Niezależnie od tego, czy dopiero zaczynasz przygodę z dronami, czy latasz nimi już od jakiegoś czasu, pewnie zastanawiałeś się, jak działa zdalne sterowanie dronami. Piloty są powodem, dla którego możesz latać dronem na odległość od kilku stóp do kilku mil bez polegania na kablach. A wiedza o tym, jak działają, pomoże Ci w pełni je wykorzystać.
Jak więc działają kontrolery dronów?
W uproszczeniu polega to na wysłaniu sygnału z nadajnika w kontrolerze do odbiornika w dronie. Kontroler lotu i ESC pomagają interpretować i wykonywać te sygnały przy jednoczesnym utrzymaniu stabilnego lotu.
Piloty wysyłają również instrukcje dotyczące kamer, czujników i wszelkich innych ładunków przewożonych przez drona.
Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o zdalnym sterowaniu dronem.
Co to jest kontroler drona?
Kontroler drona to urządzenie, które pozwala pilotowi drona sterować dronem bezprzewodowo z ziemi. Drony mają inne kontrolery, takie jak ESC i kontroler lotu. Ale w tym przypadku mamy na myśli urządzenie, które pilot drona trzyma podczas sterowania dronem.
Czasami możesz zobaczyć to urządzenie jako kontroler radiowy lub RC. Niektórzy mogą również nazywać go nadajnikiem lub pilotem zdalnego sterowania.
Krótka historia sterowania radiowego
Podczas gdy drony konsumenckie zyskały ostatnio popularność, cała koncepcja sterowania radiowego sięga XIX wieku. W tym czasie szeroko rozwijano pomysł zdalnego sterowania urządzeniami do celów wojskowych.
W rezultacie wojsko wynalazło zdalnie sterowane torpedy, pociski, łodzie, teletanki i systemy przeciwzakłóceniowe. Miało to zminimalizować ryzyko utraty żołnierzy w walce. Urządzenia sterowane radiowo były szeroko stosowane zarówno podczas I, jak i II wojny światowej.
Z biegiem lat różne narody udoskonaliły swoje systemy RC, zmniejszając je, wynajdując tranzystory, a nawet umożliwiając im komunikację w kilku kanałach. Te ulepszenia umożliwiły stosowanie systemów RC w modelach samolotów do lat pięćdziesiątych.
Szybko do przodu do XXI wieku, w którym każdy producent radia produkuje systemy RC, które mogą być używane w szerokiej gamie urządzeń, w tym samochodach-zabawkach, modelach samolotów i dronach.
Dla tych, którzy chcieliby budować własne drony, możesz kupić system RC już za 30 USD.
Jak działają kontrolery dronów
Kontrolery dronów działają poprzez wysyłanie instrukcji do drona za pomocą sygnałów radiowych. Aby zrozumieć, jak działają, przyjrzyjmy się głównym częściom i ich działaniu.
Nadajniki dronów
Nadajniki drona znajdują się na kontrolerze drona i są częścią odpowiedzialną za konwersję poleceń kontrolera na sygnały radiowe, które są następnie wysyłane do drona.
Odbiorniki dronów
Odbiorniki to anteny, które odbierają sygnały z kontrolera i przekształcają je w dane elektroniczne, na których kontroler lotu może działać.
Kontroler lotu
Ten składnik działa jak mózg drona lub centralny układ nerwowy. Po odebraniu zinterpretowanej informacji od odbiornika określa moc niezbędną do wykonania poleceń wysyłanych z kontrolera.
Kontroler lotu łączy również dane z czujników, dzięki którym dron jest świadomy swojego otoczenia.
Należą do nich:
- Akcelerometry – Czujniki te mierzą prędkość obrotu i określają orientację drona, określając przechylenie i prędkość kątową.
- Magnetometry – Czujniki te pomagają dronowi orientować się w stosunku do północy magnetycznej.
- Żyroskopy – Żyroskopy mierzą również prędkość rotacji, dzięki czemu dron pozostaje stabilny podczas zawisu lub lotu.
ESC (elektroniczny regulator prędkości)
Po tym, jak kontroler lotu uprościł instrukcje do napięcia, teraz od ESC zależy wykonanie tych poleceń, minimalizując moc niektórych silników i zwiększając moc innych silników w zależności od zadania lub kierunku, w którym dron ma wykonać.
Części kontrolera drona
Poniżej znajdują się główne części kontrolera drona.
