FPV-дрони (First Person View) використовують кілька ключових систем керування, які працюють разом для забезпечення точного пілотування. У статті поговоримо про те, що таке фпв дрон, принцип взаємодії дрона з оператором, різновиди систем керування.
Як передається команда від пілота до дрона
Інформація від оператора до дрона передається за ланцюгом: пульт (TX) — протокол — приймач (RX).
Управління FPV-дронами відбувається на наземній станції керування, яка в базовій конфігурації складається з пульта, відеоприймача, антени, екранів (на моніторі, окулярах, шоломі), акумулятора для живлення. Може бути портативною з вбудованим екраном або стаціонарною з робочим місцем для пілота. В будь-якому разі має бути апаратура, яка створює комунікаційний канал між оператором та БПЛА.
Пульти мають органи управління (кнопки, джойстики, поворотні ручки), рух яких відповідає певним командам керування. Коли оператор робить потрібні рухи, передавач TX перетворює їх у сигнали, кодує та відправляє до безпілотника. Оскільки в FPV-дронах не передбачена автоматична підтримка польоту, а траєкторію, маневр, будь-яку дію безпілотника визначає оператор, навички керування є дуже важливими.
Передавання сигналів керування відбувається через цифровий протокол з кількома каналами, кожен з яких передає лише одну команду. Протоколом є певні правила передачі сигналів. Попри їх достатню кількість на ринку найбільш популярними є Express LRS (ELRS) та TBS Crossfire (TBS).
На борту БПЛА встановлений приймач (RX) аналогових або цифрових сигналів, який передає їх на польотний контролер (FC). FC (модульна електронна плата з мікропроцесором) обробляє, інтерпретує отримані дані та за запитом змінює режим, висоту польоту, спрямовує дрон в потрібному напрямку, виконує інструкції тощо. Антени та передавачі FPV безпосередньо взаємодіють з протоколом керування дрона, оскільки ці компоненти виконують свої функції за правилами, визначеними протоколом.
Детальніше про принцип роботи цих пристроїв можна прочитати у матеріалі “Що таке vtx або що таке vrx”.
Протокол ExpressLRS (ELRS): новий стандарт
Протокол ExpressLRS найбільш популярний. Він має відкритий вихідний код, що уможливлює різні налаштування без обмежень, в тому числі не обмежує помилкові дії. Часто та швидко оновлюється. Його перевагами є реагування на команди без затримки, висока дальність зв’язку навіть з помірною потужністю передавача, низька вартість.
Протокол керування сумісний з частотою пульта 2.4GHz та 915/868MHz. У частотному діапазоні 2,4 ГГц можлива велика дальність передавання сигналу, але він більше підходить для керування дроном на відкритій території, оскільки має невисоку проникність (через фізичні перешкоди).
Для місцевості зі спорудами та іншими перешкодами краще надати перевагу низькочастотним діапазонам, як-от 915/868MHz, що забезпечують ще більшу дальність без чутливості до завад. В цьому випадку можлива точна керованість на великих відстанях. Серед недоліків цих частот варто визначити не дуже швидку передачу сигналів.
Саме через оптимальне співвідношення високої дальності зв’язку та швидкості передач даних визначені вище частоти стали основними в ЗСУ. В тому числі завдяки їм можлива адаптація FPV під задачі підрозділів.
TBS Crossfire: надійна класика
Менш продуктивним, але стабільним протоколом є TBS Crossfire з низькою затримкою (latency). Він є частиною екосистеми TBS, просто налаштовується та здатний забезпечити дуже велику дальність дії, нечутливий до шуму, перешкод. Сумісний лише з частотою 900 МГц. Це більш дорога система у порівнянні з попередньою.
Crossfire — закритий протокол, тож доступ до структури неможливий для широкого загалу, внаслідок чого отримати його персоналізовані конфігурації також неможливо. Але розробники ретельно вивчили потреби та передбачили попит, тому протокол чудово задовольняє потреби більшості користувачів. Відповідно до відгуків, є простішим у використанні порівняно з ELRS.
Технологія LoRa: секрет дальності
LoRa (Long Range) це енергоефективна технологія радіозв’язку на великих відстанях. Вона адаптує швидкість передачі даних відповідно до запиту на якість результату та залежно від відстані до приймача. Уможливлює надійний контакт навіть за наявності перешкод. LoRa використовує лінійну частотну модуляцію сигналів, тому забезпечує їх кращу якість без впливу шумів та перешкод.
Порівняння ELRS та Crossfire для бойових задач
ELRS є дешевшим та доступнішим протоколом, прошивка якого постійно оновлюється. Він підтримує понад 14 типів даних. Але дані, що передаються, не захищені, оскільки немає шифрування. Crossfire дещо більше затримує сигнал, має більш високу ціну, ширші можливості у телеметрії, легку та безвідмовну інтеграцію. Його функціонал дуже стабільний. Також приваблюють прості налаштування та легке використання.
| Характеристика | ExpressLRS (ELRS) | TBS Crossfire |
| Частоти | 2.4GHz / 868–915MHz | 868–915MHz |
| Відкритість | Open Source (безоплатне ПЗ) | Закрита екосистема |
| Швидкість оновлення | До 1000Hz (мінімальна затримка) | До 150Hz |
| Стійкість до радіоперешкод | Висока (завдяки гнучким налаштуванням) | Висока (стабільна модуляція) |
| Складність налаштування | Середня (потребує прошивки) | Низька (Plug & Play) |
| Вартість | Доступна (низька ціна приймачів) | Вища (плата за бренд та надійність) |
Важливо враховувати, що дрон, який працює на протоколі ELRS, не сумісний з апаратурою на TBS (і навпаки).
Потужність передавачів та безпека пілота
Передавачі є важливим елементом системи FPV, оскільки вони передають сигнал від дрона на наземну станцію, а саме від камери на монітор, окуляри або шолом. Пристрої мають різну потужність, яка визначає дальність його дії. Навіть дрони на кабельному волокні, як-от SKYCRAFT FOC-15.20-25, використовують описані протоколи, щоб забезпечити точне дистанційне керування дроном без ризику для оператора, який знаходиться далеко від місця проведення операції.
В бойових умовах зазвичай наземна станція розташована в укритті (бліндажі), тож стіни та інші споруди можуть перешкоджати сигналу та зменшувати потужність передавача. Для максимальної реалізації технічних характеристик використовують виносні антени.
