От земли к fpv квадрокоптеру: введение / хабр

Введение

В жизни каждого пользователя БЛА наступает момент, когда полученный опыт от полётов позволяет обратить свое внимание на дроны из более дорогого сегмента. Как правило, парк любителя делится на беспилотники для съёмки и скоростных FPV полётов

При подборе гоночных дронов в первую очередь обращают внимание на размер рамы, используемый контроллер полёта, мощность моторов, а такой критерий как дальность практически не учитывается, так как полёты осуществляются в основном на небольших расстояниях.

Что не скажешь про дроны у которых основное назначение — высококачественная фото и видеосъёмка. Здесь помимо качества исполнения, размеров, автономных функций и качества съёмки, важным критерием является дальность полёта. В данном топе мы подобрали лучшие дроны с большим радиусом действия и камерой.

Как управлять дроном

Как управлять квадрокоптером вручную с помощью пульта, описано чуть раньше. Примерно такой же принцип будет и в том случае, если пользоваться смартфоном или планшетом. Здесь же — правила, которые помогут научиться работать с дроном как профи и не сломать квадрокоптер в первом же полете. Как всегда, начать нужно с подготовки летательного аппарата.

Примечание: если дрон — не модель в готовом виде, а набор для сборки, значит, устройство для полетов понадобится собрать.

Первым делом девайс необходимо откалибровать: настроить акселерометр, компас и GPS. Если проигнорировать процесс, то дрон не сможет работать корректно. Например, получив команду двигаться вперед, он будет лететь в заданном направлении, но слегка с наклоном. Комфортным такой полет назвать сложно.

Совет: взять дополнительный аккумулятор про запас — хорошая идея. Длительность полета большинства современных беспилотников — около 10 минут на одном заряде. Для тренировки этого недостаточно. Иметь в арсенале несколько запасных пропеллеров тоже не помешает. Именно эта деталь наиболее часто приходит в негодность, если с управлением пользователь еще не подружился.

Как откалибровать дрон:

Поднять его на полметра и задать направление движений влево и вправо, вперед и назад.
Если летает как надо — все ок.
Если квадрокоптер отклоняется от курса, стоит проверить, находятся ли полетный контроллер и лопасти роторов в одной плоскости.
Если контроллер и роторы находятся в одной плоскости, а дрон все равно работает некорректно, понадобится проверить акселерометр.

Начинающим не стоит поднимать квадрокоптер слишком высоко. От «авиа-шоу» тоже лучше воздержаться. Велика вероятность того, что попытки неопытного пользователя выполнить трюк приведут к «крушению» беспилотника.

Кроме того, это может быть травмоопасно. Простые маневры — то, что надо. Взлет, путь в несколько метров, разворот — вот с чего лучше всего начать.

Интересно: способность снимать в 4К и емкая батарея делают Inspire 1 V2.0 отличным вариантом для профессиональной аэросъемки. Модель с бесколлекторным двигателем и трехосевой стабилизацией великолепно ведет себя в воздухе.

Для тренировок лучше выбрать безветренный день. Можно заставить квадрокоптер сделать сальто и не бояться, что порыв ветра снесет беспилотник.

Совет: учиться управлять беспилотниками лучше на бюджетных экземплярах и только после приобретать технику топовой или предтоповой категории.

Устроен квадрокоптер не так уж и сложно. Собрать дрон можно самому, если знать принцип его работы и следовать инструкциями. Если же не хочется заморачиваться — можно купить готовую сборку. В любом случае, прежде чем выполнять трюки или просто отправить квадрокоптер полетать подальше, нужно научиться им управлять. Для этого существуют специальные пульты и приложения, позволяющие приказывать дрону с помощью смартфона или планшета.

Устройство и принцип работы

Принцип действия современных коптеров предельно прост. Каждый несущий винт приводится в движение электромотором. Одна часть двигателей вращается по часовой стрелке, а вторая – против. Это позволило исключить из конструкции квада хвостовой винт и сложный в плане конструктивной реализации автомат перекоса.

