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什么是无人机FPV相机技术和最佳用途

FPV相机体积小,重量轻,价格合理。FPV摄像机安装在无人机上,使用视频发射器将实时视频发送到地面。FPV摄像头可以让你看到无人机飞行的地方以及它看到的东西,就好像它有自己的眼睛一样。

什么是无人机FPV相机技术和最佳用途

FPV相机体积小,重量轻,价格合理。FPV摄像机安装在无人机上,使用视频发射器将实时视频发送到地面。FPV摄像头可以让你看到无人机飞行的地方以及它看到的东西,就好像它有自己的眼睛一样。

根据无人机的不同,FPV发射器会将实时视频信号发送到遥控器屏幕,显示器,智能手机设备,平板电脑或FPV护目镜。

FPV摄像机可以让您飞得越来越远,一些最新的无人机可以使用FPV技术飞行5英里远。军用无人机或大型高端无人机可以使用FPV技术飞行数千英里。

当您了解无人机中的FPV摄像机技术时,您就可以进行更改并扩展FPV直播视频的距离。

专用FPV相机
如果您已经在无人机上使用高清摄像头,例如GoPro,Foxeer Legend或Runcam HD,您只需将视频发射器直接连接到摄像头即可获得实时视频输入。这对于大多数航空摄影无人机来说相当普遍,因为它可以让您在拍摄或拍照之前看到相机的框架。

然而,将您的运动相机用于FPV的缺点是它们都存在延迟问题。虽然延迟通常在100到200毫秒(毫秒)左右,但一般的飞行和拍摄几乎都不会引起注意。然而,这种潜伏期差异对于FPV赛车无人机来说太慢了。

当以50英里/小时(经验丰富的FPV赛车的典型速度)飞行时,100毫秒的延迟可能意味着您的无人机将在您收到视频之前行进大约6英尺,这可能意味着您错过障碍物或击中它的区别。通过使用专用的FPV摄像头,您的FPV系统将具有更低的延迟。您可以期待小于40毫秒的延迟。

FPV相机图像传感器 – CCD或CMOS
FPV相机的图像传感器会影响其性能。FPV相机使用CMOS或CCD传感器。哪个更好?在图像质量方面的简短答案是CCD传感器更好。然而,CCD传感器更昂贵,并且对于FPV应用而言,图像质量的轻微改善并不总是证明额外成本是合理的。

当CMOS相机传感器更好
如上所述,CMOS相机的主要优点是它们比CCD相机便宜并且具有足够好的FPV应用性能。即使你是一名王牌FPV飞行员,成本也是一个重要因素,因为你的FPV赛车无人机坠毁并不罕见。由于您的相机安装在四轴飞行器的前部,通常是吸收撞击的第一件事。

然而,大多数体面的FPV赛车框架内置了某种相机保护功能,以避免相机产生全面影响。CMOS相机通常也比CCD更轻,功耗更低,这对于某些微型无人机来说非常重要,但它仍然具有优势。

通常,大多数无人机飞行员使用CMOS摄像机,因为它们具有广泛的可用性和成本。我们目前推荐这款 用于FPV的800 TVL CMOS 1.4相机。

当CCD相机传感器更好
CCD相机使用全局快门,这意味着同时捕获整个图像。CMOS相机使用滚动快门并从上到下逐个像素地捕获图像,从而产生滚动效果。

对于FPV应用,这通常意味着当您的无人机上有振动时,会导致 不必要的果冻效应。CCD相机没有这个问题,通常具有更宽的动态范围,这意味着它们在非常明亮和非常黑暗的条件下表现更好。比CMOS相机更好。

FPV摄像机视频传输延迟

什么是无人机FPV相机技术和最佳用途
FPV相机的延迟是由相机处理来自图像传感器的所有信息引起的。处理越快,延迟越低。像GoPro这样的运动相机正在处理非常详细的图像(高达4K),同时还会将实时视频输出到FPV发射器。

