Изстрелването на стратосферен балон с камера и камери също носи известен риск от загуба на товари. В този случай няма да стигнем до снимките, направени от камерата или камерите.
Би било много интересно да вземете няколко снимки от балона по време на полета. Засега все още сме любителски проект и нямаме капацитет за някои сложни и сложни решения за предаване на изображения. В тази статия ще се опитам да обобщя поне онези опции, които са използваеми за проект от нашия обхват, и накратко ще опиша избрания метод на предаване.
Критерии, които трябва да се вземат предвид при избора на технология за предаване на изображението:
- качество и разделителна способност на изображението
- движещо се или неподвижно изображение
- скоростта на предавателната среда (радио тракт), необходимата честотна лента
- използвано предавателно радио оборудване (мощност, обхват, захранване, тегло)
- използвано приемно радио оборудване (приемник, антени)
Предаване на филми (видео)
За това предаване би било възможно да се използват, например, системи FPV (First Person View), използвани от авиационни моделисти. Тези системи работят в обхвати 1,2 GHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz. Обхватът на такива устройства обикновено е от порядъка на десетки километри. Обхватите 2,4 GHz и 5,8 GHz се използват и от WiFi технологиите за данни, може да се предположи, че би имало смущения във видео предаването.
Обхватът от 1,2 GHz е определен и за любителско радио у нас. Благодарение на притежавания от мен аматьорски радио, бихме могли да използваме тази група. За дълги разстояния (50 - 150 км между приемника и предавателя) ще трябва да използваме големи насочени антени или параболични антени. Тези антени ще трябва да проследят позицията на балона. Предавателят с по-голяма мощност естествено има по-голяма консумация на батерия. Трябва да има повече от тях в товара, което отново представлява увеличение на теглото.
Бихме искали да тестваме тази възможност по някое време, но по-скоро в момент, когато потокът ще бъде значително по-слаб и балонът няма да лети твърде далеч от мястото на изстрелване - Хюстън. За да имате по-голям шанс да получите изображение през целия полет. Ако случайно срещнем по-слаб поток през януари, ще разгледаме и тази възможност.
Прехвърляне на неподвижни изображения (снимки)
Любителското радио познава предаването на изображения чрез т.нар. Бавно сканиране на телевизия = SSTV. По този начин например изображенията се предават и от международната станция на МКС чрез радиолюбителско оборудване (не НАСА 🙂) - пример за изображения от МКС.
Тези изображения имат ниска разделителна способност и, както подсказва името, предаването е бавно. Предимството е относително малката необходима честотна лента - около 2,5 kHz и фактът, че можем да използваме тествани радиомодули на 434 MHz с мощност 10 mW. С такава малка мощност получихме телеметрия от STS-1 дори на разстояние над 100 км. Дори имахме съобщение за приемане на нашата телеметрия от Германия (около 400 км). Недостатъкът на SSTV обаче е изкривяването на изображението, причинено от смущения или изтичане на сигнал.
Някои от тези недостатъци се решават от леко подобрена форма на „бавна“ телевизия - SSDV (Slow Scan Digital Video). Този метод е разработен от Филип Херън (fsphil), един от активните членове на Обединеното кралско общество за висока надморска височина (UKHAS). „Аналоговото“ предаване беше заменено от SSTV digital, при което изображението предава големи пакети като 256 байта. Оригиналното jpeg изображение се преобразува в пакети, а изображението, кодирано по този начин, е с около една четвърт от размера. След това изображението се предава по същия канал като телеметрията. Използва се модулация на FSK (RTTY) със скорост 300 бита/сек, точно както използвахме в STS-1. Честотната лента обикновено е около 600 Hz. Предимството на такъв трансфер е видимо по-доброто качество на изображението.
Честотата 434 MHz отново се използва за предаване и декодиране на изображения чрез SSDV.
По време на полета STS-2 ще тестваме предаването на изображения чрез SSDV.
Как ще работи SSDV в STS-2 ?
