First Person View englisch first person view frei übersetzt Sicht aus der Ich Perspektive abgekürzt FPV bezeichnet eine
First Person View
First Person View (englischfirst person view, frei übersetzt: Sicht aus der Ich-Perspektive‘; abgekürzt FPV) bezeichnet eine Variante des RC-Modellbaus, bei der das Modell mittels Kameratechnik aus der Perspektive des ferngesteuerten Modells, wie aus der Sicht eines Fahrers/Piloten gesteuert wird. FPV kann bei allen Arten von RC-Modellen, aber auch bei militärischen Drohnen eingesetzt werden. Am häufigsten wird FPV bei Flugmodellen wie Quadrocoptern oder normalen Modellflugzeugen eingesetzt. Man spricht in diesen Fällen auch vom Kameraflug oder Immersionsflug.
FPV-Pilot
Je nach Staat kann der Einsatz von FPV-gesteuerten Modellen rechtlichen Beschränkungen unterliegen.
Passives FPVBearbeiten
Bei dieser Variante wird am Modell eine Kamera installiert, die auf einem Datenspeicher einen Film aufnimmt. So kann man sich die Fahrt oder den Flug anschließend aus der Ich-Perspektive anschauen. Der technische Aufwand für passives FPV ist sehr überschaubar, denn es wird lediglich eine Kamera benötigt, welche die Videosequenzen speichert. Durch die Entwicklung der Überwachungstechnik ist eine große Auswahl immer kleinerer Kameras und Signalkomponenten verfügbar, die wenig Platz im Modell benötigen und sowohl geringes Gewicht als auch niedrigen Energieverbrauch aufweisen.
Aktives FPVBearbeiten
Die Ich-Perspektive (FPV) wird hier durch eine (zumeist im Cockpit des RC-Modells eingebaute) Kamera erreicht. Die Signale der Bordkamera werden über einen Sender an einen Empfänger zum RC-Piloten gesendet. Hier wird das Signal wieder umgewandelt und die Bilder der Kamera in Echtzeit auf einem Bildschirm (beispielsweise Notebook oder Videobrille) dargestellt. Die Übertragung ist fast immer analog und findet so schnell statt, dass eine Verzögerung für den Piloten nicht wahrnehmbar ist. So entsteht der Eindruck, selbst als Pilot im Flugzeug zu sitzen; man steuert das Modell direkt. Als Verfeinerung werden schwenkbare Kameras eingesetzt, die z. T. direkt über die Kopfbewegungen des Piloten gesteuert werden, so dass die Immersion noch vollständiger wird.
Beim aktiven FPV werden folgende Komponenten benötigt:
Moderne FPV Kameras
FPV-Kamera: Bei der Wahl der FPV-Kamera ist darauf zu achten, dass das Bild der Kamera mit den Lichtbedingungen gut zurechtkommt. Dies ist insbesondere bei Flugmodellen wichtig, da ein kurzzeitiger Verlust der Sicht bei großer Geschwindigkeit und Entfernung schnell zum Absturz des Modells führen kann. In der Praxis haben sich bestimmte Analogkameras aus dem Überwachungskamera-Bereich bewährt. Dabei eignen sich CCD-Kameras aufgrund ihres schnelleren Helligkeitsausgleichs besser für das FPV-Hobby als solche mit CMOS-Sensoren. Es werden aber kleine handelsübliche Videokameras genommen, die einen Liveout-Ausgang haben und gleichzeitig Videos aufnehmen und ein Livebild an den Funksender geben können. Geeignet dafür ist z. B. eine GoPro.
Videosender im Modell und Videoempfänger am Boden: Bei der Auswahl von Videosender und -empfänger ist auf die Reichweite der Übertragung des Videosignals zu achten, da sie den möglichen Entfernungsradius des Modells vom Piloten bestimmt. Die Übertragung erfolgt nach heutigem Stand der Technik fast immer analog. Die Reichweite von analogen Videosendern wird in Deutschland und Österreich durch die zugelassene Leistung von 10 mW für 2,4-GHz-Anlagen und 25 mW für 5,8-GHz-Anlagen begrenzt. Genauso maßgeblich wie die Funkreichweite ist die Wahl der Antennen. Richtantennen können die Reichweite signifikant vergrößern.
