Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Важно, чтобы фабричное качество пульта соответствовало вашим потребностям на перспективу. Дешевым пультам китайских производителей присущи люфты механической части, малая износостойкость и низкое качество переменных резисторов узла стиков, высокая погрешность оцифровки положения стиков. Вследствие низкого качества пульта могут возникнуть отрицательные явления.

• Джиттер — "дрожание" значения управляющего сигнала при неподвижном стике. Джиттер возникает как сумма погрешностей оцифровки, кодирования в передатчике и обратного раскодирования в приемнике.

• Температурный дрейф — значения управляющих сигналов сдвигаются вверх или вниз на некую величину при изменении температуры пульта. Соответственно, в нейтральном положении стиков управляющие сигналы перестают быть нейтральными. В дешевой аппаратуре дрейф иногда бывает настолько сильным, что мешает переключать режимы и управлять квадрокоптером в зимнее время.

Экземпляры одной и той же марки из разных партий могут быть по-разному подвержены дрейфу. Для проверки рекомендуется охладить пульт в холодильнике до -10…-15 градусов и проверить параметры сигнала. Это можно сделать при помощи специальных программ для компьютера или смартфона, о которых мы расскажем далее.

• Дискретность — значения управляющих сигналов при смещении стика изменяются не плавно, а скачками. Это мешает точному пилотированию хорошо настроенного аппарата. Разумеется, цифровой сигнал по определению меняется дискретно, однако в качественной аппаратуре с высокой разрядностью дискретизации шаг изменения небольшой и не мешает точному пилотированию. Величина дискретности также влияет на джиттер.

Для управления мультикоптерами начального и среднего уровня не требуются какие-либо специальные приемники. Подойдет любой, совместимый с имеющимся пультом, приемник с числом каналов от шести и более. Четырехканальный приемник подойдет только для первого включения и пробных взлетов, далее количества каналов быстро станет недостаточно.

Функция Failsafe

При внезапном пропадании управляющего сигнала вследствие достижения предельной дальности, эфирной помехи или поломки аппаратуры система радиоуправления должна отработать один из вариантов поведения:

• либо сохранить последние принятые значения управляющих сигналов;

• либо установить значения управляющих сигналов в некие заранее заданные значения.

Первый вариант довольно опасен для длительной защиты: если в момент потери управления аппарат перемещался с большой скоростью или набирал высоту, то он продолжит это делать и может улететь очень далеко и безнадежно потеряться или причинить ущерб окружающим. Поэтому такой вариант защиты встроен в логику работы цифрового приемника и автоматически срабатывает при кратковременном выпадении нескольких пакетов данных.

Второй вариант более безопасен, лучше подходит при длительном пропадании сигнала и позволяет реализовать различные алгоритмы для минимизации ущерба.

Применительно к квадрокоптеру реализация зависит от комплектации.

• Без GPS-навигации. Сигнал газа выставляется в положение, соответствующее достаточно быстрому, но безопасному снижению, чтобы коптер не унесло далеко ветром, а ущерб от падения был минимальным. Сигналы управления положением выставляются в среднее положение (горизонталь), включается режим автостабилизации горизонта. Режим удержания высоты по барометру отключается, либо включается режим удержания минимальной высоты, когда коптер зависает не ниже заданного значения. Рекомендуется также задать медленное вращение по Yaw, чтобы положение приемной антенны менялось в пространстве. Это дает шанс в каком-то положении принять неустойчивый сигнал и вернуть управление. Если есть поисковый маячок, то включить его. В итоге при срабатывании Failsafe коптер должен остановиться, выровняться и относительно безопасно приземлиться.

• При наличии GPS-навигации. Сигнал газа выставляется в положение, соответствующее висению. Сигналы управления положением выставляются в среднее положение (горизонталь), включается режим автостабилизации горизонта. Включается функция "возврат домой". Включается барометр, в прошивке контроллера должно быть задано значение высоты, на которой происходит возврат к точке старта, и высоты, на которой квадрокоптер зависает после возвращения. Например, если полет может происходить над лесом, то квадрокоптер должен возвращаться, гарантированно пролетая выше самых высоких деревьев. В итоге при срабатывании Failsafe квадрокоптер должен сам вернуться к месту старта и зависнуть на заданной высоте.

