FPV知识1如何选飞控2关于天线3视频采集4图传.docx

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FPV知识1如何选飞控2关于天线3视频采集4图传

各种飞控简介

觉得飞控的选择是一个非常头大的事吗,是因为我们平时了解的太少,在这里给模友一点点的归类和介绍,希望对你有用,呵呵,为了避免系统屏蔽,并让大家看的明白,产品名内加了空格。

【REMZIBI-OSD】中文界面,它只是一个OSD视频叠加系统,没有飞控板,如果不想让飞机在天上自主飞行,只是想看屏幕自己来操作飞机的,是个不错的选择。

飞行视频欣赏

连接电脑设置教程

【信鸽OSD模块】号称FPV最具性价比OSD模块,它也只是一个OSD视频叠加系统,没有飞控板。

飞行视频欣赏

信鸽OSD使用说明书下载:

...20MODULE%20V2.0.pdf

【决不退棋OSD】中文提示功能,自称以重量轻为特色,它也只是一个OSD视频叠加系统。

【ARKBIRD飞控】号称最好调试的飞控,可根据空间随意放置,如果两个飞控配合还可以实现编队飞行很有特色,很多模友青莱此作品。

视频欣赏

智能编队模式,一控飞双机,跟踪拍摄:

【江南飞控】以配置来看,非常超值的飞控,集成三轴陀螺,三轴加速度,三轴磁阻,气压计,使用ARM处理器,按价位如此配置在平民飞控中目前无人能及。

未得到提供的链接,更多视频和信息可以自行搜索。

【独眼龙飞控】使用红外平衡仪,具备4个不同OSD叠加界面,含起飞点的8个3D航点功能,老牌了,功能很强大。

未得到提供的链接,更多视频和信息可以自行搜索。

【Skylark】使用红外平衡仪,其提供的介绍并不多,网上相关内容很容易搜到,另外其出品的地面跟踪云台看上去很不错。

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【老鹰树飞控】国外老牌产品,提供非常丰富的可设定参数,三航点,长时间不动控返航功能,能玩转功能很强大。

黄河飞行视频

结合googlearth显示飞行航线以及定位

自动返航视频

【指南针飞控】完全中文的3个可自定义界面,号称目前最强大的自动返航飞控。

是专业飞控开发团队制作的平民版,据介绍经过了-10℃~70℃的温度校准,三轴陀螺仪,三轴加速度计,气压计,使用了两棵CortexM3处理器进行运算,遥控菜单,多达23种数据显示,且自定义内容,及时的多种警告提示,智能抗风,很有无人机的味道,硬件支持多航点和自主起降等。

未得到提供的链接,更多视频和信息可以自行搜索。

【CAPMPRO飞控】平民飞控中唯一以UAV无人机飞控自称,三轴加速,三轴陀螺,三轴磁阻,数字气压计,使用atmega2560处理器,开源式的作品,具有极其强大的地面站系统,如同无人机平台,可以不用机载OSD,而通过地面站OSD合成显示,地面站支持电脑USB摇杆飞行,自主起飞降落,无限制航点,意味着可以设置极其复杂的飞行任务,但其价格却很平民,估计需要费些心思才能玩得转。

未得到提供的链接,更多视频和信息可以自行搜索。

【飞宇飞控】由专业和平民嫁接的飞控,其每一个功能都是相应的模块化,配件从低端到高端好多选择,可根据自己的需要组成不同的组合,以达到不同的功能,相应的功能是非常之强大的。

未得到提供的链接,更多视频和信息可以自行搜索。

以上链接和信息等均来自相应淘宝店内,之外的链接没有加入其中。

很多模友问我说他们搜索不到飞控信息,因为它们是淘宝网内商品,直接XX搜索可能找不到,找到它们先打开淘定网站,只要将括号内的飞控名复制到淘宝网站的搜索栏内,就可以搜到了。

