业余组装：穿越机

业余组装：穿越机
⼀直想拥有个航拍机，⼀开始只要带有航拍的关键词的都是各种型号的DJI，好贵啊，随后深⼊了解了下，原来我⾃⼰所看到的⼗分震撼的视频，其实并不是DJI航拍机拍出来的，⽽是另外⼀个领域——穿越机拍摄的，那么穿越机究竟是什么东西？这个玩意和DJI有什么关系？并且DJI推出的FPV⼜是什么呢？
以下是我略微了解了之后，得出的⼀些认知，如有错误，劳烦指出更改。

航拍机多为多旋翼飞⾏器（四轴飞⾏器），搭载了很多传感器，⽓压传感器，激光传感器，光流传感器，雷达及其GPS等，可以做到精准的定位，迅速避障，⾃主导航，稳定定⾼，超级稳定的拍摄，即使有风也不能动它丝毫，它在稳定⽅⾯稳如⽼狗，并且续航上相对长久，⾼度集成⼈性化的UI，可以让⼀个完全没有经验的⼈上⼿，也不⽤担⼼⽆法操控或者失控，优秀的算法配合传感器可以让操作者轻易上⼿且不易炸机，其实在浏览DJI官⽅⽹站的时候，也意识到，⽆⼈机可以代替⼈类做很多事情，⾸先在农业领域：植保机、农⽥检测机，摄影领域：航拍机（甚⾄可以搭载直播，很多电视频道的空中景象都是使⽤航拍机），还有⼀个⼗分重要的领域——勘测，⽆⼈机搭载各种传感器可以在空中记录下⾯的各种地形等数据，可以为勘测带来很多便利，最新的DJI提供的技术可以做到，⽆⼈机飞完某个区域，可以直接获得该区域的3D测绘图，这点让我⼤为震惊。

（以下展⽰⽆⼈机均为DJI）
植保机：
航拍机：
测绘机：
当然这以上的各种⽆⼈机，都是专业（昂贵）的，并且各有侧重点，那么接着说，穿越机⼜是个啥玩意，它的侧重点是什么？
我相信很多⼈都听过航模，那种在天上飞，看着很好玩的玩具，没错，穿越机就属于航模的⼀部分，也属于四轴飞⾏器，穿越机⼜称为FPV（First Person View）就是第⼀⼈称主视⾓，它通过将摄像头安装在⽆⼈机的前端，操作者通过穿戴⼀个类似头罩（眼罩）的东西获得沉浸式的第⼀⼈称视⾓，同时操作⽆⼈机进⾏种种姿态改变。

这⾥和商品化的⽆⼈机有很多不同点：⾸先，穿越机并没有搭载各种各样的传感器，所以并不能定⾼，注意不能定⾼，不能避
障不抗风！！⽽且由于没有速度限制，很容易对⼈，对物体造成严重的伤害，它是⼗分危险的；其次，穿越机的操作模式不同于普通⽆⼈机，它拥有独特的操作逻辑，由于没有定⾼，所以遥控器的任何调整会让飞机灵敏的反应，由于没有避障和不抗风，所以⾼度，机⾝的倾斜等，都需要飞⼿⾃⼰去修正，它也不会⾃动保持⽔平，当飞⼿操作穿越机前进的时候，即使接下来飞⼿不继续任何操作，穿越机依旧会保持之前的状态，也就是——持续向前，它并不会停⽌；没错，穿越机的操作逻辑是完全的⼿动，飞控并不会对飞机的姿态做出多余的调整，它只会保持之前的状态，所以操作难度⼗分⾼，⽤遥控车来举例⼦就是：当你按下前进的时候，遥控车会⼀直前进，即使你松开了前进的按键，它依旧会前进并且丝毫不减速，它会保持你松⼿前的速度，当你按下左转的时候，遥控车左转，即使你松开了左转，它还会继续左转，直到你按下右转去修正⽅向，遥控车可以看作是2维的平⾯，⽽⽆⼈机加上⾼度处于3维平⾯，意味着，操作者（飞⼿）需要同时对速度（⾼度）、横滚、俯仰同时进⾏修正（这些修正如果全部让飞控来完成，那就成为上述的各种商品化⽆⼈机，⼀想到那些各种各样的传感器在操作系统中的复杂算法，我顿时理解为什么上⾯的⽆⼈机卖的那么贵），⽽这些修正的数据，全部只能参照⼩⼩的第⼀⼈称摄像头返回的⼩画⾯，操作难度可想⽽知。

