Warum wir in unseren Produkten Bluetooth und analoge Videoübertragung nutzen

Um Daten zu einer Drohne zu übertragen, gibt es heutzutage viele Möglichkeiten und Standards. Jedes Verfahren hat seine spezifischen Vor- und Nachteile – die möchten wir euch im Folgenden kurz vorstellen.

Am bekanntesten bei Modellfliegern ist wohl die klassische RC Fernsteuerung, zusätzlich oft noch mit einer FPV-Brille, um ein Videobild von der Drohne zu übertragen. Mit einer RC Fernsteuerung können legal sehr weite Distanzen überbrückt werden.

Theoretische Reichweiten

Diese Reichweiten von bis zu 3 Kilometern werden aber nur theoretisch erreicht, da Drohnen und andere Fluggeräte nur in Sichtweite genutzt werden dürfen. Dazu auch mehr in unserem Artikel zur Drohnen-Verordnung in Deutschland.

RC Fernsteuerungen übertragen ihr Signal digital auf dem 2.4 GHz Band. Sehr oft wird ein Frequenzsprungverfahren verwendet. Dies verringert die Störanfälligkeit: Die Frequenz, auf der das RC Signal übertragen wird, wechselt ständig; selbst wenn eine Frequenz mit Störungen belegt sein sollte, so ist der extrem kurze Ausfall nicht bemerkbar. Fernsteuerungen sind oft relativ groß und unhandlich.

Auch die Videobildübertragung von der Drohne zur FPV-Brille funktioniert bei der richtigen Auslegung (Richtantennen, Diversity Empfänger) auf ähnlich weite Distanz. Allerdings spielen Störungen bei der Übertragung eines analogen Videosignals eine größere Rolle: Funkt ein Signal auf der gleichen Frequenz, so sind die Störungen im Bild direkt sichtbar. Deswegen wird bei Videobildern meist das 5.8 GHz Band verwendet, denn RC Fernsteuerungen, WLAN, Bluetooth und andere Funksender senden meist auf dem weit entfernten 2.4 GHz Band.

Analoge Videobildübertragung

Generell hat die analoge Videobildübertragung eine sehr geringe Verzögerung (Latenz) von nur ca. 15 Millisekunden (Aufnahme eines Bildes durch die Kamera bis zur Anzeige auf der Videobrille). Dies macht die analoge Übertragung trotz der Störanfälligkeit sehr beliebt beim so genannten FPV-Drohnenrennen. Die Nutzung des 5.8 GHz Bandes hat aber auch einen Nachteil; Bei gleicher Sendeleistung werden geringere Übertragungsstrecken erreicht. Das Funksignal wird in der Luft stärker gedämpft. Auch können auf diesem Band Objekte wie Bäume, Wände und andere Hindernisse schlecht durchdrungen werden.

Exklusive Hersteller-Standards

Professionelle Drohnen (z.B. die Phantom, Mavic und Inspire Modelle von DJI) nutzen eine exklusive, teure Technik, die nahezu latenzfreie, digitale Übertragungen von Video und Steuersignalen ermöglicht. Dabei können die Bilder sogar in HD-Qualität und auf sehr weite Distanzen (theoretisch bis zu 5 km) übertragen werden. DJI nennt die exklusive Technologie „Lightbridge“. Die Videosender sind groß, schwer und stromhungrig, und für leichtere Drohnen ungünstig. Auch ist die Anschaffung mit 1.000 Euro für einen Videosender und Empfänger kein Schnäppchen. Es existiert eine weitere Technologie auf dem Markt – Connex Prosight vom Hersteller Amimon, mit ähnlichen Vor- und Nachteilen.

Viele Einsteigerdrohnen nutzen WLAN zum Übertragen von Steuer- und Videosignalen. WLAN funktioniert meist auf dem 2.4 GHz Band, hat aber eine geringe Reichweite von meist nur 30-100 Metern. Wir haben während der frühen Entwicklung vom Smartplane PRO FPV auch viele WLAN Module zur Übertragung von Videosignalen getestet. Die Ergebnisse waren leider sehr ernüchternd: Die Reichweite ist miserabel und das Videobild hat eine starke Latenz und viele Ruckler. Wir haben uns daher gegen dieses System entschieden.

Bluetooth Smart

Stattdessen nutzen wir die latenzfreie, analoge Videoübertragung auf 5.8 GHz. Steuersignale übertragen wir per Bluetooth Smart: Es kann auf eine große und teure Fernsteuerung verzichtet, und mit dem eigenen Handy gesteuert werden. Bluetooth Smart sendet auf dem 2.4 GHz Band und ist eigentlich eher für geringe Übertragungsreichweiten bekannt. Bei der richtigen Auslegung der Antennen und dem richtigen Empfangsmodul in der Drohne (wir nutzen einen kostspieligen Controller aus der nordic NRF51 Serie) können Reichweiten von 150 Meter ohne Probleme erreicht werden. Für kleine Drohnen wie unser Moskito und Smartplane PRO ist das bei Weitem ausreichend.

Wir hoffen, wir konnten euch einen ersten Einblick in diese Thematik geben. Wenn ihr weitere Fragen habt oder mehr wissen wollt, schreibt uns direkt in den Kommentaren.

 

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