Даже если вы не планируете автоматические полеты по заданному маршруту, наличие приемника GPS очень полезно с точки зрения сохранности квадрокоптера. А если вы собираетесь использовать дорогую видеокамеру в комплекте с бесколлекторным гироподвесом и качественным видеопередатчиком, то приемник GPS является обязательным устройством, поскольку именно он вернет вам оборудование общей стоимостью более тысячи долларов в случае потери управления.

Функция Failsafe может быть реализована как приемником, так и полетным контроллером. Что лучше? Лучше не лениться и настроить оба варианта. Вероятность внезапного и полного отказа приемника во время полета невелика, но не равна нулю. В случае полного отказа приемника функцию Failsafe реализует полетный контроллер. Некоторые приемники не имеют встроенной защиты от потери связи, в этом случае вся надежда только на контроллер.

Модуляция сигнала РРМ

Обычный многоканальный приемник получает по радиоканалу кодированный последовательный сигнал управления, декодирует его и "раскладывает" по отдельным выходам приемника для каждого канала. Параметры сигнала на выходе индивидуального канала определяются единым общепризнанным стандартом и не зависят от типа кодирования в передатчике или марки производителя. Статьи на тему популярных стандартов кодирования в аппаратуре радиоуправления писали или переводили все, кому не лень. В том числе и люди, далекие от радиотехники, что породило изрядную смысловую и терминологическую путаницу. Давайте разберемся по порядку.

Стандарт кодирования PPM (Pulse Position Modulation — фазово-импульсная модуляция) очень старый и популярный, поскольку может формироваться и обрабатываться без использования микроконтроллеров, при помощи обычных интегральных счетчиков и таймеров. Сейчас нечасто можно встретить передатчик с классической модуляцией сигнала РРМ, разве что в китайских игрушках с инфракрасным пультом, но мы разберем этот стандарт подробно. Ведь каким бы способом сейчас не передавали информацию по радиоканалу, на выходе декодера обычного приемника мы имеем импульсы радиоуправления со строго определенными параметрами, которые исторически происходят от РРМ и не меняются для обеспечения совместимости между оконечным (управляемым) оборудованием и массовой радиоаппаратурой разных производителей.

Итак, обратимся к рис. 2.9, на котором схематично изображен стандартный сигнал РРМ для четырех каналов.

Рис. 2.9. Сигнал РРМ и его раскладка по каналам управления

Сигнал РРМ состоит из фреймов (frame) длительностью 20 мс. В свою очередь, фрейм состоит из стробирующих импульсов, которые разделяют каналы, и синхропаузы, благодаря наличию которой приемник начинает ожидать следующий кадр.

Как видно из диаграммы, расстояние t_x между фронтами соседних синхроимпульсов соответствует длительности импульса в канале приемника. То есть, можно сказать, что в сигнале РРМ информация канала содержится в положении (position) стробирующего импульса относительно начала фрейма или предыдущего строба. Длительность стробирующих импульсов лежит в диапазоне 100–400 мкс. При помощи синхропаузы приемник опознает начало следующего фрейма, затем, опираясь на стробирующие импульсы, распределяет импульсы управления по ка-налам. Для надежного разделения фреймов длительность синхропаузы должна быть не менее 2500 мкс. В противном случае приемник может не опознать начало следующего фрейма и отправить на выходы каналов непредсказуемые импульсы.

В свою очередь, импульсы на выходе отдельного канала следуют с периодом в 20 мс (т. е. с частотой 50 Гц), и меняется их ширина. Такое кодирование информации называют PWM (Pulse Width Modulation) или ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Иными словами, в приемнике сигнал РРМ превращается в разделенные по каналам сигналы PWM. Именно эти импульсы PWM мы до сих пор получаем на канальных выходах приемников, даже самых современных. Исключение составляют приемники с последовательным выходным каналом, но об этом позже.