所以当我了解到这些的时候，其实我是很想放弃的，但是，怎么能轻易退缩呢？⽽穿越机就是这样的，不能说因为不想开⼿动挡就放弃汽车吧，于是我开始从⼴义尝试切⼊FPV这个新的领域：
⾸先是飞机长啥样：
简单来看，由于航模并不属于出售类商品，并没有封装的很严格，所以各个模块都是可以进⾏拆解更换的，换⼀种说法就是，它拥有⾮常⾼的DIY空间。

飞机的组成有以下⼏部分：
机架：多半为碳纤维打印机架，硬度和强度都中规中矩，另外可以通过3D打印增加各种各样的配件，如机臂保护套，相机座等（颜⾊众多，⾮常好看）。

电机：多为⽆刷电机，也有不少为空⼼杯电机，不过穿越机领域公认的，空⼼杯电机动⼒不⾜，好的穿越机都使⽤⽆刷电机，根据飞机⼤⼩有各种型号。

飞控：飞⾏控制系统（开源飞控）就运⾏在此，主控多采⽤STM32F405，也有F411，F722，还有算⼒更加强的H7系列，也有基本上淘汰的F3系列飞控。

电调：有分体电调和四合⼀电调，根据电机的型号有不同的电流分为15A、20A、30A等。

电池：根据电调和电机的不同分为了1S、2S、3S、4S、5S、6S电池。

摄像头-图传：图像传输系统，需要通过图传眼睛进⾏接收图像，⼤体分为数字图传和模拟图传，分别对应下⾯介绍的两款眼镜，模拟图传画质就像是360P的⽼电视，还伴随有各种⼲扰产⽣的噪点和条纹，数字图传则是进化为720P的⾼清时代。

基本上的频率范围都在5.8GHz。

接收机：⼈如其名，接收遥控器的信号（不同⼚家不同协议需要不同接收机）并传递给飞控，通常的频率范围在2.4GHz，也有915和868频段的，最近由于LORA的开源发展，出现了很多开源接收机。

天线：2.4、5.8、915不同频率的天线是不⼀样的，上图中后⾯那个很⾼的圆柱形的棒棒就是5.8GHz的天线。

遥控器：基本上都是STM32主控搭载NRF2401，或者CC2530类的2.4GHz射频发射模块，使⽤OPEN TX（开源）操作系统，并且根据各个⼚家研制的不同协议配对于不同的接收机。

FPV眼镜：
模拟（公认最好的眼睛:肥鲨HDO2+RF接收机）：
数字（我只能说DJI⽜逼）：
以上这样的东西，就可以组装⼀台可以飞的穿越机了，了解了这么多，接下来就开始逐⼀进⾏深⼊学习：
开源飞控：
世界上有很多优秀的开源飞控项⽬，以下举⼏个例⼦：
Cleanflight、betaflight、Baseflight、MultiWii、crazyflie、paparazzi、fprime、ardupilot、PX4等
⽽穿越机所使⽤的飞控是 betaflight ，通过GitHub可以获得它的源码
接着源码有了，硬件也需要，开源的F4V3飞控：
然后是熟悉的嘉⽴创打板，买元器件，焊接就可以得到飞控硬件，其实在制作硬件的时候，上述⽹站给出了固件，可以直接烧录，其实固件就是源码编译出来的HEX⽂件，这对于使⽤过STM32的同学们应该⼗分敏感
那么既然使⽤的是STM32那么就意味着可以使⽤ST-LINK，关于DFU刷写固件，我是第⼀次了解到还有这种⽅法，紧接着，ST还推出了STM32CubeProgrammer，这⼜是⼀个新坑，之后有时间再继续深⼊学习。

