FPV-дрон/Полётный контроллер

Полётный контроллер, просто полётный контроллер.

Итак, как сказано в основной статье, полётный контроллер — сердце коптера. Именно к нему подсоединяется всё остальное железо. Сегодня этот контроллер объединяет в себе три микросхемы: микроконтроллер; акселерометр, при помощи которого дрон может вычислять относительное положение в пространстве; и электронный регулятор оборотов, выдающий нужный ток на моторы. Последний компонент раньше шёл отдельно. Прямо отдельной единицей на каждый мотор. Это было не очень надёжно. Да ещё и тяжело. Так что сейчас доминируют решения «всё в одном».

Самое забавное тут то, что при этом при всём полётный контроллер — вещь… совершенно не обязательная! Только не для квадрокоптеров. А для самолётов. В мире самолётов вполне можно взять приёмник системы управления с выходами SBUS и подключить их напрямую к сервоприводам на рулях и элеронах. Получится даже более ручной режим, чем у любого FPV-коптера!

…ладно, это был забавный экскурс, но мы-то всё же пишем про не про самолёты, а про квадрики. Так что давайте назад к ним. И к их полётным контроллерам.

Поколения

Практически все используемые в дронах микроконтроллеры производятся фирмою STMicroelectronics. Так вот кто на самом деле делает на них деньги! Ладно, вырубаем режим тру-левого. Важно сейчас то, что STM делит их на несколько поколений.

• F1 и F3 — медленные и портов им не хватает. Устарели ещё в 2010-е. С новья такое, к счастью, не купить. Да и на Авито найти вряд ли получится.
• F4 — основной вид контроллеров для бюджетных дронов. В тинивупах встречается практически безальтернативно. Но китайцы могут такое впихнуть и в более крупные синевупы, и даже в дальнолёты. Этим, в частности, промышляет DarwinFPV. Главный подводный камень: iNav объявили о том, что бросят поддержку таких контроллеров со следующего релиза, так что его деньки на F4 сочтены…
• F7 — чуть более премиальный вид контроллеров. Уже могут свободно работать с любым оборудованием и софтом. Встречаются в коптерах среднего класса.
• H7 — самый лучший контроллер STM; полётные контроллеры с ним, соответственно, самые дорогие, но и устойчивость, так сказать, к будущему у них лучше всего.
• AT32 — НЁХ, которую даже не STM производит. Обещает производительность почти как у F7 по цене даже ниже, чем у F4. Вероятно, в ближайшие годы наберёт большую популярность. Официальную поддержку впилят в Betaflight 4.5, который ещё даже не выпущен.

Короче, на начало 2024 практический вывод из этого абзаца несложный: смотрите, чтобы ваш полётный контроллер был F7, а не F4.

Прошивки

• Betaflight — база и скрепа мира FPV. Настолько, что, пожалуй, самым корректным (без морских свинок) названием для всего этого класса техники было бы «квадрокоптеры, работающие на Betaflight». Прошивка очень минималистичная. Базово умеет: обеспечивать полёт коптера в ручном режиме; держать горизонтальную ориентацию в режиме «Angle». Если есть GPS-модуль, может вернуть коптер домой, но при этом даже посадку до недавнего времени приходилось совершать руками. Зато системные требования низкие.
• iNav — афтермаркет-прошивка. Совместима (пока ещё) с теми же контроллерами, что и Betaflight, но куда как более фичаста. Уже может, например, удерживать коптер в заданной точке и имеет базовый функционал для полётов по заранее заданному маршруту.
• ArduPilot и PX4 — две похожих друг на друга прошивки класса «сириуз бизнес». Эти уже требуют своего собственного железа и с китайскими контроллерами работать не будут. Зато, если вы разберётесь с ними, наградою вам будет широчайшие возможности по автоматизации… да примерно всего, что вообще может любая летающая штука.

И вот последний момент требует ещё одного маленького философского разговора. Дело в том, что на ArduPilot и PX4 вы можете собрать нечто, смахивающее на то, что мы тут всю дорогу называем FPV-коптерами. Но заложенные в контроллер возможности как бы намекают нам, что определение из основной статьи тут превращается в… какие-то глупые бессмысленные ограничения, не более того.

Собственно, если посмотреть на то, что предлагают китайские производители компонентов для Ardupilot/PX4, вы увидите, что конечный результат уже не будет соответствовать ни одному из четырёх пунктов этого определения. Там даже очков не будет. Вместо них будет нечто, смахивающее на DJI Smart Controller. Сами готовые дроны могут занимать целую комнату. И основное предназначение этих летающих штук — опрыскивание полей.

Такие дела.