A sztratoszférikus léggömb elindítása kamerával és fényképezőgépekkel szintén bizonyos veszélyt jelent a rakomány elvesztésére. Ebben az esetben nem jutunk el a kamera vagy a kamerák által készített képekhez.
Nagyon érdekes lenne néhány lövést szerezni a léggömbből a repülés során. Eddig még mindig amatőr projekt vagyunk, és nincs lehetőségünk kifinomult és összetett képátviteli megoldásokra. Ebben a cikkben megpróbálom összefoglalni legalább azokat a lehetőségeket, amelyek felhasználhatók a hatókörünkhöz tartozó projektek számára, és röviden ismertetem a választott továbbítási módszert.
A képátviteli technológia kiválasztásakor figyelembe veendő kritériumok:
- képminőség és felbontás
- mozgó vagy állókép
- az átviteli közeg (rádióút) sebessége, a szükséges sávszélesség
- használt adó rádióberendezés (teljesítmény, hatótávolság, tápegység, súly)
- használt vevőberendezés (vevő, antennák)
Mozgókép (videó) továbbítása
Ehhez az átvitelhez lehetővé lehetne tenni például a repülőgép-modellezők által használt FPV (First Person View) rendszerek használatát. Ezek a rendszerek az 1,2 GHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz sávokban működnek. Az ilyen eszközök hatótávolsága általában tíz kilométer nagyságrendű. A 2,4 GHz-es és 5,8 GHz-es sávokat a WiFi adat-technológiák is használják, feltételezhető, hogy interferencia lépne fel a videoátvitel terén.
Az 1,2 GHz-es sávot nálunk is amatőr rádióhoz rendelték. A tulajdonomban lévő amatőr rádióengedélynek köszönhetően használhatnánk ezt a zenekart. Nagy távolságokra (50 - 150 km a vevő és az adó között) nagy irányú antennákat vagy parabolikus antennákat kellene használnunk. Ezeknek az antennáknak követniük kellene a léggömb helyzetét. A nagyobb teljesítményű adó természetesen nagyobb akkumulátorfogyasztást igényel. Többnek kellene lenniük a terhelésben, ami ismét a súly növekedését jelenti.
Szeretnénk valamikor kipróbálni ezt a lehetőséget, de inkább egy olyan időszakban, amikor az áramlás jelentősen gyengébb lesz, és a léggömb nem repül túl messze az indulás helyétől - Hjuston. Annak érdekében, hogy nagyobb legyen az esély a kép fogadására az egész repülés során. Ha véletlenül gyengébb áramlással találkozunk januárban, akkor ezt a lehetőséget is figyelembe vesszük.
Állóképek (fotók) átvitele
Az amatőr rádió ismeri a képek továbbítását az ún. Lassú pásztázás Televison = SSTV. Ily módon például a képeket a nemzetközi ISS állomásról amatőr rádióberendezések (nem a NASA 🙂) is továbbítják - példa az ISS-ből származó képekre.
Ezek a képek alacsony felbontásúak, és ahogy a neve is mutatja, az átvitel lassú. Előnye a viszonylag kicsi - 2,5 kHz körüli - szükséges sávszélesség, valamint az a tény, hogy tesztelt rádiómodulokat használhatunk 434 MHz-en 10 mW teljesítmény mellett. Ilyen kicsi teljesítménnyel 100 km feletti távolságban is telemetriát kaptunk az STS-1-től. Még a németországi (kb. 400 km) telemetria fogadását is bejelentettük. Az SSTV hátránya azonban az interferencia vagy jelszivárgás okozta képtorzulás.
Ezen hátrányok egy részét a "lassú" televízió kissé továbbfejlesztett formája - az SSDV (Slow Scan Digital Video) - oldja meg. Ezt a módszert Philip Heron (fsphil) fejlesztette ki, az Egyesült Királyság Nagy magasságú társaságának (UKHAS) egyik aktív tagja. Az "analóg" átvitelt SSTV digital váltotta fel, amelyben a kép nagy csomagokat továbbít 256 bájtként. Az eredeti JPEG-kép csomagokká konvertálódik, és az így kódolt kép körülbelül egynegyede a méretének. A képet ezután ugyanazon a csatornán továbbítja, mint a telemetria. Az FSK modulációt (RTTY) 300 bit/sec sebességgel alkalmazzák, akárcsak az STS-1-ben. A sávszélesség általában 600 Hz körül van. Az ilyen átvitel előnye láthatóan jobb képminőség.
A 434 MHz-es frekvenciát ismét használjuk képek továbbítására és dekódolására SSDV-n keresztül.
Az STS-2 repülés során teszteljük a képek SSDV-n keresztüli továbbítását.
