С нуля

Ранее в этой серии:

1. Начало.

2. Аппаратура.

Дрон - он же квадрокоптер. Мы ограничимся "стандартным" 5 дюймовым дроном, весь остальной спектр размеров существует и занимает свои ниши, но "5 дюймов" - это база, наиболее манёвренный и универсальный аппарат.

Мы его будем собирать самостоятельно, из отдельных деталей доступных на китайском рынке (читай - али). Детали эти созданы исключительно для квадрокоптерных целей, то есть существует индустрия хобби. Если купить сразу собранный квадрокоптер этого класса, то он ничем принципиально от нашего отличаться не будет. Есть даже вероятность купить все составляющие и собрать прям точно такой же по конфигурации.

Из чего состоит fpv квадрокоптер?

1. Карбоновая рама (frame).

2. Четыре одинаковых мотора.

3. Четыре регулятора оборотов для моторов (ESC), объединённые на одной плате (4-in-1) или отдельно в виде четырёх одинаковых плат (теряет популярность).

4. Полётный контроллер (flight controller, FC).

5. Приёмник с антенной, совместимый с нашей аппой.

6. Курсовая камера.

7. Видеопередатчик (VTX) с антенной, совместимый с нашим видеоприёмником в очках.

8. Аккумулятор, совместимый по напряжению с регуляторами и моторами.

9. Четыре пропеллера нужного размера двух видов вращения (обычно продаются комплектами).

10. Лямка для крепления аккумулятора, провода и разъёмы, винты, гайки, изолента, термоусадка, пластиковые защитные детали (обычно 3D печать), крепление для гоупро и прочее. Что-то из этого может идти в комплекте с каким-то компонентом, но рассчитывать на это не стоит, тем более почти никто не указывает полный комплект.

По каждому из пунктов выше планируется пост, так что история не быстрая.

Отдельным постом, скорей всего, будет пайка. Скилл, который необходим для самостоятельной сборки и который гораздо проще освоить, чем, например, управление fpv дроном в акро режиме. Навык пайки обычно приобретается вынужденно, для какой-то более общей задачи, так вот у нас этой задачей будет освоение fpv. Если вы всё-таки позаритесь купить готовый дрон, то рано или поздно вам придётся его чинить. Без пайки, вам придётся искать мастера за деньги и время. Само собой на паяльник и все приблуды к нему тоже нужны деньги, но это траты несопоставимые с дроном. Плюс я сам занимался ручной пайкой профессионально (можно же так сказать, если профессия предполагала пайку весь рабочий день?), и смогу перечислить компоненты необходимые и достаточные для надёжной пайки в нашем деле. Ну и гайдов по пайке в сети не в пример больше чем по fpv.

Но вернёмся к дрону.

По совместимостям, есть три группы компонентов, которые должны быть совместимы друг с другом внутри группы:

1. Приёмник <-> аппа; по части радиопротокола. Мы выбираем ExpressLRS, обоснование смотри в посте Аппаратура.

2. Камера <-> видеопередатчик <-> видеоприёмник <-> очки; по части стандарта изображения. Мы выбираем аналоговый сигнал. Это дешевле, большое разнообразие компонентов, непревзойдённо малая задержка сигнала, картинка среднего качества. Отдельно рассмотрим цифровой стандарт с оборудованием DJI, это дороже, но изображение на порядок качественнее.

3. Моторы <-> регуляторы <-> аккумулятор; по части номинального напряжения. Мы выбираем 4S (четыре последовательных LiPo элемента). Дешевле, разница в динамике с 6S незначительна, достаточно распространён.