Ще използваме платката Raspberry PI linux за кодиране на изображенията. Към него ще бъде свързана USB камера. Запазването на изображения в jpeg формат ще бъде осигурено от приложения от fsphil и fswebcam. По този начин получаваме изображения с резолюция 352 x 288 пиксела. Може да спорите, че това е доста малка разделителна способност, но нека ви напомня, че имаме скорост от само 300 бита/сек за пренос на изображения. така че ще трябва да изчакаме снимки от 16 Mpix камерата само след намиране на товара 🙂
Jpeg изображенията ще бъдат кодирани в SSDV формат и предадени от радиомодул Radiometrix NTX2 с мощност само 10 mW. Пакетите за телеметрия и пакетите с карти могат да се предават последователно. За да изпратим телеметрия обаче, ще използваме проверен метод от полета STS-1 от отделен модул. Raspberry PI ще излъчва само изображения.
Качването на едно изображение ще отнеме около 4-5 минути.
Приемането на изображения ще бъде възможно, както и приемането на телеметрия - на честота 434 MHz (точната честота ще бъде обявена). Модифицираната програма dl-fldigi от UKHAS се използва за декодиране. След декодиране на пакета той се показва директно в приложението и пакетът се изпраща на сървъра. По този начин картината ще бъде достъпна онлайн за други, които не притежават 434 MHz приемник.
Друго голямо предимство на SSDV пред SSTV е, че пакетите, получени от множество слушатели, се агрегират на сървъра. Така напр. ако пусна пакет, докато го получа, но някой друг го получи, на сървъра ще има изображение без липсващия пакет. Същото важи и за декодиране на телеметрия чрез dl-fldigi.
17 мисли за „STS-2 Flight Image Transfer“
При предаването на видео също е възможно да се използва методът на предаване, който те използват за DVB стандарти. Разбира се, това изисква по-взискателно развитие и подготовка. Сигналът от камерата трябва да се компресира с MPEG-2, MPEG-4 или H.264, за да се намали скоростта на предаване. Впоследствие този поток от данни трябва да се модулира на носителя чрез QPSK модулация. Това е стабилна цифрова модулация, използвана в сателитните комуникации. Предимството пред модулацията на аналоговия видео сигнал е, че за надеждно предаване се изисква по-малко мощност. Падането отстрани на балона би било достатъчно за предавателната антена тип QFH, от приемащата страна - по-малка прикрепена чиния.
Да, Макс, и това е една от възможностите. Точно както пишете, е много по-трудно да се развиете. Може би някъде през следващите години ... Размерите и теглото, в които трябва да се впишем, са доста голямо ограничение за всяка технология. 1500 грама може да са много в началото, но всяка електроника тежи по нещо, има нужда от батерия ... STS-1 тежеше около 1000 грама, включително кутията, и може да се каже, че там нямаше почти нищо 🙂
Опитайте се да разгледате модулите на Tecnoroll http://www.tecnoroll.it/comprofile/defaulteng.htm
Очевидно с тях можете да сглобите видео предавател DVB-S стандарт с ниско тегло.
Благодаря за съвета и вдъхновението за следващите полети.
Ако мога да попитам, не се ли обмисля и използването на нормално видео с аналогова честотна лента? Ако имате телеметрия там, то определено може да се направи доста добре с насочената антена и тракера ...
Разбира се, ние също го обмислихме. Обаче в радиолюбителския обхват 434 MHz такава работа не е разрешена. Имаме обхват 1,2 GHz. Имаме готово оборудване за тази лента, но сегашното тегло на STS-2 вече няма да ни позволи да го окачим. И разбира се, трябва да го тестваме правилно (предавателна, приемаща антена и т.н.). Очакваме, че през пролетната мисия на STS-3 ще излети видео на живо
с 24dbi Grid антена?
Някои моделисти ще летят над 50-100 км.
Може би. Просто не виждам видеото никъде там
За предаване на видео fpv моделиращите използват обхват 2,4 Ghz, напр. С този https://hobbywireless.com/index.php?main_page=product_info&products_id=26
Има възможност за такъв предавател в обхвата 1,2 Ghz, но не знам какви са ограниченията за излъчване в Словакия.
