Was ist Immersionsflug überhaupt ?

Einleitung:

Modellbau bedeutet, den originalen Maßstab in den verschiedensten Bereichen möglichst detailgetreu nachzubilden. Aussehen, Fahr- oder  Flugphysik, ... immer neue Materialien und Techniken lassen heute schon keine Wünsche bei der Nachahmung mehr aufkommen. Natürlich wird - und das ist für viele ja gerade der Reiz - Modellbau auch immer mit einer gewissen Leidenschaft am Basteln zu tun haben. Neues ausprobieren, sich in technische Details einarbeiten, ... all dies sind Voraussetzungen die sich bieten und andererseits bewältigt werden wollen.

Insgeheim hat sich wohl auch schon jeder Modellbauer einmal die Frage gestellt, wie es wohl wäre, direkt "an Bord" seines Fahr-/Flugzeugs zu sein. Die Perspektive zu wechseln - vom Beobachter am Rande hin zum Piloten! Tatsächlich die Kontrolle übernehmen, im Flugzeug die Welt von oben betrachten, eintauchen in eine völlig neue Welt, ... Genau dieser Schritt wird nun mit "FPV" möglich und eröffnet somit, im wahrsten Sinne des Wortes, völlig neue Aussichten!

Definition FPV:

"First Persons View" (gleichbedeutend mit "Aus Originalperspektive") ist eine relativ junge Sparte des RC-Modellbaus. In dieser Form existiert die - fliegerei demnach erst seit ca. 4 Jahren. Erste Vorreiter kamen, wie so oft, aus den USA bzw. Kanada.  In Deutschland spricht man in diesem Zusammenhang vorwiegend von "Immersions-Flug" (Immersion = Virtuelle Realität). Eine echte Szene ist hier jedoch erst im Laufe des Jahres 2008 entstanden.

Schnell entwickelte sich aber ein eigenständiger Markt, relativ spezialisiert auf dieses Thema. Man hatte festgestellt, daß handelsübliche Komponenten (Kamera, Funkmodule, etc.) oft nicht sonderlich geeignet waren, die Anforderungen hinsichtlich Gewicht, Reichweite und Qualität hierbei zu erfüllen. Zwischenzeitlich gibt es komplexe Module zur Texteinblendung in das bild per OSD (On Screen Display), deren Entwicklung wohl ohne die spez. Anwendungen beim Thema FPV so nie zustande gekommen wäre.

OnScreenDisplay Dragon OSD

Die Grundidee besteht nun darin, eine -Kamera so im Modell zu positionieren, daß sich die Sichtweise eines tatsächlich an Bord befindlichen Piloten einstellt. Das Bildsignal wird dann über eine geeignete Funkstrecke an einen Empfänger am Boden übermittelt. Per Monitor oder -Brille kann das bewegte Bild hier "live" mitverfolgt werden. Relativ schnell ist man in der Lage, das Modell nach dieser Information tatsächlich fliegen zu können. Entsprechend aufgezeichnet läßt sich das Ereignis zuhause nochmals nachbetrachten.


autumn FPV flight from Sebastian Seidel on Vimeo.

Als eigentliche Neuerung kann in diesem Bereich noch die Möglichkeit angesehen werden, die Kamera auch entsprechend der Kopfbewegung mitzuschwenken (s.weiter unten "Technik").  Dies ist somit der eigentliche Schritt hin zur wirklichen "Immersions- Fliegerei"!

Anwendungen:

Bei der Entwicklung der FPV-Systeme stand mit Sicherheit die Montage der Kamera in einem (Flächen-) Flugmodell im Vordergrund. Dennoch sind natürlich viele andere Anwendungen denkbar. Neben der geschilderten Nutzung in RC-Fahr- bzw. Flugzeugen wären hier auch Fesselballons, Drachen oder Modelleisenbahnen zu erwähnen. Evtl. steht lediglich die Aufzeichnung der daten im Vordergrund, ein Kontrollbild für Luftbilder mittels Digitalkamera, ... der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt. Die max. Reichweite unserer übertragung von durchaus ca. 400m, läßt sich m. H. weiterer technischer Möglichkeiten nahezu störungsfrei überbrücken.