FPV AntennenAntenne: Durch die Leistungsbegrenzung des Senders kann die Reichweite nur durch die Wahl der optimalen Antenne erweitert werden. Für Autos, Schiffe und Multicopter können linear polarisierte Antennen verwendet werden. Bei Flugzeugen werden das Modell und die Bodenstation besser mit zirkular polarisierten Antennen ausgestattet. Dadurch kann das Flugzeug Loopings und Rollen fliegen, ohne dass das Funksignal schwächer wird. Lineare Antennen müssen immer parallel zueinander ausgerichtet sein, da sonst das Signal erheblich gedämpft wird. Außerdem entfällt bei den zirkularen Antennen das Problem des Multipathing (Reflexionen des Signals und deren unterschiedliche Ausbreitungszeiten, was zu stark verkürzten Reichweiten führt).
Bildschirm (z. B. Notebook oder Videobrille): Wichtig bei Bildschirmen ist eine geringe Latenz (besonders bei Notebooks problematisch) und eine hohe Toleranz gegen Rauschen (kein Bluescreen). Es empfiehlt sich jedoch eine Videobrille.
Headtracker: Optional kann man einen Headtracker (dt. Kopfnachführung) verwenden. Dieser registriert die Bewegungen des Kopfes und führt die Kamera mit Hilfe von Servos (Schwenk-/Neigetechnik) im Modell nach. Schaut der Pilot am Boden stehend nach links, so schwenkt die Kamera des Modells ebenfalls nach links. Das FPV-Erlebnis wird hierdurch noch realistischer.
Analoges FPV Videobild mit OSD
On-Screen-Display: Durch den Einbau zusätzlicher Sensoren und GPS-Empfänger können Höhe, Entfernung zum Piloten, Geschwindigkeit, Akkuspannung, künstlicher Horizont sowie die Richtung zum Piloten durch OSD (On-Screen-Display) im übertragenen Bild eingeblendet werden. Diese Daten sind eine wichtige Unterstützung beim Steuern des Modells, da durch die begrenzte Sicht eine Orientierung erschwert ist und mangels räumlicher Perspektive die Einschätzung von Höhe und Entfernung schwierig ist. Ferner kann sich der Pilot nur wenig auf seine Erfahrung bei der Orientierung verlassen, da er die räumliche Umgebung aus einer völlig neuen Perspektive wahrnimmt.
Telemetrie: Neben der Anzeige im OSD besteht bei modernen hochwertigen Funkfernsteuerungen die Möglichkeit, wichtige Messdaten wie Akkuspannung, Flughöhe uvm. über einen Rückkanal auf dem Display der Fernsteuerung anzuzeigen. Durch die Vorgabe von Mindestwerten (z. B. Akkuspannung) kann ein Alarm ausgelöst werden, der den Piloten über die Restkapazität des Akkus informiert, damit bei einem Flugmodell die Landung vor einem drohenden Absturz vorgenommen werden kann. Die Verwendung von Telemetrie ist mit diversen Systemen möglich, z. T. sogar unter Einbeziehung von Smartphones und eigens dafür entwickelten Apps, die sogar die Flugstrecke aufzeichnen und anschließend auf einer Karte anzeigen können.
Stabilisierungssysteme auf Gyroskop-Basis bei Flugmodellen. Diese werden am häufigsten dafür eingesetzt, das Flugzeug für die ruhigere Aufzeichnung von Luftaufnahmen zu stabilisieren.
Return-to-Home: Mittlerweile ist in einigen dieser Systeme eine Return-to-Home-Funktion eingebaut, die ein Flugzeug, beispielsweise im Falle eines Problems, automatisch zum vorher festgelegten Startplatz zurückfliegt.
