El vídeo en directo de FPV con antena de radiofrecuencia, transmisor y receptor es una de las principales razones por las que los drones se han vuelto tan populares.
Esta transmisión de vídeo en directo, junto con cámaras de alta calidad, permite que los drones se utilicen de muchas maneras positivas en numerosos sectores. Es una experiencia de vuelo fantástica, ya que estás viendo lo que ve la cámara del dron. Si está usando las mejores gafas FPV, se siente como si estuviera en el avión teledirigido.
Para volar un dron, no necesitas entender la tecnología que hay detrás de todo esto, ya que los drones se han vuelto muy fáciles de volar. Sin embargo, comprender la tecnología de transmisión de vídeo en directo de los UAV le ayudará si desea aumentar el alcance de vídeo en directo de su avión no tripulado o solucionar problemas en el transmisor y receptor de vídeo.
Si desea construir y diseñar aviones teledirigidos, es esencial comprender el vídeo en directo de los aviones teledirigidos utilizando las radiofrecuencias, los transmisores y la tecnología de señalización del receptor.
Este post le ayudará a aprender sobre la transmisión de vídeo en directo, las frecuencias de radio, las antenas omnidireccionales y direccionales y cómo aumentar el alcance de la FPV desde cualquier avión no tripulado. Hemos añadido algunos videos fantásticos de tecnología de antenas aquí.
Antena Drone FPV Vídeo en Vivo
Cuáles son las señales de radio de los UAV a las que se responde
Las radiofrecuencias siempre necesitan una antena para transmitir y recibir señales de radio. Las señales de Drone FPV (First Person View) o las señales de los transmisores de video en vivo no son diferentes.
Si usted tiene un transmisor FPV como en la foto de arriba que es un transmisor de video de 200 miliwatts, 5.8GHz, 40 canales, produce un patrón de radiación omnidireccional a partir de su antena de polarización circular.
Patrones de radiación omnidireccionales
En la radiocomunicación, una antena omnidireccional es una clase de antena que irradia uniformemente la potencia de las ondas de radio en todas las direcciones en un plano, con la potencia radiada disminuyendo con el ángulo de elevación por encima o por debajo del plano, cayendo a cero en el eje de la antena. Este patrón de radiación a menudo se describe como en forma de esfera o dona.
Diagrama omnidireccional de una antena de polarización circularSi puede visualizar el transmisor de vídeo de arriba con la antena en el centro de un globo, entonces la radiación que sale de la antena se esparce en todas las direcciones.
El patrón de radiación es más o menos un círculo u omnidireccional que es una cantidad igual de fuerza en todas las direcciones.
Ahora, si tiene una antena receptora omnidireccional con polarización circular correspondiente, puede recibir la señal de vídeo FPV más o menos igual en cualquier dirección desde el transmisor FPV.
La distancia de recepción de la señal de vídeo depende del transmisor y del receptor que esté utilizando. La calidad de video se volverá granulosa o perderá el video a medida que el receptor y el transmisor se alejen uno del otro. Usando el transmisor omnidireccional de arriba y la antena correspondiente dará una señal de video en vivo de hasta 1.5 millas (2.4 km) de alcance.
Ahora, suponiendo que desea recibir una transmisión de vídeo en directo de más de 1,5 millas (2,4 km). Por ejemplo, desea recibir una transmisión de vídeo FPV en directo desde su UAV a partir de 3 millas (4,8 km).
Puede decidir utilizar un transmisor y un receptor FPV más potente. Sin embargo, para duplicar el rango, necesitaría cuadruplicar la potencia. Así que si un transmisor de 200 miliwatts da un rango de transmisión de video de 1.5 millas, entonces usted necesitaría un transmisor de 800 miliwatts para duplicar el rango de video en vivo. Cuanto más potente sea el transmisor de vídeo, mayor será el agotamiento de la batería.
Además, dependiendo del lugar donde viva, un transmisor más potente puede tener un efecto en otros dispositivos cercanos, así como recibir interferencias de otros dispositivos, que pueden ser tanto la señal de vídeo de su avión no tripulado como la del sistema de navegación GPS de los aviones no tripulados.
Así que realmente necesitas mantener la potencia transmitida lo más baja posible.