Anforderungen:

Eingangs wurde schon gesagt, daß jegliche Form von Modellbau immer einen gewissen Grad  an Bereitschaft voraussetzt, sich mit den technischen Details und Hintergründen näher zu beschäftigen. Man muß demnach z.B. kein Elektroniker sein - es ist jedoch hilfreich, erste Lötübungen bereits vor der Montage der eigentlichen FPV-Komponenten absolviert zu haben. Ein Grundverständnis der Zusammenhänge ist erforderlich! Dies gilt insb. auch für die Belange der Flugphysik. Spez. als Einstieg in den RC-Flugmodellbau ist FPV demnach grunds. nicht zu empfehlen!

Weitere Informationen sind u. a. auf der Seite der "www.fpv-community.de" zu finden. Fragen, Hinweise, Erkenntnisse - all dies wird hier gerne aufgenommen um auch Einsteigern das Thema ohne große Hindernisse zu ermöglichen.

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Die Technik:

-Für die übertragung kommt in Deutschland der Frequenzbereich 2,4GHz  anmelde- und gebührenfrei zum Einsatz. Bei einer vorgeschriebenen Sendeleistung  von 10mW stehen hier vier unterschiedliche Kanäle für die Bild- und Tonüber- tragung zur Verfügung. Die Frequenz deckt sich jedoch auch mit Geräten aus dem WLAN- bzw. Bluetoth-Bereich. Zudem verwenden neuere RC-Anlagen dieses Band, hier jedoch teilweise mit der 10fachen Sendeleistung. Der gleichzeitige Betrieb führt oft zu Bildstörungen und sollte demnach vermieden werden!

sender empfänger

-Alle Komponenten der Funkübertragung unterscheiden sich deutlich von den handelsüblichen sendern im Heimbereich, wie sie z.B. in Baumärkten, etc. angeboten werden. Reichweite und Bildqualität wurden optimiert, spez. Richt-Antennen auf Empfängerseite tragen noch mit dazu bei. Diese Optimierung führt zudem dazu, daß bereits mit einer relativ geringen Sendeleistung nahezu die volle Reichweite erlangt werden kann. Mehr Leistung bedeutet neben der rein rechtlichen Gewissensfrage u. a. auch einen erhöhten Stromverbrauch. Durch diverse Wechselwirkungen können zudem Probleme bei den restlichen RC-Komponenten auftreten. Der vermeintliche Mehrgewinn einer höheren Sendeleistung wird dadurch oft in Frage gestellt! (Alle hier vorgestellten Systeme werden innerhalb der vorgeschriebenen 10mW betrieben!) -Als Kameras kommen C-MOS oder CCD-Typen mit einer Auflösung von bis zu 640x480 Pixeln zum Einsatz. CCD-Kameras sind ihren C-MOS Brüdern jedoch qualitativ deutlich überlegen. In der genannten Auflösung kommt das bild annähernd an die vom z. B. VHS-System gewohnte Qualität heran.

kameras

-Weiterhin sind auch hier wieder spez. Optiken in Verwendung, den Sichtbereich des Kamerabildes etwas zu erweitern. Günstige Kameras aus dem Elektronikbedarf bieten einen deutlich zu kleinen Bildausschnitt.

-Um die Schwenk-/Neige-Funktion der Kamera zu realisieren, wird diese auf eine spez. Vorrichtung (Pan/Tilt) montiert. Mittels im Modell eingebauter Servos kann das Gestell dann in alle Richtungen bewegt werden.

Pan Tilt

-Für das richtige Fliegen nach Bild wird am empfänger am Boden eine - brille angeschlossen. Bereits nach wenigen Augenblicken hat man nahezu ver- gessen, daß man in dieser Brille lediglich ein bild vor Augen hat. Im Flug stellt sich alsbald das wirkliche "FPV-Gefühl" ein!

pilot mit brille<font color=brille" width="185" height="240" />

-Deutlich verstärkt wird dieser Effekt noch durch die Schwenk- und Neigefunktion der Kamera im Modell über die Kopfbewegung des Piloten. Hierzu ist in bzw. an der Brille ein spez. Sensor (Headtracker)angebracht, der die Bewegung erfasst und über den RC-Sender an das Modell weitergibt. Der dort eingebaute RC-Empfänger steuert nun die oben beschriebenen Servos des Pan-/Tilt-Gestells an. Die Einspeisung des Headtrackers in den RC-Sender geschieht über eine dort vorhandene Lehrer-Buchse.

