Theory / Trocha teorie
Úvod do teorie

English

Vysílací jednotka FPV
Volba FPV modelu

Přijímací jednotka FPV

Typy pozemních stanic

 

Každý přenosový řetězec FPV se skládá ze dvou jednotek, vysílací a přijímací.

Schéma vybavení základní vysílací stanice

Vysílací jednotka je umístěna na palubě modelu (ať už leteckého nebo pozemního). V nejzákladnější podobě je tvořena kamerou, samostatnou napájecí baterií a videovysílačem. Videovysílač je takřka vždy vybaven nejméně jedním audio-kanálem, připojení malého mikrofonu tedy zajistí i přenos zvuku.

Napájení kamery a videovysílače z jediné motorové, resp. přijímačové baterie modelu se nedoporučuje, je možné jen pokud použitý FPV systém vystačí s napětím 5V poskytovaným BEC přijímače, a to ještě za předpokladu, že BEC po odečtení spotřeby serv má ještě rezervu pro odběr FPV komponent. Většina FPV systémů vyžaduje zdroj o napětí 12V, v praxi vystačí 3 článková LiPo baterie se jmenovitým napětím 11,1V.

Připojit FPV systém k hlavní motorové baterii elektromotorového modelu by znamenalo vystavit ho napěťovým poklesům při vysokém proudovém odběru a navíc ho přímo propojit se zdrojem rušení (regulátorem a motorem). Proto pokud možno volíme samostatný akumulátor pro FPV systém, typicky 480-800mAh v závislosti na celkovém odběru.

V základním vybavení se používají barevné mikrokamery průmyslového rozlišení (380 až 520 řádků) bez možnosti řízení zoom, s pevným zaostřením na nekonečno a s rozsahem zorného pole daného typem objektivu. Objektiv je vyměnitelný a s ním lze změnit i rozsah zorného pole. CCD kamery vhodné pro FPV

V rozšířené verzi se používají lehké komerční kamery jinak určené k pozemnímu snímání nebo speciální širokoúhlé outdoor kamery s FullHD rozlišením. Nutným předpokladem je záznam na pevné paměťové médium, nejčastěji SD kartu. Obraz je zaznamenáván přímo na palubě pro dosažení maximální kvality a dále je postupován videovysílači k online přenosu na zem. Takové kamery jsou často vybaveny i módem pořizování fotografií. Obraz, respektive fotografie v pravidelném intervalu jsou pořizovány od startu až po přistání, nebo je start a pozastavení záznamu, resp. pořízení fotografie řízeno ze země samostatným kanálem RC soupravy.

Mikrofony se používají většinou miniaturní elektretové, vybavené předzesilovačem a regulací citlivosti.

A/V vysílače se vyrábějí pro napájení 5 nebo 12V, pro různé přenosové frekvence (900MHz, 1.2GHz, 1.3GHz, 2.4GHz, 5.8MHz) a s různými výstupními výkony od 10mW do 1000mW. Na území EU je nelicencované užití vysílacího výkonu vyššího než 1000mW nelegální.

S ohledem na různé polohy modelu během letu může být vysílací anténa jen všesměrová dipólová v prutovém provedení, lišící se různým ziskem (a také hmotností) dle svého provedení.

Vybavení modelu závisí především na nosnosti modelu. S rozšiřujícím se vybavením roste nejen hmotnost zabudovaných komponent, ale i proudový odběr a s ním požadavek na vyšší kapacitu, tedy opět vyšší hmotnost akumulátoru a celého modelu. Proto se jako ideální k vestavbám FPV ukázaly modely z pěnových materiálů FPV, které s ohledem na extrémně lehkou pěnovou konstrukci umožňují vestavbu značné dodatečné zátěže. Ideální jsou modely s tlačnou vrtulí nebo s vícevrtulovým pohonem, neboť vrtule v přídi letounu kmitá v přenášeném obraze a kazí obrazový záznam.

Typickými představiteli FPV letadel jsou proto modely EasyStar a TwinStarII od Multiplexu a přestavby EasyGlideru na tlačný pohon. Kromě uvedených používám já například i Cularis s výklopným kamerovým systémem.

EasyStar - typický představitel FPV modelů

 


 

Schéma vybavení základní přijímací stanice

Přijímací jednotka je umístěna na zemi na stanovišti pilota a je buď statická (stativ s anténami, notebook, LCD displej atd.) nebo mobilní (pilot má vše „navěšeno“ na sobě).

V nejzákladnější podobě sestává z antény, videopřijímače, zobrazovače obrazu (speciální projekční video brýle nebo monitor), sluchátek a zdroje. Snad všechny videopřijímače pracují s napětím 12V, které u mobilní pozemní stanice poskytne také 3článková LiPo baterie, častější jsou však statické pozemní stanice napájené z tradičního olověného akumulátoru 12V, který ve vašem autě už sice dosloužil a se zimním startováním byste na něj nespoléhali, k napájení pozemních komponent FPV však ještě poslouží dobře.

