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标题: 第一次FPV飞行试验 [打印本页]
作者: xiexingwei    时间: 2010-1-9 08:41
标题: 第一次FPV飞行试验
2009年12月，在搜集了多方面的FPV器材信息后，开始着手组装小型航拍直升机。

      这次试验的目标很低，只要能达到起飞，拍摄监视和同步录制的功能即可，因此在采购器材时，尽量控制成本，只要满足基本功能即可。

      这次采购的器材包括：

      1) 1.2GHz单频道无线音视频传输套件，包括一个带发射机的摄像头和一个接收机盒，花费180元。

      2) Easy CAP 单通道USB视频采集卡，花费120元。

      3) 金星JXD980视频播放器，花费550元。

      4) 9053共轴双桨电动直升机，花费280元。

      1. 组装无线视频传输系统

      这次组装航拍直升机，关键不在直升机本身，而在于组装无线视频传输系统。可行的组装方案有两种：

      1) 笔记本电脑作为监视器：                 

      
      


      接收机在收到摄像头的信号后，生成模拟的音频和视频信号，然后通过USB视频采集卡转换为USB数字信号，并传送给笔记本电脑实时显示，这种连接方案最大的弊端就是设备偏多，比较笨重，尤其是在野外使用的时候很不方便。

      2) MP4播放器作为监视器：                
      


      接收机在收到摄像头的信号后，生成模拟的音频和视频信号，然后通过音视频连接线直接传送给MP4播放器实时显示，并同步录制，这种连接方式设备间接，重量轻，在野外测试时非常方便。

      基于以上考虑，我采用了第二种连接方案，下图即为组装好的接收终端（上面的模块即为MP4播放器，而压在下面的带天线的盒子就是接收机，二者通过音视频连接线连接。接收机另外需要12V的供电，我使用的是8节串联的五号电池组）：                         
      
      

      以及装载在直升机上的无线摄像头（使用8V的锂电池供电）：                         
      
      

      最终的一整套视频传送系统如下图（接收机自身采用12V供电）：                         
      
      

      2. 视频传输系统室内测试

      以下是视频传输系统在室内的测试视频，测试效果比较清晰，基本没有传输时延：                  

      

      3. 最终的机载拍摄测试

      受经济条件所限，考虑到试验成本，我没有购买专业的电动航模直升机，而是使用的广东澄海生产的双马9053玩具直升机。该机为三通道控制的共轴双桨直升机，只能基本的升降悬停，顺时针/逆时针转向，以及前进后退动作，由于没有MEMS加速度计作为平衡控制，所以不具备抗风能力，而且飞行中很容易出现无法控制的平面漂移。

      考虑到以上因素，我将试验地点放在了学校食堂，防止强风对操作的影响。2009年12月27日，我在复旦大学北区食堂二楼进行了测试，以下是测试时录制的视频：                  

      

      4. 测试总结和改进设想

      观看测试视频可以明显看到，飞行时视频画面有明显的横波，这应该是电动机与摄像头使用同一个锂电池作为电源时供电电压不稳定，对摄像头造成的干扰，而且当电动机不工作时，视频画面的两边又会出现红的雪花干扰，这是因为电机工作与不工作时，锂电池的电压存在明显的差异，使得摄像头的发射频率也会出现明显的漂移，这就造成接收机调谐器在固定的频率点上无法精准地捕获摄像头的信号，造成了视频的雪花。

      基于这种现象，如果今后希望在飞行过程中获得更好的拍摄画质，就应该对直升机和摄像头使用两个独立的电源供电。

      另外，在飞行过程中，画质有明显的抖动，造成这种现象的原始主要是9053直升机电动机功率大，且旋翼的动平衡很不精确，这就造成了抖动。对于这种现象，不管使用高质量的航模直升机，还是采用具备光学防抖的摄像设备等等都可以缓解该问题，但技术和成本上都要求很高。

      5. 关于商用的设想

      对于这种只具备基本的起飞拍摄功能的直升机，最切合实际的商用改进就是做成一种安全的FPV直升机玩具。由于9053直升机功率大，动平衡也极不稳定，所以既不安全也不利于悬停摄像，常规的室内室外放飞都不安全，不适合大众休闲娱乐。

      但如果采用更小巧的机型，比如幻影6010直升机（也是广东澄海生产的一种红外线遥控的玩具直升机，长度只有大约25厘米），只限定在室内放飞，则不用考虑更多的抗风因素，成本也会很低，而且这种小型直升机功率小，动平衡的不稳定对摄像头影响也较小，可能更适合被改造为FPV直升机玩具。但最大的问题就是，这种直升机载重量比9053小了很多，要拉动无线摄像头和额外的供电电池就不可能了。所以，如果要将幻影6010直升机改造成FPV玩具，必须重新设计无线摄像系统，全面削减重量，个人认为比较可行的改进方向是：

      1) 采用更为小巧的手机摄像头，大约只有7mm见方的体积，重量可能只有几克。毕竟只是在室内无风条件下拍摄画质要求不高。

      2) 由于8V的锂电池太过笨重，所以必须重新设计摄像头的发射机电路板，使其能够使用更为小巧的3.7V锂电池供电，而发射距离因为只限定在室内，所以发射功率可以缩减很多，不再需要大容量的锂电池了。

      3) 必须将遥控器和监控显示屏融合在一起，使得用户能很方便地通过看显示屏而不是飞机本身来控制飞行，从而达到真正的FPV飞行。不过这就必须设计新的带显示屏窗口的遥控器模具，并且专门设计电路板，将遥控功能与视频接收显示功能集成到一块电路板上，因此，初期的研发成本会比较大，但之后产量提高后，可以平摊掉这些成本。

      以上是，对于本次FPV试验的一些个人构想，如果有同仁对以上技术问题有兴趣，欢迎继续交流。
作者: lwg77325    时间: 2010-1-9 09:20
楼主是新新新来的吧
作者: realboy1    时间: 2010-1-9 10:31
你的测试很早之前就已经有模友测试分析过了。大家PFV的目标还是更高、更远、更清晰。如果只在室内玩玩,PFV没多大意义。在室外玩就需要室外的一整套设备。
作者: 汶川热带鱼    时间: 2010-1-9 10:31
支持楼主的实验，我最近也在搞FPV，不过是电动固定翼，我想楼主的想法如果实现能有市场的，支持:em24:
作者: 失速飞行    时间: 2010-1-9 10:34
感觉楼主是学院派的
作者: petno    时间: 2010-1-9 10:34
:em17: 搞笑贴？
作者: bobo.21    时间: 2010-1-9 12:06
这个投稿估计有人要。
作者: smalllion4    时间: 2010-1-9 18:32
我服了，实在服了，这些视频设备能买得起来，买台山寨450都买不起？
双马9053，它想怎么飞就怎么飞，你得迁就着它来飞
500元左右的450，你想它怎么飞就怎么飞，它得听你要求来飞



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