Поскольку именно длительность импульса в канале несет в себе информацию, параметры этого импульса стандартизованы: минимальная — 1000 мкс, средняя — 1500 мкс, максимальная — 2000 мкс. Обязательно запомните диапазон этих значений, они фигурируют в настройках квадрокоптера и пригодятся вам в дальнейшем.

Производители аппаратуры позволяют задать в настройках более широкий диапазон значений, порядка 800-2200 мкс, но в квадрокоптерах такие значения обычно не применяются.

В стандартный сигнал РРМ с фреймом длительностью 20 мс можно упаковать не более восьми каналов (обычно шесть-семь). Проблема в ограничении минимальной длительности синхропаузы. Давайте посчитаем вместе. Представьте ситуацию, когда по восьми каналам надо передать импульсы максимальной длительности t₁…t₈ = 2000 мкс. Тогда суммарная длительность канальных импульсов составит 8·2000 = 16 000 мкс, а для синхропаузы останется 20 000-16 000 = 4000 мкс. Этого более чем достаточно для надежной работы приемника. Но если добавить девятый канал, то на долю синхропаузы останется 20 000 — 9·2000 = 2000 мкс. С такой синхропаузой декодер стандартного приемника не сможет опознавать начало фрейма и разделять каналы. Если же передатчик формирует канальные импульсы с максимальной длительностью 2200 мкс, то в стандартный фрейм не поместятся даже восемь каналов. Поэтому производители аппаратуры идут на ухищрения и увеличивают длину фрейма. Таким способом удается уместить в сигнал РРМ до 14 каналов. Благо, в большинстве современных пультов можно настраивать длину фрейма, длину строба и количество каналов. Чтобы приемник распознавал такой, не вполне стандартный, сигнал, его приходится прошивать соответствующей прошивкой. Недостатком этого подхода является проблема совместимости приемников и передатчиков.

Существенным недостатком формата РРМ является отсутствие контроля над качеством принимаемых данных. Если помеха исказила импульсы внутри фрейма, то они в искаженном виде попадут на выход приемника. Некоторые современные приемники РРМ, оснащенные микроконтроллерами, могут отфильтровывать заведомо ошибочные импульсы в каждом канале управления по отдельности. Алгоритм фильтрации частично похож на алгоритм цифрового подавления помех в звуке или изображении. Приемник сохраняет в памяти параметры импульсов в каждом канале и сравнивает их с вновь поступившими. Считается, что в нормальной ситуации длительности импульсов от фрейма к фрейму могут измениться лишь в определенных разумных пределах. Если приемник обнаруживает аномально изменившиеся импульсы, он считает их недостоверными и заменяет их длительность значениями из предыдущего фрейма. Таким образом происходит отработку укороченной функции Failsafe по каждому каналу в отдельности. Попутно приемник копит информацию о количестве "испорченных" импульсов, и когда оно превышает критический порог в единицу времени, приемник уходит в глубокий Failsafe, как описано в предыдущем разделе.

Формат сигналов РСМ

Импульсно-кодовая модуляция PCM (Pulse Code Modulation) применяется для повышения помехоустойчивости канала управления. Единого стандарта РСМ не существует, производители используют собственные несовместимые протоколы. В итоге аппаратура РСМ разных производителей взаимно несовместима, а соревнование протоколов по сути сводится к борьбе за кошельки покупателей, которых каждый производитель привязывает к своему оборудованию.

В протоколах РСМ данные также передаются стандартными блоками, или пакетами. Пакет состоит из цифровых значений для каждого канала управления, служебной информации, контрольной суммы и синхроблока. Избыточность данных не предусмотрена. Если контрольная сумма не сходится, пакет отбрасывается, а на выходах приемника сохраняется предыдущее состояние (быстрый Failsafe). При накоплении количества ошибок выше критического предела или при полном пропадании пакетов включается глубокий Failsafe.

Количество импульсов в пакете РСМ существенно больше, чем во фрейме РРМ. Но импульсы нельзя чрезмерно укорачивать, т. к. при этом увеличивается ширина спектра излучаемого радиосигнала, жестко ограниченная нормами. Поэтому в общем случае пакет данных РСМ получается длиннее, а скорость по протоколу РСМ ниже. Применяя оптимизацию протокола, удается сократить длительность пакета до 20 мс и меньше. Например, в каждом пакете можно передавать информацию только о быстро меняющихся каналах или чередовать каналы, для которых передается информация.