Prawy drążek
To jest kij po prawej i odpowiada za Roll i Boisko ruchy.
Lewy drążek
To jest drążek po lewej i równoległy do prawego drążka. Odpowiada za odchylenie i przepustnica .
Anteny
Są to nadajniki, które wysyłają sygnały radiowe do drona.
Inne funkcje
Poniżej znajduje się więcej funkcji, które znajdziesz w większości kontrolerów:
- Przycinanie przycisków – Te przyciski pomagają ustawić drona na wypadek, gdyby zaczął dryfować w jedną stronę lub był niestabilny podczas lotu.
- RTH (powrót do domu) – Znajdziesz ten przycisk w większości kontrolerów i w różnych lokalizacjach. Służy do „przywołania” drona z powrotem do punktu startu lub innej ustawionej lokalizacji w razie sytuacji awaryjnej.
- Przyciski aparatu – W przypadku dronów z kamerami możesz rozpocząć nagrywanie, robić zdjęcia lub sterować gimbalem za pomocą kontrolera.
Podstawowe ruchy drona
Poniżej znajdują się główne ruchy drona i co się dzieje, gdy naciskasz drążki kontrolera.
- Rolka – Jest to ruch, który pozwala dronowi poruszać się w prawo lub w lewo wzdłuż osi obrotu, która biegnie od przodu drona do tyłu drona. Dokonuje się tego, przesuwając prawy drążek w lewo lub w prawo. Aby dron mógł się toczyć, ESC zmniejszy moc silników po jednej stronie drona (lewej lub prawej).
- Boisko – Ten ruch umożliwia dronowi poruszanie się do przodu lub do tyłu wzdłuż osi Pitch (X). Osiąga się to, przesuwając prawy drążek do przodu lub do tyłu. ESC zmniejsza moc tylnych śmigieł i zwiększa moc przednich silników, aby obracały się szybciej. Dlatego przednia część drona przechyla się w dół, gdy dron pędzi do przodu.
- Odchylenie – W tym miejscu dron obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wzdłuż osi odchylenia, która biegnie od góry do dołu drona. Na kontrolerze przesuwasz lewy drążek w lewo lub w prawo. Aby to osiągnąć, ESC minimalizuje moc silników w układzie ukośnym.
- Przepustnica – To tutaj dron zwiększa lub zmniejsza wysokość. W takim przypadku wszystkie silniki obracają się z tą samą prędkością. Im szybciej się kręcą, tym wyżej porusza się dron.
Jak drony komunikują się z kontrolerem
Poniżej znajdują się główne kanały komunikacji używane w dronach i kontrolerach.
Częstotliwości radiowe
To jeden z najczęstszych sposobów komunikacji dronów z kontrolerami. Częstotliwości radiowe to niewidzialne fale, które stanowią część widma elektromagnetycznego. Aby działały, muszą istnieć nadajnik i odbiornik, które już opisałem powyżej.
Aby dron mógł komunikować się z kontrolerem, wszystkie muszą być „dostrojone” do tej samej częstotliwości. Ale co się stanie, jeśli w tym samym zakresie i na tej samej częstotliwości znajdzie się inne urządzenie? Właśnie tam pojawia się RFID.
RFID (Radio Frequency Identification) to kod identyfikacyjny przypisany do komunikacji między dronem a kontrolerem. A dron będzie reagował tylko na sygnały zawierające ten konkretny RFID.
Komunikacja dronów preferuje niższe częstotliwości, ponieważ mogą one działać w szerszym zakresie, umożliwiając dronowi oddalanie się dalej od kontrolera. Jeśli jednak częstotliwości są zbyt niskie, będziesz potrzebować bardzo dużych anten. Tak więc, aby zachować równowagę, większość dronów działa w zakresie częstotliwości od 800 do 900 MHz.
Wi-Fi
Większość dronów ma teraz Wi-Fi, zwłaszcza te z aplikacją i kamerą. Wi-Fi umożliwia strumieniowe przesyłanie materiału z drona w czasie rzeczywistym, dając początek jednemu z najbardziej poszukiwanych hobby w świecie dronów, wyścigom FPV.
To tutaj nosisz gogle podobne do VR i latasz dronem, jakbyś był w jego „kokpicie”. W przeciwieństwie do częstotliwości radiowych Wi-Fi działa na częstotliwościach od 2,4 GHz do 5,8 GHz . To bardzo wysokie częstotliwości. Dlatego Wi-Fi działa najlepiej przy mniejszych odległościach.