Drone FPV Ganancia de Video en Vivo
Otra forma de ampliar el alcance del video en vivo del dron es tener una antena en el receptor que permita cierta ganancia. La ganancia es como tener más poder y la matemática detrás de la ganancia es siempre la misma. Cada vez que duplique la potencia del transmisor, obtendrá 3 decibelios adicionales de ganancia de antena.
Si cuadruplicas la potencia, obtendrás el doble del rango de vídeo. Así que 4 veces la potencia, será igual a 6 seis decibelios de ganancia. Eso requiere 2 lotes de 3 decibelios por 6 decibelios de ganancia de antena.
Por lo tanto, si utilizamos una antena receptora de 6 decibelios con ganancia, es lo mismo que utilizar un transmisor de 800 miliwatts para pasar de 1.5 millas a 3 millas de distancia del transmisor de video.
Usted podrá recorrer 3 millas sin cambiar nada en el transmisor. Todo lo que se requiere es una antena en el receptor que tiene 6 decibelios de ganancia.
¿Cuál es la respuesta a la ganancia de antena?
La ganancia de antena es una medida relativa de la capacidad de una antena para dirigir o concentrar la energía de radiofrecuencia en una dirección o patrón particular. La medida se mide típicamente en dBi (Decibelios relativos a un radiador isotrópico) o en dBd (Decibelios relativos a un radiador dipolo).
Así que con la antena omnidireccional el rango de radiofrecuencia (RF) tenía forma de dona o esfera.
Con la antena de ganancia, la RF está más concentrada en una dirección determinada. Ya no tenemos la forma de rosquilla o esfera. Debido a la naturaleza de la antena, concentra la radiofrecuencia mucho más en una dirección en particular. La antena de ganancia también se conoce como antena direccional.
Por lo tanto, los 6 decibelios necesarios para duplicar el alcance del vídeo en directo en el avión teledirigido se obtienen concentrando la frecuencia de radio en una dirección más estrecha y concentrada. Así es como obtenemos ganancias.
Porque la ganancia de la antena es sólo en una dirección, que también es más estrecha que la omnidireccional, entonces si volamos nuestro dron detrás de esta antena o fuera de la frecuencia de radio estrecha, entonces empezamos a perder el video en vivo.
Incluso si el avión no tripulado está lo suficientemente cerca del piloto en tierra, pero si el transmisor está fuera del rango de antena direccional, entonces el video en vivo no va a ser recibido.
El rango detrás y fuera de la antena de ganancia direccional es mucho menor porque toda esa frecuencia de radio direccional está en el frente.
Uso conjunto de las antenas de ganancia omnidireccional y direccional
La forma ideal de recibir vídeo en directo es utilizar tanto la antena direccional para obtener el máximo de vídeo en una dirección. En nuestro ejemplo anterior, se trata de 3 millas de transmisión de vídeo. Luego, usando un controlador diversity junto con una antena omnidireccional, usted recibirá el rango de 1.5 millas cuando se mueva hacia afuera y detrás de la antena direccional.
Lo que esto realmente significa, es que cuando usted está volando, habrá áreas donde la antena omnidireccional va a tener la señal más fuerte y otras áreas donde la antena direccional tendrá la señal más fuerte. Un controlador Diversity cambiará entre la antena direccional y la antena omnidireccional.
Controladores de diversidad
Un controlador Diversity se utiliza para conectar al menos dos receptores de vídeo inalámbricos entre sí. Puede comprar fácilmente controladores Diversity con muchos canales. Muchos entusiastas de los drones construyen sus propias tablas de diversidad de 2, 4 y 6 canales.
Una Junta de Diversidad debe ser capaz de recibir dos canales diferentes al mismo tiempo y poder cambiar automáticamente a la mejor antena. Un ejemplo de una Junta de Diversidad, también conocida como un Receptor de Diversidad es el JIMI D58-2.
Aquí hay un excelente video que explica en primera persona la transmisión de video en vivo, controladores de diversidad y receptores de antena.
Antena de ganancia múltiple para un vídeo vivo más amplio y más largo
Ahora, cuando usted está volando con una antena direccional para una transmisión de video en vivo más larga, es un rango de vuelo largo pero bastante estrecho. Entonces, ¿cómo se llega a expandir hacia afuera del estrecho patrón de radiación para ser captado por el receptor?
