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极客生涯|Wi-Fi+高清视频+无人机=不稳定

悦智网  · 公众号  ·  · 2017-12-18 15:30

正文


我准备重操几年前的旧业,以第一人称视角(FPV)操纵无线电控制的飞机模型。你可以以这种方式控制飞机,观看机载摄像机传送到地面的实时视频。美国联邦航空管理局(FAA)颁布禁止以这种方式操纵飞机模型的司法解释后,我便放弃了这一爱好。简而言之,根据FAA的定义,飞机模型需要随时保持在视域范围内,而视频目镜或其他视觉辅助工具(不包括眼镜)会妨碍视线,因此模型飞机条例规定,禁止以FPV操控模型飞机。

但去年FAA颁布《小型无人机系统条例》,放开了对FPV的管制,如果你像我最近一样,成为一名认证遥控飞行员,便可以以FPV操纵无人机。所以我重新拿出了FPV装置,最近一直在学些新花样。

我看上了一款高清数字视频系统,名为Wifibroadcast。它是一种开源软件集,在每个终端使用普通的Wi-Fi软件狗和树莓派硬件,为FPV提供遥感勘测、记录功能和高清视频。此外,Wi-Fi发射器和接收器无须相互关联(这要求它们交互通信,而不是由接收器收听发射器信号广播那么简单)。这样,在无法维持相关连接的情况下,视频链路会随距离缓缓衰减,而不是突然关闭。除低成本的高清视频外,有没有更好的办法重新使用FPV?

我买了相关装置,将它安装到模型飞机上。我需要稍稍修改一下开源代码,好让它更好地配合飞行控制器和GPS,这倒是不难。此外我还要合计一下怎么将树莓派Zero和摄像模组装到飞机上,以使伺服系统左右移动摄像机。

视频传输会在2.4千兆赫的Wi-Fi频带上通过插入树莓派的软件狗进行,控制飞机的电子器件和视频设备之间的无线电干扰对我而言都不是问题:我跟其他FPV爱好者不同,我还在用72兆赫的无线电控制器。

有一次我把东西都放在台架上,带上装置去附近的玉米地试飞,结果发现配合摄像模组使用的160度镜头实在太宽了,地平线都扭曲了,对焦也不是很好。好在Wifibroadcast的高清视频传送效果不错。但很快我就意识到我的无线电操纵链路受到了损坏,只好匆忙降落。

地面测试显示,问题的根源在于树莓派Zero。即便没有连接Wi-Fi软件狗,树莓派自身也会产生大量无线电干扰,造成控制不稳定。

我相信,换成现代2.4千兆赫扩展频谱无线电控制系统后,就不会轻易被树莓派干扰了。当然,现在我还是要处理Wi-Fi传输和无线电控制信号之间的干扰。经过一系列调查,我找到了解决方法。我从Hitec处购买了一个自适应跳频扩展频谱远程控制系统,它可以设置为扫描频谱,仅使用无干扰部分。这样,视频和控制无线电就可以共享同样的频带,至少我是这么打算的。

它能起到些作用,但效果不是特别好。从大量的范围检测和另一次试飞可以看出,2.4千兆赫飞行控制现在十分稳定,但视频质量不如72兆赫。将树莓派接收器挪远一点(这样我就可以将远程控制发射器拿在手里)效果会好一些,但即便是用一条长长的高清多媒体接口线缆拖了10米的距离,也没有消除视频的锯齿。

我决定再试一次,买了一对能在5.8千兆赫带宽上运行的Wi-Fi软件狗,看看能不能再改善系统功能。不可思议的是,在获取可用视频时,这方法毫无用处。我不明所以,但我看到其他人用Wifibroadcast做实验时也出现过类似的情况,所以我放弃了。

最要命的是,我发现树莓派Zero的摄像机接头与其带状电缆连接不稳。这就麻烦了。毕竟,使用FPV时,连接器振动会造成视频突然中断,这是令人难以忍受的。

最后,我总结出,尽管这一高清视频系统功能又多又有趣,但恐怕不适用于FPV。不过如果你要在其他不需要无线电进行控制的环境下同时播放高清视频,两台运行Wifbroadcast的树莓派计算机可能会很适合你。

作者:David Schneider

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