Antennen Tracker: Zur Nachführung von Richtantennen kann ein Antennen-Tracking System eingesetzt werden, das die Richtantenne dem Modell nachführt und somit dem FPV-Piloten einen größeren Aktionsradius bietet. Hierzu werden die vom Flugzeug zurückgesendeten Positionsdaten ausgewertet und die Antenne über einen Schrittmotor entsprechend auf das Flugzeug ausgerichtet.
Diese Frequenzangaben sind laut Herstellerangaben für den internationalen Einsatz. Der Videosender erzeugt in der Regel 25 mW. Es gibt aber auch Verstärker bis zu 2 Watt. In Deutschland sind die 1.3- und 3.3-GHz-Bänder überhaupt nicht zulässig. Die in Deutschland legalen Frequenzen sind begrenzt auf 2400–2483 MHz sowie 5725–5875 MHz, in der Tabelle fett markiert. Pitch ist in diesem Fall die Frequenzänderung innerhalb eines Bandes von Kanal zu Kanal. Die maximale Sendeleistung liegt auf 2.4 GHz bei 10 mW und auf 5.8 GHz bei 25 mW.
Rechtliche RichtlinienBearbeiten
DeutschlandBearbeiten
Mit der Novelle der Luftverkehrsordnung vom 30. März 2017 ist der Betrieb von unbemannten Luftfahrtgeräten mit Hilfe einer Videobrille oder eines anderen visuellen Ausgabegerätes erstmal explizit in § 21b geregelt worden. Danach ist ein FPV-Flug generell zulässig und wird nicht als außerhalb der Sichtweite des Steuerers gewertet. Bis zu einer Startmasse von 250 g darf eine Flughöhe von 30 m nicht überschritten werden. Bei einer Masse über 250 g muss zusätzlich eine weitere Person das Fluggerät ständig in Sichtweite haben und den Luftraum beobachten, so dass der Steuerer auf unmittelbar auftretende Gefahren hingewiesen werden kann.
USABearbeiten
Erste Beschränkungen für den Einsatz wurden im Juni 2014 von der Federal Aviation Administration mit einer Richtlinie erlassen. Flugfähige Modelle für die private Freizeitgestaltung müssen demnach unter 25 kg wiegen und während der Benutzung, ohne die Verwendung von Hilfsmitteln, für den Piloten sichtbar sein. Eine Steuerung durch „First Person View“ ist so stark eingeschränkt, weil die Behörde das Sichtfeld des Piloten für zu begrenzt hält und das Unfallrisiko entsprechend erhöht einstuft.
SchweizBearbeiten
Die Schweiz orientiert sich ab Mitte 2020 an den EU Richtlinien zum Fliegen von Drohnen. Das Fliegen mit einer Videobrille ist nur gestattet, wenn jemand mit direktem Sichtkontakt zur Drohne jederzeit eingreifen kann, so wie dies an den FPV-Drohnenrennen der Fall ist. Ansonsten braucht es eine Bewilligung durch das BAZL. Ohne direkten Sichtkontakt ist das Risiko gross, dass ich mit einem anderen Luftfahrzeug kollidieren könnte, dessen Pilot meine Drohne auch nicht sieht. Das Fliegen von Drohnen ausserhalb der Sichtweite ist ohne Bewilligung nicht erlaubt. Das BAZL regelt das Bewilligungsverfahren.