Рама

Как правило, каркасная рама любого квадрика имеет X-образную форму. На конце каждого из четырех лучей закреплена винтомоторная конструкция, обеспечивающая аппарату необходимую летную тягу.

Часто для придания оригинальности кваду раму украшают имитацией кабины пилота, различными принтами и светодиодными огнями. К слову LED-подсветка выполняет не только декоративную функцию – зачастую она помогает пилоту ориентироваться в управлении и позиционировании квадрика, а также необходима для пилотирования в темное время суток.

Платы управления и полетный контроллер

Контроллерная плата – мозг любого дрона. Она отвечает за все бортовые программные функции, включая контроль оборотов двигателей, съемку интегрированной камерой, позиционирование в пространстве на основе GPS-координат, работу светодиодов, выполнение виражей, прием различных сигналов с ДПУ и многое другое.

Мотор

Большая часть любительских мультикоптеров оснащена двумя типами электродвигателей – коллекторными и бесколлекторными. Как правило, вторые используются в бюджетных, любительских и наиболее простых вариантах. Их мощности вполне достаточно для поднятия в воздух мало и средне весовых квадронов любительского класса.

Коллекторные двигатели имеют другую, более совершенную конструкцию и несколько иной принцип работы. Они лишены коллекторов и щеток. Магнитные элементы расположены вокруг вала и выполняют непосредственно роторную функцию. Таким образом, двигатель работает с более плавным контролем оборотов у винтов и с большей отдачей, что обеспечивает лучшую тягу, энергорасход и производительность.

Трансмиттер и Пульт управления

Трансмиттер, то есть передатчик сигнала или пульт управления – это основной контрольный элемент любого квадрика. Контроль осуществляется посредством радиоволн, излучаемых аппаратурой на определенной частоте (как правило, это 2,4ГГц для радиосигнала и 5,8 для AV-видеосигнала с большим радиусом покрытия).

Регуляторы оборотов

Регуляторы оборотов или контроллеры скорости полета отвечают за контроль мощности двигателей. Суммарный рабочий ток этих элементов должен превышать по своим показателям максимальный ток электромоторов. Среди основных параметров, о которых нужно знать, подбирая оборотные регуляторы самостоятельно, стоит отметить максимальный рабочий ток и диапазон рабочих напряжений.

FPV

В данном контексте аббревиатура FPV подразумевает трансляцию видео с бортовой камеры агрегата на принимающее устройство в режиме реального времени от первого лица. В качестве приемника могут использоваться очки VR, а также пилотный шлем или монитор трансмиттера/смартфона. Иными словами, технология позволяет видеть пилоту то, что «видит» дрон в момент планирования.

Подвес с камерой

Это важная часть любых мультикоптеров с функцией съемки. Подвесное крепление служит для соединения видеокамеры с корпусом аппаратика. Она может иметь несколько осей (обычно две или три), позволяющих вращать камеру для захвата изображения в различных направлениях.

Нередко подвес оснащается специальными демпферными подушками, которые призваны гасить вибрации и обеспечить качественную стабилизацию видео на аппаратном уровне.

Батарея

АКБ – это сердце квадронов, обеспечивающее зарядом винтовые моторы. Они могут иметь моноблочную или многоблочную структуру, от чего во многом зависит их емкость. Аккумуляторные блоки подсоединяются в электроники посредством специальных клемм и устанавливаются на борт в специальных блоках. Для многих моделей предусмотрена возможность замены АКБ на аналогичные или с большей мощностью.

Самые популярные квадрокоптеры 2019 года

Далее рассмотрим самые популярные модели из разных ценовых диапазонов.

GoPro Karma Одну из лидирующих позиций занимает этот дрон. Он подойдёт очень многим любителям подобной техники. На него можно прикрепить камеру GoPro. Данный коптер обладает отличными лётными характеристиками. Эта модель вполне конкурентно способна и с другими, более дорогими моделями с подобными качествами. Этот дрон не большой и аккуратно выглядит, легко поместится в сумку или рюкзак. Также имеется механическая стабилизация камеры.