Отдельно упомяну DJI FPV Combo, это готовый набор fpv дрона от DJI. С ним не совместимо ничего из выбранного нами, однако в комплекте есть всё необходимое. Это Apple в мире дронов: ремонтировать самостоятельно его сложно, где брать запчасти я не знаю, официальный ремонт существует, но, скорей всего, по соответствующей цене. Есть киллер-фича: кнопка тормоза - дрон с любого положения и направления мгновенно останавливается и выравнивается в воздухе - аналогов этой функции пока нет больше нигде. Картинка - божественная по качеству, но с переменной задержкой, некоторые этого не переносят. Но самый большой его минус - это хрупкость, дрон пластиковый и сломать при падении его очень легко. То есть мы имеем сочетание низкой прочности и высокой цены - крайне не рекомендую для новичка.

Вообще столкновения и продолжение полёта после них - ключевая часть фристайла, все эти умопомрачительные видео сделаны не с первого и, часто, не с десятого дубля, однако между дублями дрон ударялся и выживал. То есть крепкой карбоновой рамой мы задаём некий предел "безбашенности" с которым позволяем себе летать, ушатав дрон выше этого предела мы что-то сломаем, но ниже - у нас есть приличный запас прочности на риск и эксперименты. DJI FPV имеет нулевой запас, с ним безбашенных видео гораздо меньше и они в комьюнити вызывают особый восторг, так как даже отодвинув вопрос денег, не 20 дронов же приносить на площадку, чтобы делать те самые дубли.

По итогу у нас будет фристайл дрон, который по своим возможностям, в сравнении с другими размерами и классами, будет максимально манёвренным, с запасом мощности на долгие годы и интересным в управлении, практически не отличаясь от дронов с которых записывают хайповые видео. И нас, знающих устройство дрона, имеющих все навыки и инструменты для его починки, от исполнения полётов подобного уровня будет отделять только наше мастерство как пилота.

Наверное, непосредственно про пилотирование тоже смогу набрать информации на посты, но пока надеюсь осилить описание постройки квада. Напомню, что индивидуально на все вопросы постараюсь ответить в телеге - ch347.

Ок, продолжаем.

Отклик бешеный по результатам предыдущего поста, это радует. Немного объяснюсь. Собрать дрон дело довольно простое, в том плане, что не нужно ничего тренировать и получать специальных знаний. Однако во-первых, разнообразие компонентов очень широкое, во-вторых, каждый компонент имеет несколько параметров, смысл которых нужно (как минимум хочется) понимать, в-третьих, информация о совместимости часто неочевидна (типа на 5-дюймовую раму подходят 5-дюймовые пропы, вы видите логику в этом?), в-четвёртых вечная проблема брать дёшево или качественно, которая на самом деле сложнее: есть провальные продукты, есть просто дешёвые и качественные вещи. В-пятых, неизвестно какой из человека получится пилот, если он расколотит сразу раму или мотор, то только рад будет, что изначально выбрал дешёвые. Если летает бережно, то может задаться вопросом, "а нахрена я скупился на нормальное железо?", сейчас менять рабочее на рабочее не хочется, а невысокое качество заметно. Или человек купил по-минимуму - не зашло, продать теперь тяжелее.

Очень, очень много решений, которые могут быть пилотом пересмотрены в будущем: с опытом, с деньгами, с энтузиазмом. А пока эти решения должен принять за них я. И я готов взять на себя эту ответственность, но и пилот должен понимать, что мы, скорее всего, строим не его идеал.

В сети много видео полного сбора квада с нуля, но новичок не знает, как заменить компоненты указанные в видео. А их придётся заменить, потому что конкретных компонентов из видео нет в наличии. Ну и в таких видео обычно не затрагивают аппаратуру и очки, а без них не полетать fpv. Эта одна крайность: собирай только так. Вторая крайность - это сайт, в котором в целом есть вся необходимая информация, но набор необходимых и достаточных статей остаётся загадкой.

Золотой же серединой, на мой взгляд, будет менее строгий гайд по сборке, с указанием нескольких вариантов компонентов или подходящих параметров, плюс ответы на вопросы индивидуально в телеге (ch347), не столько чтобы отклонится от гайда, сколько ответить на вопросы, которые я просто забыл упомянуть в статьях.

