсу) и направления осей x и y системы В не совпадают с такими же осями в системе I. Поэтому рассогласование его позиции в системе I надо переводить в систему В и дополнительно подготавливать задание на регулятор положения по осям x и y.

Во-вторых, рассогласование в этом регуляторе может быть как небольшим, так и значительным, а обычный ПИД-регулятор, как правило, не может одинаково эффективно работать с малыми и с большими отклонениями, требуется доработка регулятора – например, переключение регулятора положения в режим поддержания постоянной скорости при каких-то условиях.

В-третьих, у классического коптера с винтами, расположенными в одной плоскости и параллельными силами тяги, направленными вверх, практически нет возможности создавать боковую силу тяги – т.е. по существу, коптер является неуправляемым по осям X и Y. В нашем варианте, когда винты довернуты еще на 3 градуса вокруг своих лучей, у них появляется небольшая сила тяги направленная в стороны, и микшированием двигателей можно создавать боковую силу тяги. Однако, она очень несущественна, почти нулевая – об этом свидетельствуют большие числа в 1 и 2 колонках матрицы ²). С точки зрения управления, это слишком большая величина. Поэтому коптеры управляются по направлениям X и Y при помощи других каналов управления – поворачиваясь вокруг осей X и Y (об этом напишем дальше).Но структурно – если делать регулятор по каналам Х и Y типовым образом, регулятор может быть выполнен аналогично регуляторам ориентации – на выходе формируется управляющее воздействие по каналу X (Y) и домножается на вектор – 1 (или 2) колонку матрицы

Один из вариантов регулятора по каналу X и Y представлены на рисунке 23 и 24.

Рисунок 23. Регулятор по каналу ХРисунок 24. Регулятор по каналу Y

Регуляторы двухрежимные, при отклонении от заданной позиции более чем на 5 метров, переключаются в режим работы «V» и поддерживают скорость по направлению на уровне REGX_OGRV (или REGY_OGRV) м/с. При этом, интегрирующая ветка регулятора отключается. При переходе в режим позиции, интегрирующая ветка включается в работу с некоторой задержкой – чтобы коптер успел подлететь к заданной точке и не набралась существенная величина на интеграторе за время «подлета».

Но, отметим еще раз – такой подход будет справедлив и оправдан при существенной управляемости коптера по горизонтальным осям, что может быть достигнуто относительно большим наклоном винтов от вертикальной оси.

Приведенные здесь регуляторы, хотя и кажутся сложными на первый взгляд, являются только лишь базовыми версиями, которые позволяют управлять коптерами. Дальнейшая разработка модели может (и должна) привести к более сложным регуляторам и к повышению качества переходных процессов.

В сумме, на выходе всех 6 каналов управления (по курсу регулятор во многом аналогичен регуляторам ориентации и для сокращения материала не приводим его здесь) мы имеем по каналу регулятора высоты некоторую «базовую» желаемую частоту вращения для каждой из 8 ВМГ, и некоторую «добавку», сформированную остальными 5-ю каналами управления.

Единственный нюанс – микшированные добавки, т.к. это не прямая добавка к частоте вращения, а добавка к квадрату частоты вращения, и для того чтобы вычислить добавку именно к частоте вращения, надо еще дополнительно проделать несложные математические вычисления, см. рисунок 25:

Рисунок 25. Суммирование каналов управления

Сложность вычисления в том, что добавка частоты вращения зависит и от нужного квадрата добавки, и от самой базовой частоты вращения – и чтобы вычислить итоговую частоту вращения как сумму базовой и добавки надо предварительно сделать еще ряд вычислений:

где квадраты скоростей – это сигналы, выходы каналов управления.

Таким образом, в зависимости от текущего уровня «базовой» частоты вращения (которая определяется в основном массой коптера и, возможно, груза и получается на выходе из регулятора высоты), определяется нужная «добавка» угловой скорости для каждой из ВМГ, суммируется с базовой частотой вращения и отправляется как задатчик на регулятор двигателя каждой из ВМГ.

6 Регулятор положения коптера в пространстве по каналам крена и тангажа

Опишем кратко подход, который используется для формирования задания по крену и тангажу для того, чтобы коптер летел в заданном направлении. Для простоты, предположим что курс коптера нулевой (угол ψ равен нулю всегда), тогда для того чтобы коптер двигался вдоль оси X, требуется изменить его угол тангажа θ, а для того чтобы он двигался вдоль оси Y, требуется изменить угол крена.

