FPV (First Person View) – сокращенное название системы управления полетами от «первого лица».
FPV в сфере дронов — это трансляция видео в режиме реального времени с камеры дрона на монитор, очки или шлем пилота.
Другими словами, эта технология позволяет видеть то, что «видит» дрон в момент полета.
Для осуществления такого полёта на дрон устанавливается камера, видеопередатчик и антенна.
Данная технология позволяет осуществлять приём с БПЛА видео изображения , передаваемого курсовой камерой.
Курсовая FPV камера — это камера, которая расположена в носовой части дрона, она передает видео на видеопередатчик, а он на устройство приема видео — FPV-шлем, очки или LCD-дисплей.
Помимо курсовой камеры часто сверху квадрокоптера прикрепляют экшн-камеру для высококачественной записи полета, так как курсовая камера не заточена на высокое качество видео.
Её задача без задержек передать потоковое видео пилоту в режиме реального времени.
Усройство системы FPV.
Система FPV многокомпонентная и реализована с помощью нескольких технологий. Первая представляет собой захват изображения, вторая – обработку полученных данных, и их дополнение информацией, полученной с датчиков (скорость полета, высота, состояние аккумуляторной батареи, расстояние до препятствия и тд.) для реализации сопряженной технологии OSD. Третья – беспроводная передача и прием сигнала для вывода картинки и основной информации на экран или очки пилота.
Телеметрия или OSD
OSD (One Screen Display — англ. «информация на экране», т.е «поверх основной картинки») – вывод телеметрической информация на видеопоток и отображение на дисплее очков, планшета, телефона.
Применение OSD для полётов в FPV не обязательно, однако служит полезным инструментом, следить за состоянием коптера и избегать различных проблем в процессе полёта. Ниже приведена основная информация, которую получает OSD.
Основная информация OSD выводимая на дисплей пилота:
— Высота полёта;
— Скорость полёта;
— Направление полёта;
— Напряжение аккумуляторов;
— Датчик тока (потребление тока от АКБ);
— Предупреждения (сигнализирующее о низком заряде АКБ и тд.);
— Линия горизонта (помогает выравнивать коптер, опираясь на положении линии. Очень удобная функция).
Линия горизонта
Способы просмотра изображения с камеры
1. Прием видеоизображения по Wi-Fi на телефон. В этом варианте телефон обычно крепится к пульту дистанционного управления, для удобности просмотра и управления.
2. FPV-очки и FPV-шлем. Устройства, на которые передается видеопоток в реальном времени и отображается на встроенном экране. Создается реалистичное погружение в полёт, не сравнимое с визуальным управлением коптера. Это лучшее решение и за него стоит заплатить денег.
3. Монитор. Простой небольшой экран с козырьком для защиты от боковых солнечных лучей. Монитор либо монтируется на пульт дистанционного управления, либо выступает в роли отдельного устройства. Не используются в гоночных дронах.
Аналоговая и цифровая система FPV.
Цифровое FPV и аналоговое, их отличие
Передача видеопотока по воздуху реализуется посредством передатчика на коптере и приёмника на аппе, которые в свою очередь могут работать в различных диапазонах радиочастот — 900 МГц, 1.2 ГГц, 1.3 ГГц, 2.4 ГГц, 5.8 ГГц.
В любительской нише самыми часто используемыми диапазонами являются 2.4ГГц и 5.8ГГц.
А используемое для передачи данных оборудование может быть двух типов цифровым и аналоговым. Каждый из типов имеет свои плюсы и минусы.
Качество цифрового изображения
Почему цифровые FPV-системы стали такими популярными? Дело в качестве изображения, в цифре оно значительно лучше, при этом еще есть потенциал, куда стремиться.Такое видео выглядит гораздо более четким, а у аналогового оно замылено, там нет четких границ объектов, нет резкости. Преимущество здесь большое, ведь пилот сможет более качественно погружаться в полет и самое главное — будет видеть мелкие ветки и прочие препятствия во время полета.
Качество аналогового изображения
Картинка аналогового изображения формируется непрерывно по линиям, сверху вниз и тут же пропадает. Делается это все так быстро, что вы не будете замечать мерцания и ваш глаз будет видеть картинку полностью. Из-за непрерывности сигнала и формирования линий, отдельные сегменты полоски могут «смешиваться» с сегментами этой же линии.
Например, пиксель, образно говоря, должен быть черного цвета, а соседний пиксель должен быть уже белого цвета, но из-за физики работы аналогового сигнала, формирующаяся полоска не сможет четко разграничить пиксели и цвета наедут друг на друга, а если быть точнее, то переход будет плавно-переходящим, а не четким, как у цифрового сигнала.