First Person View englisch first person view frei ubersetzt Sicht aus der Ich Perspektive abgekurzt FPV bezeichnet eine Variante des RC Modellbaus bei der das Modell mittels Kameratechnik aus der Perspektive des ferngesteuerten Modells wie aus der Sicht eines Fahrers Piloten gesteuert wird FPV kann bei allen Arten von RC Modellen aber auch bei militarischen Drohnen eingesetzt werden Am haufigsten wird FPV bei Flugmodellen wie Quadrocoptern oder normalen Modellflugzeugen eingesetzt Man spricht in diesen Fallen auch vom Kameraflug oder Immersionsflug FPV PilotJe nach Staat kann der Einsatz von FPV gesteuerten Modellen rechtlichen Beschrankungen unterliegen Inhaltsverzeichnis 1 Passives FPV 2 Aktives FPV 3 FPV Frequenzen 4 Rechtliche Richtlinien 4 1 Deutschland 4 2 USA 4 3 Schweiz 5 Weblinks 6 EinzelnachweisePassives FPV BearbeitenBei dieser Variante wird am Modell eine Kamera installiert die auf einem Datenspeicher einen Film aufnimmt So kann man sich die Fahrt oder den Flug anschliessend aus der Ich Perspektive anschauen Der technische Aufwand fur passives FPV ist sehr uberschaubar denn es wird lediglich eine Kamera benotigt welche die Videosequenzen speichert Durch die Entwicklung der Uberwachungstechnik ist eine grosse Auswahl immer kleinerer Kameras und Signalkomponenten verfugbar die wenig Platz im Modell benotigen und sowohl geringes Gewicht als auch niedrigen Energieverbrauch aufweisen Aktives FPV BearbeitenDie Ich Perspektive FPV wird hier durch eine zumeist im Cockpit des RC Modells eingebaute Kamera erreicht Die Signale der Bordkamera werden uber einen Sender an einen Empfanger zum RC Piloten gesendet Hier wird das Signal wieder umgewandelt und die Bilder der Kamera in Echtzeit auf einem Bildschirm beispielsweise Notebook oder Videobrille dargestellt Die Ubertragung ist fast immer analog und findet so schnell statt dass eine Verzogerung fur den Piloten nicht wahrnehmbar ist So entsteht der Eindruck selbst als Pilot im Flugzeug zu sitzen man steuert das Modell direkt Als Verfeinerung werden schwenkbare Kameras eingesetzt die z T direkt uber die Kopfbewegungen des Piloten gesteuert werden so dass die Immersion noch vollstandiger wird Beim aktiven FPV werden folgende Komponenten benotigt nbsp Moderne FPV KamerasFPV Kamera Bei der Wahl der FPV Kamera ist darauf zu achten dass das Bild der Kamera mit den Lichtbedingungen gut zurechtkommt Dies ist insbesondere bei Flugmodellen wichtig da ein kurzzeitiger Verlust der Sicht bei grosser Geschwindigkeit und Entfernung schnell zum Absturz des Modells fuhren kann In der Praxis haben sich bestimmte Analogkameras aus dem Uberwachungskamera Bereich bewahrt Dabei eignen sich CCD Kameras aufgrund ihres schnelleren Helligkeitsausgleichs besser fur das FPV Hobby als solche mit CMOS Sensoren Es werden aber kleine handelsubliche Videokameras genommen die einen Liveout Ausgang haben und gleichzeitig Videos aufnehmen und ein Livebild an den Funksender geben konnen Geeignet dafur ist z B eine GoPro Videosender im Modell und Videoempfanger am Boden Bei der Auswahl von Videosender und empfanger ist auf die Reichweite der Ubertragung des Videosignals zu achten da sie den moglichen Entfernungsradius des Modells vom Piloten bestimmt Die Ubertragung erfolgt nach heutigem Stand der Technik fast immer analog Die Reichweite von analogen Videosendern wird in Deutschland und Osterreich durch die zugelassene Leistung von 10 mW fur 2 4 GHz Anlagen und 25 mW fur 5 8 GHz Anlagen 1 begrenzt Genauso massgeblich wie die Funkreichweite ist die Wahl der Antennen Richtantennen konnen die