Путем несложных выкладок, можно получить следующие формулы для вычисления угла наклона:

где

Если такие величины подать вместо нулевого значения на вход регуляторам крена и тангажа, то регулятор будет дополнительно доворачивать коптер на небольшой угол, для полета вдоль своих осей X и Y. Если учитывать еще и возможность изменения курса, то формулы получатся посложнее, но смысл управления будет тем же самым. Реализация такого управления показана на рисунке 26.

Рисунок 26. Формирование задания на крен и тангаж

Модель коптера можно взять по

Видео модели коптера можно

1. Первая часть. Введение в моделирование динамики квадро-, гекса- и октокоптеров
2. Design, Modeling and Control of an Octocopter, Oscar Oscarson, Royal Institute of Technology 2023
3. Development, Modelling and Control of a Multirotor Vehicle, Markus Mikkelsen, Umeå University 2023.

Aeroscope

Прибор детекции от компании-производителя беспилотников «DJI» идентифицирует большинство летающих в нашей стране беспилотников DJI. Помимо сигнализации о факте наличия элементов БАС в зоне мониторинга он способен точно определять ее серийной номер, отображать элементы на спутниковой карте с возможностью масштабирования и записывать характеристики, траекторию полета, координаты воздушного судна на протяжении всего полета, точку взлета (Home Рoint) и координаты места нахождения оператора (Рilot Рosition).

С помощью Aeroscope можно получать плановые координаты объектов, через которые проходит траектория полета БВС в реальном времени, приняв за основу отображаемые координаты беспилотника, находящегося над этими объектами.  Координаты также возможно получить позже из хранящегося в Aeroscope журнала полетов путем воспроизведения интересующего трека.

Инструментом определения геопозиции объектов в этом случае выступает ГНСС, преемник беспилотного воздушного судна, сообщающий данные Aeroscope через дешифрацию канала обмена данными с пультом управления RC.

При необходимости получения высотных данных об объектах по траектории полета вычислить их возможно, взяв за основу отображаемые прибором данные о высоте полета БВС. Полученные таким образом данные будут носить ориентировочный характер. 

До недавнего времени Aeroscope выпускался в двух модификациях: в стационарном (слева) и портативном (справа) исполнении.

Pit mode (режим)

Используется в основном на соревнованиях. При активации мощность видеопередатчика снижается до 0.5mW, с целью поменять канал и не мешать своим эфиром другим пилотам. Очень нужна функция. Вам придется держать очки или шлем близко к квадркоптеру. После смены канала, PIT режим отключается и мощность восстанавливается.

Встроенный микрофон

На многих видеопередатчиках стали устанавливать микрофоны, они используются для того, чтобы слышать звук работы двигателей. Профессиональные пилоты говорят, что это помогает лучше контролировать квадрокоптер.

Для любителей и начинающих не считаю нужным тратить лишние деньги на микрофон.

Выходная мощность

Выходная мощность — это определение, сколько энергии излучает видеопередатчик в процессе работы. Большая мощность означает бОльшую дальность, но сопровождается «побочными эффектами» — создаются помехи другим пилотам, который будут летать с вами.

Большинство видеопередатчиков имеют мощность:

25mW — это идеальная мощность для полетов в помещении и для гонок. При хорошей настройке и правильной установке антенны, такая мощность будет достаточной для полетов на любой гоночной трассе FPV.

200mW — это золотая середина. На этой мощности значительно увеличивается дальность полета и вы сможете высоко взлетать и отлетать на значительные расстояния.

400mW — Довольно большая мощность, используется для дальних полетов.

600mW — это уже слишком много и создает помехи другим устройствам, не рекомендуется использовать такую мощность.

Все современные видеопередатчики имеют возможность регулировать выходную мощность сигнала, это позволяет удобно использовать дрон в помещении, выставив ему мощность в 25mW и на улице на дальние дистанции на 200 или 400mW. Стоит учитывать, что чем выше мощность, тем быстрее разряжается аккумулятор, так как возрастает электропотребление.

Читатели нашего сайта со всего мира, поэтому есть один нюанс насчет мощности видеопередатчиков — в Европе запрещено использовать мощность более 25mW, а в России как таковых надзорных органов нет, за исключением полетов около аэропортов и режимных объектов. В США требуется получить лицензию HAM.

Где используются частоты 1.3mhz, 900mhz и 433mhz?