这意味着它们需要处理更多信息,因此大多数高清动作摄像机的延迟值远远高于运行在低得多的分辨率上的专用FPV摄像机。

如前所述,虽然普通飞行几乎不引人注意,但大多数无人机飞行员在飞行无人机时更喜欢使用专用的FPV摄像机。以50英里/小时的速度飞行时,100毫秒的延迟延迟意味着您的无人机将在飞行员接收视频之前行进大约6英尺。在许多情况下,无人机已经在飞行员意识到之前坠毁。

大多数FPV摄像机的延迟小于40毫秒,而大多数运动摄像机的延迟为140毫秒或更长。

GoPro是一款非常受欢迎的相机,许多无人机都是在考虑GoPro的情况下制造的。如果您正在构建自己的无人机,并希望使用GoPro作为您的FPV相机,那么第一个视频将向您展示如何。

测量延迟
您可以轻松测量FPV设备的延迟。您需要做的就是让您的FPV相机面向计时器或秒表,其输出在FPV显示器上可见。使用第二台相机,您可以在同一张照片中拍摄秒表和FPV显示器的照片。

通过比较计时器照片和FPV监视器中可见的时间,您可以看到信号从FPV摄像机传输到FPV监视器的时间长度是延迟。下面示出了这种情况的示例,其中FPV相机具有大约100ms的等待时间。这是关于低延迟视频传输的整个领域的另一篇文章 。

FPV相机视频延迟

FPV相机 – TVL分辨率
由于大多数FPV摄像机都使用模拟视频,因此我们测量电视线路或TVL的分辨率,而不是数字视频常见的实际像素数。TVL衡量相机的水平分辨率。TVL分辨率越高意味着相机拍摄的图像越精细。

一般来说,如果可以的话,最好能获得更高的TVL分辨率相机。也就是说,TVL并不是决定画面有多好的唯一因素,因为其他因素如色彩还原,延迟和动态范围也非常重要。

相机的常见TVL分辨率为420,480,600,800和1000 TVL分辨率。

我需要多少个TVL?
互联网上有很多关于可以通过标准模拟FPV发射器馈送的最大TVL的争论。最重要的因素是您的FPV监视器或护目镜的分辨率。由于大多数FPV护目镜都在VGA分辨率(800 x 480)左右,因此需要800 TVL或更低的FPV摄像头。

FPV发射器的带宽
另一个因素是FPV发射器的实际带宽,其中更高的分辨率需要更多的带宽。由于我对发射机带宽的了解相当有限,我还没有找到绝对的答案。但据我所知,普遍的共识是你可以使用的最大TVL分辨率是600 TVL。

然而,在各种论坛上的一些人声称你可以达到1000 TVL。我无法分辨出超过600 TVL的分辨率。

FPV相机TVL分辨率

FPV相机 – 视野
FPV摄像机的视场(FOV)是如下所示由角度定义的它周围可以看到的程度的度量。

视野和镜头
购买FPV相机时,有时它们不会指定角度视野,而是以镜头焦距(毫米)为单位。下表可用于查看每个镜头的近似视野。人眼的焦距约为2.97毫米;

1.2毫米镜头 – 185度视野
1.7毫米镜头 – 170度视野
2.1毫米镜头 – 158度视野
2.5毫米镜头 – 147度视野
2.8毫米镜头 – 130度视野
3.0毫米镜头 – 127度视野
3.6毫米镜头 – 92度视野
4.0毫米镜头 – 88度视野
6.0毫米镜头 – 78度视野
FPV相机和视野

通常对于FPV应用,具有更高视野的情况更好,因为它允许您看到更宽的区域。然而,这有时会扭曲地平线经常弯曲的图像,如下所示。在最新的顶级无人机具有不受此相机 桶鱼眼效果。

以下是桶状鱼眼变形的示例,具有更宽视野的航空相机。 FPV照相机宽视野与桶鱼眼效应

什么样的视野最好?
一些飞行员喜欢使用狭窄的视野,而其他飞行员则喜欢使用更宽的视野。最好尝试各种相机找到一个您可以轻松飞入的视野。一些FPV相机允许您交换各种镜头,这意味着您可以轻松尝试各种视野。