Globalny system pozycjonowania (GPS)
GPS znacznie usprawnił nawigację dronem. Czyni to poprzez poprawę stabilizacji, umożliwienie powrotu do domu i identyfikację stref zakazu lotów.
Jak więc drony komunikują się z kontrolerami przez GPS? Wysyłasz współrzędne bezpośrednio do drona, a GPS drona będzie podążał za tymi współrzędnymi.
Niektóre drony są zaprojektowane tak, aby nie startowały w strefach zakazu lotów, ale komunikacja o tych strefach faktycznie pochodzi z aplikacji drona. W dzisiejszych czasach możliwe jest nawet wybieranie punktów trasy w postaci współrzędnych, a dron będzie podążał za nimi autonomicznie. Jest to powszechne zastosowanie w dziedzinie geodezji, w której trzeba wykonać zdjęcia lotnicze danego miejsca.
Łącze satelitarne
Jest to bardziej wyrafinowana metoda komunikacji i ma zastosowanie tylko do dronów wojskowych, takich jak drony Hawk czy Predator. Komunikacja za pośrednictwem satelitów pozwala wojsku kontrolować drony, gdy znajdują się tysiące mil od nich. Jednak nadal muszą mieć stację naziemną w obszarze działania drona, aby koordynować start i lądowanie.
W pełni autonomiczny
Ten aspekt jest wciąż rozwijany, ale już widzi pewne zastosowania w sektorach inspekcji i wojskowości. Tradycyjnie pilot ma kontroler do wysyłania sygnałów do drona. Ale w przypadku w pełni autonomicznych dronów możesz dać im obszar zainteresowania, a będą latać w tych obszarach, zbierać dane, określać najlepszą trasę, omijać przeszkody i samodzielnie wracać do miejsca startu.
Dlaczego kontrolery dronów są wyjątkowe w świecie samolotów RC
Poniżej przedstawiamy kilka powodów, dla których kontrolery dronów się wyróżniają.
Skrót „RC”
Jak wspomniano wcześniej, chociaż sterowanie radiowe istnieje od ponad wieku, modele samolotów i pojazdów RC istnieją dopiero od lat 50. XX wieku. Kiedy po raz pierwszy ukuto skrót RC, oznaczało to sterowanie radiowe, ale jeśli chodzi o drony, często odnosi się do zdalnie sterowanego.
Niezależnie od tego odnosi się do tego, jak zdalnie sterować dronem. Technologia RC stosowana w UAV jest również bardziej wyrafinowana niż w innych modelach urządzeń.
Liczba wirników
Kolejną istotną różnicą jest liczba wirników. Większość samolotów RC ma tylko jeden wirnik, co ułatwia sterowanie, ponieważ wszystko, co musisz zrobić, to kontrolować prędkość wirnika i kąt ich śmigieł, aby manewrować.
Z drugiej strony drony mają cztery lub więcej wirników. A kontroler musi kontrolować wszystkie cztery wirniki, aby upewnić się, że dron manewruje tak, jak powinien. Kontrolery lotu i ESC umożliwiają kontrolerowi kontrolowanie prędkości każdego wirnika bez ingerencji w pracę drona. Wyobraź sobie, jak gorączkowo byłoby, gdybyś musiał ręcznie kontrolować prędkość każdego wirnika.
Rozwiązywanie problemów
Jeśli Twój dron nie łączy się z kontrolerem, poniżej znajdziesz kilka możliwych przyczyn i sposobów rozwiązania tego problemu.
Robisz to źle
Jeśli nie możesz podłączyć drona do kontrolera, prawdopodobnie robisz to źle. Każdy dron ma instrukcje, jak to zrobić, więc upewnij się, że je sprawdziłeś i ściśle ich przestrzegasz podczas konfigurowania drona.
Słabe poziomy baterii
Innym problemem, który może powodować problemy z połączeniem, jest niski poziom naładowania baterii kontrolera, drona lub obu. Ważne jest, aby przed lotem dronem sprawdzić poziom naładowania baterii wszystkich urządzeń.
