Курсовая FPV камера, что это и зачем она нужна, как выбрать

Введение

Если вы когда-нибудь интересовались дронами или квадрокоптерами, то встречали аббревиатуру FPV. FPV (First Person View) — вид от первого лица как в компьютерных играх. С каждым днем цены на квадрокоптеры снижаются и дроны с функцией FPV становятся доступны даже в бюджетном сегменте БПЛА.

Летая на дроне с FPV можно буквально почувствовать себя птицей. Именно поэтому этот тренд быстро набирает популярность. Видя это производители увеличили выпуск дронов именно с возможностью FPV полета. Вид от первого лица дал большой толчок популярности дронов. С каждым днем растет число людей, кто уже летает или только собирается.

Цены на FPV дроны начинаются в районе 100 долларов. Такие беспилотники в основном нужны для ознакомления с полетами по FPV и понимания — какой дрон будет следующим. Однако существуют три разные технологии передачи FPV сигнала: по Wi-Fi и на аналоговых частотах 5.8ГГц и 2.4ГГц. Давайте рассмотрим их подробно.

Что такое FPV?

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.

На дрон устанавливается антенна, видеопередатчик и камера. Есть сборки 3 в 1, использующиеся на микро дронах типа Tiny Whoop. У пилота либо пульт с монитором и приемником, либо очки со встроенным приемником.

Какая от этого польза? Первое, ощутить в какой-то степени свободу полета. Второе, FPV позволяет управлять дроном на больших расстояниях.

С FPV вы точно видите, где в данный момент времени находится дрон и ориентируетесь по окружающей его местности. После того, как, мы выяснили, что такое FPV, давайте разберемся с тремя самыми популярными способами передачи видеопотока.

Типы FPV: цифровой и аналоговый

Как уже упоминалось выше передача видеопотока по воздуху реализуется посредством передатчика и приёмника, 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, но один из них явно лучше другого. Взглянем по очереди на каждый.

Аналоговое FPV на 2.4ГГц

Из описанных в этой статье вариантов 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 приборов, окружающих нас и 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.

FPV по Wi-Fi на 2.4ГГц (цифровое)

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 смартфон или планшет. В случае с аналоговым оборудованием, беспилотник укомплектовывается дополнительно пультом с монитором или очками.

Поэтому FPV по Wi-Fi самый простой и удобный способ полёта от первого лица на сегодняшний день. После включения дрона, вам нужно подключить гаджет к Wi-Fi точке и зайти в приложение. Минусы цифровой технологии это расстояние передачи сигнала, ограниченное возможностями Wi-Fi, большое количество  источников интерференции в диапазоне 2.4ГГц и 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 любителей. Плюсы. Хороший баланс между пропускной способностью и дальностью. Задержка картинки настолько мала, что незаметна человеческому глазу. 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.

Минус только один — цена. Из-за дополнительного монитора или очков, цена заметно выше. За мощный передатчик тоже придется доплачивать.

Новичкам советуем начинать с бюджетных FPV очков с аналоговой технологией 5.8 ГГц.

Вывод

В итоге получается:

1. 2.4ГГц FPV устаревшая технология, практически не используется
2. Wi-Fi FPV новая технология, недорогая, но картинка транслируется с существенной задержкой
3. 5.8ГГц FPV лучшая из трех, выбор профессионалов и любителей.

Содержание:

Благодаря развитию технологий управление беспилотными летательными аппаратами стало доступно каждому. Наиболее массовым вариантом в последние пять лет являются квадрокоптеры. Чтобы полет стал интереснее, на них устанавливается FPV-система, позволяющая увидеть мир с высоты птичьего полета. В этой статье мы рассмотрим, что это такое и какими бывают FPV-системы для квадрокоптеров.

Как расшифровывается FPV

FPV расшифровывается как «First Person View». На русском языке расшифровка звучит, как «вид от первого лица». Здесь проводится некая аналогия с компьютерными играми. Многие из вас играли в шутеры от первого лица, где вы видели события как бы из глаз главного героя. Так и в квадрокоптерах устанавливается камера и система для передачи радиосигнала.

Изображение с FPV-камеры транслируется на ваш смартфон или пульт квадрокоптера, благодаря чему вы можете увидеть во время полета то, что «видит» квадрокоптер. Это позволяет делать интересные селфи, снимать умопомрачительные пейзажи города и природы. Также во многих моделях, кроме возможности делать снимки присутствует и возможность записи видеофрагментов. FPV-система не только увеличивает функциональные возможности квадрокоптера, но и позволяет совершать полёты на большие дистанции. Дело в том, что если вы не имеете возможности наблюдать сигнал со своего беспилотника, дальность его полета ограничивается полем вашего зрения.

