В настоящее время БПЛА используются человеком в самых разных областях. Дроны используются в исследовательских, научных, развлекательных, производственных и других целях. Эти сферы развиваются, а также появляются новые, в связи с чем требования к БПЛА растут. Одним из растущих требований является требование к дальности полета. Существующие в настоящий момент системы передачи видео сигнала с камеры дрона обладают некоторыми ограничениями, что уменьшает дальность полета БПЛА. Как аналоговая система передачи видео, так и цифровая работают чаще всего на высокой частоте (5.8 или 2.4 ГГц), в связи с этим длина волны такого сигнала небольшая. Из-за этого сигнал не может огибать препятствия, что приводит к возможности полета только в условиях прямой видимости. Решить данную проблему можно путем использования ретранслятора. Это устройство обеспечивает прямую видимость между дроном и оператором, что позволяет залетать дрону за какие-либо объекты или летать на большие расстояния при малой высоте полета.

Самые распространенные методы: крепление ретранслятора на дроне или на мачте. Первый вариант универсальный – можно без труда расположить ретранслятор в нужном месте и на нужной высоте, обеспечивая наиболее эффективную его работу. Но у этого варианта есть недостаток – время полета дрона ограничено, в связи с чем время работа ретранслятора ограничивается временем полета БПЛА. Второй вариант не накладывает ограничения на время работы ретранслятора, но он не является универсальным – изменить положение или высоту ретранслятора довольно проблематично. В связи с этим было принято решение разработать робототехнический комплекс, состоящий из дрона и ретранслятора, который будет способен прикрепляться к металлоконструкциям и веткам деревьев.

Тестирование проекта производилось в полетной зоне, а также на улице. В полетной зоне дрон садился на цилиндрическую металлическую балку, а на улице посадка производилась на забор и на ветку дерева. Ретранслятор при этом работал в режиме усиления сигнала. Видео тестирования можно ниже. В ходе тестирования в помещении выяснилось, что одного сервопривода для удержания дрона достаточно, но для удержания дрона с ретранслятором – нет. Поэтому на дрон был установлен второй сервопривод с точно таким же механизмом прикрепления, что заметно повысило надежность системы и позволило ей удерживать дрон вместе с ретранслятором. Посадка производилась в визуальном и в fpv режиме. В визуальном режиме оказалось легче посадить дрон, чем в fpv. Также выяснилась необходимость установки на дрон дополнительных датчиков для посадки на ветку дерева, т.к через камеру не видно всех веток и вероятность падения дрона в таком случае есть. При посадке на открытый объект необходимости в дополнительных датчиках нет. Ретранслятор дрона тестировался в режиме усиления сигнала. В конце видеоролика приведена сначала картинка напрямую с дрона, а затем – с ретранслятора. Картинка с ретранслятора имеет меньше помех, чем напрямую с дрона. В ходе тестирования выяснилось, что есть необходимость располагать антенны приемника и передатчика ретранслятора максимально далеко для минимизации влияния передатчика на приемник. Были такие случаи, когда приемник ретранслятора ловил сигнал передатчика ретранслятора, а не передатчика дрона, хотя каналы приемника (R8) и передатчика (R1) находились максимально далеко друг от друга. В дальнейшем планируется провести больше испытаний – разнести антенны дальше, попробовать использовать антенны с разной поляризацией и т.д. Но в целом ретранслятор выполняет свою задачу.

В заключении можно сказать, что в данной работе проанализированы существующие решения для увеличения дальности передачи изображения с камеры БПЛА. Был создан дрон, способный прикрепляться к металлоконструкциям или веткам деревьев. Собран ретранслятор, написана прошивка для него с функцией общения с видеопередатчиком посредством протокола SmartAudio или Tramp. Протестирован дрон-ретранслятор, коптер выполняет свою функцию. В дальнейшем планируется развивать проект, улучшать ретранслятор и механизм прикрепления.