换个角度看世界 攒一架FPV航拍机

刘泽宇

作为航空模型的一个新类型，多旋翼航拍机的出现，拉近了人与天空的距离。操纵者可以站在地面，操纵航拍机在天空中翱翔，并从空中视角欣赏大地的美景。那么有没有哪种固定翼航空模型，也能帮助大家“飞”上天空、俯瞰大地？答案是肯定的，那就是FPV模型飞机。

FPV飞行，全称为First Person View，直译为第一视角飞行。用于FPV的模型飞机可携带小型摄像机在天空中飞行。相較于多旋翼航拍机，FPV模型飞机具有航时长、航程远等优点。笔者曾利用市面上现有的航模设备，制作了一架低成本、航拍效果尚佳的FPV模型飞机“贼鸥”。下面介绍一下这套FPV航拍机。

一、载机

要想把摄影或摄像设备安全平稳地送上天，最重要的是选择一架合适的载机。在航模论坛中，笔者经常看见有人发帖，讲述自制载机的过程。但如果没有扎实的航模理论基础和制作实践，建议还是购买成品机作为FPV载机。毕竟要携带多种设备上天，载机的结构强度、飞行安全性等问题不容轻视。

目前国内生产航模载机的厂商不少，有天行者、天捷力、MFD、i-soar等品牌。在此推荐MFD的“双子星”和i-soar one两款载机。它们都采用大翼展的气动布局，翼面积大、翼载荷低、推重比小、所需动力小，适合长航时和远距离飞行。至于这两款载机的具体性能参数，可通过搜索关键字“双子星 FPV”、“i-soar”查到，在此不做赘述。

二、飞控

要做FPV飞行，载机还需具备一个核心部件——飞控。现在用到的FPV飞控有商品控和开源控两大类。商品飞控虽然操作起来简单稳定，但是功能不及开源飞控多。开源飞控的优点是功能多，调试到位的话性能会超过商品飞控；缺点是调试复杂，尤其是PID参数的调整，很让人头疼。而商品飞控一般采用智能PID控制，调试起来很简单，可做到上机即飞。所以不管是商品飞控还是开源飞控，都各有优势，模友可根据需要自行选择。接下来为大家推荐几款经典的FPV用飞控。

1.开源“神控”——APM飞控

APM飞控几乎涵盖了FPV飞行需要用到的所有功能，且在主控程序上留有多个接口，方便玩家自行开发，被不少模友誉为“神控”。这款飞控的价格低廉，国内市场上单价一般在200元左右，支持多种外围设备接入。使用APM飞控时，模友们遇到的最大难题就是PID参数调整。笔者的建议是参考航模论坛中的精华帖学习PID调参方法。

也有不少模友推荐入手与APM同平台开发的开源飞控PIX。从硬件上来看，PIX飞控比APM更好；从程序设计来看，PIX飞控加入了滤波算法，APM则没有。可是硬件和算法上的改进，带来的是成本上的增加。事实上，PIX飞控多用在多轴飞行器上。由于多轴飞行器结构特殊，飞行十分不稳定，因此需要更好的硬件设备来保证飞控的运算速度，防止飞行中死机，危及飞行安全。PIX飞控程序中之所以加入了滤波算法，就是因为多轴飞行器在飞行中震动较大，导致在PID的积分环节出现误差，而滤波算法可保证载机的微小震动不会对自身产生较大影响。笔者认为，APM飞控虽然在硬件方面没有PIX好，但应付固定翼足矣，价格也更低廉。

2.稳定典范——果子飞控

果子飞控是商品飞控中的老品牌，口碑一直不错。果子飞控的优点是硬件配置高、算法稳定性好，不少FPV玩家曾用它创造了优异成绩，很多厂家也在商品航测机上使用这款飞控。果子飞控的设置比较简单，很容易掌握。

至于PID调参的问题，果子飞控的工程师考虑得很周到，直接内置了市面上几款主流FPV载机的PID参数，方便用户选择与之对应的数据，以便获得更好的飞行体验。简单、稳定、易操控，果子飞控集这些优点于一身，是一款不可多得的FPV载机飞控。

在开发飞控时，需要注意的是APM、PIX等开源飞控无内置OSD（飞行数据叠加系统），而果子飞控、U2S、ARKBIRD控，H控等商品飞控均内置了OSD。

三、图传

FPV的图传系统主要用于传输视频和音频信号，市售的图传主要有1.2G和5.8G两个主流频率。因为2.4G图传系统会与遥控器发生信号干扰，所以在此不做讨论。图传的传输距离与发射功率相关。在相同情况下，图传系统的功率越大，传输距离越远。

那么两种频率的图传系统，究竟该选择哪一个？其实二者各有千秋：采用1.2G频率的图传系统波长比较长，传输距离较同功率的5.8G图传要远一些，绕射能力比较强，但是1.2G不属于民用频段，极易被雷达等军用设施干扰；采用5.8G频率的图传系统虽然传输距离没有同功率的1.2G图传远，绕射能力相对较差，但是其所受干扰小、传输画质好，因此FPV模型采用较多。