飞控名称内有些加了空格(因为直接贴名字会被做为广告屏蔽,而使广大模友看不到)最好先把空格去掉,再点搜索

【小知识】

飞控的姿态识别,主要有红外平衡仪和陀螺仪,红外平衡无论飞行多久都不会产生误差,但是受天气制约,遇大雾和穿过云层时,失去平衡作用。

陀螺不受天气限制,长时间飞行会产生累积误差,不过我们一般飞行时间都很短,最多不过几十分钟。

通常加入三轴加速计补尝,更有加入电子罗盘(磁阻计)加以修正误差。

舵角控制,最好的状况是,人工控制时,飞控按遥控的信号比例输出舵量信号,自主飞行时自主计算输出一个合适角度的控制信号,飞行才能平稳,位置精准。

其次就是输出的是固定值信号,只有把控打到头舵机才动作一个固定角度,固定值信号输出要么就是这个角度,要么就是不出输,用起来会很不适应,相比较比例输出信号的优越性就很突出了。

通道控制,任何的飞行器都需要XYZ三轴的平衡控制,副翼,升降,方向三个舵面配合完成精确的姿态控制,这一点常规动力布局的飞机尤其重要。

有飞控只有副翼和升降的控制,虽然在飞翼上不明显,但是用在常规布局的飞机上就像瘸了腿。

万一如果失控的话,还是常规动力布局的飞机安全系数大的多,无论对地面的安全,还是对载机及设备的安全。

花钱买什么样的飞控划算,心知肚明了。

倾角控制,有些飞控的侧倾角度是固定受限的,不能调整,只能以某一角度侧倾或转弯,设计周到的飞控可以锁定侧倾角,且角度可以设定,以免发生意外,在限定的角度范围内随意控制飞行姿态。

也可以解锁侧倾角,做一些特技动作。

智能控制,人会受疲劳、错觉等因素影响,常常发出错误指令,相比,飞行中仪器往往比人可靠的多,加入智能的飞控可以分析出相应指令是错误指令,并有指导性提示,警告等,同时修正错误,提供甚至自动执行最佳方案。

常见的智能控制有:

设置错误禁止起飞,智能抗风等等。

飞行控制,对于初接触飞控的朋友,常常为装了飞控的飞机很稳而高兴,其实仅仅是追求平稳飞行的话,装个KK或者N6之类的百元级飞控,就足够了,而且还支持特技飞行功能。

再加个摄像头就可以FPV了。

而目前模友们追求的是可以自驾的飞控。

好的飞控要以直线飞向目标,而不是S型曲线。

定点盘旋要以一个点为圆心做圆圏飞行,即使在有一定风力的情况下也能稳定在同一圆圈上盘旋,而不是在一片区域内胡乱窜来窜去。

巡航飞行可以飞得很慢很稳,又不会掉高和失速,保持最长的留时间。

做到以上,飞控才算是基本合格了。

毕竟上天无小事,飞控最关键,大家一定要谨慎选择。

一个好飞控,从选用配件,到设计制作,软件编程,试飞等,可以说是一系统工程,和选电脑一样,要看其硬件配置,和软件搭配。

不要只被忽悠。

要多看,多比较,不要只看嘴巴说的好,关键是东西真的好。

把复杂的飞控调试好,可以实现非常强大的功能。

爱折腾的模友,选可调项多的,可满足长期的心理需要。

而简单的飞控容易上手,想拿来就用,脾气暴的,用简单易用的,根据实用选择。

但如果飞控本身存在不足,那就实在是杯具了。

除了淘宝上的以外,想找到更多飞控,可以XX搜索FPVOSD飞控UAV无人机自动驾驶仪等,从南到北的飞控产品非常多,无论专业的还是平民的,都有非常广阔的选择空间。

天线知识

首先了解下无线电的传播方式:

地表传播:

只贴地表传播,不向外空间散射,其特点是信号比较稳定,传播方式主要适用于长波和中波波段。

3兆赫以下。

天波传播:

在大气层中,从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体,电波射到“电离层’就会被反射回来,走这一途径的电波就称为天波或反射波。

在电波中,主要是短波具有这种特性。

3-30兆赫。

散射传播:

是利用对流层或电离层中介质的不均匀性或流星通过大气时的电离余迹对电磁波的散射作用来实现超视矩传播。

这种传播方式主要用于超短波和微波远距离通信。

30-500兆赫。

视距传播:

