FPV FLUG

Aus FPV-Community.de Wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche

1)Allgemeines über FPV

UNDER CONSTRUCTION BY --HankMoody82 22:24, 12. Sep 2012 (CEST)

FPV fliegen bedeutet ein Flugmodell über das Live-Videobild einer Kamera am Flugzeug zu steuern. Das setzt einiges an Vorbereitung voraus, sowohl was das Equipment angeht (zusätzliche Komponenten am Flugzeug und am Boden) sowie auch das persönliche fliegerische Können.

Doch bevor wir zu den Komponenten kommen müssen wir uns die rechtliche Situation ansehen. Die erste Entscheidung steht jedoch schon vor dem Kauf des "Minimum Equpiments" an - nämlich auf welcher Frequenz man das Videosignal übertragen möchte. Frei benutzbar sind in Deutschland und Österreich die Frequenzen 2,4GHz und 5,8GHz. Die maximal erlaubte Sendeleistung beträgt bei 2,4GHz 10mW und bei 5,8GHz 25mW. LINK ZU Gesetz und Recht: wo und wie darf ich fliegen?

Um FPV fliegen zu können benötigt man (neben dem zum Modellfliegen notwendigen Equipment) ein Minimum an zusätzlichen Komopnenten:

Am Flugzeug:

- Videokamera

- Videosender

- Antenne


Am Boden:

- Videoempfänger

- Antenne

- Ausgabegerät


Darauf aufbauend gibt es noch einiges an optionalem Equipment wie diverse Sensoren, OSD (On Screen Display), Stabilisatoren, Videorecorder, HD Kameras, Diversity, Antennen tracking, etc. Diese werden unter dem Punkt "Optionales FPV Equipment" näher beschrieben.

2) Funktion

Die FPV Kamera nimmt das Videobild auf und leitet es analog an den Videosender weiter. Dieser sendet das Signal dann analog entweder auf 2,4GHz oder 5,8GHz an den Videoempfänger am Boden. Dieser empfängt es mit seiner Antenne und gibt es wiederum analog an das Ausgabegerät und eventuelle Rekorder weiter. Das ganze passiert Live, sprich mit (quasi) keiner Verzögerung.


3) Videoübertragung auf 2,4GHz

Vorteile

Prinzipiell ist die Übertragung umso Lichtähnlicher je höher die Frequenz ist. Daher haben die 2,4GHz Systeme den Vorteil der etwas ungestörteren Übertragung, sprich Objekte die zwischen Sender und Empfänger liegen stören nicht in dem Ausmaß wie bei höheren Frequenzen. Die Qualität der Übertragung hängt stark von den verwendeten Antennen ab.

Nachteile

Der Nachteil von 2,4GHz Systemen liegt auf der Hand - buchstäblich. Wer mit seinem RC Sender auf 2,4GHz sendet kann für die Videoübertragung nicht ebenfalls 2,4GHz verwenden. Dieses Problem kann man allerdings mit 35MHz RC Sendern umgehen.


4) Videoübertragung auf 5,8GHz

Vorteile

Der größte Vorteil ist schlicht der, dass man 2,4GHz RC Sender verwenden kann. Deren Vorteil ist die ausgeschlossene Möglichkeit das zwei RC Sender zur gleichen Zeit auf der gleichen Frequenz senden.

Nachteile

Die Übertragung auf 5,8GHz ist etwas lichtähnlicher als die auf 2,4GHz. Das bedeutet dass Objekte in der LOS (line of sight, Sichtlinie) zwischen Sender und Empfänger liegen mehr Störungen produzieren. Im schlimmsten Fall gibt es "Funkschatten" wo der Empfang nicht mehr möglich ist (wenn man z.B. hinter einen Baum fliegt).


