普通的生活

DJI Digital FPV SystemのAir Unitを5インチと3インチの2機に搭載してみました。マニュアルやYouTubeの情報に従えば、FPVドローンのメンテナンスを経験している人には難しいことはありません。

[ 配線 ]
Air Unitからは6本のリード線が出ています。電源(7.4V-17.6V)、UART RX/TX, 受信機とシグナルグラウンドです。送受信機をFrSkyなどDJI以外のものを使用する場合は受信機以外の配線を行います。Goggleを使用せずにRemote Controllerをリンクすることは可能なので受信機の配線だけを行うということも可能かもしれませんが、そういう人は居ないと思います。

UARTは空いているポートに接続します。このポートを通じてAir UnitとBetaflightが情報を交換します。既存のシステムでいうところのテレメトリー的な目的で使用します。

リード線の被覆が熱に弱いのでハンダ付けは一瞬で済ませなければなりません。FPVドローンのパーツに付属するワイヤーはシリコンワイヤーのものしか見たことがないので、久しぶりに溶けまくる被覆に苦労しました。

以下に上海のドローン仲間によるDJI FPV Systemを含む5インチドローンの組み立て動画を埋め込んでおきます。

[ カメラ ]
カメラの大きさは一見するとマイクロサイズですが、実際には幅が20mmあるためマイクロ用(19mm幅)のカメラマウントには装着できない場合もあります。機体の作りによっては遊びがあるので問題ない場合もありますので、実際に試してみるしかありません。

[ Air Unit ]
Air Unitは堅牢なケースに格納されているので、入るだけのスペースさえ確保できればなんとかなります。DJI対応の機体がちらほら出てきていますが、その場合はTPUで作られた専用マウントが付属していたりします。

[ Betaflight ]
– PortsタブではUARTを接続したポートに対してConfiguration/MSPをオンにします。Betaflight Configurator用に一番上のUSBポートもMSPがオンですので、2つのMSPスイッチが入ることになります。
– Remote Controllerを使用する場合はConfigurationにてSBUSを受信機として設定します。Betaflight 4.1になるとDJI HDLという受信機プロトコルが使用できるそうです。4つの3ポジョンスイッチもすぐに使えるようになっていますのでModesタプを通常通り設定します。

[ 5インチ機の実装例 ]
フレームはDJI FPV対応のiFlight DC5ですので、無理なく搭載できました。Air Unitやアンテナを取り付けるためのパーツがあるのでとてもすっきりとした仕上がりです。

MATEK F722-STD
DALRC Engine Pro 40A BLHeli32 4-in-1 ESC
EMAX ECO 2306 2400KV
DALPROP 5045

[ 3インチ機の実装例 ]
マイナーな迷你外星人3寸穿越机架という中華フレームです。GoPro Hero5 Sessionを積んでがんがん飛んでいたパワフルな3インチ機にDJI FPVを載せてみました。カメラマウントはまったく問題なしです。スペースを確保するためにMamba F4 miniタワーを平積みしました。MambaのESCはサイズが大きいのでFCを同じレベルで並べることは出来ません。そのため、スタッドを5mm高くしてAir Unitのスペースを確保しました。小さいサイズのESCならばオリジナルの大きさでも大丈夫と思います。
横に並べるためにFCは後ろ向きにならざるを得ません。これはBetaflightのBoard and Sensor AlignmentにてYawを180度回転させて対処しています。

迷你外星人3寸穿越机架(Mini Alien 3inch frame)
MANBA F4 MINI MKII
MANMBA F25 4in1 ESC
T-Motor F20II KV3750
GENFAN 3052

DJI Digital FPV Systemと既存のAnalog VTXとの干渉を簡単にテストしてみました。

写真の様に机上に2つの機体を並べての至近距離でのテストです。手順はアナログ機をRacebandのChannel 1に設定、CE/SRRCに設定されているDJI FPVの機体を電源オン、電源オンの時には一時的にDJI Channel 8が使用されるのでそれをアナログ側で観察、その後DJIをChannel 1, 2, 3と切り替えて双方のゴーグルで様子を観察、そしてアナログVTXをRaceband Channel 2, 3… 8と変更して同じテストを繰り返すという手順です。出力はどちらも25mWでテストしました。