FPV相机 – 动态范围
FPV摄像机的动态范围决定了摄像机在非常暗和非常明亮的图像区域内记录细节的能力。一个例子如下所示。当宽动态范围关闭时,与启用宽动态范围(WDR)时相比,阴影区域显示的细节很少。

这对于FPV飞行来说非常重要且非常明显,因为您通常会看到地平线。如果您的相机具有较低的动态范围,它将聚焦在地平线以上,使地面变黑,不会让您看到任何细节。

一个简单的解决方案是将摄像机稍微向下倾斜,这样你总能看到更多的地面。然后,相机将调整曝光,使地面可见,天空稍微褪色。

相机的动态范围通常不会公布,但现在大多数FPV相机都设置为开箱即用的宽动态范围。在购买之前,最好询问店员或阅读特定FPV相机的评论。

FPV相机宽动态范围

FPV相机 – 红外线切割/敏感
一般而言,大多数相机,无论是FPV还是普通航空摄影,都内置了红外线截止滤光片。红外截止滤光片将阻挡任何红外光到达相机传感器,因为红外光会导致视频看起来有点褪色。

通过在相机中添加红外截止滤镜,视频将拥有更明亮鲜艳的色彩。选择带有红外截止滤光片的FPV相机要好得多(如果产品没有提到它,那可能是因为它有一个作为行业标准的内置)。

现在,有一些特殊情况,你想要一个红外敏感的摄像头,特别是在低光照条件下。红外敏感相机让您在黄昏和黎明时看得更清楚,因为它们可以让更多光线进入相机。

然而,存在颜色质量较差的折衷方案。下面显示两者之间的比较,您可以看到红外线阻挡相机具有更鲜艳的色彩。

FPV相机IR截止滤光片敏感和阻挡

Runcam Swift 2是一款出色的FPV相机,可让您在红外线切割和红外敏感版本之间进行选择。

FPV – 扩展传输范围
如果您的实时视频传输范围是1.5英里(2.4公里)并且您想要进一步飞行,那么您可以通过一些小的改变来扩展视频传输的范围。

一起使用全向和定向增益天线
接收实时视频的理想方式是使用定向天线在一个方向上获得最大视频。然后使用分集控制器和全向天线,当您移动定向天线的外部和后面时,接收FPV实时视频。

这实际上意味着,当你在飞行时,将会有全向天线将具有更强信号的区域以及定向天线将具有更强信号的其他区域。分集控制器将在定向天线和全向天线之间切换。

分集控制器
分集控制器用于将至少两个无线视频接收器桥接在一起。您可以非常轻松地购买具有多个通道的分集控制器 许多无人机爱好者建立自己的2,4和6通道分集板。

分集板需要能够同时接收2个不同的通道,并能够自动切换到最佳天线。分集板(也称为分集接收器)的一个例子是 JIMI D58-2。

FPV夜景/星光相机
如上所述,当在弱光下使用相机时,具有IR敏感滤光器可以改善事物。还有一些专业相机设计用于在较暗的条件下工作,允许您在日落或日出时更暗。

在许多国家,夜间飞行是不合法的,但这是可能的。这里有两种选择。第一种是使用具有极低勒克斯灵敏度的星光FPV相机,使其能够在非常低的光照条件下工作。

光敏度或最小照度是指相机产生可用质量图像所需的最小光量。最小照度以勒克斯(lx)表示,这是发光的量度。

通常,如果没有过度曝光,则场景中可用的光线越多,图像越好。如果光量不足,图像将会嘈杂或变暗。

另一种选择是使用没有红外滤光片的相机,并使用一些红外LED灯照亮FPV无人机的正面。但是,这只适用于靠近其他红外线可以反弹的物体飞到地面的情况。

FPV信息和基本设置视频

另一款顶级FPV相机是Eagle Sparrow Swift Predator,下一个视频将评测这款FPV相机以及其他3款相机。

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