Дякуємо!
Допоможи нам швидше закрити збір, розкажи друзям та долучай їх
та завантажуй в instagram з посиланням на збір
Разом ми велечезна сила!
Кожен ваш донат на FPV дрон - це мінус одна одиниця орчих боєприпасів та техніки
Хоча дрони масово почали з’являтися лише нещодавно, вони поступово стають частиною повсякденної рутини нашого життя. В цій статті я розкажу про те, що таке FPV дрони, чим вони відрізняються від звичайних та які в них переваги і недоліки. Також ви дізнаєтесь в яких сферах FPV дрони знайшли своє найкраще застосування та з яких деталей вони складаються. Можливо ви надихнетесь цим, та створите власний дрон з керуванням від першої особи, а в такому разі вам потрібно знати все що потрібно для польотів.
First-person view (FPV) дрон – буквально, це означає дрон з видом від першої особи. Тобто іншими словами пілот такого дрону бачить все, що бачить камера дрону, так ніби він перебуває в середині цього летючого девайсу.
Конструктивно FPV дрон ні чим не відрізняється від звичайного дрону, яким керують спостерігаючи з землі. До звичайного дрону може чіплятися телефон або він може бути обладнаний відеокамерою.
Відмінністю FPV дрону є камера, яка передає відео картинку у високій якості, із високою швидкістю у режимі реального часу. Затримка кадрів такої камери може варіюватися від 100 до 200 мс, що досить наближено до швидкості передачі відео сучасними екшн камерами.
Однією з важливих характеристик камери дрона є FOV (Field of View), що визначає кут огляду, який бачить пілот дрону. Чим більше кут поля зору, тим реалістичніше візуальне сприйняття, та менша вірогідність зіткнення дрону зі сторонніми об’єктами.
При польоті в режимі FPV, відеопотік передається онлайн на екран пульту керування, або безпосередньо у спеціальні відеоокуляри за допомогою бездротових технологій. Відеоокуляри у свою чергу є особливим пристроєм, в який вбудовані власні мікроекрани, що сприяє досягненню ефекту повного занурення пілота. Чим вища роздільна здатність вбудованих екранів в окулярах, тим вища якість картинки та більше відчуття занурення.
Як і у всього в цьому світі, у FPV дронів є свої переваги та недоліки у порівнянні зі звичайними мультикоптерами. У деяких своїх властивостях дрони від першої особи являються повною протилежністю, наприклад в тому що стосується ваги або швидкості.
Як правило звичайні дрони мають більшу вагу, що обумовлено тим, що вони оснащені більшою кількістю датчиків, стабілізаторів та більш місткими акумуляторами. На противагу звичайним, FPV дрони більш легкі, та більш мобільні.
Оскільки у питанні швидкості все відносно в залежності від виробника та моделі, то наведені нами цифри дещо усереднені. Звичайний дрон у середньому розвиває швидкість біля 50 кілометрів на годину, в той час як сучасний FPV дрон може летіти більш ніж 200 км/год. Цьому сприяє компактний корпус, легкі матеріали та менша загальна вага.
Щодо керування, то звичайні дрони тут виграють у тому сенсі, що завдяки великій кількості датчиків та стабілізаторів, керування ними є більш безпечним та плавним. Тож новачку легко освоїти управління польотом, завдяки тому, що звичайний дрон переміщається тільки у вертикальній та горизонтальній площині. Також через інтеграцію датчиків та програмного забезпечення оператор отримує підказки щодо управління або небезпечного наближення до стороннього предмету.
FPV дрон не має таких обмежень, що робить процес керування більш складним, та збільшує ризик виходу дрона з ладу через його пошкодження викликане невмілим управлінням. Але такий дрон можна повертати у будь якій площині, що робить його незамінним інструментом для зйомки видовищних кадрів, наприклад для кінематографу або екшн шоу.
Через більші габарити звичайні дрони мають акумулятори з більшою ємністю, що дозволяє їм перебувати у повітрі більше часу. В залежності від дій оператора дрона, такий пристрій може працювати біля години.
FPV дрони для високої швидкості мають легкий корпус, та полегшені акумулятори. Батареї на таких дронах мають меншу ємність.