В массовой современной аппаратуре применяется широкополосный сигнал и импульсно-кодовая модуляция. Иными словами, с переходом на аппаратуру диапазона 2,4 ГГц рядовому потребителю следует больше беспокоиться о совместимости приемников и передатчиков разных производителей, а также о соотношении цены и качества аппаратуры, чем о тонкостях кодирования сигнала в радиотракте, поскольку на выходе любого приемника все равно будут одни и те же сигналы, подаваемые на полетный контроллер или исполнительные устройства.

Совместимость аппаратуры стандартов DSM2/DSMX

О совместимости оборудования, использующего протоколы модуляции эфирного сигнала DSM2 и DSMX, следует поговорить особо, т. к. эти протоколы чрезвычайно популярны у производителей аппаратуры среднего и низкого ценового сегмента. И, соответственно, пользуются широким спросом у авиамоделистов.

Протоколы DSM2 и DSMX — это фирменные протоколы, разработанные компанией Horizon Hobby, которые используются не только во всех ее моделях, но и в пультах JR и Spectrum нижнего ценового диапазона, а также в приемниках OrangeRx, которые стоят несколько долларов, но при этом работают без нареканий.

Передатчики и приемники DSM2/DSMX работают в диапазоне 2,4 ГГц, разбитом на отдельные каналы. Спецификация современных протоколов определяет не только формат цифровой импульсной модуляции радиосигнала, но и алгоритм работы с набором каналов. В протоколе DSM2 для связи используются два канала, а в протоколе DSMX передатчик перебирает их по своему уникальному алгоритму. При этом вероятность наткнуться на помеху статистически выше, но воздействие этой помехи продлится меньшее время, что в целом повышает помехоустойчивость системы. Поэтому DSMX позиционируется, как протокол для работы в сложных городских условиях.

Протокол DSMX более новый. Аппаратура стандарта DSMX, как правило, может работать и по протоколу DSM2, что обеспечивает аппаратную совместимость сверху вниз. Например, если у вас есть старый приемник стандарта DSM2, то новый передатчик стандарта DSMX можно переключить в режим DSM2. И наоборот, приемник стандарта DSMX может принимать сигналы от передатчика DSM2. Иными словами, если один из компонентов радиоканала работает в старом стандарте DSM2, то вся система переключается на этот стандарт, Особенно приятно, что эти два стандарта совместимы на уровне "железа": если приемник или передатчик DSM2 прошить новой прошивкой, то он начнет поддерживать протокол DSMX.

Впрочем, соблюдать осторожность в вопросах совместимости все-таки надо. Китайские производители иногда огорчают нас неприятными сюрпризами в виде внезапной отмены совместимости того или иного оборудования. В сомнительных случаях лучше посоветоваться с продавцом или на профильных форумах.

Сопряжение приемника и передатчика (биндинг)

Прежде чем начать эксплуатацию радиоаппаратуры, необходимо провести специальную процедуру привязки приемника к передатчику (биндинг, binding). После привязки приемник запоминает уникальный кодовый номер передатчика, рабочие каналы или алгоритм перебора каналов и работает только с этим передатчиком.

Нюансы процедуры биндинга зависят от оборудования, но в целом процедура очень проста. В специальный разъем приемника, помеченный надписью "BIND", вставляется перемычка и подается питание на приемник. Приемник переходит в режим сопряжения, показывая это миганием светодиода. Затем включают пульт, держа нажатой специальную кнопку на передающем модуле, в течение нескольких секунд происходит обмен информацией, и процедура завершается. Можно отключить питание, удалить перемычку из приемника и приступать к полетам.

Большинство современных приемников на самом деле являются приемопередатчиками. Только передают они слабый сигнал на расстоянии в несколько метров и лишь для обмена служебной информацией с передатчиком в момент привязки. В свою очередь, в модуле передатчика есть еще и приемник.

