» OSD
OSD

English

Telemetrická čidla připojená k OSD
Přehled OSD systémů

Zapojení OSD modulu v přenosovém řetězci FPV

Datalogging telemetrie v OSD modulu

Funkce RTH a využití autopilota

Vybavení technologií OSD patří k nejčastějšímu rozšíření základního přenosového řetězce FPV. OSD je zkratkou termínu "On-Screen Display", který přesně vystihuje, co tento modul dělá - vkládá důležité letové údaje přímo do obrazu přenášeného k pilotovi na zem. Vklíčování textových a grafických informací do obrazu připomíná teletext tak dobře známý z běžného televizoru, pokud zapnete mód teletextu se současným zobrazením obrazu na pozadí.

Existují samozřejmě samostatné velmi sofistikované systémy přenosu telemetrických údajů na zem s online zobrazením těchto údajů např. na displeji notebooku, OSD technologie však dává pilotovi šanci mít vše důležité neustále přímo před očima a nerozptyluje tak jeho pozornost sledováním údajů na obrazovce notebooku nebo jiném terminálu.

OSD modul, GPS a datalogger EagleTree

Zobrazení telemetrických údajů v přenášeném obraze samozřejmě předpokládá vybavení letounu těmito čidly a jejich připojení k telemetrické ústředně, která často plní i funkci dataloggeru, tj. záznamového zařízení, které s časovým určením ukládá tyto údaje do vnitřní paměti s možností jejich pozdější analýzy po přistání.

Mezi tato telemetrická čidla patří zejména:

  • čidlo napětí motorového akumulátoru, případně další čidla napětí při použití dalších akumulátorů (přijímačového, pro samostatné napájení kamery a videovysílače atd.)
  • čidlo pro měření okamžitého proudového odběru z motorového akumulátoru (pro elektrolety)
  • čidlo stavu naplnění palivové nádrže (pro modely se spalovacím motorem)
  • GPS
  • elektronické čidlo otáček motoru
  • teplotní čidla (teplota regulátoru BEC, teplota motoru, okolní teplota atd.)
  • samostatný elektronický barometrický výškoměr
  • elektronický variometr (pro přesné určení rychlosti stoupání/klesání nezávisle na GPS)
  • samostatné čidlo relativní rychlosti vzhledem k větru (založené na principu měření ŕozdílu tlaků na Pitotově trubici)
  • elektronický kompas pro určení směru přídě v prostoru (tzv. heading)
  • elektronické gyroskopy a akcelerometry k určení polohy v prostoru a zobrazení umělého horizontu

Obrázek ukazuje typické rozložení telemetrických údajů v přenášeném obraze. Jedná se o údaje:

On-Screen Display systému RVOSD
  • aktuální zeměpisná šířka a délka
  • rychlost letu vůči zemi (graficky vlevo)
  • výšku letu (graficky vpravo)
  • rychlost klesání/stoupání
  • kompas s udáním světových stran a kursu letu
  • umělý horizont s udáním náklonu
  • kvalita signálu GPS (HDOP)
  • napětí akumulátorů
  • aktuálně odebíraný proud
  • spotřebovaná kapacita akumulátoru v mAh i graficky
  • teplota regulátoru
  • vzdálenost od místa startu (LOS)
  • směr k místu startu
  • trvání letu a datum

Rozmístění údajů v obraze se u různých výrobců navzájem liší, navíc někteří výrobci dodávají i aplikace, prostřednictvím kterých lze obsah obrazovky a rozmístění údajů na ní uživatelsky definovat. Nejdokonalejší z OSD systémů dovolují uživatelsky definovat i více obrazovek s různými údaji, které se přepínají tomu vyhrazeným kanálem vysílače, případně skrytí všech údajů OSD.

U zobrazovaných údajů zpravidla lze nastavit mezní hodnoty, při jejichž dosažení počnou výrazně blikat a upozorňovat pilota, např. při překročení maximální nastavené vzdálenosti od místa startu nebo vyčerpání přednastavené kapacity akumulátoru.

Při dosažení limitních stavů je možné nastavit i hlasové upozorňování, případně i periodické hlasové opakování určitého letového údaje, např. výšky letu každých 30 sekund.

Obrázek napravo ukazuje náhled konfiguračního software OSD EagleTree.