Мінусом звичайних дронів є те, що навіть через невелику несправність їх доведеться відправляти до сервісного центру виробника, щоб не порушувати цілісності конструкції. Cам ремонт можливий тільки при наявності спеціалізованого обладнання. У цьому плані FPV дрони є повною протилежністю, оскільки їх ремонт та обслуговування можливі у домашніх умовах за наявності запасних частин та звичайного набору інструментів.
FPV дрони розроблялися в першу чергу для досліджень та транспортування. Але не дивлячись на своє початкове призначення, вони знайшли застосування у безлічі різних сфер і галузей завдяки своїй маневровості, ефекту присутності та унікальній перспективі.
Людство здавна мріяло про механізованих помічників. Одним із перших винахідників, який не тільки запропонував теоретичну модель дистанційно керованого дрона, а й зробив його на практиці, був Нікола Тесла. Коли Тесла запатентував винахід, він назвав його інструментом дослідження, транспортування та війни. Тож на сьогоднішній день, це основні сфери застосування безпілотних дистанційно керованих апаратів.
За використанням дронів у військових або наближених до них діях, дрони можна поділити на розвідувальні та ударні. До ударних так само можна віднести дрони камікадзе.
FPV дрони найбільш запотребувані у розвідці та спостереженні, оскільки за їх допомогою можна виявляти місця розташування ворожої техніки та живої сили. Вони також допомагають у корегуванні ударів артилерії та авіації, роблячи їх удари більш точними та спустошливими. FPV дрони передають в режимі реального часу бойову обстановку, що дозволяє військовому керівництву оперативно та вчасно реагувати на зміни, та адаптовувати військові тактики та стратегії, відповідно до обставин.
Використання FPV дронів в наукових дослідженнях дозволяє збирати цінні дані з недоступних місць, забезпечуючи більш точні та інформативні результати досліджень у різних дисциплінах. Забезпечують доступ до віддалених чи небезпечних місць, куди вченим небезпечно чи складно потрапити, наприклад, у пустелі, джунглі, високогір’я та й інше.
В археології такі дрони дозволяють зробити зйомки потенційних місць розкопок з висоти пташиного польоту, щоб виявити ознаки древніх поселень та розробити план розкопок. В тому числі, вони допомагають уточнити карти вже існуючих розкопок та створити нові.
Безцінну роль FPV дрони відіграють у океанографії та при морських дослідженнях, адже через високий тиск води доступ людини до багатьох ділянок під водою обмежений або взагалі неможливий. Вони допомагають вивчати унікальні екосистеми, геологію дна, та навіть знаходити скарби у місцях корабельних трощ.
Так само, як і у підводних дослідження, дрони з камерою від першої особи, незамінні помічники у вулканології. Вони дозволяють дослідникам вивчати вулкани та магматичні процеси, а також аналізувати викиди та зміни у вулканічній активності з близької відстані.
Використання FPV дронів у кінематографі дає можливість робити неймовірні та видовищні кадри з нестандартних ракурсів та динамічні зйомки, які до появи цієї технології були просто неможливі. Такі дрони дають можливість летіти біля об’єктів впритул, що створює ілюзію присутності під час переслідування та пролітати через вузькі прольоти та маленькі перешкоди. Дана технологія надає широке поле для експериментів з незвичайними ракурсами та рухами, що додає новизну та креативність у кінозйомку.
FPV дрони можуть знімати видовища, такі як екстремальні види спорту, водні перегони, гірськолижні спуски та інші активності, які важко знімати із землі. Оскільки дрон може летить більш ніж 200 км/год, це дає змогу наздоганяти високошвидкісні об’єкти та створювати карколомні кадри, що неможливо зробити при використанні звичайних дронів.
Дрони від першої особи не тільки спостерігають, але й самі можуть бути учасниками змагань. Такі перегони проходять на спеціально розроблених трасах, що включають різноманітні перешкоди та елементи, щоб перевірити навички пілотування та реакцію учасників. Траси можуть знаходитись як на відкритих майданчиках так і у закритих приміщення, а у вигляді перешкод можуть бути спеціальні кільця та ворота.
Загалом, використання FPV дронів у кінематографі та сфері розваг потребує досвідчених пілотів та операторів камери, здатних поєднати технічні навички з художнім баченням. Це може значно збагатити візуальний досвід глядачів та дозволити створювати унікальні та захоплюючі сцени.