Xiaomi MiTu Minidrone 720P Эта модель набирающей обороты китайской компании Xiaomi, она очень хорошо подходит для детей. Здесь имеется хорошая система безопасности. Есть защита от аварий. Лопасти винтов не пострадают в случае падения и не нанесут повреждений. Управление происходит при помощи смартфона. Время в воздухе составляет 10 минут, это не плохо для игрушки подомного модельного уровня. Дальность может доходить до 50 м, видео снимается в разрешении 720P. Также данный дрон не сложно управляется, с чем может справиться ребёнок.

Syma X8C Этот дрон является хорошей находкой для новичка

Он из бюджетного ценового диапазона, легко управляется, имеет хорошую дальность полёта, которая составляет до 100 м, отличную подъёмную силу и прочный корпус, что также важно для использования новичком. Зарядки хватает на 6 минут

Видеотрансляция может проходить в режиме реального времени. Масса коптера 600 грамм, что позволяет добавить в устройство камеру GoPro или дополнительный аккумулятор.

GJI Mavic Pro Это один из передовых достаточно дорогих дронов, он имеет конструкцию, которая может складываться. Его удобно брать с собой на прогулку или в путешествия. Имеется система, обеспечивающая безопасный полёт. Точечное приземление происходит благодаря двум камерам снизу. Есть такие функции как следование за объектом, фото по жестам, точка интереса и множество других режимов. Продолжительность нахождения в воздухе может доходить до 27 минут, а дальность до 4 км.

WL TOYS Q343 Одна из самых недорогих моделей коптеров. Маленький беспилотник может совершать довольно быстрые полёты с маневрированием. Имеется даже фото и видео. Управление осуществляется смартфоном, можно получать картинку в режиме онлайн. Есть 4 режима полёта, для новичков подойдёт для получения навыков. Может летать до 6 минут, есть камера FPV. Благодаря имеющемуся барометру, дрон может зависать в воздухе.

Рынок бытовых квадрокоптеров

Несмотря на огромное разнообразие бытовых беспилотников, их можно разделить на три основные группы:

Квадрокоптеры для новичков. С ними легко справляются даже дети, отчего такие БПЛА нередко называют игрушками. Однако данные гаджеты хорошо подходят и для взрослых, только начинающих осваивать дроны. Эти аппараты обычно имеют микропроцессор, в обязательном порядке — 6-осевой гироскоп, а также простейший барометрический сенсор (для удержания высоты);
Любительские мультикоптеры. Их, как правило, приобретают уже опытные специалисты, которым дроны нужны для решения конкретных задач, скажем, для съемки свадеб, организации воздушных состязаний и так далее. Такие беспилотники обычно оснащены автономными функциями полета и съемки;
БПЛА для профессионалов. Предназначены, как нетрудно догадаться, для использования в профессиональной сфере, и управляют ими только опытные пилоты. С помощью этих устройств выполняются спасательные операции, сложная аэросъемка, мониторинг земельных угодий и многое другое. Обладая всеми основными функциями, присущими современным мультикоптерам, такие аппараты оснащены высококачественными видеокамерами, отличной электронной начинкой, емкими аккумуляторами, что обеспечивает дальность полета и качественную съемку. Правда, и стоят профессиональные беспилотники соответственно.

Борьба с преступностью

Безопасность сотрудников полиции существенно возросла с применением на службе квадрокоптеров (DJI Phantom 4 PRO). Эффективное использование дронов особенно целесообразно в следующих случаях:

Анализ дорожно-транспортных происшествий. Снимки с камеры беспилотника фиксируют все детали аварий, срочность вызова медицинских служб, пути проезда к месту происшествия;

Мониторинг толпы. Крупные мероприятия, концерты, спортивные состязания, парады обычно сопровождаются наличием огромного количества людей. Дроны дают возможность оценить угрозу, регулировать проход толпы по путям, не допускающим давки, увидеть посторонние предметы;
Инспекция бомб. Обследование подозрительных пакетов или сумок можно осуществлять с помощью беспилотника, чтобы оценить первоначальную угрозу и принять решение о степени его опасности;
Выслеживание преступников в темное время. Наличие тепловизоров на камере дрона помогают полиции преследовать преступников, руководствуясь данными с беспилотника.