说到这个F4V3飞控，我不得不感慨万千，由于stm32不断的涨价，原先20r的F405价格已经翻番，所以的店铺都或多或少涨价，⽽且⼀⽽再再⽽三缺货，芯⽚缺货，不知道我们什么时候才能⾛出这样的困境。

机架：
穿越机是分了很多尺⼨，列举⼀些：
室内的⼩飞机：MOBULA6、MOBULA7；3⼨：Johnny 3；5⼨：GEPRC Mark 4；涵道机：Cloud149 等。

穿越机机架也分了⼏种类别：花飞机型（可以做出翻滚等各种花式飞⾏，可以带运动相机进⾏花式拍摄），远航机型（可以飞到⼗⼏公⾥的机型，带有GPS可以救援返程），涵道机型（螺旋桨周围带有⼀圈保护套，飞⾏平稳，可以带运动相机进⾏相对稳定的拍摄）
⾸先要确定机架，为后⾯电机和其他配件进⾏确定，由于我想使⽤焊接的F4V3飞控，⽽这个飞控的孔距是30.5的，于是优先考虑了5⼨机，最终选择了J5。

电机：
很多淘宝上卖的⼩飞机是空⼼杯电机，⽽主流穿越机都上的是⽆刷电机，⽆刷电机⽐空⼼杯更加有⼒，且输出响应更快速，于是我选择了⽆刷电机，另外在电机有个数据，KV值，它表⽰电压每升⾼1伏，转速增加的数值，⼩飞机的⽆刷电机有19000KV、24000KV的，⽽⼤的5⼨机型则是2300KV左右，KV值⾼的电机，由于其转速较⾼，适配⼩的螺旋桨，减⼩负荷，防⽌电流过⼤，所以多⽤于⼩飞机或者涵道，⽽KV值低的，由于其转速低，扭矩⼤，适合⼤的螺旋桨，可以承载⼤负荷和电流，输出更⼤的功率，⽆刷电机的电压范围很⼴泛，适配电池也是分为了1S，2S，3S，4S，5S，6S等，当然这个也和电调有关，电机和电调共同决定了使⽤什么电池。

电调：
电调分为分体电调和四合⼀电调，以前曾经在实验室⽤51带过分体电调⽤于⼀个多轴飞⾏器电机改装的风扇，但是当时只是能⽤就⾏，没有细细了解，没想到现在⼜⼀次接触到，FPV的电调的协议都是Dshot600，电调相关资料搜集的不是很多，但是选择上倒是稍微有迹可循：
由于我采⽤的5⼨的飞机，所以选择了40A的电调。

电池：
由于是第⼀次飞，我⼀直在犹豫是不是应该买6S的电池，最终还是选择了4S 100C 1550mAh的电池，这其中S数代表有⼏⽚单⽚电芯，4S 表⽰有4⽚，其中单⽚电芯的标称电压是3.8V，满电电压为4.35V，4S的电池也就是4*3.8V=14.2V；C数则是放电倍率，是锂聚合物电池连续放电率和突发放电率的指标，⼀般来说，越⾼的C数承载的瞬间电流就越⼤，也就是突然加速或者转向会更有⼒，⾄于1550mAh则是容量，参考为电池的续航时间。

接着说电池的插头，这种航模电池已经不是使⽤T插，基本上都是xt30头或者xt60头。

和电池有关的⾃然就是充电器了。

充电器：
市⾯上流⾏的充电器多为B3平衡充，但是。

好丑，加上风评不是很好，⽽且最⼤只能冲到3S，但是我的预算不⾜以购买好的充电器，最后决定购买了Hot RC的充电器，颜值在线，使⽤了⼏次发现还可以，价格⼗分低廉，⼗分建议购买，不过最⼤也只能充到4S。