Из чего состоит система

В состав FPV-систем входит набор оборудования из пяти основных компонентов:

1. Камера.
2. Дополнительная антенна (например, клеверная антенна может передавать на расстояния до 1 км с маломощным трансмиттером).
3. Трансмиттер, простыми словами – передатчик видеосигнала, обычно его мощность составляет доли и единицы ватт. От мощности зависит радиус действия сигнала.
4. Монитор с ресивером, устроен наподобие телевизора.
5. Источник питания.

Элементы FPV

На квадрокоптер устанавливают камеру, антенну, трансмиттер и источник питания. В качестве камеры можно использовать, например, GoPRO или специализированную аналоговую FPV-камеру. Независимо от выбранной камеры, в любом случае важно, чтобы ваша камера и трансмиттер могли связаться друг с другом, соответственно нужен будет подходящий кабель. Обычно используется шнур с проводами питания для камеры и передатчика и провод для передачи сигнала.

FPV-систему вы можете установить на любые дроны самостоятельно, купив такой набор оборудования как описано выше. Другой вариант – это купить устройство с предустановленными техническими средствами для трансляции видео. «Готовые» квадрики с камерами бывают различных конструкций. Камера может быть съёмной или встроенной в корпус. А монитор, может быть расположен либо в пульте дистанционного управления, либо быть отдельным устройством.

Квадрокоптер с FPV

Не менее интересны квадрокоптеры, которые транслируют видео на смартфон. Часто такие модели и управляются либо напрямую с мобильного или планшета, либо ваше устройство становится дополнением к пульту управления. С помощью мобильного приложения обычно управляются небольшие любительские модели беспилотников с нижнего и среднего ценового сегмента.

Рабочая частота

Одним из ключевых факторов выбора FPV-системы для квадрокоптера является рабочая частота передатчика и приемника. Большая часть систем использую частоту в 5,8 ГГц. Это обусловлено малым количеством устройств, которые работают в этом диапазоне. То есть главным критерием выбора пары трансмиттер-ресивер является именно частота. Большинство моделей взаимозаменяемы между собой.

То есть вы можете использовать FPV-камеру и передатчик одного производителя и приемник с монитором другого. Чтобы вывести изображения на компьютер, ноутбук или планшет можно использовать ЮСБ-плату видео захвата, например Easier Cap. Она отлично работает как с ПК, так и с андройд-девайсам.

Однако у аналогового сигнала есть весомое преимущество – быстрая скорость передачи картинки. При оцифровке в большинстве случаев возникают задержки, и устраивать гонки на дронах не получится, потому что вы не будете видеть реальной картины в плане резкого изменения направления движения.

Важно: включать трансмиттер, если к нему не подключена антенна нельзя – он может сгореть.

Второй популярной частотой является 2,4 ГГц. Но стоит учитывать, что аналоговый сигнал очень чувствителен к помехам, а диапазон около 2,4 ГГц сильно загружен. Здесь работают:

• Wi-Fi-устройства (современные роутеры по тем же причинам переходят на 5ГГц);
• пульты дистанционного управления;
• системы умного дома и другое оборудование.

Поэтому сигнал будет неустойчивым, а картинка, скорее всего, некачественной.

Способы просмотра изображения с камеры

Есть два варианта реализации устройства для просмотра изображения с камеры:

1. Монитор.
2. FPV-Очки.

Монитор либо монтируется на пульт управления, либо выступает в роли отдельного устройства. Обычно на них расположены шторки для защиты от боковых солнечных лучей – это повышает видимость изображения и комфорт при использовании FPV-системы.

Устройства для просмотра изображения

Очки напоминают очки виртуальной реальности. Состоят из экрана, перед которым размещена линза, таким образом, когда очки надеты на вашу голову, вы смотрите вдаль (благодаря линзе) и видите мир с высоты. С ними вы сможете в полной мере насладится полетом квадрокоптера с FPV-камерой.

FPV-системы используются не только на квадрокоптерах, но и на других видах радиоуправляемых моделей. Благодаря тому, что пилоты смогли видеть траекторию движения собственными глазами – у них появилась возможность проводить более захватывающие гонки, чем раньше. Также с помощью FPV-системы на квадрокоптере вы можете использовать беспилотник на охоте или рыбалки для разведки обстановки, об этом мы писали в статье ранее – https://dronnews.ru/o-dronakh/kvadrokopter-dlya-okhoty.html.

