劉澤宇

作為航空模型的一個(gè)新類型，多旋翼航拍機(jī)的出現(xiàn)，拉近了人與天空的距離。操縱者可以站在地面，操縱航拍機(jī)在天空中翱翔，并從空中視角欣賞大地的美景。那么有沒(méi)有哪種固定翼航空模型，也能幫助大家“飛”上天空、俯瞰大地？答案是肯定的，那就是FPV模型飛機(jī)。

FPV飛行，全稱為First Person View，直譯為第一視角飛行。用于FPV的模型飛機(jī)可攜帶小型攝像機(jī)在天空中飛行。相較于多旋翼航拍機(jī)，F(xiàn)PV模型飛機(jī)具有航時(shí)長(zhǎng)、航程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。筆者曾利用市面上現(xiàn)有的航模設(shè)備，制作了一架低成本、航拍效果尚佳的FPV模型飛機(jī)“賊鷗”。下面介紹一下這套FPV航拍機(jī)。

一、載機(jī)

要想把攝影或攝像設(shè)備安全平穩(wěn)地送上天，最重要的是選擇一架合適的載機(jī)。在航模論壇中，筆者經(jīng)?？匆?jiàn)有人發(fā)帖，講述自制載機(jī)的過(guò)程。但如果沒(méi)有扎實(shí)的航模理論基礎(chǔ)和制作實(shí)踐，建議還是購(gòu)買成品機(jī)作為FPV載機(jī)。畢竟要攜帶多種設(shè)備上天，載機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、飛行安全性等問(wèn)題不容輕視。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)航模載機(jī)的廠商不少，有天行者、天捷力、MFD、i-soar等品牌。在此推薦MFD的“雙子星”和i-soar one兩款載機(jī)。它們都采用大翼展的氣動(dòng)布局，翼面積大、翼載荷低、推重比小、所需動(dòng)力小，適合長(zhǎng)航時(shí)和遠(yuǎn)距離飛行。至于這兩款載機(jī)的具體性能參數(shù)，可通過(guò)搜索關(guān)鍵字“雙子星 FPV”、“i-soar”查到，在此不做贅述。

二、飛控

要做FPV飛行，載機(jī)還需具備一個(gè)核心部件——飛控?，F(xiàn)在用到的FPV飛控有商品控和開(kāi)源控兩大類。商品飛控雖然操作起來(lái)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但是功能不及開(kāi)源飛控多。開(kāi)源飛控的優(yōu)點(diǎn)是功能多，調(diào)試到位的話性能會(huì)超過(guò)商品飛控；缺點(diǎn)是調(diào)試復(fù)雜，尤其是PID參數(shù)的調(diào)整，很讓人頭疼。而商品飛控一般采用智能PID控制，調(diào)試起來(lái)很簡(jiǎn)單，可做到上機(jī)即飛。所以不管是商品飛控還是開(kāi)源飛控，都各有優(yōu)勢(shì)，模友可根據(jù)需要自行選擇。接下來(lái)為大家推薦幾款經(jīng)典的FPV用飛控。

1.開(kāi)源“神控”——APM飛控

APM飛控幾乎涵蓋了FPV飛行需要用到的所有功能，且在主控程序上留有多個(gè)接口，方便玩家自行開(kāi)發(fā)，被不少模友譽(yù)為“神控”。這款飛控的價(jià)格低廉，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上單價(jià)一般在200元左右，支持多種外圍設(shè)備接入。使用APM飛控時(shí)，模友們遇到的最大難題就是PID參數(shù)調(diào)整。筆者的建議是參考航模論壇中的精華帖學(xué)習(xí)PID調(diào)參方法。

也有不少模友推薦入手與APM同平臺(tái)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源飛控PIX。從硬件上來(lái)看，PIX飛控比APM更好；從程序設(shè)計(jì)來(lái)看，PIX飛控加入了濾波算法，APM則沒(méi)有?？墒怯布退惴ㄉ系母倪M(jìn)，帶來(lái)的是成本上的增加。事實(shí)上，PIX飛控多用在多軸飛行器上。由于多軸飛行器結(jié)構(gòu)特殊，飛行十分不穩(wěn)定，因此需要更好的硬件設(shè)備來(lái)保證飛控的運(yùn)算速度，防止飛行中死機(jī)，危及飛行安全。PIX飛控程序中之所以加入了濾波算法，就是因?yàn)槎噍S飛行器在飛行中震動(dòng)較大，導(dǎo)致在PID的積分環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，而濾波算法可保證載機(jī)的微小震動(dòng)不會(huì)對(duì)自身產(chǎn)生較大影響。筆者認(rèn)為，APM飛控雖然在硬件方面沒(méi)有PIX好，但應(yīng)付固定翼足矣，價(jià)格也更低廉。