Hogyan fog működni az SSDV az STS-2-ben ?
A képek kódolásához a Raspberry PI linux kártyát használjuk. USB fényképezőgép csatlakozik hozzá. A képek JPEG formátumban történő mentését az fsphil és az fswebcam alkalmazásai biztosítják. Így 352 x 288 pixel felbontású képeket kapunk. Lehet, hogy vitatja, hogy ez meglehetősen kicsi felbontású, de hadd emlékeztessem önöket, hogy a képátvitelhez csak 300 bit/sec sebességgel rendelkezünk. így a 16 Mpix kamera fényképeire csak a terhelés megtalálása után kell várnunk
A JPEG képeket SSDV formátumban kódolják, és csak 10 mW teljesítményű Radiometrix NTX2 rádiómodul továbbítja. A telemetriai és képcsomagok felváltva továbbíthatók. A telemetria elküldéséhez azonban az STS-1 járat ellenőrzött módszerét használjuk külön modul segítségével. A Raspberry PI csak képeket fog sugározni.
Körülbelül 4-5 percet vesz igénybe egy kép feltöltése.
Képes lesz a képek vétele, valamint a telemetria vétele - 434 MHz frekvencián (a pontos frekvenciát közöljük). A dekódoláshoz az UKHAS módosított dl-fldigi programját használják. A csomag dekódolása után közvetlenül megjelenik az alkalmazásban, és a csomagot elküldik a szervernek. Így a kép online lesz elérhető azok számára, akik nem rendelkeznek 434 MHz-es vevővel.
Az SSDV másik nagy előnye az SSTV-vel szemben, hogy a több hallgatótól kapott csomagokat összesítik a szerveren. Tehát pl. ha a csomag fogadása közben eldobok egy csomagot, de valaki más megkapja, akkor egy kép lesz a szerveren a hiányzó csomag nélkül. Ugyanez vonatkozik a telemetria dekódolására a dl-fldigi segítségével.
17 gondolat az „STS-2 repülési képátvitelről”
A videoátvitel során lehetőség van arra is, hogy a DVB szabványokhoz használt átviteli módszert alkalmazzák. Természetesen ez igényesebb fejlesztést és felkészülést igényel. A bitsebesség csökkentése érdekében a kamera jelét MPEG-2, MPEG-4 vagy H.264 segítségével kell tömöríteni. Ezt követően ezt az adatfolyamot a vivőn QPSK modulációval kell modulálni. Ez egy műholdas kommunikációban használt robusztus digitális moduláció. Az analóg videojel modulációval szembeni előnye, hogy a megbízható átvitelhez kevesebb energia szükséges. A léggömb oldalának esése elegendő lenne az adó QFH típusú antennához, a befogadó oldalsó kisebb rögzített tálcához.
Igen, Max, ez is az egyik lehetőség. Ahogy írod, sokkal nehezebb fejleszteni. Talán valamikor az elkövetkező években ... A méretek és a tömeg, amibe be kell illeszkednünk, meglehetősen nagy korlátot jelent minden technológia számára. Lehet, hogy az elején az 1500 gramm sok, de mindegyik elektronika súlya van, akkumulátorra van szüksége ... Az STS-1 súlya 1000 g körül volt, a dobozzal együtt, és mondhatni, hogy szinte semmi nem volt ott 🙂
Nézze meg a Tecnoroll modulokat: http://www.tecnoroll.it/comprofile/defaulteng.htm
Nyilván velük össze lehetne állítani egy DVB-S szabványú video adó-adót, kis tömeggel.
Köszönjük a tippet és az inspirációt a következő járatokhoz.
Ha megkérdezhetem, nem vették-e figyelembe a normál analóg sávszélességű videók használatát is? Ha van telemetria ott, akkor azt mindenképpen elég jól meg lehet csinálni az irányított antennával és a trackerrel…
Természetesen ezt is figyelembe vettük. A 434 MHz rádióamatőr sávban azonban ez a művelet nem megengedett. Van 1,2 GHz-es sávunk. A berendezés készen áll erre a sávra, de az STS-2 jelenlegi súlya már nem teszi lehetővé, hogy felakasszuk. És természetesen meg kell vizsgálnunk megfelelően (adó, vevő antenna stb.). Arra számítunk, hogy az STS-3 tavaszi küldetésén élő videó fog repülni
24dbi rácsantennával?
Néhány modellező 50-100 km felett repül vele.
Lehetséges. Csak ott nem látom a videót
A videoátvitelhez az fpv modellezők 2,4 GHz-es sávot használnak, például ezzel a https://hobbywireless.com/index.php?main_page=product_info&products_id=26
Lehetséges ilyen adó az 1,2 GHz-es sávban, de nem tudom, milyen szlovákiai sugárzási korlátok vannak.