Reichweite signifikant vergrossern nbsp FPV Antennen Antenne Durch die Leistungsbegrenzung des Senders kann die Reichweite nur durch die Wahl der optimalen Antenne erweitert werden Fur Autos Schiffe und Multicopter konnen linear polarisierte Antennen verwendet werden Bei Flugzeugen werden das Modell und die Bodenstation besser mit zirkular polarisierten Antennen ausgestattet Dadurch kann das Flugzeug Loopings und Rollen fliegen ohne dass das Funksignal schwacher wird Lineare Antennen mussen immer parallel zueinander ausgerichtet sein da sonst das Signal erheblich gedampft wird Ausserdem entfallt bei den zirkularen Antennen das Problem des Multipathing Reflexionen des Signals und deren unterschiedliche Ausbreitungszeiten was zu stark verkurzten Reichweiten fuhrt Bildschirm z B Notebook oder Videobrille Wichtig bei Bildschirmen ist eine geringe Latenz besonders bei Notebooks problematisch und eine hohe Toleranz gegen Rauschen kein Bluescreen Es empfiehlt sich jedoch eine Videobrille Optionale Komponenten sind Schwenk Neigetechnik fur die Kamera Headtracker Optional kann man einen Headtracker dt Kopfnachfuhrung verwenden Dieser registriert die Bewegungen des Kopfes und fuhrt die Kamera mit Hilfe von Servos Schwenk Neigetechnik im Modell nach Schaut der Pilot am Boden stehend nach links so schwenkt die Kamera des Modells ebenfalls nach links Das FPV Erlebnis wird hierdurch noch realistischer nbsp Analoges FPV Videobild mit OSDOn Screen Display Durch den Einbau zusatzlicher Sensoren und GPS Empfanger konnen Hohe Entfernung zum Piloten Geschwindigkeit Akkuspannung kunstlicher Horizont sowie die Richtung zum Piloten durch OSD On Screen Display im ubertragenen Bild eingeblendet werden Diese Daten sind eine wichtige Unterstutzung beim Steuern des Modells da durch die begrenzte Sicht eine Orientierung erschwert ist und mangels raumlicher Perspektive die Einschatzung von Hohe und Entfernung schwierig ist Ferner kann sich der Pilot nur wenig auf seine Erfahrung bei der Orientierung verlassen da er die raumliche Umgebung aus einer vollig neuen Perspektive wahrnimmt Telemetrie Neben der Anzeige im OSD besteht bei modernen hochwertigen Funkfernsteuerungen die Moglichkeit wichtige Messdaten wie Akkuspannung Flughohe uvm uber einen Ruckkanal auf dem Display der Fernsteuerung anzuzeigen Durch die Vorgabe von Mindestwerten z B Akkuspannung kann ein Alarm ausgelost werden der den Piloten uber die Restkapazitat des Akkus informiert damit bei einem Flugmodell die Landung vor einem drohenden Absturz vorgenommen werden kann Die Verwendung von Telemetrie ist mit diversen Systemen moglich z T sogar unter Einbeziehung von Smartphones und eigens dafur entwickelten Apps die sogar die Flugstrecke aufzeichnen und anschliessend auf einer Karte anzeigen konnen Stabilisierungssysteme auf Gyroskop Basis bei Flugmodellen Diese werden am haufigsten dafur eingesetzt das Flugzeug fur die ruhigere Aufzeichnung von Luftaufnahmen zu stabilisieren Return to Home Mittlerweile ist in einigen dieser Systeme eine Return to Home Funktion eingebaut die ein Flugzeug beispielsweise im Falle eines Problems automatisch zum vorher festgelegten Startplatz zuruckfliegt Antennen Tracker Zur Nachfuhrung von Richtantennen kann ein Antennen Tracking System eingesetzt werden das die Richtantenne dem Modell nachfuhrt und somit dem FPV Piloten einen grosseren Aktionsradius bietet Hierzu werden die vom Flugzeug zuruckgesendeten Positionsdaten ausgewertet und die Antenne uber einen Schrittmotor entsprechend auf das Flugzeug ausgerichtet nbsp Quadrocopter mit FPV