Полное руководство по FPV для дронов: основы, выбор системы, установка и первые полеты

Начало работы с FPV: Превратите свой дрон в "всевидящее око" неба. Апгрейд до вида от первого лица (FPV - First-Person View) кардинально меняет процесс полета вашего дрона. Вместо того чтобы щуриться на удаленный квадрокоптер с земли, вы видите живое видео (live view) с его бортовой камеры или присоединенной камеры GoPro через специальные очки FPV, портативный монитор, или иногда мобильное устройство на Android или iOS. Это позволяет летать дальше, выше и быстрее без потери ориентации.

При наблюдении с земли легко потерять понимание, куда направлен дрон, и приходится "инвертировать" движения стиков на пульте управления (transmitter), чтобы повернуть в нужную сторону. В FPV лево и право никогда не меняются местами, так как ваша перспектива совпадает с перспективой дрона. Полеты в FPV также гораздо более иммерсивны (immersive). Вам не нужно ждать посадки, чтобы увидеть аэросъемку – вы переживаете ее в реальном времени. Нет ничего хуже, чем потратить весь заряд аккумулятора на попытку снять идеальный кадр пейзажа или здания, а потом обнаружить, что камера смотрела не туда. FPV не только помогает кадрировать снимки для аэрофотосъемки, но и открывает новые возможности, такие как гонки на квадрокоптерах (quadcopter racing).

Цифровой (Digital) vs Аналоговый (Analogue) сигнал: Многие готовые к полету (ready-to-fly, RTF) БПЛА (UAV), такие как Parrot Bebop 2 Power и серия DJI FPV, обеспечивают высококачественную видеотрансляцию (video downlink) через приложение на смартфоне или планшете. Они используют Wi-Fi, что требует специальной антенны на передатчике управления для увеличения дальности связи сверх нескольких десятков метров. Однако, что важнее, Wi-Fi сигнал имеет задержку (latency, lag) в изображении на экране. Для кадрирования или спокойного полета это не проблема, но для скоростных полетов на малой высоте, особенно среди препятствий (здания, деревья), Wi-Fi недостаточно отзывчив.

Для самодельных мультикоптеров (home-built multirotors) это не проблема, так как они почти всегда используют аналоговые видеосистемы (analogue video systems). Изображение передается в виде сигнала аналогового ТВ гораздо более низкого разрешения (resolution) по радиочастоте 5.8 ГГц. Хотя эти системы могут страдать от "снега" ('snow' interference), а качество картинки обычно хуже, она обновляется практически мгновенно. Это идеально для акробатического пилотирования (acrobatic flying). Аналоговые системы также значительно дешевле и проще в самостоятельной установке.

Подключение системы: Если у вас простой мини-квад (mini quad), как тот, сборка которого описана в других источниках, вы можете оснастить его FPV за сумму менее £110 (примерно 12 500 руб.). Камера Mobius ActionCam может одновременно выводить аналоговый ТВ-сигнал и записывать свое собственное цифровое видео на карту памяти (memory card), что позволяет сэкономить вес и деньги. Если вы уже летаете с GoPro, лучше добавить простую фронтальную плату камеры (board camera) с разрешением 1000 ТВ-линий (TV lines, TVL), такую как Foxeer Predator 5 (£32.65 / ~3 700 руб. сwww.hobbyrc.co.uk).

Какую бы камеру вы ни использовали, ее нужно подключить к видеопередатчику (Video Transmitter, VTX). Мы использовали 200-милливаттный мини-передатчик Aomway, чей дальности действия (range) достаточно для полетов в парке. Если нужно сделать свой кабель, можно легко переделать старый mini-USB кабель. Пропустите белый провод (аудиосигнал), подключите желтый провод к контакту "video-in" на VTX, красный к +5V, черный к "ground" (земля).

Для приема сигнала нужен приемник 5.8 ГГц (5.8GHz receiver). Очки FPV, такие как FatShark, имеют встроенный приемник, но стоят £200-£300 (~23 000 - 34 500 руб.). Пока вы не уверены в FPV, лучше начать с отдельного видеоприемника, например, FXT FX888R. Он подключается к любому аналоговому экрану, и один из лучших для новичков – Fat Shark Transformer SE. Его можно носить как очки или использовать экран как монитор. Первые полеты в FPV могут вызывать клаустрофобию, особенно при взлете и посадке. Использование Fat Shark Transformer SE в режиме монитора сделает обучение комфортнее. Если вы склонны к укачиванию (motion sickness), очки FPV также могут поначалу вызывать тошноту (nausea). Наблюдение за полетом на мониторе, где сохраняется периферийное зрение (peripheral vision) для ориентации, поможет. Позже, перейдя на более дорогие FatShark, монитор можно использовать для "пассажира", который будет видеть то же самое.