Upewnij się, że używasz najnowszej wersji oprogramowania układowego
Producenci dronów często publikują aktualizacje oprogramowania sprzętowego dla dronów, kontrolerów i aplikacji. Te aktualizacje często naprawiają podstawowe problemy, ale mogą również zakłócać połączenie między dronem a kontrolerem, jeśli nie wszystkie używają tej samej wersji. Innym sposobem na naprawienie tego byłoby odinstalowanie aplikacji drona i ponowne jej zainstalowanie.
Zakłócenia sygnału
Jeśli próbujesz latać w obszarach, w których występują zakłócenia elektromagnetyczne, może to utrudnić połączenie między kontrolerem a dronem. Jeśli twój dron połączy się z kontrolerem i wystartuje, ryzykujesz jego utratę, ponieważ możesz stracić połączenie, gdy dron jest w locie.
Lecisz za daleko od kontrolera
Jeśli po pomyślnym podłączeniu drona do kontrolera i po locie przez jakiś czas pojawi się błąd, że jesteś poza zasięgiem lub materiał wideo traci jakość lub zatrzymuje się, być może lecisz za daleko.
Każdy dron ma swój limit. Niektóre mogą latać kilka stóp od kontrolera, ale niektóre mogą latać nawet na odległość 6 mil, w zależności od rodzaju komunikacji, z którą masz do czynienia. Jednak przepisy w większości regionów wymagają, aby latać w zasięgu wzroku (VLOS). Dlatego zawsze miej drona w zasięgu wzroku i unikaj przelatywania poza jego limit.
Poszukaj pomocy technicznej
Jeśli żadna z powyższych wskazówek nie pomoże, skontaktuj się z zespołem technicznym producenta drona lub zadaj pytanie na forach. Najprawdopodobniej natkniesz się na członka, który doświadczył podobnego problemu i wie, jak go naprawić.
Wybitne postępy w zdalnym sterowaniu dronem
Poniżej znajduje się kilka postępów technicznych, na które należy zwrócić uwagę.
OcuSync
OcuSync to najnowocześniejszy system transmisji DJI, który zapewnia jedne z najdłuższych zasięgów w świecie dronów. Poniżej przedstawiamy postęp OcuSync na przestrzeni lat.
- OcuSync 1.0 – Ta wersja była używana we wszystkich dronach Mavic wydanych przed Mavic 2. Należą do nich Mavic Pro i Mavic Pro Platinum. Został zaprojektowany do przesyłania wideo w jakości 1080p dla transmisji krótkiego zasięgu i 720p dla transmisji dalekiego zasięgu i ma zasięg do 4,3 mili (7KM). W optymalnych warunkach OcuSync pobierze filmy z prędkością 40 Mb/s.
- OcuSync 2.0 – Ta wersja pojawiła się wraz z Mavic 2 w 2018 roku i istnieje w większości dronów wydanych później. Przyszedł jako ulepszenie do wersji 1.0, ponieważ transmituje 1080p zarówno w transmisji dalekiego, jak i krótkiego zasięgu. Kolejnym ulepszeniem jest to, że OcuSync 2.0 automatycznie przełącza się między 5,8 a 2,4 GHz. To sprawia, że jest idealny do obszarów z wieloma źródłami zakłóceń.
- OcuSync 3.0 – To najnowsza wersja i wykorzystuje zupełnie nowy system transmisji wideo, który wykorzystuje 4 anteny zamiast 2, jak w wersji 2.0. DJI ulepszyło również system transmisji wideo, umożliwiając przesyłanie filmów HD z zasięgu do 7,5 mil (12 km).
Inteligentne kontrolery
Są to kontrolery przeznaczone do współpracy z kilkoma dronami. Dobrym przykładem jest inteligentny kontroler DJI, zaawansowany kontroler, który zawiera 5,5-calowy ekran, system transmisji OcuSync 2.0, zasięg do 10 km i wbudowane możliwości aplikacji.
Możesz użyć aplikacji DJI Go lub Fly lub pobrać aplikacje innych firm. Co więcej, ma funkcję DJI Go Share, która umożliwia strumieniowe przesyłanie zdjęć bezpośrednio do kanałów mediów społecznościowych.
DJI Smart Controller łączy w sobie funkcje smartfona lub tabletu oraz standardowego kontrolera. Ale został również ulepszony, aby był bardziej wytrzymały i niezawodny niż standardowy smartfon.