(Nähere Details zur Funktionsweise s. a. Definition HT unter www.fpv-community.de


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Benötigt/Einstieg:

Generell ist zu sagen, daß man sich spez. bei FPV erstmal langsam an die Materie herantasten sollte. Selbst eingefleischte RC-Piloten müssen sich zunächst an die neue Sichtweise gewöhnen. Auch die Orientierung in der Luft will gelernt sein. Andererseits stellt sich das Fliegen aus Modellsicht deutlich einfacher als vom Boden aus dar! Dies wurde bis jetzt von allen Piloten übereinstimmend so geschildert. Bewegungen des Flugzeugs werden viel schneller erkannt und können bereits im Ansatz ausgeglichen werden.

Angeboten werden die Bauteile in nahezu betriebsfertigem Zustand und müssen nur noch miteinander verbunden werden. Allerdings müssen alle Komponenten für sich entsprechend verstanden, im Modell verbaut, in Betrieb genommen und getestet werden! Komplexität und Schwierigkeit steigen natürlich mit jeder Zusatzfunktion etwas an und erfordern u. U. völlig neue Ansätze.  Beispielsweise muß Montage und Ansteuerung einer Kamera unter Verwendung der Schwenk-/Neigefunktion komplett anders gelöst sein. Wie so oft, gibt es auch mal mehrere Lösungswege, die zum gleichen Ziel führen können. Da aber jedes Modell etwas anders aufge- baut ist, kann es natürlich prinzipbedingt keine allgemein gültige Bauanleit- ung geben!

OSD

Was spricht u. U. auch dagegen, die komplette Technik zunächst am RC-Auto zu testen.  Grundlegende Erkenntnisse können hier deutlich einfacher als z.B. am  Flugmodell gesammelt werden.

Wer allerdings Wert auf hochwertige Bilder legt, sollte z. B. anfangs nicht an der Kamera sparen. Selbst engagierte FPVler müssen aber nicht gleich mit Head- tracker und Schwenk-/Neigefunktion beginnen. Erste "Live"-Testflüge lassen sich auch über einen kleinen TFT-Monitor bewerkstelligen, wie sie z.B. in kostengünstigen tragbaren DVD-Playern schon zu finden sind. Wird dieser über den AV-Eingang am empfänger angeschlossen, sind weitere Zuschauer zudem gewiss. Eine einfache Rundstrahl-Antenne am Empfänger ermöglicht bereits respektable Reichweiten.

Eines können wir jedoch nach ausgiebigen Tests bestätigen: Vermeintlich günstige sender aus dem Baumarkt sind für unsere Anwendung rausgeschmissenes Geld! Die dort angegebenen max. Reichweiten liegen per Definition schon deutlich unter unseren Werten. In der Praxis werden diese jedoch nochmals unterschritten!

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Weitere Möglichkeiten:

Wie erwähnt, hat diese neue Modellbau-Sparte eine ganze Reihe pfiffiger Leute auf den Plan gebracht. Mit Richtantennen läßt sich die Reichweite deutlich erhöhen. Diversity-Systeme sorgen dafür, daß von zwei unabhängigen empfängern immer das jeweils bessere Signal verwendet wird. Gyro- bzw. (Erd-)Magnetfeld-Sensoren erfassen die Kopfbewegung steuern den Schwenk der Kamera im Modell.

Alles spezielle Neuheiten aus unserem FPV-Bereich! Wer hätte vor wenigen Jahren z. B. auch daran gedacht, Informationen des GPS (Global Positioning System) für bezahlbare Summen in ein bild einzublenden? Neueste OSD-Module bieten aber inzw. neben Funktionen zur Anzeige von z.B. Höhe, Geschwindigkeit und Akkuspannung auch noch die Aufzeichnung der Flugdaten sowie eine automatische Rückkehrfunktion des Modells an.

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Fatshark

Man darf also gespannt sein, was hier noch alles kommen mag ...!

 

Noch mehr Infos und viele andere FPVler findest du in der www.fpv-community.de

© by Mario Scheel 2008
Bilder by Heiko Mey

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