Фото и видео

Одно из главных назначений квадрокоптера — помощь в создании интересных снимков и видеороликов с необычных ракурсов. Например, для блогеров-путешественников дрон с камерой — инструмент № 1 для создания эффектного контента, который по-настоящему удивит подписчиков.

Мощный квадрокоптер способен подниматься на высоту до 6 км и отдаляться от радиопульта на расстояние до 10 000 метров. Это позволит сделать эффектный панорамный пейзаж живописного многокилометрового пляжа или величественного водопада, показать всю красоту старинной архитектуры древнего европейского города и т. д.

Журналистам квадрокоптер поможет при съёмке общественных или спортивных мероприятий. С таким устройством не нужно тратить время на поиск высокой точки — достаточно поднять летательный аппарат повыше и следить за происходящим на экране смартфона. Нужно сделать эффектный пролёт над трассой во время гонки бегунов или велосипедистов? Нет проблем — современные квадрокоптеры могут разгоняться до 65–70 км/ч и переносить зрителя в самую гущу событий.

Хотите разнообразить свадебную фотосессию? Квадрокоптер поможет и в этом. Камера дрона запечатлит романтическую прогулку молодожёнов и поможет сделать красивую подборку снимков с торжества.

Какие проблемы мешают развитию беспилотных перевозок сегодня?

В настоящее время к числу наиболее существенных проблем технического характера можно отнести поиск новых технологий АКБ высокой мощности. В идеале такие батареи должны иметь оптимизированное соотношение собственного веса к емкости, а также долговечности и токоотдаче. Пока что современные коптеры для человека способны летать до 23-25 минут на максимальной скорости 130 км/ч, что специалисты считают неплохим, но не удовлетворительным показателем.

Другая проблема заключается в организации. В большинстве мировых государств действуют очень жесткие правила в отношении воздушного транспорта и его эксплуатации. Эти правила были определены и закреплены в законодательстве большинства стран в соответствии с требованиями к безопасности и антитеррористическим законодательством.

По сути, это две основные проблемы глобального масштаба, которые хоть и ограничивают, но не пугают разработчиков инновационных воздушных систем для перевозки людей. В последние годы такие беспилотники стали предметом активного изучения и внедрения во многих странах мира. В этом отношении не отстают и отечественные конструкторы.

Безопасность

Это один из ключевых вопросов, которым разработчики крупногабаритных коптеров уделяют особое внимание. Конструкция мини-квадов, как показала практика, обеспечивает ему прекрасные летные характеристики

Даже при сильных столкновениях или внезапном падении добротно собранные квадрики на радиоуправлении сохраняют свою целостность.

В их более крупных аналогах для человека планируется внедрить компенсаторные антиаварийные механизмы, которые снизят риски падений, а также получения существенных повреждений и травм пассажиров при нештатных ситуациях.

Кроме того, совершенствующееся из года в год ПО исключит человеческий фактор, автоматизируя полеты, составляя быстрые и безопасные маршруты, и обеспечивая адекватную ситуации реакцию коптера.

Разработка специальных полетных контроллерных плат и средств управления идет полным ходом. Центральный процессор, интегрированный в такие платы, будет способен обрабатывать множество задач одновременно и контролировать различные летные параметры в реальном времени.

Топ-5 лучших моделей квадрокоптеров с камерой до 20000 рублей

Дроны со стоимостью выше 10000 рублей считаются довольно качественными. Они подходят не только новичкам, но и опытным любителям, заинтересованным, прежде всего, в хорошей съемке и удобстве управления.

Hubsan X4 Air H501M

Квадрокоптер с функцией возврата на место взлета, GPS и компасом снимает видео с разрешением 720р. Поддерживает FPV-трансляцию, может следовать за владельцем по сигналу смартфона или пульта. Длительность полета дрона составляет 20 минут.