В процессе привязки приемник сообщает передатчику, сигналы каких стандартов он может принимать, и передатчик автоматически выбирает для работы подходящий. Но не все приемники поддерживают двусторонний обмен и автовыбор стандарта. Будьте готовы к тому, что придется вручную при помощи переключателя на радиомодуле или в меню настроек передатчика выбрать стандарт передачи, соответствующий приемнику.

Некоторые приемники, например в миниатюрных комнатных моделях, имеют функцию автобиндинга. При включении они всегда переходят в режим привязки и ждут сигнал от передатчика примерно в течение 10–15 с. Если за это время они принимают сигнал от "своего" передатчика, то сразу переходят в штатный режим. Если же во время ожидания поступает сигнал привязки от нового передатчика, то приемник запоминает уникальный код нового передатчика и затем переходит в штатный режим.

Во время биндинга может также происходить настройка функции Failsafe. Обычно приемник запоминает для режима Failsafe положение органов управления в момент привязки. Благодаря этой опции можно обеспечить относительно мягкую посадку квадрокоптера или автоматический возврат по GPS к точке старта. Процедура настройки у разных приемников может отличаться. Некоторые приемники вообще не имеют такой функции. Точные инструкции по настройке Failsafe и привязке в целом смотрите в документации производителя.

Импульсы PWM, триммеры и субтриммеры

Как мы уже говорили, независимо от протокола передачи информации и способа декодирования, у любого приемника с раздельными выходами каналов на каждом из выходов присутствуют стандартные импульсы PWM, длительность которых является управляющим параметром для исполнительных устройств.

Напомним, что стандартные длительности импульсов PWM таковы: минимальная — 1000 мкс, средняя — 1500 мкс, максимальная — 2000 мкс. Эти значения соответствуют минимальному, среднему и максимальному положению рукоятки управления пульта. Но это идеальные базовые! значения. На практике они могут быть иными. Для примера рассмотрим простейшую ситуацию: в среднем положении рукоятки пульта вал серврмашинки слегка отклонен от среднего положения. Возможно, это погрешность сервомашинки, а может, погрешность пульта, который в среднем положении не обеспечивает 1500 мкс. Но сервомашинка не регулируется, поэтому в любом случае надо настраивать пульт. Для этого существуют субтриммеры и триммеры. Важно понимать разницу между ними.

Субтриммер симметрично смещает в ту или иную сторону весь рабочий диапазон длительностей. Например, при смещении вверх на 100 мкс рабочий диапазон будет составлять 1100–2100 мкс со средней точкой 1600 мкс. Таким образом, сохраняется симметрия диапазона, но происходит некоторый выход за его стандартные пределы.

Триммер смещает текущую рабочую точку внутри действующего диапазона. Но при этом выход за пределы диапазона при максимальных отклонениях не происходит. Например, если мы триммером сместили рабочую точку относительно физического положения рукоятки на 50 мкс вверх, то при среднем положении рукоятки длительность импульса составит 1550 мкс, но границы диапазона останутся прежними —1000–2000 мкс.

Как видите, триммер вносит асимметрию в канал управления: максимальный рабочий ход вверх и вниз получается разным. Поэтому для центровки каналов используют субтриммеры, доступные в меню настроек передатчика. Триммеры же применяют в тех случаях, когда необходимо сделать оперативную корректировку и целенаправленно привнести асимметрию в канал. Например, модель самолета имеет слегка несимметричное крыло и заваливается влево. В этом случае асимметрия за счет триммирования канала элеронов скомпенсирует асимметрию крыла. Такие регулировки обычно выполняют в процессе полета, поэтому рычажки или кнопки триммеров вынесены на переднюю панель пульта и действуют без обращения к меню.

Квадрокоптер не обладает собственными аэродинамическими, качествами, симметрия его поведения в полете и управления по осям достигается автоматически, за счет полетного контроллера. Поэтому в случае с квадрокоптерами особенно важно соблюдать симметрию параметров управляющих импульсов. Категорически не рекомендуется при настройке пультов под квадрокоптер использовать триммеры! Центральные значения сигналов управления, которые должны максимально точно соответствовать 1500 мкс, достигаются только при помощи субтриммеров.