2.穩(wěn)定典范——果子飛控

果子飛控是商品飛控中的老品牌，口碑一直不錯(cuò)。果子飛控的優(yōu)點(diǎn)是硬件配置高、算法穩(wěn)定性好，不少FPV玩家曾用它創(chuàng)造了優(yōu)異成績(jī)，很多廠家也在商品航測(cè)機(jī)上使用這款飛控。果子飛控的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，很容易掌握。

至于PID調(diào)參的問(wèn)題，果子飛控的工程師考慮得很周到，直接內(nèi)置了市面上幾款主流FPV載機(jī)的PID參數(shù)，方便用戶選擇與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便獲得更好的飛行體驗(yàn)。簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、易操控，果子飛控集這些優(yōu)點(diǎn)于一身，是一款不可多得的FPV載機(jī)飛控。

在開(kāi)發(fā)飛控時(shí)，需要注意的是APM、PIX等開(kāi)源飛控?zé)o內(nèi)置OSD（飛行數(shù)據(jù)疊加系統(tǒng)），而果子飛控、U2S、ARKBIRD控，H控等商品飛控均內(nèi)置了OSD。

三、圖傳

FPV的圖傳系統(tǒng)主要用于傳輸視頻和音頻信號(hào)，市售的圖傳主要有1.2G和5.8G兩個(gè)主流頻率。因?yàn)?.4G圖傳系統(tǒng)會(huì)與遙控器發(fā)生信號(hào)干擾，所以在此不做討論。圖傳的傳輸距離與發(fā)射功率相關(guān)。在相同情況下，圖傳系統(tǒng)的功率越大，傳輸距離越遠(yuǎn)。

那么兩種頻率的圖傳系統(tǒng)，究竟該選擇哪一個(gè)？其實(shí)二者各有千秋：采用1.2G頻率的圖傳系統(tǒng)波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，傳輸距離較同功率的5.8G圖傳要遠(yuǎn)一些，繞射能力比較強(qiáng)，但是1.2G不屬于民用頻段，極易被雷達(dá)等軍用設(shè)施干擾；采用5.8G頻率的圖傳系統(tǒng)雖然傳輸距離沒(méi)有同功率的1.2G圖傳遠(yuǎn)，繞射能力相對(duì)較差，但是其所受干擾小、傳輸畫(huà)質(zhì)好，因此FPV模型采用較多。

圖傳系統(tǒng)天線的選擇也十分重要。如果模友沒(méi)有條件對(duì)天線做測(cè)試，建議直接選擇口碑較好的商品天線，以獲得更好的圖像品質(zhì)。市面上出售的圖傳天線形狀各異，下面分別介紹它們的特點(diǎn)。

1.棍子天線

棍子天線一般是買圖傳系統(tǒng)時(shí)附贈(zèng)的天線。它的傳輸距離還不錯(cuò)，但要注意的是其延長(zhǎng)線方向是死區(qū)，發(fā)射和接收信號(hào)的能力極弱。不少模友誤以為棍子天線對(duì)準(zhǔn)的位置信號(hào)最強(qiáng)，其實(shí)不然。

2.蘑菇頭天線

蘑菇頭天線是全向天線，即在各個(gè)方向都有信號(hào)，不像棍子天線那樣存在死區(qū)。推薦大家購(gòu)買這種形狀的天線。

3.平板天線

平板天線一般用作圖傳系統(tǒng)的接收機(jī)天線。它的指向性極強(qiáng)，即在平板指向的位置信號(hào)非常好，但在其余位置信號(hào)較弱。平板天線一般要與天線跟蹤系統(tǒng)配合使用，以獲得較遠(yuǎn)的傳輸距離。

商品天線上大都標(biāo)注了增益強(qiáng)度（dBi），許多模友不明白這個(gè)參數(shù)的意思。這里以豎直放置的棍子天線為例，增益強(qiáng)度的數(shù)值越大，意味著天線在橫向區(qū)域的覆蓋半徑越大，在豎直方向覆蓋區(qū)域越小。同理，增益強(qiáng)度的數(shù)值越小，其在橫向區(qū)域覆蓋區(qū)域越小，在豎向區(qū)域越大。除了圖傳系統(tǒng)的天線，生活中能見(jiàn)到的許多天線，如路由器天線、電臺(tái)天線等都遵循這個(gè)規(guī)律。

四、433增程

433增程是指將遙控器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為400MHz左右的信號(hào)，并發(fā)射出去以實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離控制的遙控方式，主要有接收機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和模擬口轉(zhuǎn)發(fā)兩種模式。

1.接收機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)模式

接收機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)模式的整個(gè)控制過(guò)程如下：先將遙控器的發(fā)射信號(hào)發(fā)送到配套接收機(jī)，再輸出至433增程發(fā)射機(jī)，然后433增程把收到的信號(hào)轉(zhuǎn)為PWM （或PPM、SBUS）信號(hào)后發(fā)射出去。該模式的優(yōu)點(diǎn)是操縱者可隨意走動(dòng)，無(wú)需刻意站在發(fā)射機(jī)旁操作，避免電子輻射（一般433增程發(fā)射機(jī)的功率都比較大，在1W以上）。缺點(diǎn)是433增程信號(hào)會(huì)干擾2.4G信號(hào)，導(dǎo)致遙控不穩(wěn)定。