Такие частоты используются для использования квадрокоптеров и самолетов дальнего радиуса действия и используются специальные устройства, например, TBS Crossfire. Благодаря использованию низких частот, значительно увеличивается диапазон, так как сигнал с длинными волнами хорошо проходит через препятствия, такие как деревья, постройки и так далее.

Видео, которое передается по такой частоте, значительно хуже по качестве, чем более в более высоких частота — это обусловленно тем, что такая частота несет в себе меньше данных.

Как подключить видеопередатчик для квадрокоптера к fpv камере

В комплекте с камерой и видеопередатчиком всегда будут провода со специальными штекерами. Но есть важный момент, передатчик обычно ставят в задней части дрона, а значит нужно протянуть провода от камеры до него, но если вы не знали, то видеосигнал создает помехи полетному контроллеру и наоборот. Поэтому провода от камеры нужно скрутить спиралью и прикрепить к корпусу хомутами параллельно полетному контроллеру, вот такой схемой:

Такая схема позволит минимизировать появления помех от работы контроллера и передатчика.

Если же ваш видеопередатчик квадратного форм-фактора, то достаточно будет просто скрутить провода спиралью.

Как увеличить радиус действия квадрокоптера

Увеличить дальнобойность квадрокоптера можно разными способами. Известные производители беспилотников, такие как DJI, могут искусственно уменьшать дистанцию управляемого полета, чтобы их изделия соответствовали требованиям региональных стандартов. К примеру, тот же Phantom 4 в версии для азиатских рынков обладает дальностью до 5 километров.

Еще один способ достижения больших расстояний состоит в замене аппаратуры управления. Хорошо зарекомендовали себя пульты Futaba, обладающие не только множеством настроек, но и оснащенные качественными передатчиками. Дальность связи можно дополнительно увеличить, установив мощные антенны. Правда, для них понадобится отдельное питание, однако эту задачу можно решить, использовав аккумуляторы.

Если говорить о дронах бюджетного уровня, то для них замена штатной 4-канальной аппаратуры на профессиональную лишена смысла. Стоимость качественных пультов высока. Бывает и так, что недорогой коптер не способен отдалиться от пульта даже на 30-40 метров по той причине, что антенна в пульте попросту не подсоединена к плате.

Квадрокоптеры с большим радиусом действия своими руками

Готовые варианты дронов-долголетов хороши тем, что их можно заказать и на следующий день после получения, прочитав инструкцию, отправляться в полет. Однако, фабричные квадрокоптеры имеют и недостатки, первый из них – цена! 

Собранный своими руками квадрокоптер – дальнолет по цене обойдется в 4-5 раз ниже, чем купленный в магазине. Да, сборка потребует времени, придется разобраться с теорией по сборке, потребуется умение паять, но, зато, вы сможете оснастить свой дрон именно тем оборудованием, которое требуется именно для выполнения именно ваших задач, а избыток затраченного времени компенсируется пониженными финансовыми затратами.

Итак, переходим к практике!

Сделать выводы о максимальной дальности управляемого полета можно даже исходя из стоимости коптера. Мы не будем приводить конкретных примеров, просто скажем, что квадрокоптеры стоимостью до 100$ редко обладают способны улетать на 200-250 метров.

Коптеры стоимостью до 200-300$ способны оставаться управляемыми на удалении 200-500 метров от пульта. Впрочем, выбор в этой категории с каждым годом становится все лучше, поэтому не исключено, что последние модели недорогих беспилотников могут управляемо улетать и на 1000 метров.

Более дорогие летательные аппараты могут иметь самую разную дальность контролируемого полета. К примеру, Phantom 4 остается управляемым на удалении до 5 километров (если нет искусственных ограничений), а сравнимый с ним по стоимости GoPro Karma обладает радиусом, равным 3 километрам. Квадрокоптеры с большим радиусом действия и качественной камерой стоят заметно дороже.

Квадрокоптеры с радиусом действия 1500 метров

Мы составили небольшие подборки коптеров в зависимости от дальности действия связи. Все аппараты оснащены камерами, подвесами и достаточно емкими аккумуляторами. Большинство беспилотников поддерживает режим FPV, осуществляя fullhd трансляцию на пульт или смартфон.

Тип используемых двигателей – бесколлекторный. Для дронов, способных выполнить перелет на расстояние 500 метров и более нет смысла использовать коллекторные моторы ввиду их низкой общей надежности. Мы не стали приводить подробные технические характеристики для каждого коптера, уделив внимание только дальности связи.

