Что должен знать и уметь оператор коптера. Пособие. Часть 2. Аппаратура связи и навигации

d2 – расстояния от нужной точки отсчета до приемника (м).

Пример:

для 2, 4 ГГц (λ = 0,125 м), при d1=d2=500м r≈5.6м

60% от r≈5.6м = 3,36 м

Для минимальных потерь сигнала в радиусе 3,36 м от линии прямой видимости оператором БЛА не должно быть препятствий.

2.7. Ослабление мощности радиосигнала в зависимости от расстояния

Ослабление мощности сигнала L (dB) в зависимости от расстояния r (м) и частоты f (Hz) в воздухе определяется формулой:

Мощность сигнала P2 (dBm) в точке приема определяется по формуле:

,где:

P1 – мощность передатчика (dB),

G1 – коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны (dBi),

G2 – КНД приемной антенны (dBi).

Параметр P2 часто обозначается как RSSI и используется для оценки мощности сигнала на входе приёмника.

Пример:

f=2,4 GHz, P1=27 dBm (примерно 0,5 W), G1=1, G2=3, r=10 км

L=20lg (3・108 / (4・π・104・2,4・109) =120dB; P2=27+1—120+3=-89 dB.

2.8. Влияние на дальность связи чувствительности приемника

Определить максимальную дальность связи можно, зная чувствительность приёмника – минимальный уровень мощности сигнала, при котором работает приемник.

Чувствительность приемника – это минимальный уровень сигнала, который он может уверенно принимать и декодировать. Измеряется в dBm или микровольтах (µV). Чем меньше значение (например, -120 dBm лучше, чем -100 dBm), тем лучше приемник улавливает слабые сигналы и тем стабильнее связь на больших дистанциях.

Чувствительность зависит от схемотехники приемника, ширины частотной полосы, типа модуляции сигнала и пр.

В реальности дальность связи всегда будет меньше, так как она зависит и от кривизны поверхности Земли, и от зоны Френеля, и от шумов, и пр.

3. Способы управления БЛА

В настоящее время существует три способа управления БЛА:

– автоматический;

– ручной;

– смешанный.

При автоматическом управлении решения о траектории полета и операциях, производимых полезной нагрузкой, полетный контроллер БЛА принимает самостоятельно, согласно заложенной в него программе и показателям окружающей среды.

Недостатки – сложнореализуемый из-за быстрой смены условий полета, наземной и воздушной обстановок.

При ручном способ управления контроль поведения БЛА осуществляет оператор, что позволяет организовывать работу в заранее неизвестных условиях.

Недостатки – не возможность в полной мере развить потенциал системного обеспечения БЛА, поскольку невозможно отказаться от ошибок пилота или ограниченной дальности сигнала управления. БЛА с ручным принципом управления часто применяются в киносъемке, обследовании неизвестных мест и т. д.

Объединением первого и второго принципов является смешанный метод управления. При его реализации пилот имеет управление над БЛА, однако бортовая система осуществляет помощь в принятии решений оператором и реализует их.

Режимы полета классического квадрокоптера:

1. Стандартный режим, который имеет:

Режим позиционированиям (P-режим) – позволяет лететь стабильно, плавно, обходя препятствия. P-режим лучше работает при сильном сигнале GPS, так как БЛА использует модуль GPS, а также системы переднего и нижнего обзора для определения своего местоположения, автоматической стабилизации и навигации между препятствиями.

Спортивный режим (S-режим) – предназначен для предельных скоростей полета. GPS помогает в позиционировании БЛА, но оптические датчики не работают.

Режим ориентации (A-режим). В этом режиме GPS отключен. Для удержания высоты БЛА использует собственный барометр. Зависнуть в одной точке самостоятельно в этом режиме БЛА не может, поэтому при наличии БЛА будет перемещаться (дрейфовать) по ветру.

2. Интеллектуальный режим – это готовые сценарии съемки: преследование движущегося объекта, облет по орбите, следование по заранее заданному маршруту, автоматическая съемка объекта и др.

