2017년 10월 9일 월요일

드론의 기초 - FPV의 구성과 이해

오늘은 fpv에 대해 알아보겠습니다. Fpv란 first point view의 머리글자를 따서 만든 용어입니다. 말그대로 일인칭시점이란 뜻입니다. 마치 지상의 내가 드론에 타고있는 것처럼 드론이 보는 주변을 보면서 조종하는 방법입니다. 제 개인적인 생각은 fpv야말로 드론을 더 재미있고 스릴있게 하는 아주 매력적인 비행방법이 아닌가합니다. Fpv 비행을 위해서는 드론에 fpv를 위한 특별한 장치들을 집적해 넣어야 합니다.  어떤 장치들이 필요한지 그리고 그 장치들은 어떤 역할을 하는지 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

Fpv camera


드론에 장착하는 카메라입니다. 드론의 전면에 장착하여 드론의 앞에 펼쳐지는 환경을 실시간으로 보여주는 역할을 합니다. 무게와 부피는 작고 좋은 image 센서가 장착된 것이어야 하고 당연히 그 조건을 잘 만족할 수록 가격이 비싸집니다. 해상도를 나타내는 스펙, 입력전압, 등등의 것들이 다양하지만 초보자들의 입장에서 보자면 Runcam이나 Foxeer사의 fpv camera를 사면 제일 무난합니다.

Microphone



오디오 마이크입니다. 매우 작은 사이즈의 마이크가 있는데 fpv 시스템에 탑재하여 드론주변의 소리를 파일럿에게 전달해줍니다. 마이크를 사용하지 않으면 지상에서 보는 fpv카메라의 영상이 너무 밋밋하다고 느껴지는데 파일럿으로부터 멀어진 후 영상만 눈앞에 펼쳐지고 모터의 회전이나 바람소리가 나지 않기 때문입니다. 특별히 드론의 모터회전소리나 바람소리를 생생하게 느끼고 싶지 않다면 필수 아이템은 아닙니다.

VTX (Video Transmitter)



드론이 보고 듣는 영상과 소리는 카메라와 마이크를 통해 수집이 되는데 지상의 조종자에게는 어떻게 전달을 해줄까요? 거기에 대한 해답이 바로 VTX입니다. 마이크를 달았다면 오디오 전송까지 가능한 vtx를 구매하셔야 합니다. 25mW, 200mW, 500mW, 600mW등으로 표시되는 전력량이 큰 것일 수록 먼 송신거리를 보장합니다. 그러나 5.8gHz를 사용하는 영상 송신의 경우 중간의 장애물(특히 수분을 포함한 풀과 나무) 안테나의 모양 등등의 다른 요인에 의해서 기대한 만큼의 송신이 안될 수 있음을 꼭 기억해야합니다. 2.4gHz를 사용하는 조종기는 주파수를 조종기와 리시버를 따로 맞춰주지 않습니다. 이유는 서로 바인딩을 해주면 채널을 동시에 똑같이 옮겨타면서 리시버가 조종기의 조종신호를 계속 수신합니다. 그래서 여러 사람이 동시에 2.4gHz를 사용하는 조종시스템으로 날리더라도 혼선이 발생하지 않는 것입니다. 현재의 5.8gHz 영상 송신 시스템은 주파수 고정 방식을 사용합니다. 내가 사용하는 주파수에 누군가 같은 주파수로 영상 송신을 하려고 하면 혼선이 일어납니다. 같은 주파수를 사용하는 한 사람이 채널을 바꾸어 주어야 합니다. Vtx 사용시 초보자들이 하는 가장 잦은 실수는 안테나를 연결하지 않고 vtx에 전원을 넣는 것입니다. 원래 발열이 심한데 안테나를 통해서 에너지를 발산하지 못하여 타버립니다.

안테나



안테나는 vtx에 연결하여 5.8gHz 주파수에서 영상과 소리를 전달해줍니다. 다이폴 안테나보다 클로버 안테나가 영상 송수신이 더 안정적입니다. 장거리 비행을 위해 패치형 안테나를 쓰기도 하는데 드론의 방향을 향해야 수신율이 높습니다.

Fpv goggle


사진은 Fatshark goggle입니다. 고글에 따라서 수신 모듈이 내장되어 있는 것도 있고 교체할 수 있는 것도 있습니다. 아예 고글 밖에 아래와 같은 수신기를 키고 AV 케이블로 고글로 영상을 보내주는 방법도 있습니다.


이상의 장치들을 드론에 장착하거나 지상의 조종자가 소지하고 있으면 fpv 비행이 가능합니다.




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