Лучшие результаты у Bebop Drone 2, DJI Spark и Drone Xiaomi mi 4k. В идеальных условиях они способны сохранять управляемость на удалении до 2 километров от пульта. Впрочем, в реальной эксплуатации скорее следует рассчитывать на 1.5 километра.

В данную категорию вошли самые дальнобойные квадрокоптеры, доступные на рынке. В скобках мы указали в метрах максимальный радиус действия, однако необходимо понимать, что на практике он окажется меньше. Сюда вошли как беспилотники, летающие на дистанцию до 5 км, так и более мощные аппараты.

В данной категории все коптеры поддерживают функцию 4k fpv.

Корпус

Большинство видеопередатчиков просто обтянуты термоусадкой и ничем не защищены, потому что обычно расположены внутри корпуса рамы. Если вам нужна дополнительная защита, то продаются видеопередатчики в алюминиевом или пластиковом корпусах, но они тяжелее.

Механизм переключения каналов

Есть 4 механизма переключения между каналов:

• DIP (механическая крутилка);
• Кнопка с дисплеем;
• Инфракрасным пультом;
• Через OSD.

DIP уже устарел и используется только в старых видеопередатчиках.

Кнопка с дисплеем — сейчас самый популярный вариант, просто нажимаете в определенном порядке кнопку и на дисплее будет меняться канал, например, 2-B, 3-A и так далее. Нельзя использовать на соревнованиях, так как идет перебор всех каналов и вы можете перехватить канал другого пилота или он ваш канал.

Инфракрасный пульт — очень удобная штука и используется на соревнованиях, так как можно выбрать сразу нужный канал, без перебора.

OSD (SmartAudio, Tramp Telemetry) — канал тоже выбирается сразу без необходимости перебора. Выбор производится через меню на дисплее очков или шлема. Функция крутая и набирает популярность.

Напряжение

Некоторые видеопередатчики требуют определенный диапазон напряжения, поэтому при выборе учитывайте этот параметр. Например, многие видеопередатчики имеют большой диапазон входного напряжения — от 7 до 24V, поэтому можно не беспокоиться и использовать в качестве источника питания прямое соединение к аккумулятору LiPo 2-6S.

На плате разводки питания есть контакты с 5V, но на 5V работать видеопередатчик FPV не будет, так как это очень ресурсоемкий компонент, требующий большого напряжения.

Для микро-квадрокоптеров продаются специальные видеопередатчики с низким напряжением, менее 7V.

Оптимальный радиус действия квадрокоптера

Кому-то необходимы дальние полеты на расстояние до 10 километров, а кому-то хватает и нескольких кругов вокруг площадки перед домом. Оптимальным можно считать тот радиус, что удобен именно вам. Тоже самое можно сказать и про максимальную высоту полета квадрокоптера. Далеко не каждому пилоту хочется поднимать дрон над облаками.

Считается, что дальность до 500-1000 метров является недостаточной. Дело даже не столько в том, что полет на удалении 500 метров менее интересен по сравнению с полетом на удалении 2 километра от пульта. Практически всегда существуют помехи. Запуская коптер в городе, вы наверняка столкнетесь с двукратным падением радиуса действия.

От чего зависит радиус действия квадрокоптера

Существуют различия между дальностью полета и радиусом действия квадрокоптера. В первом случае речь обычно идет о дистанции, на которую в принципе способен улететь дрон. Дальность в значительной степени зависит от емкости аккумулятора, а также от силы встречного, попутного или бокового ветра.

Беспилотник может выйти из зоны управления, но при этом продолжать свое движение. Профессиональные модели нередко используются для длительных автономных перелетов за пределами зоны действия управляющей аппаратуры.

Нас же интересует дальность управления квадрокоптером. Модели любительского уровня редко отправляют в автономное путешествие. Обычно при выходе за пределы зоны действия сигнала они автоматически возвращаются обратно. Безусловно, всегда существует риск того, что коптер, вместо того, что вернуться к точке взлета, продолжит движение в неуправляемом режиме, однако владельцы последних моделей беспилотников крайне редко сталкиваются с такими сбоями в работе.

Попробуем разобраться, от чего зависит дистанция связи с коптером.