[ 結論 ]
– だいたい予想通りですが、がっつりと周波数がぶつかることは避けなければならない
– DJI FPV側は打たれ強い印象、表でWeak Signalと書いているケースでも画像そのものは問題なく見えていた、しかし距離が出ている場合には問題が出るような気がする
– DJIの電源投入時に影響が出るのでRaceband 6は使用できない(CE/SRRCの場合です), Raceband 5にも影響があったのは良くわからない、わたしの環境に問題があるのかも
– 場合によってはアナログ側のチャネル2つにまたがって影響が出ているがSlightly Noiseと書いたところは、距離が離れていれば問題ない気がする

注意: FCC/MICモードではDJI側のチャネル周波数が変わるので、このテーブルをそのまま適用はできません。

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地域設定について実機での確認を行いました。地域設定はAir UnitをPC上のDJI Assistant 2に接続した時に自動的に行われるようです。DJI Assistant 2はIP Addressから地域判定を行っているようです。

実際にどの地域に設定されているのかを直接的には知る方法は見つかりませんでした。チャネル数などから判断するしかないようです。

私の場合、中国ですのでチャネルは1,2,3,8チャネル。出力の設定は25mWと700mWでした。

地域設定を強制的に変更する方法が以下のビデオで紹介されています。

この方法を使用してFCCにしてみると、確かに全てのチャネルが使用できるようになりました。出力は25mWと700mWです。ちなみに日本に設定してみるとチャネルは1,2,8で出力は何故か350mW固定でした。

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日本での販売が期待されるDJI Digital FPV Systemのスペックを見ると地域毎の違いが読み取れます。そのまとめです。

地域の種類としてはFCC/CE/SRRC/MICという記述が用いられています。FCCは北米、CEはヨーロッパ(EU)、SRRCは中国です。MICは日本(総務省の英字略称)と思われます。

まずはゴーグルです。このシステムではゴーグルからも電波を発信して双方向の通信を行っています。通信状態の管理に加えてFCに対しての働きかけ、例えばPID値の変更などもゴーグルから行えます。そのため、ゴーグルにもFCCなどの認証マークが付いています。送信出力についてはFCCが一番強いのは通例ですが、MIC(日本)も同じくFCC/MIC<30dBmと書かれていることに驚くとともに日本での技適認証が民生用ではないのではないかという不安を感じました。続いてSRRC(中国)がSRRC<19dBm,いつもの如く一番弱いのはヨーロッパでCE<14dBmになっています。

AIR UNITの出力を見てみましょう。残念ながら英語版のページには誤記があります。中国語のページあるいはPDFで用意されているマニュアルには以下のように書かれています。
FCC/SRRC<30dBm, CE<14dBm
なんだか、ゴーグルのところと記述が合わない気もします。またここには到達距離も書かれています。それによるとFCC/SRRC<4Km, CE<0.7Kmとなっています。わたしの場合、中国での性能が気になります。AIR UNITのスペックだけを見るとFCCと同じなので安心ですが、ゴーグルのスペック表示と違うところが気になります。

また、チャネル毎の周波数も書かれています。8機同時飛行がセールスポイントにもなっていますが、それはFCC限定の話しになります。

操縦のための送信機の出力はMICが抜けていますが、他はゴーグルと同じになっています。距離についてもAIR UNITと同じです。中国での距離4Kmは信用してよいのでしょうかね?

また、別の情報によると地域設定は実際には8個あるようです。マニュアルやスペック表には無い細かい設定が存在するようです。

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今朝ほどSNSに話題のデジタルFPVシステムであるDJI Digital FPV Systemのゴーグルに技適マークがあることを投稿したら、想像通り多くの日本人FPVドローンファンから反響がありました。

ここに書かれている技適の番号は、実はFCC IDに付随するPDFにあるLabel Diagram中にも見ることができます。ただし、この番号を総務省のサイトで検索しても見つかりません。これについては、実際に技適が適用されて製品が販売されていても、なかなかDBに反映されなかった事例などもあるようですし、なんとも評価することは出来ません。

更新) 写真はありませんがAir Unitにも技適番号が付いています。

もうひとつの情報としてDJIのサイトにあるスペック表があります。 <= 日本のDJIページには存在しないリンクです。事前にDJIで英語ページを開いておいてからリンクをクリックすると見ることができると思います。
ここには地域ごとの使用周波数が記述されています。FCC(アメリカ), CE(ヨーロッパ)/SRRC(中国)とともにMICという表記があります。MICは、おそらくは総務省の英語略記であると想像されます。これも期待材料のひとつです。ちなみにFCCでは8チャネルありますが、MICでは3チャネルしか使えないようです。
=> 具体的なDJI FPVの周波数と既存のアナログFPV周波数の一覧は前のブログ記事に書いておきました。

