FPV-мультикоптеры: обзор технологии и "железа"
FPV-мультикоптеры | Базовые определения Вернёмся на пару десятков лет назад. Интересовались ли вы когда-либо ранее ракетным моделированием? Моделями самолётов с дистанционным управлением? Если вы похожи на сотрудников редакции THG, то вы не ограничиваетесь сборкой и апгрейдом ПК, а периодически перепрошиваете свой смартфон, изучаете возможности вашего автомобиля в связи с внедрением в них новых технологий и не считаете тратой времени чтение о достижениях аэрокосмической отрасли. Мало кто из нас пилотировал свой самолёт, но многие по-прежнему мечтают о том, чтобы бросить вызов закону притяжения.
Когда-то раньше кое-кто из нас собирал модели самолётов с двухтактным двигателем и корпусом из базальта и эпоксидной смолы. Забавно наблюдать, как собственноручно собранная модель впервые отрывается от земли. Сегодня мы планируем рассмотреть современные FPV-мультикоптеры, обеспечивающие «эффект погружения» в процесс управления и имеющие широкий набор опций, заслуживающий внимания лаборатории THG. Настало время вспомнить о забытом хобби и выяснить, что потребуется для сборки первого самолёта с системой управления First-Person View.
Для начала раскроем некоторые определения.
Виджет от SocialMart
FPV (First-Person View) — общий термин, который относится к летательным аппаратам с дистанционным управлением, пилотируемым с помощью видео с установленной на борту камеры. Противоположная концепция, LOS (Line-Of-Sight), предполагает, что вы управляете при помощи пульта на основе того, что видите непосредственно своими глазами на расстоянии. Каждый из двух подходов имеет преимущества и недостатки. Но очевидно, что FPV обеспечивает большую свободу с точки зрения дальности полёта, так как полёт не ограничен зоной прямой видимости. Система управления «от первого лица» может использоваться не только в летательных аппаратах, но также в лодках, автомобилях и прочих устройствах с дистанционным управлением. В рамках данного обзора мы остановимся на многовинтовых летательных аппаратах — FPV-мультикоптерах.
FPV-мультикоптерами называются летательные аппараты, имеющие более двух винтов. Самая распространённая разновидность мультикоптера — квадрокоптер — оснащена четырьмя винтами. Другие известные конфигурации — трикоптер и гексакоптер. Как правило, винты расположены симметрично и в одинаковой плоскости (горизонтально).
Мультикоптеры, в которых используется система управления FPV, классифицируются как беспилотные летательные аппараты (БПЛА) либо беспилотные системы (БПЛС). В англоязычных источниках используются, соответственно, названия Unmanned Aerial Vehicle (UAV) и Unmanned Aerial System (UAS). В просторечии чаще можно встретить названия «беспилотник» и «дрон», хотя энтузиасты обычно избегают данных терминов, дабы дистанцироваться от больших беспилотных аппаратов, использующихся военными.
FPV-мультикоптеры | Готовая к полёту альтернатива
DJI Phantom Aerial UAV Drone Quadcopter ($479 на Amazon)
Для тех, кто не может собрать собственный беспилотник и хочет приобрести аппарат, готовый к полёту «из коробки», отличной альтернативой представляется DJI Phantom Aerial UAV Drone Quadcopter. Он официально поддерживает установку камеры GoPro, но потоковая передача данных с камеры по каналу Wi-Fi невозможна, так как может помешать управлению с пульта ДУ.
Если вы соберётесь приобрести первый мультикоптер (и, в целом, летательный аппарат с дистанционным управлением), обратите внимание на аббревиатуру, которая отражает уровень сборки модели. RTF означает «Готов к полёту» (Ready to fly). Теоретически, открыв коробку с RTF-аппаратом, требуется лишь подключить зарядное устройство и найти место для первого запуска. Тем не менее, иногда подобная комплектация предполагает, что у вас уже есть аккумулятор и приёмник радиосигнала. В этом случае может использоваться аббревиатура ARTF, где первая буква означает almost — «почти». Такая маркировка может означать и то, что вам не придётся покупать дополнительные принадлежности, но сборку необходимо завершить самостоятельно.
Взяв за основу вышесказанное, мы продолжим разговор о том, что потребуется для сборки мультикоптера с FPV-управлением, и рассмотрим некоторые компоненты, которые вам потребуется приобрести. Покупка комплектующих определённо означает затраты денег и времени, но возможности, которые вам откроются, поистине безграничны. Следует ли считать деньги, когда у вас появляется шанс взмыть над верхушками деревьев и, оставив километры позади, увидеть достопримечательности, о существовании которых вы даже не подозревали?
FPV-мультикоптеры | Контроллер полёта: сердце любого мультикоптера FPV-мультикоптеры не имеют аналогов в мире радиоуправляемых моделей. Как правило, когда речь заходит об управлении моделью катера или самолёта, пилот имеет абсолютный, точный контроль над работой мотора. Нажатие на джойстик пульта приводит к пропорциональному увеличению скорости вращения винтов (в об./мин). То же самое можно сказать о работе рулей, элеронов, закрылок и других элементов конструкции, отвечающих за изменение скорости и направления движения.
Отличие многовинтовых летательных аппаратов (вне зависимости от того, достоинство это или недостаток) в том, что ни один человек не в состоянии одновременно контролировать скорость вращения трёх и более моторов достаточно точно, чтобы сохранять баланс аппарата в воздухе.
Именно здесь в игру вступают контроллеры полёта.
Полётный контроллер (Flight Controller, FC) представляет собой небольшую печатную плату, на которой распаян процессор. Его функция заключается в непосредственном управлении частотой вращения каждого мотора в зависимости от данных на входе. Поступающая от пилота команда на движение вперёд подаётся на контроллер, который определяет, как манипулировать каждым мотором, чтобы получить требуемый результат.
В большинстве контроллеров применяются датчики, обеспечивающие более точные результаты вычислений. Сложность датчиков варьируется в широких пределах: от простых гироскопов для ориентации в пространстве до барометров, отвечающих за контроль набора высоты. Может использоваться GPS-датчик, отвечающий за работу автопилота или сохранение отказоустойчивость на пути к цели. В дальнейшем мы более подробно остановимся на данном моменте.
При правильной настройке контроллера полёта команды, поступающие с пульта пилота, должны точно соответствовать поведению летательного аппарата. Контроллеры настраиваются и программируются, что позволяет корректировать их работу на различные мультироторные конфигурации. Для проверки используются пробные запросы или PID-идентификаторы, что обеспечивает быстрый и точный отклик. В зависимости от выбора контроллера полёта, предусмотрено различное ПО, позволяющие привнести собственные настройки.
Многие контроллеры обеспечивают различные режимы полёта, выбор которых осуществляется с помощью переключателя на беспроводном приёмнике. Примером трехпозиционной конфигурации может быть набор, включающий режим GPS-lock, режим поддержки уровня высоты и полностью ручной режим. Различные настройки можно применять к каждому профилю полёта, обеспечивая различные его характеристики.
Вы читаете страницу 1 из 4
Полный текст статьи читайте на Tom's Hardware