电波直接从发信天线传到收信点(有时有地面反射波)。

目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式。

2.4G控至5.8G图传都在超短波范围。

对于需要实时控制的航模飞机来说,除了直接接收到信,靠任何之外的无线电特性提高距离的方式都是不可靠的,尽管长波中波绕射能力极强,依然受空间环境制约,很不稳定。

【无线电的“穿透力”】无线电的频率越高,越接近光的传播特性,无线电对绝缘体有穿透,对导体产生反射和绕射。

平时常说的穿透力,其实大部分时候,朋友们是想追求绕射能力,频率越低绕射能力越强,在无线电中,真正使用其绕射能力的波段是长波和中波,也就是3兆赫以下。

在30兆赫以上的频率,基本上都已经都是直射接收了,100兆赫以上时,讲绕射能力,没有什么意义。

无线电真正意义上的穿透,不在咱们的讨论泛围内,FPV也用不到。

【天线的简单原理和特性】简单的我把可以把发射天线看做灯管,把接收天线看做一只接收灯管,很好理解,要想两支灯管间的信号完美的传递,最佳状态就是两支灯管平行放置。

错误的放置是一支天线立放,一支天线横放,最差的放置是横放的天线指向立放的天线,所以我们安置天线的时候,一定要注意发射和接收天线保持平行,才可以有最佳和最远的接收效果,要绝对避免一支天线指向另一支天线的情况发生。

只要接收和发射天线是平行放置,不论是立放还是倒放,效果是一样的。

同理我们可以把不愿受到无线电影响的设备,特意的放置在天线指向的位置上,但在载机上受空间限制可能不一定做到最完美的安装。

【天线安装】载机是绝缘体不会影响信号传播,机载设备等导电体,在飞机姿态变化时,如果正好处于了接收和发射天线之间,在距离远信号弱时就可能造成信号中断,机载天线最佳的安装位置应该是在飞机的下部,这样机载天线受机载设备屏蔽的几率最小,干扰也会降到最小。

【飞远和飞高的天线安装方式】向远飞的飞机,接收天线和发射天线,都采用垂直方式安装。

追求高度的飞机,接收和发射天线水平放置为好。

但水平放置接收天线,容易受到飞机姿态和方位影响,应尽量采用双接收天线的接收机,两支天线呈90度角水平安装,以达到最佳的接收效果。

【天线安装角】为了飞行安全的考虑,我们可以预先按我们的要求,使天线有一定的安装角。

比如图传天线(图传,是把航模上采集的视频发回地面的图像传送设备,为了更直观讲解,所以用图传天线来说明),可以有一点向前倾的角度,这样飞机前方的信号有一点向下的辐射角,而飞机后面有一点向上的辐射角,我们相对在飞机的下方,这时对于我们所处的下方位置来说,飞机后下方的场强比飞机前下方的场强略小些,当飞机飞远,感觉图像不清晰了,飞机返航,机头向我们时,图像可以变的清晰些。

相反,如果机头转向我们时,图像可能就没有了,这肯定是不可取的,这角度稍微有几度就可以,不要过大。

对于接收机天线,也是相同道理。

有双天线的接收机,天线垂直安装时,可以让前后天线成一个倒八字倾角,这样飞机无论是去还是来,都可以保证有较稳定的接收。

当天线是水平安装时不用考虑安装角。

【各种天线的场强分布】相同构造天线的发射和接收场强是基本一致的,并且不是有源天线的话,都是可以直接互换互用的,在这里就不再做细分了。

另外大家对天线的外观并不陌生,我也就不再上图了。

1★全向天线:

无线电专业里常叫鞭状天线。

它就象一个灯管,它的发射泛围,垂直放置时,是在水平方向上向周围散射,在360度泛围内都有均匀的场强分布,是我们比较常用的一种形式。

水平放置时,假如天线是东西方向放置,场强分布是包括天空在内的南北方向,以及天线到地面的南北方向空间泛围内分布。

因此垂直天线,主要针对水平方向的目标,水平天线主要针对垂直高度上的目标,和窄范围内的水平目标。

2★八木天线:

定向传输天线,八木天线由比天线稍短的引向器,和比天线稍长的反射器,中间安装天线的结构构成,八木天线的场强主要集中在引向器一侧,反射器将天线发出的信号反射回引向器方向,使场强增强,同时有屏蔽后方干扰的作用。