De amit figyelembe kell vennie, és biztosan tudja, az az, hogy elválasztja az irányítás és a statisztika átviteli gyakoriságát a videótól.
A Trebars vezérli és szondázza 433Mhz frekvencián, videó 2,4 GHz-en vagy 1,2 GHz-en. Hasonló adó és jó antenna esetén nem okozhat gondot néhány kép/mp sebességű videó továbbítása.
50 km-es hatótávolsággal, és gyakorlatilag ezzel a berendezéssel és megfelelő vevőkészülékekkel akár 1-2 kg felszállási súlyig is elfér. Ha az EPOR/EPP repülőgépek képesek 50 percig repülni vele 2x 3300mAh 4S Turnigy akkumulátorokkal, akkor ballonjának biztosan nem okozhat gondot, mivel valószínűleg nem fog olyan aktívan használni motort vagy bármilyen más motort.
Igen, már készítettünk egy FPV-t 1,28 GHz-en, amely pontosan velünk van az amatőr rádió sávban. Azonban még nem teszteltük kívül más antennákkal, amint azt a gyártó szállította. Csapatunkból Dusan már elkészítette és gyártotta mind az RX, mind a TX antennát. Tehát amikor az STS-2 véget ér, azonnal tesztelni fogunk. Azt tervezzük, hogy az STS-3-ban fogjuk használni, ahogy fentebb írtam. Ellenkező esetben - alapvetően nem a földről irányítjuk a dobozt/szondát, csak elküldjük nekünk a telemetriát és a helyet. Sok támadás van más járatok ellen. Ezek mind amatőr kísérleteink, ezért tanulunk, tesztelünk és próbálunk javítani. Semmi új a világon, de számunkra, mivel a legtöbb dolgot magunk fejlesztjük ki, ez egy nagy kihívás. Mindenesetre köszönöm a megjegyzéseket és észrevételeket!
Gratulálok a mai siker hölgyének. Remek példa arra, amit radiomátumunk bizonyít.
Nos, ha jól értettem, akkor teljesen önálló repülés lenne az árvíz GPS koordinátáihoz ? vagy ha nevezhetném kontrollált párnak ?
Szerkezetileg ez nem jelentene akkora problémát, a program nem, alapvetően elegendő kiszámítani az egyes tengelyek teljesítményét.
Alapvetően néhány GPS közvetlen kimenetet biztosít kikapcsolt állapotban. fok a HOME pozíciónál, akkor csak az elhajlások PID-szabályozásáról van szó, valami hasonlót fogok tenni a saját repülőgépem számára is, mert nagyszerű dolog, ha a repülőgép maga is hazaviheti 🙂
Ha már dolgozik az FPV-n, mindenképpen javaslom, hogy tegye oda az OSD beágyazott telemetriai adatait is.
ha segítségre vagy lelkes emberre van szüksége, hívja 🙂
Roman, köszönöm szépen !
73! Radim OM2AMR (OM13STS)
Gratulálok fiúk, nagyon jó.
Hú, gratulálok!
Lelkesen figyeltem a munkád működését, nagyszerű. Nagyon jó, hogy sikerült tisztességesen népszerűsíteni. Fotóamatőr vagyok, így ha segítségre van szüksége a képszerkesztésben, szívesen segítek, tisztességes lehetőségekkel rendelkeznek.
Tisztelettel,
Zdeno Kodyš
Az 5,8 GHz-es analóg videomodulok itt is próbálkoznak: http://www.airwave.com.tw/rf-modules-3.html A modulok kicsiek és könnyűek. Számításaim szerint azonban az analóg videó itt a határai mentén működik. Ebben az esetben, ha 27dBm (0.5W) erősítésű adót használnak, akkor a vevő érzékenysége -85dBm, a QFH adóantennával 5dBi erősítéssel, hogy legalább 50km távolságban biztosítsa a kapcsolatot., szükség van egy parabolikus vevőantennára, amelynek átmérője legalább 1 m. Egyébként a -85dBm érzékenysége elég gyenge. Ehhez legalább 20dB erősítésű erősítőt lehetne készíteni. Készülhet egy pár GALI-39 + áramkörre a Minicircuits-ból. Az erősítőt is egy hónapon belül össze akarom szerelni. Ezután szükség esetén anyagot tudok biztosítani a padhoz és az áramkörökhöz (20 darab áramkört kellett vennem, és nem fog hiányozni az egész)
Zdena, nagyon köszönöm. Nagyon sok fotó van, ezeket még át kell néznünk. Ha bármit módosítani kell, felvesszük a kapcsolatot 🙂-val