2.模擬口轉(zhuǎn)發(fā)模式

模擬口轉(zhuǎn)發(fā)模式的整個(gè)控制過(guò)程如下：將遙控器模擬口的PPM信號(hào)直接接入433增程的發(fā)射機(jī)，并發(fā)射出去；433增程專用接收機(jī)接收并輸出信號(hào)。相比接收機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)模式，該模式不僅線路簡(jiǎn)化了很多，而且不會(huì)出現(xiàn)433增程信號(hào)干擾2.4G信號(hào)的問(wèn)題。缺點(diǎn)是操縱者手中遙控器的重量增加，不利于長(zhǎng)時(shí)間遙控操縱。建議采用這一模式的模友把433增程轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備安裝在三腳架上，并從其上接出1根長(zhǎng)線，與遙控器的模擬口連接。

433增程的推薦方案為MFD433。相信不少喜歡FPV飛行的朋友都用過(guò)這款433增程。它能讓載機(jī)的遙控距離延長(zhǎng)到15km以上，且遙控操縱效果出色。此外這款433增程的延時(shí)短暫，其接收機(jī)采用了雙冗余設(shè)計(jì)，能保證使用其中信號(hào)更好的1根天線來(lái)接收信號(hào)，可靠性高。

五、AAT

在之前的章節(jié)，筆者提到過(guò)平板天線一般要與天線跟蹤系統(tǒng)配合使用，以獲得較遠(yuǎn)的傳輸距離。天線跟蹤系統(tǒng)通常被簡(jiǎn)稱為AAT，作用是讓平板天線始終指向載機(jī)，保證信號(hào)最佳。

AAT通常分為兩個(gè)模塊，一是機(jī)載模塊，二是地面解碼模塊。其作用方式是：AAT機(jī)載模塊先讀取GPS信號(hào)并做處理，然后利用圖傳音頻通道（有些AAT機(jī)載模塊還支持視屏通道）傳輸?shù)降孛?；地面解碼模塊破解信號(hào)后，控制舵機(jī)讓平板天線指向載機(jī)在空中的位置。市面上出售的閉源AAT主要有兩個(gè)品牌——ARKBIRD和MFD。這兩個(gè)廠家的AAT都不錯(cuò)，較為可靠。

六、組裝

載機(jī)、飛控、圖傳、433增程、AAT，是一架用于FPV飛行的模型飛機(jī)上必備的5大部分。要將如此多的設(shè)備和繁雜的線路裝載在一架模型飛機(jī)上，如何分別安置各種器材、合理布線保證設(shè)備在工作時(shí)互不干擾、最大化利用機(jī)內(nèi)空間便成了重要問(wèn)題。筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了幾個(gè)小貼士，希望能使大家在組裝時(shí)少走彎路。

1.最好給電調(diào)的BEC線加上消磁環(huán)，確保大電流輸出時(shí)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)不會(huì)干擾到其他設(shè)備的信號(hào)線。信號(hào)線最好用鋁箔包裹，保證各個(gè)線間不會(huì)產(chǎn)生干擾。如果在飛行過(guò)程中電源線干擾了信號(hào)線，會(huì)產(chǎn)生不好的結(jié)果，嚴(yán)重時(shí)可能造成炸機(jī)。

2.讓圖傳（或數(shù)傳）設(shè)備遠(yuǎn)離飛控。圖傳（或數(shù)傳）設(shè)備在發(fā)射信號(hào)時(shí)有很多雜波，它們有可能干擾模型飛機(jī)上的其他無(wú)線電設(shè)備（如接收機(jī)、數(shù)據(jù)回傳系統(tǒng)等），導(dǎo)致無(wú)法正常接收信號(hào)。推薦將圖傳（或數(shù)傳）設(shè)備的發(fā)射機(jī)置于模型飛機(jī)的機(jī)翼、尾翼等位置。

3.注意保證各個(gè)設(shè)備的供電。不少模友反映，在FPV飛行時(shí)OSD信號(hào)容易丟失。原因可能有兩種：一是飛控的供電不足，具體表現(xiàn)為電壓不足；二是飛控的供電電源有雜波。

在給FPV航拍機(jī)的飛控、圖傳等重要設(shè)備供電時(shí)，首先要考慮如何保證電壓足夠。一旦出現(xiàn)飛控供電電壓不足的問(wèn)題，F(xiàn)PV模型很可能炸機(jī)，造成無(wú)法挽回的損失。

針對(duì)供電電源紋波的問(wèn)題，建議用單獨(dú)的電池給飛控、圖傳等設(shè)備供電，以保證電源純凈。其中飛控受電源紋波的影響較大，可單獨(dú)供電；圖傳的發(fā)射機(jī)可與模型飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)共用1塊電池。這樣的處理方式可使FPV飛行多一重保障。