Увеличение дальности: После установки и тестирования базовой системы есть простые апгрейды для улучшения опыта. Важнейший – замена антенн. Стандартные штыревые антенны (stick antennas) на передатчике и приемнике обеспечивают хороший прием только при параллельной ориентации друг к другу.

При крене и тангаже квадрокоптера его антенна неизбежно отклоняется, и прием ухудшается. Простая замена обеих антенн на "клеверные" антенны с круговой поляризацией (cloverleaf circularly polarised antennas, около £10 / ~1 150 руб. за пару) значительно увеличит эффективную дальность (effective range) для FPV. Это гораздо эффективнее, чем увеличение мощности передатчика (transmitting power).

"Тирания закона обратных квадратов (tyranny of the inverse-square law)" означает, что удвоение мощности увеличивает дальность лишь примерно на 40%, тогда как переход на "клеверные" антенны удваивает дальность без увеличения мощности.

Индикация на экране (Head-up display, HUD): Более продвинутый апгрейд – добавление экранного меню (On-Screen Display, OSD). OSD берет телеметрию (telemetry) с полетного контроллера (flight controller) дрона (например, Naze32) и накладывает ее на видео в виде текста и цифр. Вы можете настроить отображаемую информацию: от простого напряжения аккумулятора (battery voltage) до целой приборной панели со скоростью (speed), высотой (altitude), курсом (heading) и искусственным горизонтом (artificial horizon). При наличии GPS, OSD может показывать пройденное расстояние и стрелку к точке взлета (launch point) – незаменимый ориентир на высоте, где все поля похожи. Популярный OSD модуль – Micro MinimOSD (£16 / ~1 850 руб.). Эта плата размером с почтовую марку (postage-stamp-sized circuit board) подключается к контактам последовательного порта (serial port pins) в центре Naze32 и к видеоконнекторам камеры и VTX. Данные добавляются только в передаваемое видео, поэтому запись на Mobius или GoPro остается чистой.

Безопасность FPV: Помните, что при полетах в FPV легко потерять визуальный контакт с дроном. Всегда летайте в пределах прямой видимости или с наблюдателем (spotter), который следит за дроном и воздушным пространством. Соблюдайте местные законы и правила, особенно касающиеся высоты, запретных зон и полетов над людьми. Убедитесь, что ваша FPV система работает на разрешенных частотах и мощностях.

Независимо от того, выберете ли вы бюджетную систему (budget system) или апгрейд до последних технологий, полет в FPV – это захватывающий опыт, который обязательно стоит попробовать каждому пилоту дрона (drone pilot). Это не просто самое близкое к полету на самолете; это самое близкое к тому, чтобы быть птицей.

Источник: Drones: The Complete Manual

От концепции к ударной мощи: как проект GCAP эволюционирует в сторону "Бомбардировщика-Раптора" шестого поколения

Глобальная боевая авиационная программа (GCAP) – совместный проект Великобритании, Италии и Японии по созданию истребителя шестого поколения – активно пересматривает свое видение будущего воздушной войны. Судя по новой концепт-модели, представленной на авиасалоне Фарнборо 2024, это будущее имеет большие треугольные крылья.

Эта новая, более широкая и укороченная дельта-конфигурация (clipped delta) должна позволить самолету летать дальше и быстрее, неся больше вооружения и топлива. Однако эти преимущества достигаются за счет маневренности, которая снизилась по сравнению как с оригинальной концепцией изломанной дельты ("крыло лямбда"), представленной в 2018 году, так и с официальными японскими концепт-артами программы F-X (позже интегрированной в GCAP).

Руководитель программы от BAE Systems, Херман Клаасен, прямо озвучил то, что ранее лишь подразумевалось: "...нам нужно летать далеко, нам нужно нести много всего, и нам нужно делать это в малозаметной / стелс-конфигурации". Британский авиационный журналист Гарет Дженнингс отметил, что размах крыльев увеличенной модели сравним с размахом снятого с вооружения американского сверхзвукового тактического бомбардировщика F-111 Aardvark.