Также советуем просмотреть видео, на котором подробно, а главное – наглядно объясняется, что такое FPV-система для квадрокоптера и как она работает:

—>

Приветствуем вас, уважаемые любители БПЛА. Еще не так давно FPV квадрокоптер считался редкой и дорогой экзотикой. Дроны, оснащенные качественной FPV аппаратурой, стоили недешево и оставались в основном уделом профессионалов. Постепенно появились доступные по цене летательные аппараты с камерами и передатчиками, транслирующими видеосигнал на пульт управления.

Аббревиатуру FPV ныне можно увидеть на коробках и корпусах не только дорогих, но и дешевых коптеров. В этой статье мы подробно расскажем о том, что собой представляет First Person View.

Что такое fpv и как это работает

Понять, что такое fpv, совершенно не сложно. Аббревиатура fpv (или First Person View) дословно переводится как «Вид от первого лица», и это очень точно передает ее суть. Камера, установленная на борту коптера, захватывает картинку, передатчик передает сигнал на приемник (обычно установленный на пульте управления), и затем изображение появляется на дисплее. В результате, пилот, находясь на земле, получает тот самый вид от первого лица.

Стандартный комплект ФПВ оборудования состоит из:

• Камеры
• Приемника
• Передатчика
• Монитора

В недорогих fpv дронах с небольшой дальностью полета (до 100-200 метров) передача видеосигнала на пульт является не более чем развлекательной функцией. При малом удалении коптера от пилота нет смысла дополнительно усложнять управление. Гораздо проще контролировать дрон визуально, без использования монитора или очков. К тому же, чем дешевле коптер, тем хуже качество встроенной камеры, передатчика и приемника. Зачастую картинка оказывается настолько нечеткой, что использовать FPV невозможно.

В моделях средней и высокой ценовых категорий, способных совершать полеты на значительные расстояния (более километра), управление с помощью FPV превращается из развлекательной опции в необходимую функцию. Сложно контролировать коптер, находящийся на расстоянии несколько километров, совершенно не представляя себе, какие объекты его окружают.

Трансляция видео на пульт позволяет в режиме реального времени оценивать окружающую обстановку. Кроме того, режим FPV привносит совершенно иные ощущения от управления дроном. Пилот видит своими глазами все, что попадает в объектив камеры. В качественных видео очках возникает эффект присутствия.

В профессиональных летательных аппаратах FPV аппаратура часто является обязательным оборудованием.

FPV частоты

Помимо камеры, захватывающей картинку, в стандартный комплект FPV набора входят передатчик и приемник. Эти два модуля необходимы для того, чтобы транслировать сигнал с борта коптера на пульт управления, либо на монитор, очки виртуальной реальности, шлем.

Передача сигнала происходит на определенных частотах. Как правило, это 2.4 ГГц или 5.8ГГц. Существуют и другие частоты:

• 900 МГц
• 1.2 ГГц
• 1.3 ГГц

Впрочем, в беспилотниках любительского уровня они не используются. Основными являются 2.4 и 5.8 ГГц.

Реже всего используется аналоговая частота 2.4 ГГц. Причина кроется в невысоком качестве картинки и большом количестве шумов. На этой частоте работает множество устройств, и она малопригодна для передачи видео.

В бюджетных коптерах трансляция видео обычно происходит на цифровой частоте 2.4 ГГц через Wi-Fi соединение. В недорогих дронах обычно нет отдельного дисплея для вывода картинки. Видео передается на смартфон, связываемый с пультом через Wi-Fi точку доступа. К тому же, Wi-Fi передатчик недорого стоит, а итоговое качество видео оказывается лучше по сравнению с аналоговым 2.4 ГГц ФПВ.

Аналоговая частота 5.8 ГГц является лучшим вариантом для передачи сигнала. Она обеспечивает достаточную пропускную способность, и пилот получает четкую картинку. Минимальное время задержки позволяет использовать FPV даже в гонках. Для просмотра видео понадобится или отдельный дисплей, подключаемый к приемнику (либо пульту), или очки. Чем мощнее передатчик, установленный на беспилотнике, тем большим окажется дальность связи. Однако мощные передатчики стоят недешево.

Трансляция на пульт/телефон

Как правило, в недорогих радиоуправляемых моделях видеосигнал поступает на экран мобильного устройства. При этом используется Wi-Fi соединение. Гораздо реже можно встретить пульты с дисплеем. Обычно аппаратура управления начального уровня не оснащается внешними мониторами.

Смартфон крепится к пульту и соединяется с Wi-Fi точкой доступа. На мобильное устройство необходимо установить специальное приложение (программы выпускаются производителями коптеров). Именно через интерфейс приложения можно получить доступ к FPV, а также к дополнительным настройкам и к управлению дроном.