Режимы полетов FPV-квадрокоптера:

1.Angle (режим стабилизации) – БЛА автоматически возвращается в горизонтальное положение, угловое движение ограничено настройками.

2.Horizon (режим стабилизации) – БЛА автоматически возвращается в горизонтальное положение, но угловое движение ограничено не полностью, поэтому квадрокоптер может сделать переворот.

3.Acro (режим без стабилизации) – при этом режиме требуется ручной возврат БЛА в горизонтальное положение, а его угол наклона при движении определяется скоростью вращения БЛА вокруг оси.

4. Аппаратура управления БЛА

Аппаратура управления БЛА состоит из передатчика, который находится у оператора, и размещенных на БЛА приемника и полетного контроллера (ПК), который и управляет квадрокоптером через регуляторы мощности.

Для профессионального управления коптером необходимо иметь как минимум пять, лучше шесть каналов. Дополнительные каналы можно использовать для включения двигателей коптера и для переключения полетных режимов.

Полезная возможность подключения телеметрической аппаратуры, позволяющей приемнику отправлять данные назад в аппаратуру управления.

Кроме того, помимо встроенного радиомодуля, некоторые передатчики имеют отсек для внешнего модуля.

Классический квадрокоптер отличается от FPV-квадрокоптера управлением и способом контроля полета.

Управление классическим БЛА осуществляется с помощью специального пульта либо смартфона (планшета) на которые куда выводятся изображение с камеры и данные о полете.

FPV (от англ. First Person View – вид от первого лица) – система управления полетами от «первого лица». Так же, как и в классическом БЛА, для управления используется пульт, но видео с камеры квадрокоптера выводится не на смартфон (планшет), а на специальные очки (шлем).

Пульт управления (радиопередатчик, трансмиттер, RTX – от англ. radio transmitter) – устройство управления квадрокоптером, преобразующее положения стиков (gimbals) и тумблеров (switches) в команды для квадрокоптера.

Положение стиков отправляются на радиопередатчик, преобразующий сигналы в команды определенного протокола передачи данных, которые передаются на определенной частоте. На борту квадрокоптера команды принимает радиоприемник (receiver, rx), который отправляет их на полетный контроллер (flight controller, FC) для исполнения.

Основные характеристики пульта управления:

– форм-фактор (полноразмерные и «геймпад»);

– количество переключателей, а также режимы их работы;

– рабочая частота радиопередатчика;

– протоколы связи;

– наличие отсека для внешнего модуля;

– мощность передатчика;

– дальность действия;

– количество каналов;

– программная прошивка;

– поддержка телеметрии;

– поддержка FPV-симуляторов;

– наличие тренерского порта (Trainer Port).

Пульты управления в стиле «геймпад» более компактны, но ограничены в функциях. Они имеют экран небольшого размера, меньшее количество переключателей и более мелкие стики управления.

Полноразмерные пульты управления имеют эргономику, подходящую более широкому кругу пользователей, стики стандартного размера обеспечивают более высокие разрешение и точность.

Основные элементы пульта управления – два стика (англ. gimbals), используемые оператором для управления движением БЛА по четырем каналам (осям):

Газ/дроссель (Throttle) – управление тягой электродвигателей, используется для перемещения БЛА вверх или вниз.

Тангаж (Pitch) – управление вращением БЛА вдоль поперечной оси, используется для перемещения БЛА вперед или назад.

Крен (Roll) – управление вращением БЛА вдоль продольной оси, используется для перемещения БЛА влево или вправо.

Рыскание (Yaw) — управление вращением БЛА вокруг вертикальной оси, используется для поворота БЛА влево или вправо.

Существуют четыре разных режима работы стиков пульта управления: Mode 1, Mode 2, Mode 3 и Mode 4. Выбор пульта с соответствующим режимом зависит от личных предпочтений оператора, но лучше всего выбирать наиболее часто используемый квадрокоптеров режим Mode 2.