Радиус действия напрямую зависит от используемой технологии связи, а также от мощности передатчика и чувствительности приемника. Наименее дальнобойной считается Bluetooth связь. Она может исчезнуть при удалении на 25-50 метров от пульта. Wi-Fi сигнал может быть очень сильным, однако для этого необходимо, чтобы на аппаратуре управления были установлены мощные антенны.

Чем мощнее передатчик, тем сильнее сигнал. Бюджетные коптеры оснащаются самыми простыми трансмиттерами, способными транслировать управляющие команды в радиусе 50-200 метров. Расстояние в 500-1500 метров считается достаточным для большинства любительских квадрокоптеров.

Еще одним фактором, оказывающим влияние на радиус действия, являются помехи. В условиях современного города дистанция управляемого полета заметно уменьшается. На всех популярных частотах присутствуют посторонние шумы, негативно влияющие на силу управляющего сигнала. Дистанция полета может уменьшиться в 2 и более раз.

Поддержка каналов

Все современные видеопередатчики поддерживают каналы, обычно их 40.

Что такое канал видеопередатчика? Это часть одной и той же частоты, но поделенная на равные промежутки этой частоты, чтобы была возможность использовать их другим пилотам, в итоге на гонках могут летать сразу 40 и более пилотов, при этом, каждый будет использовать частоту 5.8G, но у каждого будет свой «кусок» сигнала. Канал в большинстве видеопередатчиков отображается на маленьком экране.

Портативный aeroscope

Позволяет обнаруживать элементы беспилотной авиационной системы DJI в радиусе до 5 км. Портативная версия способна работать автономно и требует физического присутствия оператора.  Ввиду локализации всех процессов внутри небольшого переносного блока часто интегрируется в системы борьбы с БВС.

Несмотря на высокий спрос, компания «DJI» прекратила продажи портативной версии. В настоящее время выпускается и продается только стационарный вариант, требующий подключения к сети интернет и питания 220 вольт.

Размер и вес

Размер определяется наличием свободного места в раме, как это написано выше и часто производители делают не очень компактные видеопередатчики, поэтому сравнивайте размеры с местом, которое есть в вашей раме.

Вес тоже имеет значение и чем он меньше, тем лучше. Сравните 2-3-4-5 похожих видеопередатчика и купите самый легкий.

Разъем для антенны

Разъемов для антенн много, но самые популярные это:

Рамы дронов с большой дальностью полета

Дальность полета дрона определяется двумя вещами – эффективностью группы мотор пропеллер и емкостью аккумулятора.

Так же на дальность полета влияет и аэродинамическое сопротивление корпуса квадрокоптера, чем оно меньше, тем меньше дрон будет расходовать энергии на преодоление расстояния.

Дроны оборудованные полетными контроллерами с GPS могут летать по заданным точкам на карте и им не требуется управление от оператора в полете. В ином случае дальность полета дрона так же зависит от дальнобойности пульта управления.

Квадрокоптеры с большим радиусом действия оборудованы камерой, так как летать только ради простого полета смысла нет.

Из имеющихся в продаже дронов-долголетов наиболее оптимален DJI Mavic Pro, для увеличения дальности и времени полета пользователи часто производят установку дополнительного аккумулятора, посмотреть на такую модификацию можно в статье Доработки DJI Mavic.

Этот дрон может летать на 5 километров и дальше. На видео выше полет протяженностью в 14 километров.

Если вы хотите купить квадрокоптер с полетом на 5 километров и дальше, то переходите по ссылке ниже.

Naza Lite – это оптимальный полетный контроллер для новичка. Его можно перепрошить под полноценную версию DJI Naza V2.

Этот полетник легко настроить: Настройка Naza . Но эта версия не умеет летать по заданным точкам, зато при потере сигнала, ваш дрон не упадет, а вернется в точку взлета.

AMP (Ardupilot Mega) – весьма продвинутый вариант полетного контроллера, требует вдумчивой настройки. Вариант не дешевый, но при должном усердии или умении это весьма продвинутый вариант!

Если установить модуль телеметрии – то данные о полете можно получать на смартфон или планшет и задавать полет по точкам в реальном времени полета.

Также AMP вернет дрон к месту взлета при потере сигнала.

Omnibus позволяет подключить GPS и компас и после установки iNav у вас появится возможность полета по точкам и автовозврата.

Это самый дешевый вариант автопилота с GPS и авторежимами! К тому же настройка Omnibus проще, чем APM.