Konfigurační nástroj OSD EagleTree

Zde uvádím přehlednou tabulku nejobvyklejších OSD systémů s podrobným popisem jejich vlastností (převzato od Daniela Wee, vývojáře systému DragonOSD Plus).

OSD modul se vždy zapojuje mezi výstup obrazového signálu kamery a vstup videovysílače. Vstupy a výstupy OSD modulů jsou již impedančně přizpůsobené výstupům běžně dostupných kamer i videovysílačů pro FPV aplikace. K připojení se používají nožové PC konektory o rozteči 2,54mm, typově shodné s běžnými tří-pinovými JR-konektory. Napájení OSD modulů je odvislé od výrobce, zpravidla však v širokém rozmezí 6-15V.

Typické zapojení OSD modulu do FPV řetězce

Ve většině koncepcí se OSD modul připojuje k dalšímu modulu telemetrické ústředny a dataloggeru, z něhož čerpá data vkládaná do obrazu. Systémy OSD vždy předpokládají připojení GPS modulu s rychlým obnovováním dat (typicky 10Hz dvanáctikanálové GPS). Datalogger je schopen ukládat periodicky se zaznamenáním časové značky požadované telemetrické údaje do vnitřní paměti pro pozdější zobrazení a analýzu dat po přistání. Následující obrázky ukazují možnosti analýzy dat systému EagleTree včetně 3D zobrazení trasy letu v aplikaci GoogleEarth.

Nástroj pro analýzu telemetrických dat 3D zobrazení trasy letu v GoogleEarth

Některé OSD systémy obsahují navíc ještě velmi praktický a pro záchranu dražšího FPV zařízení zcela klíčový modul - autopilotní systém, zpravidla označovaný RTH (Return To Home). Ten je v případě výpadku řídícího signálu schopen převzít řízení modulu a zajistit automatický návrat. Model se vrátí nad místo startu, nad nímž krouží v předdefinované výšce a čeká na převzetí řízení pilotem po obnovení signálu. Tato funkce dokáže zachránit model a zajistit jeho návrat, pokud se např. skryje za překážkou nebo uletí z pásma dosahu řídícího signálu. Užití této funkce vyžaduje připojení serv výškovky a křidélek nebo směrovky k OSD modulu. K některým systémům se připojuje i kanál řízení motoru - takové jsou schopny si i na potřebnou dobu zapnout motor a udržovat při návratu model v přednastavené letové hladině. Regulátory mění nastavení křidélek tak, aby model obrátil směr letu směrem k návratovému kursu, případně další regulátor řeší vyklesání a udržování letu v předdefinované výšce. Správná funkce RTH vyžaduje pečlivé nastavení PID regulátorů v OSD modulu.

Bohužel autopilotní funkce je použitelná pouze pro autostabilní letové systémy, nejlépe větroně. Nefungují pro nasazení s helikoptérami (výjimkou je snad jen velmi sofistikovaný návratový systém mikrokopterů).

Některé systémy umí nejen zajistit návrat modelu, ale i let po předem zadefinované trase (prostřednictvím uzlových bodů - waypointů - skrz které má model proletět) a jsou schopné proměnit tak model v autonomně létající stroj UAV.
Následující video ukazuje OSD v praxi právě při autopilotním návratu modelu nad místo startu.
Tento OSD systém využívá zobrazení tzv. slepé mapy. Symbol ve středu obrazovky reprezentuje místo startu, pohybující se symbol šipky pak polohu FPV modelu včetně zobrazení směru pohybu. Šipka vpravo dole směřující "ven" představuje model nalézající se jihovýchodně od místa startu a letící směrem od místa startu.

Během testování musí být parametry PID regulátorů nastaveny přímo za letu. OSD systém umožňuje vstup do konfiguračních menu, listování v parametrech a jejich editaci za letu. Můžete pozorovat simulovaný výpadek signálu, zapnutí autopilota i obrácení letu směrem k místu startu. Dobře slyšitelné je i automatické zapínání motoru k udržení konstantní letové hladiny.

Na závěr ještě jedno úchvatné video - tanec v oblacích ve výškách okolo 5200 stop, opět s užitím OSD modulu EagleTree.

Uvedená videa uvádějí rychlost v mílích za hodinu a výšku letu ve stopách, všechny OSD systémy však v konfiguraci umožňují výběr anglických nebo metrických jednotek.

zpět >

 

OGQyOWM2