Podrías usar un sistema de seguimiento de antena direccional UAV. Estos sistemas giran y rastrean a medida que vuela su avión teledirigido. El puede ser bastante caro y algunos tienen un alcance asombroso. La antena de rastreo UAV móvil de gama alta tiene un alcance de 62 millas (100 km). Otro es el rastreador de antena Veronte.
Estos sistemas de rastreo de antenas son bastante caros. Por lo tanto, lo que puede hacer para obtener un rango más amplio es utilizar 2 o más antenas direccionales junto con una tarjeta controladora del receptor de diversidad de canales múltiples.
Los patrones de radiofrecuencia direccional deben superponerse y entonces usted obtendrá una propagación para que pueda volar su dron en un área más amplia que con una sola antena direccional.
Ahora tienes un área mucho más amplia para volar y recibir el video en vivo. A medida que el dron vuela de un área a otra, el controlador Diversity cambiará automáticamente de antena para elegir la que tenga la señal más fuerte.
Drones con Transmisión de Video en Vivo de Largo Alcance
Hace unos años, no había muchos vehículos aéreos no tripulados en el mercado, que pudieran transmitir vídeo en directo a cualquier tipo de distancia decente. Sin embargo, hoy en día, los drones de DJI como el Mavic Pro, Inspire 2 y Phantom 4 pueden transmitir vídeo en directo desde una distancia de 4,3 millas (7 km).
El último y nuevo DJI Mavic 2 Pro y Mavic 2 Zoom han empujado la distancia máxima de transmisión de vídeo aún más lejos a 5 millas (8 km).
El Yuneec Typhoon H tiene una distancia de transmisión de 1 milla (1.6 km) y el Walkera Voyager 4 tiene una transmisión de video de 0.6 millas (1 km).
Su realmente es una lista enorme de UAVs en el mercado que tienen un rango de transmisión de vídeo excepcional.
Última tecnología de transmisión de vídeo en directo
DJI OcuSync
El avión teledirigido DJI Mavic Pro utiliza un sistema de transmisión de vídeo recientemente desarrollado llamado OcuSync. Es parte de la familia de transmisión de vídeo Lightbridge de DJI y OcuSync funciona mucho mejor que otros sistemas de transmisión analógicos WiFi y RF.
OcuSync utiliza tecnologías de compresión digital y transmisión de canales más eficaces, lo que le permite transmitir vídeo de alta definición de forma fiable incluso en entornos con fuertes interferencias electromagnéticas.
En comparación con la transmisión analógica tradicional, OcuSync puede transmitir vídeo a 720p y 1080p, que es de 4 a 10 veces mejor calidad, sin ningún tipo de emisión de color, interferencia estática, parpadeo u otros problemas asociados con la transmisión analógica. Incluso cuando se utiliza la misma cantidad de potencia de transmisión de radio, OcuSync transmite más allá de lo analógico a 7 km (4,3 millas).
Hay otro beneficio de esta tecnología de transmisión de vídeo OcuSync recientemente desarrollada. Los sistemas de transmisión de vídeo analógicos normales no suelen estar integrados en todo el sistema del UAV, por lo que puede haber problemas de latencia en el vídeo que se recibe.
OcuSync es capaz de lograr un equilibrio perfecto entre latencia y receptividad, reduciendo la latencia a 5 milisegundos para los comandos de transmisión del mando a distancia, 10 milisegundos para los datos de vídeo y 130 milisegundos para el vídeo.
DJI OcuSync 2.0
La distancia máxima de transmisión de vídeo del Mavic 2 Pro y Mavic 2 Zoom es de 8 km (5 millas). Ahora, para alcanzar esto, el dron debe estar volando sin obstrucciones y en línea de visión usando el Control Remoto con la aplicación DJI Go 4 conectada. El área debe estar libre de interferencias electromagnéticas que interrumpan la transmisión de vídeo.
El Mavic 2 Pro y el Zoom incorporan la tecnología DJI OcuSync 2.0. Esta tecnología OcuSync 2.0 es compatible con las bandas de frecuencia de 2,4 GHz y 5,8 GHz, y ofrece una mayor resistencia a las interferencias y capacidades de conmutación automática para proporcionar las señales de transmisión de vídeo de 1080p de 5 millas (8 km).
Vídeo de ganancia y alcance de la antena FPV
Ahora, para terminar este post, aquí hay un video fantástico que explica todo acerca de la ganancia y el alcance de las antenas de FPV en vivo.