Як і багато інших пристроїв, FPV дрон має свою структуру та складається з деталей. У наведеному нижче списку перелічена максимально можлива комплектація, оскільки наприклад GPS модуль або додатковий акумулятор не є обов’язковими, але покращують функціонал керованого апарату, збільшуючи його можливості. Далі ми розглянемо окремо деякі частини, їх основні характеристики та показники.
Комплектація дронів від першої особи:
Якщо ви здійснюєте збірку мильтироторного дрона самотужки, враховуйте що кожна рама розрахована на відповідний максимальний розмір пропелерів. На це впливає відстань між моторами на самому корпусі.
Також варто звернути увагу на розмір отворів для польотного контролеру, регулятора обертів, камери та інших життєво важливих модулів. Сучасні корпуси для коптерів виробляють з композитних матеріалів, що дозволяє суттєво зменшити вагу без втрати міцності.
Основними характеристиками мотора є його габарити та кількість обертів на хвилину. Так, наприклад, якщо ви бачите електродвигун з маркованням 2808-1400 KV, це означає що статор цього мотора має діаметр 28 мм, а висота 8 мм. У свою чергу, показник KV – це кількість обертів за хвилину, якщо подати 1 вольт напруги.
В нашому випадку така кількість дорівнює 1400 об/хв. Існує пряма залежність між розмірами дрона та показниками KV. Чим більше дрон тим він видає менше обертів, чим він менший тим кількість KV більша.
Наступною важливою характеристикою цього модуля є його тяга. Тяга вимірюється в грамах або кілограмах ваги, яку мотор здатен підняти у повітря. В свою чергу, ефективність мотора вимірюється у співвідношенні кількості ваги на одиницю електроенергії, тобто 1 Ватт.
Важливими показниками пропелерів є діаметр, кількість лопатей та крок. У сукупності це випливає на загальну тягу яку можуть розвинути електродвигуни коптера, споживання електроенергії та шум. При замовленні пропелерів окремо, важливо перевірити тип кріплення, щоб бути впевненим що вони сумісні з наявними у вас електромоторами.
На даний момент найпоширенішими розмірами польотних контролерів є формат 20х20 та 30.5х30.5 міліметрів. Це необхідно враховувати при підборі рами/корпусу дрона і регулятора обертів.
Мозком польотного контролера є процесор який збирає та аналізує дані акселерометра та гіроскопа для правильної орієнтації апарату у просторі. Комплектуються ПК процесорами F3, F4 та F7. Наразі, F7 є найсучаснішими та найефективнішими процесорами.
Іншим важливим параметром ПК є кількість наявних у ньому портів (UART) та виходів (PWM), які дозволяють підключати додаткове обладнання та модулі. Чим більша кількість портів та виходів, тим вища вартість ПК.
Також уважно перевіряйте кількість виходів на мотори, вона має відповідати конструктивному рішенню вашого дрона. Тобто якщо ви збираєтесь зібрати октокоптер, з вісьмома роторами, то стандартний ПК на чотири мотори вам не підійде.
Польотний контролер комплектується барометром, що дозволяє виморювати висоту дрона. У деяких ПК також наявні Bluetooth/Wi Fi технології для дистанційного програмування та налаштування контролера з комп’ютера або телефону.
Регулятор обертів або Electronic Speed Controller, так само як і польотні контролери зустрічаються здебільшого у форматах 20х20 и 30.5х30.5 міліметрів. До РО безпосередньо кріпляться мотори та ПК.
Основними параметрами РО є робоча напруга та максимальний струм. Робоча напруга розраховується в залежності від селекційності акумулятора та вольтажу кожної секції. Максимальний струм, в свою чергу підбирається під мотори, але так щоб був запас амперажу. Брати РО з таким самим амперажем, як і у моторів не рекомендується. Обидва цих показники завжди відображаються на корпусі кожного регулятора обертів.
Окремо варто сказати і про об’єднаний польотний контролер з регулятором обертів (All-in-one/AIO). На ринку наявні інтегровані у одну мікросхему регулятори обертів з польотними контролерами. Це має свої переваги у плані компактності та меншої ваги, але якщо з ладу вийде один з модулів на об’єднаній платі, ви втратите обидва. За ціною, інтегровані рішення коштують приблизно так само, як РО та ПК разом узяті.