Помимо телефона, картинка может транслироваться на внешний монитор. В продаже доступны недорогие дисплеи, подключаемые к пульту кабелем. Само собой, пульт должен быть совместимым с внешними мониторами.

Интересно, что трансляция видео на смартфон используется не только в недорогих квадрокоптерах. Тот же DJI Phantom 3 PRO оснащается пультом без дисплея. Правда, передача данных в нем осуществляется с помощью фирменной технологии Lightbridge, лишенной многих недостатков технологии Wi-Fi.

В моделях профессионального уровня видео передается на монитор. Зачастую в комплекте его нет.

Трансляция на очки/шлем

Новые модели коптеров все чаще поддерживают трансляцию видео на очки и шлем. И если в бюджетных БПЛА данная технология реализована плохо, то в квадрах высокого ценового уровня можно действительно ощутить эффект присутствия в небе.

Дрон с очками виртуальной реальности можно приобрести и за 100$, и за 1000$. Недорогие модели могут комплектоваться простыми VR-очками, внутрь которых вставляется смартфон. В данном случае качество картинки во многом зависит от качества дисплея и вычислительных мощностей мобильного устройства.

Испытать все прелести режима дополненной реальности вряд ли получится. Скорее всего, у вас быстро устанут глаза, а картинка окажется нечеткой. Если мощности мобильного процессора окажется недостаточно, то вместо пейзажей окрестностей вы получите месиво из квадратов.

Гораздо большее удовольствие и функционал могут предложить специальные VR-очки и шлемы, оснащенные собственными дисплеями и процессорами для обработки видеоизображения. Например, очки Fat Shark умеют создавать качественную 3D картинку.

Нет смысла приобретать дорогую внешнюю гарнитуру для просмотра видео, если на борту коптера установлен низкокачественный видео модуль. Как правило, сначала меняется штатная камера, а затем подбирается VR-гарнитура (или это делается одновременно).

Плюсы и минусы технологии

Качественная FPV связь является удовольствием недешевым. Вам понадобится мощный передатчик, хорошая камера с подвесом, полу или профессиональная аппаратура управления, современные очки или шлем. Если полет происходит не в чистом поле, а в зоне плотной застройки, то сигнал может передаваться с задержкой, качество картинки ухудшается, изображение распадается.

Надпись Fpv drone на коробке с коптером стоимостью до 100$ является не более чем маркетинговой уловкой. Качественного режима от первого лица вы не получите. На самом деле, проще приобрести дрон без камеры и самостоятельно дооснастить его необходимым оборудованием. Трансляция на телефон может рассматриваться как первый этап знакомства с технологией. Если вы поймете, что вам это интересно, то в будущем сможете подобрать оборудование и коптер с учетом собственных требований.

С другой стороны, удовольствие от управления с ФПВ компенсирует все траты. Даже если используется недорогой экран на пульте, но картинка качественная, пилот получает обзор местности в режиме реального времени. В хороших очках погружение в процесс полета может оказаться максимальным.

При полете над местностью с большим количеством природных или искусственных объектов, FPV поможет избежать столкновений, сделать красивые кадры, решить некие профессиональные задачи. Оператор в прямом эфире видит все то, что находится перед камерой дрона, и может быстро скорректировать его движение.

Некоторые производители БПЛА предлагают управление с помощью наклонов головы. Это еще одна необычная технология, которая, вероятно, будет развиваться и совершенствоваться.

Как выбрать?

Квадрокоптер с камерой и трансляцией видео может стоить совсем недорого. Мы рекомендуем отказаться от покупки совсем дешевых моделей, так как видеотрансляцию с приемлемым качеством они обеспечить не смогут.

В видеообзорах недорогих моделей обычно мало времени уделяется FPV режиму. Зачастую авторы просто указывают, что он есть, но не дают рекомендаций, как оценить и выбрать дрон. Постарайтесь все-таки найти обзор, в котором показывается видео с бортовой камеры. Если картинку можно считать четкой, она не похожа на желе (изображение как бы плывет) и не распадается на отдельные квадраты, то такой коптер подойдет в качестве претендента на покупку.

В случае с дешевыми квадрами проще приобрести отдельно FPV аппаратуру, чем использовать комплектную. Качество видео и дальность связи улучшаются прямо пропорционально стоимости оборудования. Большие дроны без проблем можно оснастить передатчиком и камерой без ухудшения полетных характеристик. Мини и микро БПЛА зачастую не обладают необходимой подъемной силой. В целом, чем легче камера и передатчик, тем проще коптеру будет справиться с дополнительным весом.