Аналоговое FPV на 2.4ГГц
Аналоговый диапазон 2.4ГГц наименее популярный. Причина кроется в низком качестве частоты для осуществления приема FPV сигнала. Видео картинка на этой частоте более подвержена размытию и шумам. Все из-за большого количества окружающих нам приборов, работающих на частоте 2.4ГГц. Начиная от мобильных устройств, подключенных по Wi-Fi, и заканчивая микроволновыми печами. Все они — источники интерференции этой частоты. Соответственно в городе летать в режиме FPV на частоте 2.4ГГц будет проблематично.
Цифровое FPV на 2.4ГГц
Самая популярная технология посредством которой реализуется FPV полёт.
Устанавливается в основном на бюджетные дроны. Почти каждый квадрокоптер, ценой меньше ста долларов, будет именно с FPV по Wi-Fi.
Первая причина популярности — это дешевый Wi-Fi передатчик, который подключен к камере дрона, вторая — в комплектации отсутствует монитор, его роль будет выполнять ваш смартфон или планшет.
Поэтому FPV по Wi-Fi — самый простой и удобный способ полёта от первого лица на сегодняшний день.
После включения дрона, вам нужно лишь подключить гаджет к Wi-Fi точке и зайти в приложение.
Минусы цифровой технологии на 2.4ГГц это:
1. Расстояние передачи сигнала, ограниченное возможностями Wi-Fi;
2. Большое количество источников интерференции в диапазоне 2.4ГГц;
3. Самый большой минус это задержка картинки — чем дальше дрон находится от пилота, тем больше значение задержки, которая в последствии сводит на нет весь дальнейший полёт от первого лица. Такой способ актуален исключительно для первого ознакомления с FPV и не более того.
Аналоговое FPV на 5.8ГГц
FPV на 5.8ГГц — выбор профессионалов и опытных любителей.
Плюсы:
1. Хороший баланс между пропускной способностью и дальностью.2. Задержка картинки настолько мала, что незаметна человеческому глазу. 3. На данный момент является одним из лучших диапазонов для осуществления FPV полетов.
По умолчанию устанавливается на гоночные дроны, так как задержка передаваемой картинки оптимальна для скоростных полетов.
FPV по Wi-Fi на 5ГГц (цифровое)
Трансляция по Wi-Fi на частоте 5ГГц пришла в бюджетную нишу не так давно, что позволило значительно улучшить качество видеопотока и расстояние удаления.
Поэтому при выборе бюджетного дрона с FPV будет лучшим, если Wi-Fi видеопередатчик модели работает на частоте 5ГГц.
Вывод:
- Аналоговое FPV на 2.4ГГц — устаревшая технология, практически не используется;
- Wi-Fi FPV на 2.4ГГц — новая бюджетная технология, но картинка транслируется с существенной задержкой;
- Wi-Fi FPV на 5ГГц (5G Wi-Fi) — новая бюджетная технология, картинка транслируется с меньшей задержкой по сравнению с Wi-Fi FPV 2.4ГГц, в лучшем качестве и большей дальностью. Лучший вариант для коптеров начального уровня (для игрушек).
- Аналоговое FPV на 5.8ГГц лучшая из трех, выбор профессионалов и любителей.
Как известно технологии не стоят на месте и в профессиональное беспилотное хобби постепенно входит полёт от первого лица, построенный на цифровой более мощной начинке, которая далека от Wi-Fi технологии, и на порядок обходит по качеству трансляции (HD качество при сверхнизкой задержке) аналоговое FPV.
Первыми, кто предложил в хобби такое цифровое FPV, способное поспорить с аналоговым, стали DJI Innovations со своим FPV комплектом DJI Digital FPV system. Минус такой технологии, как всегда только один — цена.
DJI HDL FPV предлагает сверхнизкую сквозную задержку в 28 миллисекунд, аналогично высокопроизводительным аналоговым системам, максимальную дальность передачи 4 км, с технологией защиты от помех, обеспечивающей надёжный сигнал на протяжении всего полёта.
Что происходит при плохом сигнале?
Преимущество аналогового сигнала в том, что видео не будет пропадать и теряться, когда на экране будет много шумов. С системами Rapidfire и Clearview видео будет передаваться даже тогда, когда на экране будут почти одни шумы.
шумы до 90%
С цифровым сигналом все обстоит иначе. Так как используется алгоритм сжатия из нескольких кадров, могут пропадать целые кадры или сегменты кадров.
Заключение
Если вы любите гонять на гоночном квадрокоптера, то вам определенно еще нужно оставаться на аналоговой FPV-системе из-за минимальных задержек и пропадания фрагментов в кадре. Если вам больше нравится фристайлить и просто летать, то выбор очевиден — это цифровая FPV-система. В минусы цифры можно записать:
Цену. Она значительно выше (в разы), чем за аналоговое оборудование;
Задержку. Она еще немного выше, чем с аналоговыми системами;
Потерю кадров.