Так что мои посты - это мой путь и путь ещё нескольких знакомых, он рабочий, но не идеальный. В худшем случае, человек соберёт дрон, научится летать, полетает, поймёт, что все решения приняты не так как он хочет и соберёт новый квад по своему желанию. От меня у него останется только "удочка", а "рыбу" он добудет свою.

К практической части. Аппаратура.

Предположим наш теоретически идеальный читатель определился с аппаратурой, заказал её и ждёт. Посмотрим, что же из себя представляет аппаратура.

На готовом дроне будет два радиоканала: управления (контроль) и видео. Радиоканал управления состоит и приёмника (receiver, rx) и передатчика (transmitter, tx), что неудивительно, однако в современных системах помимо сигнала управления с передатчика на дрон, ещё приходит сигнал с дрона на передатчик - телеметрия, то есть параметры дрона приходят пилоту и дальше мы можем эти параметры как-то отображать или даже реагировать на какие-то условия. Таким образом, наши приёмник и передатчик становятся приёмо-передатчиком (transceiver). Однако исторически аппаратуру мы зовём передатчиком, в дрон же идёт приёмник.

Чтобы всё работало, нужно чтобы и аппа и приёмник говорили на одном языке - радиопротоколе. Ещё недавно можно было развести широкие дебаты о радиопротоколах, сегодня же у нас есть ExpressLRS (ERLS) - открытый набор стандартов радиосообщения. Мало того, буквально в последние месяцы выходят аппаратуры, которые внутри имеют радиомодуль  этого стандарта и именно такую аппаратуру я рекомендую, это, повторюсь: Radiomaster TX16S MK2 ERLS, Radiomaster Zorro ERLS и BetaFPV LiteRadio 3 Pro ERLS.

Как это работает?

Аппаратура берёт состояние стиков и тумблеров добавляет метку, отсылает в виде радиоволн в пространство, приёмник увидев свою метку, расшифровывает данные и передаёт их в полётный контроллер, который управляет моторами и доп. оборудованием на дроне, согласно нашим командам. Благодаря цифровому протоколу, одновременно в воздухе может находиться под радиоуправлением несколько сотен летательных аппаратов.  Видео - разговор отдельный.

Что за Mode 2 и какая разница?

Иногда при выборе вариантов аппаратуры в магазине есть параметр: Mode 2 или Mode 1

Квад в акро режиме управляется вращением по трём осям: тангаж (pitch), крен (roll), рысканье (yaw), плюc газ (throttle). Я хз какую мне использовать терминологию, но в комьюнити говорят "пич", "ролл" и "йо" ("ё?" или даже слышал "яв"). Так вот, соответствие стиков осям - это и есть Mode. Mode 2 самый популярный, расклад такой: левый стик вертикальный ход - газ (для газа нам не нужен возврат в центр стика, поэтому аппа с другим Mode отличается физически, но обычно может быть переделана), горизонтальный ход - йо; правый стик вертикаль - питч, горизонталь - ролл. Если вам неудобно, привыкайте, все гайды, дефолтные параметры прошивок и прочее ориентировано на Mode 2.

Зачем столько тумблеров?

Для управления квадом достаточно четырёх каналов (независимых параметров) - это наши стики. Но удобно хотя бы ещё один канал поставить на вкл\выкл (arming, "взведение" или просто арм) - это тумблер, причём тумблер двух-позиционный. На аппе же могут встречаться ещё трёх-позиционные и одно-позиционный, типа кнопки. Cейчас времена богатые, и 16 каналов это норма, поэтому на тумблеры вешают: режимы - акро, стаб, 3D; звук от пищалки и\или моторов, чтобы найти квад в траве; режим "черепахи" - когда квад упал на спину, вращение пропов в обратную сторону помогает его перевернуть; у меня ещё тумблер настроен на преарм, то есть чтобы "заармить" квад, мне нужно зажать один тумблер (пре-арм) и взвести второй (арм). Настроил себе после того как пузом заармил квад в руках и тот поранил мне руку. Есть квад со второй курсовой камерой смотрящей назад - переключение по тумблеру (с инвертом стиков).