八木天线在垂直安装时,上下的场强分布角与全向天线差不多,在水平方向上场强分布角,与引向器的多少有关,引向器越多,夹角越小,方向性越强,夹角内的场强越高。

一般常见引向器3-5支,再多效果亦不明显。

主要特点是在有效范围内场强分布均匀,方向性好,搞干扰能力强。

3★抛物面天线:

这种天线的场强分布有两部分,类似手电光,一部分是灯泡直接射出的散射光,另部分,也是主要部分,是反射器反射形成的直射光。

所以抛物面天线的效率是最高的,但方向性也是最强的,最常见是用在固定点对点的微波通信,如果用在飞行器上的通信,必须装在高精度跟踪云台上才可以,如果跟踪云台精度不高也是盲人骑瞎马。

另外抛物面天线对组装精度要求也很高。

4★平板状天线:

平板天线的特性和八木天线基本相同,好的平板天线结构较复杂,但体积小,重量轻,安装简单。

体积效率比高,野外FPV狂人的首选天线。

需配合跟踪云台使用。

【天线的计算和自制】

无线电的传僠速度和光速相同,每秒30万公里。

无线电波长的计算为,300÷频率,比如150兆赫的波长为,300÷150=2米(注意单位是米),天线的长度要和波长匹配,一般的全向天线多采用1/4波长或1/2波长,相较1/2波长的天线效率较高。

为什么不能用全波波长的天线呢?

无线电信号是个正弦波,全波长的天线,会使电波的上半周和下半周同时加载到天线上,因为两个半周的电流方向是相反的,产生的电波就是反相的,所以不能做为普通天线用。

但有朋友已经注意到了很多高增益天线的长度要比波长长很多,那是因为在整个天线中间加了线圈进行倒相,使一个半周的信号被抑制,只使我们需要的半周信号得到发挥。

有朋友会问,那只有半个周期的信号,不是残废信号吗?

虽然天线是半个波长,但流过天线的电流方向是连续变化的,所以产生的电波就是个过完整的正弦波。

为什么天线的长度是1/4或1/2波长呢?

是因为要天线的长度要和无线电的波长产生谐振,才能使天线以最高的效率把电流转化为电磁波或者把接收到的电磁波转化为电流。

道理和固定长度的物体产生一个固定的声波,及固定长度的物体会随特定声波振动的道理是一样的。

【实例】

知道了以上的内容,我们就可以自己制作基本的天线了。

还以150兆赫为例,天线长度大约为1米。

但30万公里是光在空间中的传播速度。

在金属介质中的传播速度,因金属的不同,约为空中速度的96%-97%,所以标准的天线长度应乘以这个缩短率,如果不了解我们所用金属的缩短率,可以取个中值。

在此可以计算为300÷150÷2×0.965=0.965米,即是所要的150兆赫天线长度为0.965米。

以上是个最简单的天线制作,但效率还是很不错的,只要稍做改造就可以成为高增益天线,之前我曾以加装假地线的方式架空1/2波长全向天线,作为对讲机天线,用1W功率在150公里半径范围内清晰稳定地通信,而用简单天线1W也就在两公里范围内勉强,可见天线做好了效率是相当惊人的。

前阵子,我的天地飞09S天线不知丢哪去了,自制了6公分长的一段细铜线做为天线,在300米范围内也从未失控,就这样大概飞了有一个多月。

以后,当没有天线或天线丢失时,不用为没有天线而烦恼了,至于更复杂的天线制作及知识,我们就不再多述了,大家有兴趣可以自己找一找资料。

知识就在折腾中产生。

无论任何时候,在可靠的无线电场强内飞行都是明智的。

视频采集的摄像头

说到摄像头可谓玩了半天,就是因为它,如果没摄像头,也就用不着朋友们折腾其他的了。

很多老模友们都已经有了自己钟情的选择,并乐在其中,这里为刚接确正在茫然中纠结的朋友简单分析下,算是我巨大经济付出之后的一点心得,希望对朋友们有点帮助吧。

选择1*摄录一体的简单摄像头

---多为常规镜头;直接安到飞机上,目视航拍,只把摄到图像录制下来,然后回收飞机后看回放。

选择2*单摄像头

---选配镜头;把拍到内容输出给图传无线回传,实现FPV(第一视角)操控飞机,录制靠地面设备,回放效果一般。

因为图传对视频信号传输的能力所限,即使用了高清摄像头,也不会传回高清的效果。

选择3*摄像头+录制卡

---选配镜头;可现像空地两种同时录像,但录制卡的录像质量也较差,而且录制卡和摄像头的总造价很不经济,甚至拍摄像素不匹配,在适配过程中被重新整理过像素的视频,效果很受伤。