图传：
终于到图传了，这玩意真是⼀个。

两级分化特别严重的模块，因为FPV上所有的图传⽆外乎是两种：模拟图传 or 数字图传，先说模拟图传，它的优点就是便宜，还有延时低，据说只有30ms，数字的话据说是有50ms，不过其实对于⾁眼的体验来说，这点延时应该是分辨不出来的，那既不是模拟图传没有优点了么，有，就是便宜，图传的距离狭义的衡量标准是功率，分别有
25mw，50mw，100mw，200mw，400mw，600mw，800mw，1w等，功率越⾼距离越远，不过⼴义来说，实际上和天线增益，环境⼲扰，电池电量等等多种因素有关，所以仅供参考，试⾯上流⾏的模拟图传基本上就⼏种，熊猫图传，rush图传，⿊⽺图传，EWRF图
传，foxeer图传等，这些图传有⼀个⾮常⽅便的功能，那就是OSD调参，和PITMode模式，好⼀点的图传还有发射机保护，即使忘了插天线也不会烧图传，OSD多分为两种协议：Smart Audio 和 IRC Tramp根据不同图传的协议在地⾯站更换，配置好端⼝就可以⽤遥控打杆进⾏功率频点频段的调整了，再也不⽤担⼼受影响和相互⼲扰了。

接着说数字图传，说到数字图传不得不说DJI，说到DJI不得不说：DJI nb！⼤疆的数字图传那是有名啊，俗话说得好，“⼤疆起飞众机坠落”，哈哈为什么呢，因为⼤疆的这个图传传输的⾼清的视频，⽤过⼤疆的都回不去了，⽽且DJI的图传占⽤了5.8Ghz很⼤⼀部分频段，所以当⼤疆起飞的时候，其他的模拟图传都会受到不同程度的⼲扰，甚⾄直接⽆信号，当然还是有不受⼲扰的频段的，因为我没有拥有过DJI，加上⾝边也没⼈玩这个，就没具体了解了，当然如果都使⽤DJI的话，是最多⽀持8个天空端同时飞⾏的，⼤疆的FPV数字图像传输系统绝对是业界标杆，实际上飞机上的天空端售价只有699，但是飞⾏眼镜却有3999，也就是说，接收数字信号然后进⾏解析的飞⾏眼镜的技术含量更⾼，这⾥充分感受到⼤疆的算法有多强，这是⼀款真正⾛向世界的图传，不过介于还是⽐较⼩众，所以⼤家可能不是很熟知，不过但凡玩航模FPV的，我想应该没有⼈不知道DJI了。

接收机和⾼频头：
遥控器会将各种操作指令通过发射模块发射出去，接收机负责接收信号并且通过协议告诉飞控，不过遥控器的输出功率有限，⽽且多为2.4GHz，绕射能⼒不强，距离不够远，于是⼚家开发出了新的射频发射模块——⾼频头，它的功率可以达到2w，距离⼗分遥远，业内公认领先的是⿊⽺⾼频头（Team-BlackSheep CROSSFIRE）频段是868MHz 或者 915MHz，所以称为⾼频头，绕射能⼒⼗分可观，距离也⼗分远，有⼤佬可以拉锯⼗⼏km，稳定性很强，不过近期有⼀颗新星，那就是基于LORA的ELRS⾼频头，它是开源的⾼频头，并且刷新率⾼于⿊⽺，并且价格⽐起⿊⽺低了很多，很多玩家都可以⾃制，也许有时间我也会制作，⾮常令⼈⾼兴的是，这款ELRS⾼频头是基于ESP32的，⽽⼤家都知道esp32是乐鑫的芯⽚，⼜是⼀国产⼤⼚，这些不⽤担⼼被芯⽚制裁了，接收机是根据发射模块选择的，通常在购买⾼频头的时候都可以加购接收机。

摄像头：
模拟图传的摄像头吗，要我说的话其实区别不是很⼤，因为画质也就那样⼦了，不过对于有夜晚想去飞⾏的飞⼿来说，平头哥是当仁不让的选择，它对夜晚的算法不错，噪点很少，不过如果有预算，还请直接DJI。

暂时先写道这些，之后再继续更新。