Obecnie drony kompatybilne z DJI Smart Controller obejmują:
- DJI Mini 2
- Mavic Air 2
- Mavic 2 i Mavic 2 z serii Enterprise
- Phantom 4 Pro V2.0
BVLOS (Beyond Visual Line Of Sight) latanie
Jak wspomniano wcześniej, w większości regionów piloci dronów muszą latać dronami w zasięgu ich wzroku. Ogranicza to jednak możliwości wykorzystania dronów, zwłaszcza w zastosowaniach takich jak dostarczanie żywności i inspekcje przemysłowe. Jednak ostatnio większość producentów dronów i interesariuszy jest pionierem BVLOS, aby rozszerzyć zakres, w którym można używać dronów.
Więc jak to działa?
Pilot będzie polegał na czujnikach, danych telemetrycznych i nawigacji GPS, aby wiedzieć, gdzie jest dron i nawigować nim. Latanie BVLOS wymaga więcej umiejętności w porównaniu do VLOS.
Poniżej znajdują się niektóre korzyści, jakie BLVOS ma w porównaniu z VLOS;
- Jest bezpieczniej – W obszarach, w których pilot drona musi latać w niebezpiecznych obszarach, takich jak strefy pożarowe i wycieki gazu, wejście pilota w obszar i latanie VLOS byłoby niebezpieczne. Ale BVLOS sprawia, że jest to bezpieczniejsze, ponieważ pilot może ustawić się mile dalej w bezpiecznej odległości i nadal może latać nad obszarem.
- Jest taniej – W obszarach, w których drony nie mogą latać BVLOS, muszą używać helikopterów, które są drogie i mało elastyczne. Ale drony zaprojektowane do latania BVLOS mają dłuższy czas lotu, co oznacza, że mogą latać nad tym samym obszarem kilka razy, nie kosztując tyle co helikopter.
- Dane są dokładniejsze – Drony mogą latać na bardzo małych wysokościach, co pozwala im robić zdjęcia w wysokiej rozdzielczości, z których użytkownicy mogą uzyskać więcej danych w porównaniu do samolotów załogowych.
Niestety nadal istnieje zbyt wiele ograniczeń dotyczących BVLOS, zwłaszcza w USA. Musisz ubiegać się o kilka zwolnień i nie ma gwarancji, że będziesz mógł latać. Ale przepisy dotyczące dronów wciąż ewoluują na całym świecie, więc możemy spodziewać się, że BVLOS zostanie wkrótce dopuszczony.
Najczęściej zadawane pytania
Czy możesz podłączyć dowolny pilot do drona?
Nie całkiem. W większości przypadków kontrolery dronów nie są wymienne . Na przykład nie można używać pilota Autel do sterowania dronem DJI. Są jednak przypadki, w których drony z tej samej serii mogą używać tego samego kontrolera, takiego jak Mini 2 i Mavic Air 2. Istnieją również kontrolery przeznaczone do sterowania kilkoma dronami, takie jak Smart Controller DJI i Autel Smart Controller.
Czy możesz sterować dronem za pomocą smartfona?
Tak, możesz. Większość dronów jest wyposażona w aplikacje, które pozwalają sterować kamerą, gimbalem, startem i lądowaniem oraz niektórymi inteligentnymi trybami lotu za pomocą smartfona w połączeniu z kontrolerem.
Niektóre drony, takie jak Tello, są przeznaczone do latania wyłącznie ze smartfonem bez użycia osobnego kontrolera.
Czy istnieje uniwersalna aplikacja do drona?
Nie całkiem. Aplikacje drona są zaprojektowane do pracy z określonym modelem drona i marką. Nie możesz ich zamienić. Istnieją jednak aplikacje, takie jak Litchi, DroneDeploy i RainBow, które współpracują z większością dronów i mogą być użyte do rozszerzenia funkcjonalności drona. Ale nie wszystkie drony są kompatybilne z tymi aplikacjami.
Czy możesz kupić pilota?
Tak, możesz. Jeśli Twój kontroler jest uszkodzony, zgubił się lub planujesz zbudować własnego drona, możesz go kupić. Zawsze warto zaopatrzyć się w kontroler od producenta drona, aby zapobiec unieważnieniu gwarancji.
Budując drona, możesz znaleźć kontrolery dronów innych firm, ale budowanie własnego nadal jest opcją. Rodzaj posiadanego drona określa kontroler drona, którego chcesz użyć. Zacznij więc od zakupu wysokiej jakości drona.
Referencje:
Historia sterowania radiowego
Zdjęcie:William Bayreuther