Коптеры подороже обычно оснащаются неплохими камерами с 3d или 2d подвесами. Желательно (хотя и не обязательно), чтобы подвес предусматривал установку GoPro камер. Обратите внимание на дальность видео связи. Лучшие модели обеспечивают устойчивую передачу видеосигнала на расстоянии до 4 км и выше.

Радиус полета и радиус передачи видеосигнала должны быть одинаковыми. В противном случае может возникнуть ситуация, когда FPV перестанет работать и вам придется ориентироваться только на GPS сигнал.

Лучшие модели с fpv

Выбор лучшего мультикоптера вряд ли можно назвать простым. Во многом, ответ на вопрос, какой дрон выбрать, зависит от финансовых возможностей. Чем дороже БПЛА, тем, теоретически, лучшими характеристиками он обладает. Но это не означает, что среди недорогих моделей нет достойный претендентов.

Недорогие модели

• Hubsan H107D

Мини квадрокоптер с fpv, поддержкой флипов и длительностью полета до 10 минут. Небольшие размеры (11 см по диагонали) позволяют ему с легкостью маневрировать даже в небольших комнатах. На борту установлена камера, снимающая в разрешении 720×240. Это не самый удобный размер для записи видео, но для ФПВ его можно считать приемлемым.

• Syma X8HG

Являет собой пример большого и доступного по цене коптера. Мощные двигатели с легкостью поднимают дрон в воздух и, что самое главное, позволяют летать с дополнительным оборудованием. В штатной комплектации аппарат оснащен довольно посредственной камерой с безосевым подвесом. Поддержки FPV нет, однако Syma покупают не ради этого.

На коптер легко устанавливается передатчик и более качественная камера (например, GoPro, благо, штатный подвес имеет соответствующее крепление). В итоге, за очень умеренную стоимость покупатель получает большой дрон, на который можно установить качественную аппаратуру для управления от первого лица.

• Walkera QR X350 PRO

Еще один очень достойный летательный аппарат. Он дороже, чем Syma, но все еще существенно дешевле квадрокоптеров от DJI. В продаже есть версии как с FPV режимом, так и без него. Можно приобрести только коптер, и затем установить на него Hero с подвесом (на корпусе есть необходимые крепления) и передатчиком. Данный дрон совместим с очками виртуальной реальности FatShark.

Модели подороже

• DJI SPARK

В сегменте дорогих квадрокоптеров самыми популярными являются модели DJI. Выбирая микро дрон, обязательно обратите внимание на DJI SPARK. Несмотря на небольшие размеры (170 мм по диагонали), он обеспечивает прекрасное качество фото и видео съемки.

Картинка с 12 Мп FPV камеры транслируется на смартфон пилота (поддерживаются устройства на андроиде и айфоны). Это первый дрон, созданный для селфи. Складная конструкция, интеллектуальные режимы съемки, качественная оптика, 2-х осевой подвес, система облета препятствий – вот далеко не полный перечень его отличительных особенностей.

• DJI Phantom 4

Это по-прежнему один из лучших коптеров в своем ценовом сегменте. Качественный видеомодуль, 3-х осевой подвес, множество интеллектуальных режимов полета, hdmi порт для внешних мониторов и VR-гарнитуры дают хорошие возможности для управления дроном в режиме от первого лица. Цена на аппарат высока (особенно на Advanced и Pro версии), но, если вам необходимо устройство, в котором все работает сразу и без проблем, Phantom окажется правильным выбором.

• GoPro Karma

Cоздавался как коптер с расширенными видеовозможностями. На него можно установить любую версию Hero, начиная с 4, и получить отличную картинку. FPV режим работает без нареканий, с трансляцией видео на экран пульта. Видеосигнал может передаваться и на смартфон, для этого необходимо установить фирменное приложение GoPro (есть для андроида и для iOS). Кстати, подвес с камерой можно снять с корпуса квадра и установить на комплектный монопод.

Вывод

Коптеры fpv становятся доступными все большему количеству пилотов. В продаже есть модели на разный кошелек. Для знакомства с технологией и техникой управления подойдут и сравнительно доступные по цене летательные аппараты. Тот же Syma X8 после дооснащения превращается в настоящий fpv дрон. Чем качественнее камера и подвес, тем лучше окажется изображение на мониторе.

Используемые источники:

• https://dronomania.ru/faq/chto-takoe-fpv-i-v-chem-raznica.html
• https://dronnews.ru/o-dronakh/fpv-sistema-v-kvadrokoptere.html
• https://drongeek.ru/novichkam/fpv-kvadrokopter