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穿越机(FPV)的前世今生

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小机镇楼
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穿越2.jpg
FPV racing首先从FPV说
FPV-first person view译为:第一人称视角
特别地对于航空模型而言,即为:以第一人视角操纵航空模型。其实FPV已经不是什么新鲜事物了,早在很多年以前,fpv就已经诞生。
诞生初期,采用的方案往往是以:固定翼飞机+av sender&工业用图传设备(即现在为我们所熟知的图传)+工业用安防摄像头+2.4GHz遥控器(或者早期FM遥控器)
首先分享几段让楼主向往的穿越视频:
这是楼主早期转自youtube,的视频;一直向往至极,在这里向原作者们致敬。
我们就以当前的fpv穿越机为例,聊聊它的过往以及未来。

开篇整理一下提纲:以穿越机主要组成部分为引导

1、摄像头
2、图传@天线
3、显示器
4、飞行控制器&OSD
5、遥控器&透传
6、电子调速器&电机&螺旋桨
7、机架
1、摄像头
首先,我们从摄像头开始:
到目前为止我们所用到的FPV摄像头大多是CCD传感器,以索尼方案为主,比如现在我们常用的:索尼4140+673,索尼8240+8510等
这里呢,我们就摄像头的部分参数做一些介绍,
CCD传感器的像素:所谓像素,就是我用多少个点来描述,通过镜头生成的图像,直观的理解就是像素点越多,图像显示精度越高,这一点类似于我们对手机摄像头的理解。
通常情况下,FPV摄像头有效像素在30万-60万不等;特别地由于安装工艺,全部像素,有别于有效像素;后者小于前者。
CCDTV lines:即为对于CCD摄像头线的概念,标准说法叫做水平解析度,实际上这个说法类似于线密度;也就是说在水平方向上的像素点数。特别地,对于PAL和NTSC制式电视扫描线固定(分别为625和525;但是因为定义的原因这个值不会直接出现在摄像头有效分辨率中),那么水平方向上的像素点就成了评判成像效果好的重要指标。
例如:某摄像头有效分辨率为:976*582(有效像素为56w),这里我们粗暴地理解为:“这里的“线”就是“976”;但实际上由于制造工艺及所用处理器方面的限制,实际达不到976的水平解析度。于是大家看到的实际市面上的摄像头,976*582分辨率可能会出现600tvl、650tvl、700tvl的差异。
比如:http://www.utcfssecurityproductspages.eu/email/system/data/user_uploads/30/File/Analogue%20camera%20extension%20-%20Specifications%20table.pdf
CCD&CMOS:这里不聊太多关乎原理的东西,直观地说明:
电压:由于驱动方式的不同,两者所需电压不同,CCD常用12V;CMOS常用5V
成本:总的来说CCD>CMOS
成像效果:总得来说CCD>CMOS(包括感光度,噪点抑制等)
耗电情况:CCD>CMOS
镜头:这里关于镜头,我们主要聊聊镜头视角即广角度数。我们知道,越大的视角所能包含的视野越宽,对于穿越机而言,这是非常重要的;市面针对FPV的镜头大多引进自安防镜头,视野角度80-170度不等。
其他:
宽动态:在光线变化幅度较大的情况下,保证视频画面光线变化的平顺。
2、图传
因为带宽或者兼容性的问题,这里我们主要以5.8Ghz图传为例,具体聊聊一个好的图传所应该具有的特性,
频点稳定性:我们知道5.8GHz实际开放的频段并不是全部,实际上只是其中的一部分5.725GHz-5.850GHz,那么在有限的带宽下降频段分为更多互不干扰的通路将成为评价一个图像传输设备的重要特性之一。
例如:早期模拟图传具有的8个信道实际上是将125MHz的带宽,分为8个独立不交叉的部分。目前市面能买到的FPV图传频点从8-32不等,相应频点越多,对电路本身的要求越高,同样也对接收机的要求越高,频点不稳定会造成相邻信道,甚而至于间隔信道之间的干扰,所以一般我们飞穿越机,都会事先通告伙伴自己的信道(同款产品)以免干扰正在飞行的伙伴。一般测试一款图传信道的稳定性,我们通常用相邻频段测试,如果有明显干扰,那就说明这图传&天线不过关。
发射功率:通常我们购买图传,第一个看到的参数是发射功率,市面在售图传发射功率从100mw-1000mw不等。我们通常也会看到以dBm为单位的表示方法,他们之间具体的换算关系是:1000mw=10lg(1000mw)dBm=30dBm。但是图传的发射功率不等于通过无线电辐射出去的功率,这里就能够比较直观的解释,为什么说同样发射功率的图传,在相同的条件下,A图传就是比B图传更远。
这可能是因为:同样100mw的发射功率,B图传只有50mw的功率通过无线电波辐射出去。那么对应的传输距离就会大打折扣。
这里补充一点比较重要的图传理论知识:
传输距离主要由发射功率、天线增益空间损耗决定、在空间范围内满足:
发射出去功率+发射天线增益+接收天线增益-空间损耗(由环境决定)=32.44+20lgd(d、距离、单位Km)+20lgf(f,频率、单位MHz)   (我是猜的)
这里我们也能大概的理解,为什么同样发射功率,1.2GHz图传比5.8GHz图传飞得远。
天线:关于天线,楼主实在不敢多扯,怕挨砖头,主要说一说自己的使用体验。
我们知道,无线电辐射有较强的方向性,特别地,全向增益天线,辐射出来的波形犹如苹果,在天线所指的方向会有信号盲区。
如下图:
天线波形.JPG