Но това, което трябва да вземете под внимание и със сигурност знаете, е да отделите честотата на предаване на контрола и статистиката от видеото.
Trebars контрол и сонда на 433Mhz и видео на 2.4Ghz или 1.2Ghz. С подобен предавател и добра антена не би трябвало да е проблем да предавате видео в няколко кадъра в секунда.
Пробег до 50 км и на практика, използвайки това оборудване и подходящи приемници, можете да поберете до излетно тегло от 1-2 кг. Ако самолетът EPOR/EPP може да лети с него за 50 минути на 2x 3300mAh 4S Turnigy батерии, вашият балон определено не би трябвало да има проблем, тъй като вероятно няма да използвате толкова активно двигател или друг.
Да, вече сме подготвили FPV на 1,28 GHz, което е точно в аматьорската радиочестота при нас. Въпреки това не сме го тествали навън с други антени, предоставени от производителя. Душан от нашия екип вече е подготвил и произвел RX и TX антената. Така че, когато STS-2 приключи, веднага ще преминем към тестване. Планираме да го използваме в STS-3, както писах по-горе. В противен случай - ние основно не контролираме кутията/сондата от земята, просто ни изпращат телеметрия и местоположение. Има много атаки на други полети. Това са всички наши аматьорски експерименти, така че ние се учим, тестваме и се опитваме да се усъвършенстваме. Нищо ново в света, но за нас, тъй като ние сами развиваме повечето неща, е добро предизвикателство. Във всеки случай благодаря за вашите коментари и наблюдения!
Поздравления за дамата за днешния успех. Това е чудесен пример за това, което доказва нашият радиомат.
Е, ако го разбрах правилно, щеше да бъде напълно автономен полет до GPS наводнения координати ? или ако мога да го нарека контролирана двойка ?
Структурно това не би било такъв проблем, програмата не би, всъщност е достатъчно да се изчисли мощността за отделни оси.
По принцип някои GPS осигуряват директен изход от изключено. градуса за HOME позиция, тогава става въпрос само за PID контрол на отклоненията, ще направя нещо подобно за собствения си самолет, защото е страхотно нещо, ако самолетът може сам да ви прибере у дома 🙂
Ако вече работите във FPV, определено бих препоръчал да поставите и вградените в OSD данни за телеметрия там.
ако имате нужда от помощ или запален човек, просто се обадете 🙂
Роман, много ти благодаря !
73! Radim OM2AMR (OM13STS)
Поздравления момчета, страхотно е.
Леле, поздравления!
С ентусиазъм гледах работата ви в действие, страхотно. Страхотно е, че успяхме да го популяризираме достойно. Аз съм фотолюбител, така че ако имате нужда от помощ за редактиране на снимки, ще се радвам да помогна, те имат приличен потенциал.
на Ваше разположение,
Здено Кодиш
Също така, аналоговите видео модули на 5.8GHz се опитват да видят тук http://www.airwave.com.tw/rf-modules-3.html Модулите са малки и леки. Но според моите изчисления, аналоговото видео тук работи в своите граници. В този случай, ако се използва предавател с усилване 27dBm (0.5W), приемникът има чувствителност -85dBm, с предавателна антена QFH с усилване 5dBi, за да осигури връзка на разстояние най-малко 50km, необходимо е да има параболична приемна антена с диаметър най-малко 1м. В противен случай чувствителността от -85dBm е доста лоша. За това може да се направи усилвател с усилване от поне 20dB. Може да се направи на чифт GALI-39 + вериги от Minicircuits. Също така искам да сглобя усилвателя в рамките на един месец. След това, ако е необходимо, мога да осигуря материали за подложката и схемите (трябваше да взема 20 броя вериги и няма да пропусна всичко)
Здена, много ти благодаря. Има много снимки, все още трябва да преминем през тях. Ако нещо трябва да бъде коригирано, ние ще се свържем с 🙂