AusstattungFPV Frequenzen Bearbeiten1 3 GHz Band 1080 1120 1160 1200MHz2 4 GHz Band 2370 2390 2410 2430 2450 2470 2490 2510MHz3 3 GHz Band 3310 3320 3330 3345 3355 3370 3380 3395 3405 3420 3430 3445 3455 3470 3480 3495MHz Gangige Kanale Bander im 5 8GHz Bereich Band Pitch Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Kanal 5 Kanal 6 Kanal 7 Kanal 8A 20MHz 5865 5845 5825 5805 5785 5765 5745 5725B 19MHz 5733 5752 5771 5790 5809 5828 5847 5866E 20MHz 5705 5685 5665 5645 5885 5905 5925 5945F 20MHz 5740 5760 5780 5800 5820 5840 5860 5880H 40MHz 5653 5693 5733 5773 5813 5853 5893 5933L 37MHz 5333 5373 5413 5453 5493 5533 5573 5613R 37MHz 5658 5695 5732 5769 5806 5843 5880 5917Diese Frequenzangaben sind laut Herstellerangaben fur den internationalen Einsatz Der Videosender erzeugt in der Regel 25 mW Es gibt aber auch Verstarker bis zu 2 Watt In Deutschland sind die 1 3 und 3 3 GHz Bander uberhaupt nicht zulassig Die in Deutschland legalen Frequenzen sind begrenzt auf 2400 2483 MHz sowie 5725 5875 MHz in der Tabelle fett markiert Pitch ist in diesem Fall die Frequenzanderung innerhalb eines Bandes von Kanal zu Kanal Die maximale Sendeleistung liegt auf 2 4 GHz bei 10 mW und auf 5 8 GHz bei 25 mW Rechtliche Richtlinien BearbeitenDeutschland Bearbeiten Mit der Novelle der Luftverkehrsordnung vom 30 Marz 2017 ist der Betrieb von unbemannten Luftfahrtgeraten mit Hilfe einer Videobrille oder eines anderen visuellen Ausgabegerates erstmal explizit in 21b geregelt worden Danach ist ein FPV Flug generell zulassig und wird nicht als ausserhalb der Sichtweite des Steuerers gewertet Bis zu einer Startmasse von 250 g darf eine Flughohe von 30 m nicht uberschritten werden Bei einer Masse uber 250 g muss zusatzlich eine weitere Person das Fluggerat standig in Sichtweite haben und den Luftraum beobachten so dass der Steuerer auf unmittelbar auftretende Gefahren hingewiesen werden kann USA Bearbeiten Erste Beschrankungen fur den Einsatz wurden im Juni 2014 von der Federal Aviation Administration mit einer Richtlinie erlassen Flugfahige Modelle fur die private Freizeitgestaltung mussen demnach unter 25 kg wiegen und wahrend der Benutzung ohne die Verwendung von Hilfsmitteln fur den Piloten sichtbar sein Eine Steuerung durch First Person View ist so stark eingeschrankt weil die Behorde das Sichtfeld des Piloten fur zu begrenzt halt und das Unfallrisiko entsprechend erhoht einstuft 2 Schweiz BearbeitenDie Schweiz orientiert sich ab Mitte 2020 an den EU Richtlinien zum Fliegen von Drohnen Das Fliegen mit einer Videobrille ist nur gestattet wenn jemand mit direktem Sichtkontakt zur Drohne jederzeit eingreifen kann so wie dies an den FPV Drohnenrennen der Fall ist Ansonsten braucht es eine Bewilligung durch das BAZL Ohne direkten Sichtkontakt ist das Risiko gross dass ich mit einem anderen Luftfahrzeug kollidieren konnte dessen Pilot meine Drohne auch nicht sieht Das Fliegen von Drohnen ausserhalb der Sichtweite ist ohne Bewilligung nicht erlaubt 3 Das BAZL regelt das Bewilligungsverfahren Bitte den Hinweis zu Rechtsthemen beachten Weblinks BearbeitenPresseartikel DMFV Kompetenzreferat FPV positioniert sich Rontgenbild eines FPV Modellflugzeugs und BodenstationEinzelnachweise Bearbeiten Bundesnetzagentur PDF 48 kB Abgerufen am 24 April 2019 US aviation authority clarifies model aircraft laws BBC vom 30 Juni 2014 gesichtet am 30 Juni 2014 Bundesamt fur Zivilluftfahrt BAZL Regeln und allgemeine Fragen zu Drohnen Abgerufen am 2 Mai 2020 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title First Person View amp oldid 239199623