Однако если F-111 с крылом изменяемой стреловидности полагался на полет на крайне малой высоте для прорыва ПВО, то GCAP будет использовать стелс-технологии и ракеты большой дальности (standoff-range). Таким образом, он больше напоминает предложенный FB-22 "Bomber Raptor" – проект дальнего истребителя-бомбардировщика на базе мощного, но ограниченного по дальности истребителя F-22A Raptor, который также имел очень широкое дельта-крыло.

Важно подчеркнуть, что последняя концепция GCAP еще не окончательна. И в отличие от FB-22, GCAP будет разрабатываться для баланса между задачами "воздух-воздух" и "воздух-поверхность". Ведь если FB-22 предлагался как дополнение к специализированным на воздушном бое F-22, то от GCAP ожидают равной компетентности в обеих ролях.

Тем не менее, пересмотренный дизайн указывает на то, что конструкторы GCAP склоняются к обмену части маневренности (критичной в ближнем маневренном бою с истребителями противника) на большую дальность и боевую нагрузку. Вероятно, это связано с оценкой, что эти качества будут важнее – не только для ударов по наземным целям и противокорабельных операций, но, возможно, и для воздушного боя.

Партнеры по GCAP эксплуатируют малозаметные палубные F-35B с укороченным взлетом и вертикальной посадкой (STOVL) и (кроме Великобритании) наземные F-35A. Однако они хотят создать собственный истребитель шестого поколения, который сможет летать дальше и нести больше внутреннего вооружения, чем F-35, и который они смогут свободно модифицировать и/или экспортировать без ограничений со стороны США. Последний фактор может облегчить интеграцию отечественных ракет, таких как MBDA Meteor (управляемая ракета класса "воздух-воздух" большой дальности), SPEAR 3 (малогабаритная многоцелевая БПЛА-ракета), японская ASM-3 (противокорабельная ракета) и JNAAM (перспективная средняя ракета "воздух-воздух").

В более широком смысле, этот самолет должен объединить ключевую особенность истребителя пятого поколения (малую заметность для РЛС) с набором характеристик, ожидаемых от пока еще концептуального шестого поколения.

GCAP (как и концепции истребителей шестого поколения в целом) находится под влиянием идеи о том, что стелс, более мощные РЛС и совершенные ракеты необратимо трансформируют воздушную войну в нечто, больше напоминающее противостояние групп снайперов.

В таком сценарии, способность избежать обнаружения (стелс), первой незаметно обнаружить противника (с помощью мощных АФАР с низкой вероятностью перехвата излучения) и скрытно выйти на позицию для идеального выстрела может стать решающей чаще, чем ближний маневренный бой. Очевидно, что наличие большего боекомплекта (внутренние ракеты) и группы компетентных, но расходуемых роботизированных помощников (дронов) также дает большое преимущество.

Нарастающие геополитические трения между западными странами и Китаем также влияют на GCAP. Поскольку Япония – тихоокеанская страна, а Великобритания стремится усилить свою роль в региональной безопасности, их самолеты должны преодолевать огромные расстояния – особенно для базирования вне досягаемости самых массовых китайских ракет для поражения наземных целей. Кроме того, больший запас топлива позволит истребителям эскортировать стелс-бомбардировщики глубже в зону ПВО противника, куда топливозаправщики просто не смогут безопасно приблизиться.

Поддержание высокой скорости обеспечивает быструю переброску в зону боевых действий и повышает способность уклоняться от вражеских ракет большой дальности, просто уходя от них на скорости.

Значимо, что скорость, дальность, мощные сенсоры, стелс и большая боевая нагрузка – также ключевые качества ударного самолета, предназначенного для преодоления ПВО противника, охоты за мобильными целями (такими как пусковые установки баллистических ракет или корабли) и нанесения максимального урона за один вылет.

Хотя преимущество в маневренности все еще полезно, считается, что оно реже влияет на боевую эффективность и выживаемость самолета, чем перечисленные выше характеристики. Эти сходящиеся конструктивные требования объясняют, почему GCAP все больше напоминает отмененный региональный бомбардировщик FB-22, а не F-22 Raptor. авт. - Sebastien Roblin.