选择4*卡片相机

---选广角镜头的才适用;就是那种相机啊,好像专给玩FPV的准备的,1080P的广角高清,还带视频输出,自身还可以同时录。

但价格嘛,没什么性价比可言。

选择5*行车记录仪(个人推荐)

---广角镜头;行车记录仪的选择范围非常之广,普清标清超清高清各种清,价格当然也从两三百元到一两千元,外形布局卧式比较附合空气动力学,对航模而言比卡片机的立式安装更具科学性。

行车记录仪使用的都是广角镜头,自录的功能是必然的,同时有视频输出,还自带电池和液晶屏。

唯一一点就是略重那么百十克。

选用车载记录仪,一定要买那种不丢侦的,车载记录仪是按固定时间分段录制,每段之间没有跳侦的现像才好。

一般很便宜的低端产品会有这种情况发生。

选择6*高清DV

---发烧级了,DV嘛,你懂的,还用说吗。

以上介绍的只是大部分情况,不能排除有个别情况的出现,所以,你在选购设备前,务必再详细咨询清楚,诸如像素,是否AV输出(只说视频输出不能算准确,很多只有高清输出的,从习惯上我们也常把它说成是视频输出,但我们就用不上了),再有点个人的体会,就是玩个FPV,没必要追求什么1080P呀1080i的。

即使720P的就很不错了,想想我们追求的是什么呢?

用它搞航拍又不实用,而且时刻可能丢,能省就省点吧。

相关知识

*1080p和1080i区别

先说1080i,分开说“1080”是指的从上到下排列的像素是1080行,“i”的意思是每侦(单个整副画面)的成像方式是隔行成像,什么意思呢?

就是把整副画面分成两次显示,称做两场。

首先第一场显示奇数行,第二场显示的偶数行,因为人眼的视觉延时作用,感受到的就是一个整副画面,这种方式叫叫“隔行扫描”。

“P”的意思是每侦画面的成像方式是逐行成像,什么意思呢?

就是把整副画面的每行像素按顺序依次直接成像出来,这种方式叫“逐行扫描”。

这样不论720也好1080也好,只要看后面是P还是i就知道它的成像扫描方式了。

隔行扫描是早期为了解决电视传输效率产生的方式,它可以在稍损失些画质的情况下,用50%的信道占有率,获得一个完整清晰的画面;现在的专业高清全都是逐行扫描即“P”模式,多用于直接播放,用于传输的“i”模式较多。

*制式PAL和NTSC

由于工业电力频率等原因,亚州大部分国家使用50HZ场频的PAL制式,欧州大部分国家使用的是60HZ场频的NTSC模式,(注意电视制式都是隔行扫描),还有其他制式极少数国家在使用,基本碰不到,我国用的是PAL制式。

现在我们只需要按播放按扭就可以了,从来不用想制式的问题,在早期各种制式基本上是无法兼容的,如果有一台双制式电视机,那都是高档货了,那么,他们之间到底有什么不同?

我们为什么要说这些呢?

各制式对信号的调制方式大同小异,主要是伴音、色彩、和场频等频率上不对应。

如果我们的摄像头是NTSC,图传是PAL,地面录又是NTSC,那么信号要经过两次转换,拿场频来说,要从60HZ减到50HZ,再从50HZ增加到60HZ,这过程要经过减场和增场的过程,最终画面会出现跳侦,最后录制的质量也要打折扣,所以在选设备前,一定要注意你所选设备的一致性,当然如果都是双制式的那你就可以根据喜好自由变换了。

无论你给图传什么样的高清,它传回来的都是电视制量的视讯。

关于图传

一看这名字就明白了,就是图像的传递设备啊,没错,要实现FPV(第一视角)的实时操控飞行,没它不行。

下面和朋友讨论下在图传问题上常遇到和需要注意的一些问题。

【距离】

首先先讨论下朋友们最关心的距离问题吧,很显然,越远越好啊,很容易的朋友们就想到了,选用大功率啊,没错,同时发射机的发射功率和匹配高效的天线是非常重要的,关于天线的问题上面已经讲到过了。

其实无线电的传输距离即使在专业里也是一个非常让人头大的问题,作为业余玩家,没必要深究,可以简单地认为所有条件不变的情况下,发射功率增加1,距离增加0.5。

但是,在一架载重、空间和能量有限的航模上,你么可能把一个大功率的发射机装上去呢?