Основними характеристиками радіоприймачів для дронів є протоколи зв’язку, зворотній зв’язок та фізичні розміри. Протокол зв’язку це стандарт за яким радіопередавач та приймач обмінюються даними. Сучасними протоколами є ELRS та Crossfire. Протоколи Flysky та FRsky вважаються застарілими та не рекомендуються до використання.
Найпопулярнішими частотами роботи радіоприймачів є 2.4 ГГц та 915/868 МГц. Приймачі з робочою частотою 2.4 ГГц мають маленькі за розмірами антени, але наприклад, частота у 915 МГц краща для дальніх дистанцій та управління дроном крізь сторонні об’єкти.
Приймачі можуть також передавати телеметрію. Наприклад дані щодо напруги акумулятора, координати GPS, швидкість та багато інших необхідних даних.
Важливими параметром для камери дрона є її роздільна здатність, якщо вона цифрова. У аналогових камерах таким показником виступає TVL (TV Lines), кількість вертикальних ліній. Чим вона вища тим камера краща. Також необхідно враховувати кут огляду камери та світлочутливість (LUX). При низькій світлочутливості, можливі польоти навіть під час сутінок.
Як і камери, відео передавачі можуть бути як цифрові так і аналогові. Найбільш розповсюджена робоча частота для ВП є 5.8 МГц.
Важливу роль для цього модуля грає його потужність, яка вимірюється або у міліваттах або у ваттах. ВП з великою потужністю більше нагріваються, тому вони комплектуються своїм власним кулером для охолодження. Чим більше потужність тим на більшу відстань передається відео сигнал.
Відеопередавач з’єднується з антеною. Розмір антени також впливає на дальність трансляції відео. Роз’єми антени мають бути сумісними з роз’ємами ВП, в іншому випадку доведеться використовувати перехідник, що впливає на збільшення маси дрона.
На сьогоднішній день, ціна для FPV дронів, залежно від опціоналу та комплектації, може коливатися від $100 до декількох $1000. Можна купити як готовий дрон, так і заощадити, та зібрати його самому з різних модулів та комплектуючих, які ми оглянули в даній статті.
Нижче наведено порівняльну табличку з популярними моделями FPV дронів, їх характеристики та ціни. Ціни вказано на час написання статті, тож вони можуть змінюватись в залежності від комплектації на час вашого замовлення. Поради, як правильно вибрати дрон для польотів ви можете подивитись тут.
| Назва моделі | Вага (грамм) | Відео | FPV | Ціна |
| DJI Avata Explorer Combo | 410 | 4К | Окуляри | 1278 |
| Autel Robotics EVO Lite+ | 1191 | 1920×1080 | Дісплей | 1325 |
| DJI Mavic 3 Pro with DJI RC | 1650 | 4K, 5.1K | Дісплей | 2199 |
| DJI Air 3 Fly More Combo with DJI RC 2 | 1090 | 4К | Дісплей | 1602 |
| DJI Mini 3 (DJI RC) | 640 | 4К | Дісплей | 609 |
Підготовка пілотів до управління FPV дронами вимагає поєднання технічних навичок, практики та розуміння безпеки. Перш за все, краще почати підготовку на симуляторі для практики віртуального управління дроном. Це допоможе освоїти базові маневри та навички без ризику пошкодження дрону.
Далі тренуйте зльоти та посадки на реальному апараті. Управління в моменти коли дрон близький до поверхні може бути особливо складним. Почніть із простих польотів і поступово додавайте складні маневри, такі як повороти, підйоми, пікірування тощо.
Управління FPV дронами вимагає терпіння та постійної практики. Чим більше часу ви приділяєте практиці та освоєнню навичок, тим досвідченішим і впевненішим стаєте в керуванні дроном.
В цій статті ми дослідили плюси та мінуси дронів від першої особи в порівнянні зі звичайними дронами, їх комплектацію та будову. На що треба звернути увагу, якщо збираєш FPV дрон своїми руками та які саме деталі необхідно використовувати для найкращого виконання поставлених цілей. Також, ми дізналися вартість популярних моделей найпоширеніших виробників.
FPV дрони знайшли застосування в різних областях, включаючи розважальні польоти, гонки дронів, відеозйомку, бойові дії, наукові та дослідні цілі. Вони дозволяють пілотам відчувати адреналін польоту та насолодитися захоплюючими видами з висоти, а також здійснювати завдання, які потребують точного керування та огляду місцевості з повітря.
