Квадрокоптер как он есть: от простого к сложному
Не знаю, для кого как, а для меня фотография — это ещё один иностранный язык, который я стараюсь выучить. Он необычен. У него почти бесконечное множество различных акцентов и произношений, сотни тысяч способов выразить свою мысль и десятки правил, которые с тем или иным успехом периодически нарушают по всему миру, пытаясь сказать что-то новое. Камера сейчас есть чуть ли не у каждого человека: Инстаграм полон историй о еде, закатах и кофе, и «красивыми фильтрами» под просроченную плёнку нынче никого не удивишь.
Когда меня попросили написать про квадрокоптер DJI Phantom 3 Pro, я просто… не нашёл правильных слов, чтобы выразить эмоции, взял, да и согласился. Не каждый день удаётся снять то, что не могут остальные, забраться туда, куда пешком не дойдёшь, охватить взглядом и запечатлеть мир с ракурса, который в лучшем случае видел со смотровой площадки на Останкинской башне или по телевизору. Чёрт возьми, я лечу! Я свободен! Я вижу потрясающую московскую осень с высоты птичьего полёта! Что? Батарея садится? Ладно, придётся приземляться, да и надо же рассказать вам обо всём по порядку. Освободите площадку! ;)
Квадрокоптер как он есть: от простого к сложному
Простота конструкции квадракоптера — привлекательная и заманчивая штука, об коварство которой разбился не один десяток моделей. Разумеется, развитие мобильной индустрии сделало крайне доступными и всякие датчики микроскопического размера (вроде MEMS-акселерометров), и компактные, лёгкие батареи, и в целом за последние 15 лет мы качественно шагнули вперёд. Принципиальная схема квадрокоптера проста до неприличия.
У вас есть четыре мотора, два из которых крутятся по часовой стрелке, а ещё два — против. Хитрый контроллер получает данные с пульта ДУ (дистанционного управления), моторов и акселерометра, который говорит, в каком направлении ваш квадракоптер получает ускорение. В зависимости от требований пилота и текущего положения моделей контроллер говорит: на этих двигателях поднять напряжение (т.е. обороты, которые напрямую превращаются в тягу), а вот на этих убавить. Любое направление полёта, резкая остановка и продолжение движения, изменение курса, повороты — всё реализуется через разные обороты для передних и задних двигателей (ну и двух диагоналей, на которых за счёт разницы крутящих моментов можно повернуть БПЛА вокруг своей оси).
Если не вдаваться в детали, всё звучит элементарно, бери и делай. И энтузиасты делают, и китайцы. За 10–15 баксов можно взять «комнатный» квадрик размером с ладонь. И даже летать будет! Дьявол кроется в деталях.
Начнём с простого. В максимально примитивной схеме квадракоптера единственный способ поддерживать заданную высоту — найти такое положение регулятора «газа», в котором ваша многопропеллерная птичка из-за равенства силы притяжения и создаваемой тяги будет оставаться на одной высоте. С падением уровня заряда батареи будет изменяться напряжение, так что ни о какой «дискретности» управления речи не идёт. Только ручная балансировка. Безусловно, привыкнуть можно и к такому, но куда удобнее было бы задавать желаемую высоту и скорость её набора, а не постоянно ловить квадракоптер. Вам же ещё надо управлять направлением его движения и поворотами. То есть держать в уме четыре оси.
Добавляем в конструкцию MEMS-барометр, GPS/GLONASS-навигацию и более точные датчики: акселерометры, гироскопы, контроллеры. Теперь наша условная моделька может сама поддерживать заданную высоту, стабилизировать свой полёт (это на пешеходном уровне может казаться, что на улице штиль; поднимитесь на 30–50 метров, и потоки воздуха с радостью покажут вам, как вы заблуждались).
Если просто прицепить к квадракоптеру какую-нибудь «мыльницу» или GoPro, болтать её будет не хуже, чем каяк в горной реке, а на видео вы получите дёрганую мешанину из пролетающих мимо пейзажей. Но постойте, у нас же есть датчики, которые позволяют в таких условиях летать квадракоптеру. А значит мы можем приделать ещё один набор датчиков, лёгких штанг и точных сервоприводов и держать камеру параллельно земле. Бинго! У вас получился DJI Phantom 3 Pro.
Phantom 3 Pro как есть
О детище китайской компании DJI написано немало строк. Да, при желании, умении, деньгах, навыках и времени можно собрать самостоятельно девайс быстрее/мощнее/дольше летающий за те же деньги или полный аналог за меньшую сумму. Правда, при наличии желания, умения, навыков и времени. Потому что без всего этого (и без опыта) собрать летающий, хорошо снимающий квадрик своими силами, ничего не напортачив и не разбив его в первый же вылет, — подвиг, достойный медали. Phantom 3 же вы можете просто пойти и купить у ребят из компании Skymec, даже ждать доставку из Китая, бороться с PayPal’ом и таможней (там же камера и Wi-Fi, точно надо покупателя покошмарить!) не придётся. Сам дрон выпускается в трёх вариантах: Standard, Advanced и Pro. Все три модели имеют одинаковую систему стабилизации камеры. Более того, Advanced и Pro вообще во всём идентичны, кроме камеры. Pro пишет видео в формате 4k2k 30 FPS, Advanced — нет, её возможности ограничены на уровне 1080p 60 FPS (Pro так тоже умеет). Ещё немного отличается комплектация (у Pro зарядное устройство почти вдвое мощнее, что существенно сокращает время подзарядки батарей), сами же платформы идентичны.
А вот младшая версия (Phantom 3 Standard) отличается и начинкой, и камерой. Пульт ему достался от модели прошлого поколения, так что радиус действия уже не пять километров, а всего 500 метров. Попроще и управляющая электроника: если старшие версии умеют летать и зависать не только по GPS и компасу, но и по картинке с камеры, то младшая системы оптической стабилизации полёта лишена. Камера умеет снимать видео вплоть до 2560х1440, но сенсор сам по себе стоит попроще, чем у Pro/Advanced, так что и качество съёмки будет отличаться.