图传系统天线的选择也十分重要。如果模友没有条件对天线做测试，建议直接选择口碑较好的商品天线，以获得更好的图像品质。市面上出售的图传天线形状各异，下面分别介绍它们的特点。

1.棍子天线

棍子天线一般是买图传系统时附赠的天线。它的传输距离还不错，但要注意的是其延长线方向是死区，发射和接收信号的能力极弱。不少模友误以为棍子天线对准的位置信号最强，其实不然。

2.蘑菇头天线

蘑菇头天线是全向天线，即在各个方向都有信号，不像棍子天线那样存在死区。推荐大家购买这种形状的天线。

3.平板天线

平板天线一般用作图传系统的接收机天线。它的指向性极强，即在平板指向的位置信号非常好，但在其余位置信号较弱。平板天线一般要与天线跟踪系统配合使用，以获得较远的传输距离。

商品天线上大都标注了增益强度（dBi），许多模友不明白这个参数的意思。这里以竖直放置的棍子天线为例，增益强度的数值越大，意味着天线在横向区域的覆盖半径越大，在竖直方向覆盖区域越小。同理，增益强度的数值越小，其在横向区域覆盖区域越小，在竖向区域越大。除了图传系统的天线，生活中能见到的许多天线，如路由器天线、电台天线等都遵循这个规律。

四、433增程

433增程是指将遥控器输出信号转变为频率为400MHz左右的信号，并发射出去以实现超远距离控制的遥控方式，主要有接收机转发和模拟口转发两种模式。

1.接收机转发模式

接收机转发模式的整個控制过程如下：先将遥控器的发射信号发送到配套接收机，再输出至433增程发射机，然后433增程把收到的信号转为PWM （或PPM、SBUS）信号后发射出去。该模式的优点是操纵者可随意走动，无需刻意站在发射机旁操作，避免电子辐射（一般433增程发射机的功率都比较大，在1W以上）。缺点是433增程信号会干扰2.4G信号，导致遥控不稳定。

2.模拟口转发模式

模拟口转发模式的整个控制过程如下：将遥控器模拟口的PPM信号直接接入433增程的发射机，并发射出去；433增程专用接收机接收并输出信号。相比接收机转发模式，该模式不仅线路简化了很多，而且不会出现433增程信号干扰2.4G信号的问题。缺点是操纵者手中遥控器的重量增加，不利于长时间遥控操纵。建议采用这一模式的模友把433增程转发设备安装在三脚架上，并从其上接出1根长线，与遥控器的模拟口连接。

433增程的推荐方案为MFD433。相信不少喜欢FPV飞行的朋友都用过这款433增程。它能让载机的遥控距离延长到15km以上，且遥控操纵效果出色。此外这款433增程的延时短暂，其接收机采用了双冗余设计，能保证使用其中信号更好的1根天线来接收信号，可靠性高。

五、AAT

在之前的章节，笔者提到过平板天线一般要与天线跟踪系统配合使用，以获得较远的传输距离。天线跟踪系统通常被简称为AAT，作用是让平板天线始终指向载机，保证信号最佳。

AAT通常分为两个模块，一是机载模块，二是地面解码模块。其作用方式是：AAT机载模块先读取GPS信号并做处理，然后利用图传音频通道（有些AAT机载模块还支持视屏通道）传输到地面；地面解码模块破解信号后，控制舵机让平板天线指向载机在空中的位置。市面上出售的闭源AAT主要有两个品牌——ARKBIRD和MFD。这两个厂家的AAT都不错，较为可靠。

六、组装

载机、飞控、图传、433增程、AAT，是一架用于FPV飞行的模型飞机上必备的5大部分。要将如此多的设备和繁杂的线路装载在一架模型飞机上，如何分别安置各种器材、合理布线保证设备在工作时互不干扰、最大化利用机内空间便成了重要问题。笔者根据经验总结了几个小贴士，希望能使大家在组装时少走弯路。

1.最好给电调的BEC线加上消磁环，确保大电流输出时产生的电磁场不会干扰到其他设备的信号线。信号线最好用铝箔包裹，保证各个线间不会产生干扰。如果在飞行过程中电源线干扰了信号线，会产生不好的结果，严重时可能造成炸机。

2.让图传（或数传）设备远离飞控。图传（或数传）设备在发射信号时有很多杂波，它们有可能干扰模型飞机上的其他无线电设备（如接收机、数据回传系统等），导致无法正常接收信号。推荐将图传（或数传）设备的发射机置于模型飞机的机翼、尾翼等位置。

3.注意保证各个设备的供电。不少模友反映，在FPV飞行时OSD信号容易丢失。原因可能有两种：一是飞控的供电不足，具体表现为电压不足；二是飞控的供电电源有杂波。

在给FPV航拍机的飞控、图传等重要设备供电时，首先要考虑如何保证电压足够。一旦出现飞控供电电压不足的问题，FPV模型很可能炸机，造成无法挽回的损失。

针对供电电源纹波的问题，建议用单独的电池给飞控、图传等设备供电，以保证电源纯净。其中飞控受电源纹波的影响较大，可单独供电；图传的发射机可与模型飞机的动力系统共用1块电池。这样的处理方式可使FPV飞行多一重保障。