 

Mobilní přijímací stanice FPV

Při volbě typu stanice musíme mít na zřeteli jednu zásadní nevýhodu FPV:

Mezi pilotem na zemi a modelem na obloze musí být po celou dobu letu přímá viditelnost.

Porušení tohoto pravidla, např. při skrytí modelu za budovou, lesem apod. vede ke ztrátě přenášeného obrazu a ke ztrátě kontroly nad modelem. Pokud není model vybaven systémem automatického návratu RTH, končí takový let v lepším případě havárií, v horším ztrátou celého FPV modelu.

V případě stabilní stanice musí být celý let koncipován tak, aby pravidlo dodržení přímé viditelnosti nebylo porušeno, a to včetně místa přistání modelu.

Stabilní přijímací stanice FPV

Stabilní stanice dovoluje vybavení pokročilejší technikou předpokládající uchycení na stativ, např. směrovými anténami a systémem antenna trackingu zajišťujícím automatické navádění směrových antén za modelem, vybavení notebookem s online sledováním polohy modelu v mapě GoogleEarth apod. Stabilní stanice se proto volí v případě předpokládané realizace letů do větších vzdáleností.

Mobilní stanice umožňuje pohyb pilota po zemi a za modelem. FPV pilot může např. pořizovat záběry i v místě, kde by pořízení požadovaného záznamu nebylo z jediného stanoviště možné kvůli členitosti terénu a množství překážek. Např. během 40ti minutového letu, z něhož bylo sestříháno video Alcossebre, Centrum města a komplex Al Andalus, představující let nízko nad domy a ulicemi města, pláží i let hlouběji do vnitrozemí, bylo vystřídáno hned několik stanovišť a ujita vzdálenost takřka 2km.

Protože u modelu vybaveného všesměrovou anténou velká kouzla nepředvedeme, o to větší význam má správná volba antény u přijímače. Antény se mohou lišit vyzařovací charakteristikou (všesměrové, směrové), provedením (YAGI, panelové, prutové), ziskem, typem polarizace (lineární, kruhově polarizované) a směrem polarizace (vertikální,horizontální, levotočivé, pravotočivé). Na přijímačové anténě zásadním způsobem závisí dosah systému i kvalita přenosu obrazu.

Anténní systém je připojen k audio/video přijímači. Existují v řadě možných provedení, od jednokanálových po vícekanálové, s různou vstupní citlivostí a odstupem signálu od šumu. Speciální třídu tvoří Diversity Receivers, přijímače, k nimž je připojeno více antén současně lišících se zpravidla směrem polarizace. Jsou schopné vyhodnotit, která anténa poskytuje v daném okamžiku nejlepší obrazový signál, a podle toho přepínají a upravují obrazový výstup tak, aby bylo dosaženo nejkvalitnějšího možného obrazu. Mezi signálovými vstupy dokáží přepínat i několikrát za sekundu, aniž by vaše oko cokoli postřehlo.

Poslední klíčovou částí pozemní stanice je zobrazovač videosignálu. Typicky se užívají speciální videobrýle nebo 7“ LCD monitor. Monitor není optimální s ohledem na vnější osvětlení zvláště při slunečném počasí a vyžaduje zaclonění. Používá se často jako druhotný zobrazovač signálu pro dalšího pozorovatele na zemi. Videobrýle umožňují pilotovi vidět přenášený obraz v každém okamžiku nezávisle na poloze hlavy, případně sledovat částí zorného pole obraz v brýlích a částečně pak model přímo na obloze.

Já létám s brýlemi na špičce nosu stále sledujíc model pohybující se po obloze. Ačkoliv obraz může být kamerou snímán i ve Full-HD kvalitě a v této i na palubě modelu zaznamenáván, na zemi se přenáší jako kompozitní A/V signál s typickým PAL rozlišením 720x576 pixelů. Pro orientaci pilota je to plně dostačující, brýle mívají proto rozlišení 640x480 bodů nebo v nejlepším případě 1024x768 bodů. S užitím dvou kamer a dvoukanálového videovysílače lze dokonce přenášet 3D obrazový vjem.

Nejzákladnější provedení pozemní stanice představuje integrace akumulátoru, prutové antény i videopřijímače přímo do videobrýlí. Je to maximálně skladné a pohodlné, ale dosah takového řešení je při užití základní všesměrové antény omezený.

Kompaktní přijímací stanice FPV - vše v jednom

Na vybavení pozemní stanice závisí kvalita FPV zážitku i dosah soupravy, který se od 300 metrů pro jednoduché všesměrové systémy pohybuje až po jednotky kilometrů pro směrové systémy s anténami, které se samočinně otáčejí za modelem. Existují i výjimečná řešení, která v amatérských podmínkách uskutečnila FPV lety do vzdálenosti 15 a více kilometrů s bezpečným návratem modelu nazpět.

zpět >

 

MjkzOT