Приобрести Hubsan X4 Air можно от 15000 рублей

Xiro Xplorer Mini

Недорогой и хороший складной квадрокоптер с камерой обладает разрешением 13 Мп и углом обзора 190 градусов. Предлагает довольно высокое качество видео — 1080р. Без подзарядки может лететь в среднем 12-15 минут.

Цена Xiro Xplorer стартует от 11900 рублей

Eachine E520

Маленький квадрокоптер с хорошей камерой способен снимать видео 720р. Улетает на 300 м от пользователя, управление осуществляется через пульт. Емкости аккумулятора хватает в среднем на 15 минут беспрерывной работы.

Купить Eachine E520 можно от 12000 рублей

Ryze Tech Tello Boost Combo

Дрон с хорошей камерой и стабилизатором способен летать даже при сложных погодных условиях. Поддерживает пять режимов, предусмотрены подъем и посадка с рук. Коптер можно использовать вместе с 3D-очками.

Цена Tech Tello Boost Combo стартует от 10500 рублей

Hubsan X4 FPV Brushless H501S

Один из лучших квадрокоптеров с хорошей камерой для видео оснащен также компасом и GPS. Есть много дополнительных опций — самодиагностика, умная посадка, возврат домой.

Важно! При низком заряде дрон не падает на землю, а вынужденно приземляется в автоматическом режиме. Это позволяет не опасаться за целостность устройства

Стоимость Hubsan X4 FPV начинается от 14000 рублей

Игрушка для детей и взрослых

От такого подарка вряд ли откажется не только ребёнок, но и взрослый мужчина. Небольшие дроны можно запускать как на улице, так и дома, устраивать гонки или неожиданные розыгрыши. Кстати, с помощью квадрокоптера можно обучать юных пользователей азам воздухоплавания: объяснять, как действует подъёмная сила, каким образом дрон преодолевает сопротивление воздуха и прочее. И как знать, возможно, благодаря увлекательной игрушке ребёнок станет профессиональным конструктором настоящих вертолётов и самолётов.

Грузоподъёмность у квадрокоптеров, как правило, небольшая — около 4–10 граммов. Однако их можно использовать для перемещения небольших предметов. Например, прикрепить к дрону печенье, кусочек шоколадки или забавную записку и отправить любимому человеку. Даже если он читает книжку в кресле напротив вас, это будет очень мило и необычно.

DJI Mini 2

Вторая версия единственного легковесного и одновременно с этим ультракомпактного решения, способного без труда поспорить с лучшими из лучших в беспилотном хобби. Теперь потенциал Mini 2 смогут оценить не только новички/любители, но и продвинутые пользователи профессионально занимающиеся фото/видео съёмкой. Разработчик не забыл и о тех, кто только начинает знакомиться с хобби, и проделал немалую работу по совершенствованию интерфейса мобильного приложения DJI Fly, которое стало ещё более интуитивно понятным, простым и функциональным.

Заявленное макс. расстояние FPV удаления (FCC/CE): 10/6 км. Средний максимальный результат дальности полёта на практике (FCC/CE): 4.6/3.5 км. Макс. время полёта: 31 мин. Дата релиза: ноябрь 2020 года. Цена в зависимости от комплектации (стандартная/расширенная) — 449/599$. Максимально подробно о Mini 2 в нашем обзоре.

Сфера применения

А вот выбор устройства для видеосъемки ограничен только вашим бюджетом и опытом. При отсутствии последнего не рекомендуется покупать дорогостоящий БПЛА, гораздо рациональнее учится летать на таких же бюджетных аппаратах и после переходить на более дорогие. Для начала вам отлично подойдет любой квадрокоптер, способный нести стороннюю экшн-камеру — как вариант Syma X8HG либо Cheerson CX-20. Таким образом вы не будете ограничены в качестве записываемого видео. Не лишним будет наличие и стабилизационного подвеса а также функции автоматического следования по точкам, что позволит вам полностью концентрироваться на видеосъемке.

Для профессиональной съемки можно выбрать DJI Phantom 4, одну из лучших моделей от всемирно известного производителя.