Зачем экран?

Экран не нужен, мы же сразу очки натягиваем =) Аппаратура максимально универсальная работает на открытой прошивке EdgeTX - это ответвление некогда безумно популярной OpenTX и требование этой системы - наличие экрана, так как настраивать всё многообразие параметров... можно через компьютер! EdgeTX Companion программа для ПК, которая новичку, наверное, не к чему, но если у вас куча дронов, самолётов и вертолётов, то без Companion будет тяжело. Начальные настройки удобно сделать на экране. Также на экран во время полёта можно выводить любые параметры телеметрии и, теоретически, при отказе видео, если грамотно настроить, квад можно вернуть по приборам.

На сколько бьёт?

Согласно достоверным источникам (OscarLiang), ERLS на 2.4ГГц при мощности передатчика 100мВт может дать 33 километра. Это на двести процентов перебьёт дальность вашего видеоканала. Но это не означает, что не нужно настраивать Failsafe - режим отказа радиоканала. В нашем деле при отказе радиоканала настраивается отключение моторов с неизбежным падением - это самый безопасный вариант.

Есть же ещё внешние модули!

В аппаратуре помимо внутреннего радиомодуля (в нашем случае стандарта ExpressLRS) есть разъём для внешнего. То есть вы можете сменить радиопротокол не меняя аппы, просто докупив нужный модуль и сменив приёмник в дроне. Это оставляет место для манёвра в случае чего, и позволяет, например, установить ExpressLRS в устаревшую аппу.

А что по барахолке?

Слова FrSky, FlySky и Taranis можно забыть, эпоха ушла, приёмники в продаже ещё есть, но если строить флот с нуля, ExpressRLS  - вариант с перспективами. Связка открытых EdgeTX и ERLS выигрывает у любых других сочетаний по перспективам поддержки, даже у Team Black Sheep суперпопулярный протокол Crossfire работает на аппах под управление FreedomTX - ответвлением всё того же OpenTX и они клянутся влиться в EdgeTX вот прям на днях.

Итог:

Любая рекомендованная выше аппаратура имеет современную прошивку EdgeTX, современный радиопротокол ExpressLRS с отличной дальностью и поддержкой других протоколов с помощью внешнего модуля, а также подключается к компу по USB в качестве джойстика.

P.S.: Я намерено пропустил подробности о: FrSky, FlySky, Taranis, Futaba, Graupner, Crossfire, Tracer, Ghost, Mamba, Tango, OpenTX, 915/868МГц системы и много чего ещё по теме, новичку без этой информации будет жить проще.

Ладно, поехали, всё равно в рунете нет ничего. Значит нужно делать самому.

Этот пост будет для пациента номер ноль. Он слышал о дронах, квадрокоптерах, DJI, гонках и видел крутые блевотронные видео, где оператор, очевидно, азиат с наносекундной реакцией и острейшим зрением вытворяет невообразимое (если не видел, в моём первом посте есть ссылки). И ему стало интересно так же попробовать.

FPV - first person view, вид от первого лица. Метод пилотирования при котором пилот видит изображение с камеры находящейся на летательном аппарате. Стал распространён с удешевлением и миниатюризацией электроники, передающей видео по радио.

Фристайл - freestyle (свободный стиль), название спортивных и других дисциплин, где основной является эстетическая составляющая действа, то есть рассчитанная на зрителя.

В нашем случае, зрителем является и пилот, поэтому фристайл вполне может заканчиваться на пилоте. Снимать и выкладывать полёты дело добровольное и совершенно не приоритетное.

О чём я писать не буду:

1. DJI и подобные квадрокоптеры (кроме модели DJI FPV, удивительно не так ли). Эти квады выглядят как НЛО, обязательно имеют камеру на подвесе (то есть камера относительно квада крутится по одной или нескольким осям), идут в комплекте со всем необходимым, снимают чумовое видео, но медленные и совсем не могут "завалить горизонт". Также падение такого квада практически всегда означает ремонт. Для себя такой дрон воспринимаю как воздушный штатив. Абсолютно новые горизонты для фото- и видеосъёмок; мы же в первую очередь хотим летать, и только во вторую - снимать.