Расходы и экспоненты

Часто бывает так, что выход за пределы стандартного рабочего диапазона недопустим (например, рычаг сервомашинки упирается во что-то) или желательно ограничить рабочий ход исполнительных механизмов для более мягкого и безопасного управления. Рабочий ход в ту или иную сторону от центрального положения называется расходом и бывает положительным или отрицательным в зависимости от направления отклонения.

Расходы аппаратуры измеряются в процентах от стандартного отклонения и настраиваются через меню пульта. Можно установить расходы как больше, так и меньше 100 %. Например, если установить расходы вверх и вниз по 90 %, то минимальная длительность импульса составит 1500 — 500·90 % = 1050 мкс, а максимальная 1500 + 500·90 % = 1950 мкс. Обычно рекомендуется "зажимать" расходы аппаратуры для новичков, т. к. им свойственно от волнения двигать стики пульта слишком сильно и резко.

Обычно положительный и отрицательный расход канала можно регулировать по отдельности. Но, как мы уже говорили, для квадрокоптеров принципиально важна симметрия рабочего хода, поэтому и расходы следует подстраивать только симметрично. При настройке квадрокоптера расходами подгоняют минимальное и максимальное значение длительности импульса под необходимые для контроллера. А остроту реакции коптера на управление задают при помощи специального коэффициента Rate в настройках полетного контроллера.

Еще одним параметром, существенно влияющим на качество и комфорт пилотирования, является экспонента — степень нелинейности отклика системы на изменение управляющего сигнала. Строго говоря, эта зависимость получила такое название по причине визуальной похожести на график экспоненты у = ех. На самом деле механизм формирования нелинейного отклика несколько сложнее. Чтобы не загружать микроконтроллер пульта вычислениями степенной функции в режиме реального времени, в память микроконтроллера записывается готовая таблица значений некой степенной функции

где х — это значение отклонения рукоятки; k — коэффициент пропорциональности.

Во время работы пульта значения из этой таблицы накладываются на линейную зависимость по формуле

где N — это процент экспоненты в настройках пульта. Проще говоря, чем больше процент экспоненты N, тем сильнее "искривляется" линейная зависимость в соответствии со значениями из таблицы (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Экспонента сигнала управления

Наличие экспоненты позволяет мягко и комфортно управлять моделью в районе небольших отклонений рукояток, но в то же время при необходимости резко воздействовать на модель, парируя порыв ветра или выполняя вираж. Глубину экспоненты каждый пилот настраивает под себя и для каждой модели в отдельности.

В общем случае рекомендуется увеличивать экспоненту для начинающих пилотов, склонных к нервным и суетным подергиваниям рукояток пульта, и уменьшать вплоть до полной линейности отклика для воздушной акробатики.

Примечание

Применительно к мультикоптерам, глубина экспоненты задается в настройках контроллера, а в настройках пульта экспоненты быть не должно. Экспоненты пульта и контроллера не должны накладываться на сигнал одновременно.

Как вы уже поняли, общая концепция радиоуправления коптером такова: пульт должен передать максимально точные и стандартные "сырые" сигналы управления, а всю дальнейшую обработку будет выполнять полетный контроллер на основе своих настроек.

Конвертер PPM-SUM

У многоканальной системы с раздачей широтно-модулированных импульсов по раздельным выходным каналам есть принципиально неустранимые недостатки. Во-первых, отдельный сигнальный провод для каждого канала. Это особенно актуально для 12- или 14-канальных систем. В этом случае миниатюрный приемник соединяется с полетным контроллером и прочими бортовыми устройствами толстым жгутом проводов, неэстетичным и весящим больше, чем сам приемник. Однако полетный контроллер может и сам декодировать "сырой" РРМ-сигнал, при условии, что он выведен на отдельный выход приемника.