所以小场地的FPV天线多采用四叶天线(俗称蘑菇天线),其波形向更多方向辐射,在飞机处于各种姿态的情况下都有比较优异的辐射特性。
Clover.jpg
由于天线制造工艺比较复杂,我们也没有办法一一用天分仪来测试,这里楼主和伙伴用得比较顺手的有肥鲨的蘑菇头
显示器:显示设备因人而异,有的偏爱显示器,有的有偏爱视频眼镜。
楼主用过的那么几款,像创新科,Boscam,鹰眼锐视什么的。相比之下楼主倾向于鹰眼系列显示器,原因很多,他是楼主所使用的第一款内置电池接收显示器,想当年楼主也有拿着三脚架,拖着一堆连接线到外场测试。另外它工业级的显示亮度也是飞穿越机的一个重要依托;特别地,早期显示器有一个很鸡肋的功能:无信号蓝屏。这简直是穿越机的一大死敌。还请各位穿友注意避开。试想在信号丢失微弱的一刹那,显示器进入蓝屏状态,那飞机可能就直接GG了。
这里再分享一段大宝哥,陶神(非楼主)早期视频:
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fly with you  Inspire 2认证用户 2015-12-29 2#
赞起来!顶起来!
ilovemai@sina.c   2016-1-1 3#
我考虑买个xy背包
国哥  Mavic Pro认证用户 2016-1-4 4#
撸主向往的是FPV,虽然穿越机能能但是不是你向往的视频中的那种,这视频都是固定翼飞的。。。。。。。穿越机而已这论坛玩得人多了去。。
SUIPIANKEJI  Phantom 3 Advanced认证用户 2016-1-4 5#
看了视频,感觉一般般,大疆也可以做到这样的视角。
SUIPIANKEJI  Phantom 3 Advanced认证用户 2016-1-4 6#
只要你敢玩。
hapi_ff@163.com  Inspire 1 Pro认证用户 2016-1-4 7#
ccd耗电大于cmos的
楼主   2016-1-4 8#
国哥 发表于 2016-1-4 19:50
撸主向往的是FPV,虽然穿越机能能但是不是你向往的视频中的那种,这视频都是固定翼飞的。。。。。。。穿越 ...
你说对了,楼主向往的是那种自由驰骋的天空,正应为这里是固定翼,所以那种低空穿梭的自由感是别的飞行体验无法替代的。另外在14年的那个时候,应用于多轴的fpv还比较少,这里只是借这一段视频,引出后面的穿越机各位看官慢慢欣赏
楼主   2016-1-4 9#
抱歉,手滑
欢迎大神指教
1024890533@qq.c  Mavic 2 Enterprise认证用户 2016-1-4 10#
X9D PLUS的控,国产神控
楼主   2016-1-4 11#
1024890533@qq.c 发表于 2016-1-4 21:03
X9D PLUS的控,国产神控
楼主正准备开赞呢,这控早年在国外兴起,楼主也是从黑羊那里了解到的
shangyang   2016-1-5 12#
不错,学习啦!!!
Homsheng  Osmo Mobile 3认证用户 2016-1-5 13#
先顶吧。
只缘感君一回顾 使我思君朝与暮.
peter   2016-1-6 14#
低价格的FPV几年后将不再是小众娱乐,看好楼主!
8Ber无人机爱好者社区www.8ber.com
楼主   2016-1-6 15#
peter 发表于 2016-1-6 11:30
低价格的FPV几年后将不再是小众娱乐,看好楼主!
后面会写到一些关于低价格无人机应用

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