2. Об игрушечных дронах. Их целое разнообразнейшее море, их иногда сложно отличить от начального RTF комплекта (Ready To Fly - сразу готов к полётам). Но как правило это стабилизированный (сам держит горизонт) дрон на коллекторных моторах, с пультом в комплекте, но при этом видео с камеры, если оно есть, использует WiFi. У WiFi задержка не позволяет летать сколь-нибудь комфортно по видео, это абсолютно бесполезная примочка к игрушечному кваду. Ну и цена всегда из разряда "а почему бы не податься в пилоты". Я слишком много времени и денег потратил на этот жанр, даже могу проконсультировать по теме (там прогресса за последние годы никакого), однако владение в совершенстве таким квадом ни на шаг не приближает пилота к заветному FPV.

3. Неквадрокоптеры. То есть самолёты, вертолёты и прочие летающие радиоуправляемые штуки, в том числе с FPV оборудованием. Чем же так выделились квадрокоптеры и почему их не было раньше? И почему не вертолёт? Это же эталон мечты взрослого ребёнка! Вертолёты в  своей конструкции очень требовательны к качеству механических деталей, поэтому стремительное удешевление электроники не повлияло на популярность вертолётов, как стоили приличные модели с крыло Боинга, так и стоят. А вот квадрокоптер механически сделать сложно, его смогли реализовать только с электроникой. Согласование всех моторов для манёвра - задача вычислительная и с развитием электроники имеем широкий ассортимент именно квадрокоптеров. Самолёты же скорее всего неудобны при обучении так как сразу требуют приличную скорость. Квадом же можно повисеть (но не нужно, подробности позже).

4. Автономные полёты, независимо от дрона на котором они реализованы. Есть  готовые специализированные, есть прошивки и оборудование для самостоятельной постройки. Отдельная большая интересная тема: полёт по точкам, слежение за объектом в кадре, кто-то даже построил самолёт на солнечных батареях, который полностью себя запитывает, то есть может летать весь световой день (как минимум видел видео с полётом в несколько часов). Всё это обходится без пилота, а хотим то летать мы.

5. Гонки на дронах. Квады для фристайл и гонок очень похожи, но всё-таки приоритеты у них разные. Для фристайла, например, важен некоторый "вес" дрона, то есть можно построить слишком лёгкий квад, у него будет меньше инерции и меньше так называемого hang time - времени свободного падения, точнее времени когда после короткого максимального "пинка" газа квад на околонулевом газе описывает дугу. Любимый всеми приём, так как конечную точку с опытом можно рассчитать, а во время этого hang квад можно крутить как угодно - с траектории он при этом не сойдёт и прилетит как и рассчитано. Для гонок же, конечно, важен минимальный вес, и я просто в это не углублялся.

Следующим будет раздел "не делай так".

1. Купить б\у fpv-дрон на барахолке и выйти с ним на улицу. Управлять fpv дроном в акро режиме сложно (о режимах подробнее обязательно будет). Нет никакой надежды, что вы сразу же ухватите суть с нужными реакциями и правильными действиями. Направлять квад туда, куда хочешь станет получаться через многие часы тренировок в симуляторе. Без этого - гарантированное падение, дай бог без травм и повреждений имущества. А за утиный домик можно и по-серьёзному попасть.

2. Купить любой другой дрон, хотя мечтать о fpv. Стабилизированный дрон и\или дрон без трансляции видео с камеры, возможно, быстрее и проще в освоении, но он не только не приближает к освоению акро, но и может стать источником вредных привычек и придётся не учиться, а переучиваться. Кстати, с акро пересесть на стабилизированный режим будет проще простого. Переключиться же на LOS (line of sight) управление, то есть без камер-очков-видео, просто смотря на дрон, будет сложнее, но тоже вполне реально. Я взял мавик в руки, полетал и успешно вернул владельцу, никто не заподозрил, что это был мой первый раз.