Оптимальной рамой для дрона летающего на большие расстояния является 230-250 размер, на двух этажах достаточно удобно размещается все оборудование для дальнего полета. Эти рамы за длинную центральную секцию часто называют “автобусами”.

Любители Drone Racing потихоньку переходят на более компактные рамы, но для дальнолетов выбор “автобуса” оптимальное решение!

Если вы не имеете готового набора из пульта и приемника, то оптимальным решением будет приобретение полного комплекта дрона и последующей его доработки – установки GPS и аккумулятора большей емкости.

Готовые наборы рам дронов

 Но, гораздо лучим решением будет полностью самостоятельная сборка квадрокоптера для дальних полетов на пустой раме.

Рамы дронов для дальних полетов

 Электроника для дальнолета приведена в статье выше, удачной сборки и дальних полетов!

Самодельные квадрокоптеры дальнолеты

Покупные дроны дороговаты, это потому, что кроме режима дальнего полета в них реализовано еще много различных наворотов, поэтому, если вам нужен квадрокоптер с большим радиусом полета, то его проще собрать своими руками.

Посмотрите на видео выше, на нем как раз показан полет самодельного дрона на 8 километров! 

Управление:

• Приемник FrSky X8R – 
• Пульт управления Taranis- 
• Booster (усилитель) 2.4G- 

  Пульт – не обязательно Таранис, можно взять и  не дорогой FlySky FS i6, с бустером сигнала связь будет и за 20 км от точки взлета!

В качестве базы можно взять Eachine Wizard X220S и доработать его. В поставке идет практически все необходимое, включая пульт управления.

Совместимость

Хитрые продавцы и производители видеопередатчиков могут писать что-то вроде «совместим с FatShark», не ведитесь на это, так как совместимость определяется только частотой, на которой вещает видеопередатчик FPV, а это всего лишь уловка.

Спектральный анализатор

Позволяет по уровню сигнала спектральных составляющих определить азимут на элементы БАС,на удалении до 5 километров с точностью до 7 градусов.

Прибор и антенны к нему находятся в свободной продаже.

Стационарный aeroscope

Позволяет обнаруживать БАС в радиусе до 30-35 км, состоит из радиоприемного устройства и Back end сервера. Такие приборы могут монтироваться на транспортные средства, часто устанавливаются на территории объектов, требующих контроля за использованием воздушного пространства беспилотными воздушными судами.

В этой версии оператор Aeroscope обращается к его серверу через интерфейс из любой точки земного шара, он может обслуживать целую сеть из приемных модулей, антенн Aeroscope и передавать заинтересованным лицам данные о действиях БВС и о месте нахождения наземной станции управления (пульт RC).

Дальность обнаружения Aeroscope зависит, в первую очередь, от открытости рельефа в месте установки, уровня помех в районе мониторинга, степени усиления сигнала (ненаправленная антенна = 0дБ, G8 = 8дБ), направленности антенны, типа протокола передачи данных (OCUSYNC, LB, WiFi), используемого беспилотным воздушным судном.

Еще один немаловажный фактор, влияющий на дальность обнаружения, — это удаление между БВС и наземной станцией управления (пульт RC). Дело в том, что DJI использует адаптивную систему регулировки мощности своих передатчиков, поднимая ее по мере удаления элементов беспилотной авиационной системы друг от друга.

Топ 10 лучших

Если оценивать коптеры по дальности связи с аппаратурой управления, то список из 10 лучших беспилотников будет иметь следующий вид:

• DJI Spark (до 2000)
• Parrot Bebop Drone 2 (до 2000)
• Drone Xiaomi mi 4k (до 2000)
• GoPro Karma (3000)
• TBS Discovery Pro Long Set (4000)
• Phantom 4 (5000)
• DJI Mavic Pro (7000)
• Phantom 4 Pro (7000)
• DJI Inspire 2 (7000)
• DS-650T FPV (10000)

Все квадрокоптеры из ТОП-10 в качестве стандарта поддерживают функцию возврата. Рекордсменом по дальности является DS-650T FPV.

Форм-фактор. размер

Современные видеопередатчики имеют такую же форму, как и приемники, но сейчас чаще стали продаваться видеопередатчики квадратной формы и устанавливаются над полетным контроллером башней. Какой лучше выбрать? Это зависит от рамы, если рама вашего дрона длинная, то берите обычный, а если высокая и короткая — то лучше взять квадратный форм-фактор (30*30).