Во-вторых, низкая стабильность и точность управляющего сигнала, обусловленная необходимостью лишних преобразований из одного типа сигнала в другой. Было бы логично передать цифровое значение, соответствующее положению рукоятки пульта, по радиоканалу и затем из приемника переслать в исполнительное устройство без лишних преобразований. Однако для обработки цифрового сигнала исполнительное устройство должно обладать собственными вычислительными ресурсами. Но возможность выпускать такие устройства массово и недорого возникла лишь относительно недавно, с появлением дешевых и миниатюрных микроконтроллеров. Поэтому в традиционной системе приемник в любом случае преобразует цифровой сигнал в импульсы определенной длительности на выходе канала. Несмотря на то, что импульс представлен двоичными уровнями сигнала "0" и "1", физическая длительность импульса — это аналоговый параметр. То есть, на этапе передачи-приема мы имеем преобразование из аналогового сигнала в цифровой и обратно в аналоговый.

Если выход приемника подключен к обычной сервомашинке (принцип ее работы мы рассмотрим далее), то она использует непосредственно длительность импульса в качестве управляющего параметра. Если же мы подаем широтно-модулированный импульсный сигнал на вход полетного контроллера, то он должен измерить длительность импульса при помощи таймера и перевести ее в цифровое значение.

В итоге мы получаем в тракте управления цепочку преобразований, каждое из которых вносит свою погрешность и задержку. Итак, очевидные недостатки традиционной системы радиоуправления — ограниченная пропускная способность, искажения и задержки сигналов управления, толстый пучок проводов от приемника к исполнительным устройствам. Чтобы избавиться от пучка проводов, используют специальное устройство — кодер-конвертер РРМ. С точки зрения инженерной логики это довольно забавное устройство. Оно подключается к выходам каналов приемника и преобразует раздельные командные импульсы обратно в последовательность пакетов импульсов. С выхода конвертера сигнал РРМ поступает на специальный вход полетного контроллера. Такой вход обычно обозначают PPM-SUM, т. к. на него подается суммарный сигнал РРМ. Приемник только что успешно "разложил" сигнал по каналам, а конвертер снова собирает их в последовательность, внося дополнительную погрешность и задержку. Пожалуй, основная польза от такого устройства — избавление от пучка проводов.

Вполне логично, что появились приемники, оснащенные выходом последовательного сигнала. Это может быть как все тот же универсальный сигнал PPM-SUM, так и особый проприетарный последовательный сигнал S-BUS фирмы Futaba, похожий на протокол UART. Разные производители могут кодировать выходной сигнал по-разному. Последовательный протокол позволяет подключать все управляемые исполнительные устройства к одной общей шине. Каждое устройство, получив синхроимпульс, считывает с шины "свой" пакет цифровых данных и декодирует его.

Поскольку пакеты данных в последовательном канале следуют в определенном порядке, цифровое исполнительное устройство (сервомашинка, регулятор оборотов, радиоключ) должно быть предварительно запрограммировано на определенный номер канала, т. е. на извлечение "своего" блока данных из последовательного потока. Для этого применяются специальные программаторы. Если последовательный сигнал подается на специальный вход полетного контроллера, то дальнейшую обработку выполняет контроллер, а порядок следования каналов настраивается в прошивке контроллера или в приемнике. В любом случае порядок следования каналов в передатчике и контроллере должен совпадать.

Приемник-сателлит

Надежность работы радиоканала можно повысить при помощи специального приемника-сателлита. Он представляет собой обычный приемник, у которого отсутствует узел обработки принятого сигнала. Вместо этого на выход сателлита идет последовательный "сырой" поток. Этот поток поступает на специальный вход основного приемника. Некоторые приемники допускают подключение двух сателлитов.

Приемники монтируют так, чтобы антенны базового приемника и сателлита находились на максимальном расстоянии друг от друга. Антенны могут иметь разную конструкцию и ориентацию в пространстве. Если одна из приемных частей теряет сигнал, ее подстраховывает вторая часть.

Поскольку полетный контроллер может самостоятельно обрабатывать последовательный управляющий сигнал, можно подключить маленький и легкий сателлит непосредственно к контроллеру и обойтись без основного приемника, уменьшив вес и энергопотребление. Такое решение популярно при разработке миниатюрных конструкций, которые обычно не улетают из зоны устойчивой связи.