3. Проигнорировать симулятор. Симулятор - это бесплатные падения, если вы думаете, что у вас их не будет, запустите симулятор и убедитесь сами. К симулятору нужна аппаратура (пульт), та которая будет использоваться с реальным квадом. Большинство апп подключается к компу по USB и распознаётся симулятором. Геймпады и джойстики не годятся, у геймпада нам не нужна центровка по вертикали левого стика и ход стика там крайне мал, а джойстик вообще сформирует мышечную память не в тех мышцах.

4. Купить "комнатный" fpv квад. Логично же, маленький, там даже защита пропеллеров, удобный недорогой. Купил и летай по квартире. Нет. Квартира - очень тесное помещение для fpv дрона. По сравнению с улицей, в квартире в 5 раз больше мест для краша: к полу прибавляются стены и потолок. А на улице квад будет сдувать сразу за пределы приёма видео: квад мелкий - видеопередатчик маломощный. Если у вас в запасе есть спортзал, тогда да, такой сценарий пойдёт. Ну и ещё фактор упущенного веселья, мелкие квады обладают другим коэффициентом "тяга к весу" и управляются более спокойно (hang-time помните?). То же относится и к гигантским квадам в 7 дюймов и более. 5 дюймов (а размер указывает на максимальный диаметр пропеллера который можно установить в раму) - это золотая середина, очень динамичный и манёвренный аппарат.

Ну и немного информации практического толка, если пациента не спасти и он уже раскрыл свой бумажник.

Для начала обучения покупаем аппаратуру: на сегодняшний день топ - это Radiomaster TX16S MK2 ERLS, ничего дороже смысла брать нет. Его хватит гарантированно надолго. Про радиопротоколы поговорим отдельно, но раз мы покупаем аппу сейчас, то с протоколом нужно определиться. ExpressLRS на 2.4ГГц - вариант современный и перспективный, вряд ли кто-то поспорит, что начинать нужно с чего-то другого. Он точно вам прослужит долго. Варианты других аппаратур: Radiomaster Zorro ERLS и BetaFPV Literadio 3 Pro ERLS, эти ребята подешевле, но по функционалу почти не уступают, экран поменьше не тач и не цветной, да тумблеров поменьше.

У некоторых апп есть вариант Starter с тремя  приёмниками в комплекте. Приёмник нужен будет в квад; если квад не один, то в каждый. Приёмники продаются свободно отдельно. Все указанные аппы подключаются по USB к компу и работают с симулятором. Если же есть аппа, приёмник и полётный контроллер, то можно организовать (спаять и настроить) беспроводное управление симулятором, это в любом случае будет бонусом после сборки квада. Покупать на али. За подробными ссылками на альтернативные магазины и адрес барахолки в телеге пишите в телегу же: ch347. Симулятор  - в стиме, я летаю в LiftOff, так же годится The DRL Simulator и вне стима есть Velocidrone. Во всех этих симуляторах настройка чувствительности стиков (Rates) полностью копирует интерфейс Rates в полётном контроллере реального квада. То есть выбрав удобную скорость реакции квада на ваши действия в симуляторе, вы сможете перенести эту настройку в реальный квад просто скопировав несколько чисел в соответствующее окно.

Так же отдельно повезло тем, кто прилично владеет английским на слух. Хорошая новость: на youtube-канале Joshua Bardwell есть видео на практически любую тему по fpv, плохая новость - это видео нужно ещё найти. Пишите мне в телегу, если ищите что-то конкретное, скорей всего это есть, я помогу найти. Ну и пишите, если у ваc уже пройдено часть пути - помогу дойти. Удачи!

P.S.: @Taske, @somex, @ErniHeming, @YobbyBobby, @exceptException, @Hollowman, а также люди из телеграмма, вам всем спасибо за поддержку.