显然是不可能的,另外,就算你能把一个大功率的发射机装到航模上,受空间限制和其他设备很近,其他设备会被干扰的无法正常工作,那图传能传再远还有什么意义呢。

所以你已经看到了,业余可以上飞机的图传大多在1W左右。

所以朋友们就要在这个范围内发挥自己的聪明才智,把有限的设备发挥极限的水平了。

【频率】

1、频率与距离

在有限的直视范围内,距离和频率的关系不大,但有一点要注意的是,如果图传的频率和遥控器的频率有重叠或干扰那就另当别论了。

2、频率和干扰

假如你使用2.4G的控,不是说再用2.4G的图传就一定会有干扰的,或者用其他频率的就肯定不会有干扰,这里需要了解一点高频的专业知识,才能让朋友更明白。

其实通常说的2.4G是指的所工作的频段在2.4G的范围内,在2.4G的频段内的设备使用的频点相互重叠,或者干扰频率与工作频率重合或相邻近,才会产生同频干扰或邻频干扰。

要把信号发射出去,首先要高频振荡器产生一个固定的频率,在频率产生的同时,会产生很多次生频率,这些频率往往是以主要频率的倍数形式存在,比如以前我想得到一个100MHZ的信号做为可以传到FM收音机的载波,要想频率稳定的话就使用稳频晶体,而当时手头能找到的晶体仅有10MHZ的,这就可以用10MHZ的晶体起振后选频出它的10倍频,从而得到100MHZ频率的信号,就是这样直接产生不加放大,而且是10倍后的次生频率,很轻松就可以传几十米远,如果这是个干扰信号的话,距离又在1米以内,那根本是不可能工作的。

另外还有一种情况会产生更复杂的次生波,当有两个频率同时加入同一个电路之后,两个频率以及次生频率之间会产生+-×÷各种形式的二次变频波,相当复杂,但是设备还是正常工作,是为什么呢,这是因为电路中的选频电路在起作用,只允许某一个固定频率的信号通过,或在主要干扰频点上设对应抑制电路。

在同一个设备上不容易出现干扰,是因为次生频率肯定是不同于需要的主要频率的,所以很少自己会干扰自己,而两个设备时,有一个产生的次生波正好对应到了另一设备选定的频率上那肯定要出事了。

轻则距离近,重则无法工作。

作为飞机上唯一产生频率辐射的设备,图传本身产生次生波的多少和纯净度,是图传好坏的一个关键因素。

另外次生波的存在会分散掉发射机的一部分功率。

据以上分析,常见的图传的几种频率里,1.2G和2.4G是受到争论最多的了,有些朋友说1.2G会和2.4G控有干扰,有些朋友用了没问题,就反对说那是谣传,是杞人忧天小题大做,其实1.2G或2.4G都是说的他们所工作的频段,现在知道只在所工作频点有重合才会被干扰,如果你刚看过了上面关于频率和干扰的介绍,也许现在明白了,1.2G或2.4G的确是有干扰可能的,这种可能性要比其他频率大的多,因此上有朋友建议最好避开这两个频段是有道理的。

【调制与距离的关系】

也许有朋友会发现,图传的距离比不上遥控的距离远,这涉及到带宽的问题,这问题有点复杂了,只是玩玩的朋友略知就可以了,遥控传送信息时,信号单纯基本上只需要一个点就可以了,能量比较集中,而视频信号的频率从0-8M范围内,加到发射信号上之后需8M的带宽(主频信号+-4MGHZ),这是电视台的频率间隔为什么都是8M的原因,而广播电台仅0.几M就可以设一个频点。

带宽宽了信号能量分散,同功率图传比遥控距离近也是自

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