Отдельно выделяются модели, предназначенные для самостоятельных модификаций. К таким относится Walkera QR X350 PRO. Полетный контроллер этого дрона обладает открытым кодом. Функционал X350 PRO можно модифицировать по собственному усмотрению, программируя контроллер и устанавливая сторонние детали. Естественно — эта забава не для новичков.

Также учитывайте, что не все квадрокоптеры готовы к полету сразу после покупки

Обратите внимание на метку на коробке БПЛА:

RTF – аппарат полностью готов к полету. Отправить его в воздух можно уже после нескольких простых настроек. Выбор для новичков;
ARF – дрон требует сборки перед запуском. Часто такие модели модернизируются сторонними комплектующими. Уровень радиолюбителя или профессионала;
BNF – такой беспилотник синхронизируется со сторонним пультом управления. Покупайте, если у вас уже есть определенный опыт в этой сфере.

ТОП 6 — Syma X8 PRO

Характеристики	Для кого подходит: для взрослых; Категория: съемочные квадрокоптеры любительского уровня; Вес: 600 грамм.
Особенности	Камера 720Р HD; Время полета до 9 минут; Режим новичка: квадрокоптер не улетит дальше 30 метров от пилота; Есть спутниковая навигация; Интеллектуальные режимы полета: следуй за мной, облет точек.
Цена
Где купить?

Syma X8 Pro — отличный дешевый дрон для изучения основ видео и фото аэросъемки. Это очень стабильный в полете квадрокоптер начального уровня, а наличие спутниковой навигации позволяет ему использовать интеллектуальные режимы работы, например, возврат домой по кнопке или зависание в воздухе.

Камера установлена в нижней части дрона, ее можно регулировать по углу наклона. Снимает она в разрешении 720Р и это видео можно сразу транслировать на экран телефона, который крепится на пульте управления. Угол обзора камеры составляет 90 градусов.

Пульт управления идет в комплекте и питается от аккумуляторных батареек, емкостью 2000mAh.

Есть несколько интеллектуальных режимов, благодаря которым можно изучить некоторые приемы видеосъемки, например, «Следуй за мной» — активируете функцию и квадрокоптер будет лететь за вами и снимать вас без участия вашего управления. Можно активировать и режим «Орбита», когда дрон будет кружиться вокруг вас, ориентируясь на пульт управления. Если хотите запечатлеть какой-то вид, то можете расставить точки на карте в приложении, построив таким образом маршрут полета и дрон сам их облетит. Из-за этих функций, Syma попал в топ недорогих квадрокоптеров.

Для новичков производитель внедрил очень крутую функцию — это ограничение полета до 30 метров от точки взлета. Самое то, чтобы научиться летать и не потерять или разбить квадрокоптер. После того, как научитесь летать, функцию можно отключить и летать на более дальние расстояния.

Мне нравится42Не нравится14

Радиус действия дронов

Сделать выводы о максимальной дальности управляемого полета можно даже исходя из стоимости коптера. Мы не будем приводить конкретных примеров, просто скажем, что квадрокоптеры стоимостью до 100$ редко обладают способны улетать на 200-250 метров. Обычно речь идет о 50-100 метрах. Как уже было сказано выше, все зависит от технологии связи и мощности передатчика. В недорогих пультах устанавливаются маломощные трансмиттеры, поэтому надеждам на долгий полет вряд ли суждено сбыться.

Коптеры стоимостью до 200-300$ способны оставаться управляемыми на удалении 200-500 метров от пульта. Впрочем, выбор в этой категории с каждым годом становится все лучше, поэтому не исключено, что последние модели недорогих беспилотников могут управляемо улетать и на 1000 метров.

Более дорогие летательные аппараты могут иметь самую разную дальность контролируемого полета. К примеру, Phantom 4 остается управляемым на удалении до 5 километров (если нет искусственных ограничений), а сравнимый с ним по стоимости GoPro Karma обладает радиусом, равным 3 километрам. Квадрокоптеры с большим радиусом действия и качественной камерой стоят заметно дороже. Максимальными показателями обладают профессиональные модели, способные улавливать сигналы на дистанции 20 километров и больше. Впрочем, далеко не всегда подобная функциональность действительно необходима.