5) Sendeleistung im 2,4GHz und im 5,8GHz Band

Informationen zu den erlaubten Frequenzbereichen und Leistungen, sowie eine Hilfe zur Berechnung der abgestrahlten Leistung

Abkürzungen
EIRP = Equivalent Isotropically Radiated Power (Abgestrahlte Leistung)
CP = Circular Polarization
CL = CloverLeaf (Senderantenne)
SPW= Skew Planar Wheel (Empfängerantenne)
RF = Radio Frequency
Gesetzliche Regelungen
Die maximale Sendeleistung für einen Analogen 2,4GHz Videosender darf in Deutschland 10mW EIRP nicht überschreiten.
Die maximale Sendeleistung für einen Analogen 5,8GHz Videosender darf in Deutschland 25mW EIRP nicht überschreiten.
Nutzbare Frequenzen und erlaubte abgestrahlte Leistung (EIRP)
Sämtliche Frequenzen außerhalb der angegebenen Bereiche sind nicht erlaubt!
2,4 GHz - 2,835 GHz 10mW (EIRP)
5,725 GHz - 5,875 GHz 25mW (EIRP)
Für Amateurfunker und in anderen Ländern können andere Regeln gelten.
Da dies ein Deutsches Forum ist, sind nur Beiträge und Angebote im Rahmen der, in Deutschland für Jedermann erlaubten Frequenzbereiche und Leistungen erwünscht!
Der aktuell gültige Frequenznutzungsplan ist hier [1] zu bekommen.
Die für FPV relevanten Informationen sind auf den folgenden Seiten zu finden:
2,4 GHz - Seite 344, Frequenznutzungsteilplan 279, Eintrag 279003
2,4 GHz - Seite 348, Frequenznutzungsteilplan 280, Eintrag 280004
5,8 GHz - Seite 387, Frequenznutzungsteilplan 311, Eintrag 311003
5,8 GHz - Seite 389, Frequenznutzungsteilplan 312, Eintrag 312003
5,8 GHz - Seite 391, Frequenznutzungsteilplan 313, Eintrag 313003
5,8 GHz - Seite 394, Frequenznutzungsteilplan 314, Eintrag 314003
Theoretisches
10mW Sendeleistung (2,4GHz) + 3dBi Stabantenne = 20mW EIRP
10mW Sendeleistung (2,4GHz) + 2dBi Stabantenne = 15,9mW EIRP
10mW Sendeleistung (2,4GHz) + 1dBi CP CL = 12,6mW EIRP
25mW Sendeleistung (5,8GHz) + 3dBi Stabantenne = 50mW EIRP
25mW Sendeleistung (5,8GHz) + 2dBi Stabantenne = 40mW EIRP
25mW Sendeleistung (5,8GHz) + 1dBi CP CL = 32mW EIRP
Berechnungen db zu mW
0 dBm = 1mW
1 dBm = 1,26mW
2 dBm = 1,58mW
3 dBm = 2,00mW
4 dBm = 2,51mW
5 dBm = 3,16mW
6 dBm = 3,98mW
7 dBm = 5,01mW
8 dBm = 6,31mW
9 dBm = 7,94mW
10 dBm = 10,00mW (Diese Sendeleistung ist im 2,4 GHz Band erlaubt!)
11 dBm = 12,59mW
12 dBm = 15,85mW
13 dBm = 19,95mW
14 dBm = 25,12mW ~25mW (Diese Sendeleistung ist im 5,8 GHz Band erlaubt!)
15 dBm = 31,62mW
16 dBm = 39,81mW
17 dBm = 50,12mW
18 dBm = 63,1mW
19 dBm = 79,43mW
20 dBm = 100,00mW
21 dBm = 125,89mW
22 dBm = 158,50mW
23 dBm = 199,53mW
24 dBm = 251,19mW
25 dBm = 316,23mW
26 dBm = 398,11mW
27 dBm = 501,19mW
28 dBm = 630,96mW
29 dBm = 794,33mW
30 dBm = 1.000,00mW (1 Watt!)
31 dBm = 1.258,93mW
32 dBm = 1.584,89mW
33 dBm = 1.995,26mW
34 dBm = 2.511,89mW
35 dBm = 3.162,28mW
36 dBm = 3.981,07mW
37 dBm = 5.011,87mW
38 dBm = 6.309,57mW
39 dBm = 7.943,28mW
40 dBm = 10.000,00mW (10 Watt!)

6) Andere Frequenzen

Andere Frequenzen, als die oben genannten, sind auch für Amateurfunker nicht für Vdeoübertragungen zum Steuern eines Modells freigegeben! Siehe die beiden Beiträge bei RC-Network [2] [3]

7) Antennen

Grundsätzlich muss gesagt werden dass ein Videosender/-empfänger AUSSCHLIESSLICH mit der originalen Antenne verwendet werden darf. Wird die Antenne abgeändert oder eine andere Antenne verwendet erlischt die Betriebserlaubnis des Geräts. Da es sich hierbei aber um eine gesetzliche Auflage handelt die noch nie nachweisbar geahndet wurde und die Vorteile von anderen Antennen enorm sind behandeln wir dieses Thema trotzdem.

Die gängisten Antennenarten sind:

Marconi-Antenne (Stabantenne)

Fast alle Videosender werden werksseitig mit diesen Antennen ausgerüstet da sie günstig sind und eine gute Abstrahlung in alle Richtungen aufweisen.

Patchantenne

Diese Antennen haben einen sogenannten Antennengewinn von ca. 10dBi. Bei Patchantennen handelt es sich um Richtantennen die einen Empfangskorridor haben in dem man auch aus größeren Distanzen Empfang hat. Ausserhalb dieses Korridors ist der Empfang sehr schlecht oder gar nicht gegeben. Bei Patchantennen ist der Korridor etwa DEFINITION °.

Yagi-Antenne

Bei Antennen dieser Bauform ist ein Antennengewinn bis zu 15dBi möglich. Der Empfangskorridor ist schmäler als bei Patchantennen, etwa DEFINITION °, dafür ist der Empfang in diesem über noch größere Distanzen möglich. Ausserhalb des Korridors ist der Empfang auch hier schlecht bis unmöglich.


8) Diversity und Antennen tracking

Gerichete Antennen, wie etwa Jagi- Antennen bringen innerhalb Ihres Empfangskegels einen erheblichen Reichweitenvorteil. Dieser Vorteil wird durch den Nachteil erkauft, dass außerhalb des Empfangskegels die empfangene Signalstärke deutlich einbricht. Um trotzdem in einem weiträumigen und weitwinkligem Gebiet fliegen zu können, gibt es zwei Möglichekiten: 1. die Verwendung von mehr als eines Empfangsantenne, die in verscheidenen Winkeln angeordnet sind, um einen weiteren Bereich abzudecken. Eine mehr oder weniger aufwändige Auswertungselektronik sorgt dann dafür, dass das jeweils beste Videosignal auf dem Ausgabegerät angezeigt wird. Diese Variante wird als Diversity bezeichnet. Dabei wird für jede Antenne eine eigener Empfänger und die Auswertungselektronik benöigt. 2. die Nachführung der Antenne, also die Ausrichtung der Empfangsantenne auf den fliegenden Kameraträger, im Englischen "antenna tracking". Die technische Umsetzung der Nachführung kann im einfachsten Fall darin bestehen, dass ein Helfer mit der Antenne auf das Fluggerät zielt. Fortschritlichere Systeme automatisieren die Nachführung, wobei 2 grunsätzliche Varianten gibt, die Nachführung technisch umzusetzten: a) Übermittlung der GPS-Position des Flugobjekts mittels eines Telemetriekanals, eine zweiter GPS- Empfänger auf der Antenne und ein Mikrocontroller sowie ein paar Servo´s erledigen den Rest. b) In Kombination mit dem oben beschriebenen Diversity besteht die Möglichkeit, mit einem Mikrocontroller die Nachführug durch Schwenken der Antennen in Richtung des stärkeren Signals zu erreichen. Für beide Ansätze gibt es sowohl käuflich zu erwebende Systeme, als auch Eigenbauversionen mit entsprechender Dokumentation im Netz.

9) Optionales FPV Equipment

Am Flugzeug: OSD: [Link zur OSD-Gesamtübersicht]

Stabi, Sensoren, Datalogger, HD Cam

Am Boden: Diversity, Tracking, Recorder, Ausgabegeräte