DJIゴーグルのメニューには日本語も用意されていますし、明らかにDJIは日本でFPVシステムを売るための準備をしているはずです。大いに期待したいです。

一方では、これだけ準備されていて、それでも販売されていないことに不安も感じます。噂されている(というかFPVファンが期待しているだけかも)5.7GHz, 5.8GHz帯の開放を待たないと行けないのでしょうかね。

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一昨日「DJIの新しいFPVシステム!」を書いたばかりですが、早くも製品として発表されました。驚きました、ガチでFPVドローン向けの商品です。すでに有名FPVドローンパイロット、レビュアー達がYouTubeに動画を公開していますので実際の飛行テストや実装の詳細を知ることが出来ます。おすすめはRotor Riot, Drone Camp RC, StingersSwarm, ummagawdです。

更新) 実装方法の詳細がDrib 2で解説されています。

ドローンに搭載するAir Unit Moduleには画像転送と操縦のための受信機の両方が入っています。コントロール系統はFCにはSBUS受信機として接続します。加えてUARTも接続されてテレメトリーなどの情報交換も行うようです。受信機だけ従来のものを使用することも出来るようです。

更新） SBUSをサポートしていますが、Betaflight 4.1ではDJI専用のインターフェースが用意されるようです。ゴーグルも電波発信していてAir Unitと交信しています。UART接続はゴーグルでの操作に使われているもよう。

[ デジタル画像転送 ]
– 720P/120FPSのFPV画像、1080P/60FPSの録画
– FPVの画像遅延が28msと低遅延
– 8機同時飛行
– 4Kmのロングレンジ(映像、操縦系ともに)
– FCC認証

従来のFPVドローンの常識を覆すスペックです。FPVカメラの性能は徐々に上がっていますが、最終的にはアナログなNTSC/PALの領域から出ることが出来ていません。リアルに720Pの画像がゴーグルで見られるのは驚異的です。それが28msの低遅延で実現できているのが素晴らしいです。アナログシステムの遅延を凌駕しています。

アナログのFPVシステムでも各バンドに8チャネルの周波数が設定されていますが、すべてのチャネルを同時に使用することは不可能でした。一般的には3機、もしくは4機の同時飛行が安全範囲でした。DJIは8機同時飛行が出来ると言っています。

DJIのスペックで4Kmは実環境にそのまま適用出来るわけではありませんが、半分の2KmでもFPVドローンにとっては十分すぎる距離です。

従来のFPVシステムはアメリカにおいても全てのバンドを使用するにはアマチュア無線の資格が必要でした。 FCC IDがあるということはMavicなどのDJI空撮ドローンと同様にアマチュア無線の資格は必要ないと思います。これはとても大きなメリットです。

更新) 公式マニュアルによるとFCCの地域(アメリカ、もしかするとカナダもかな)においてCH1,2,6,7は周波数的にアマチュア無線のライセンスが必要だそうです。

[ OSD/テレメトリー ]
接続がSBUSとUARTだけなので、従来型のOSDは無いものと思います。UARTでBeatflightと相互に情報交換が出来るのでOSDに変わる情報表示がゴーグルでできるようになる気はします。Betaflightのテレメトリーは間違いなく得られているようで、すでにゴーグルを使用してPID値の変更などは可能になっているそうです。

[ 価格 ]
DJIの空撮ドローンは中国国内では戦略的価格になっていて他国よりだいぶ安価になっていますが、このFPVシステムでは、そういうことは無いみたいです。ということで中国での価格を紹介したいと思います。
– 画像転送キット 5699元
– フルキット 6499元

– ゴーグル単体 3999元
– エアユニット(カメラを含む) 1099元
– コントローラー 1999元
– カメラ 349元

最初、高いと思いましたが、現行のFPVドローンで最高級デバイスを揃えた場合を考えると、まあまあ良い価格設定と思います。

[ 日本での発売 ]
今のところ、日本では発売されていないようです。DJIのスペックをみると5.8GHz帯しか記述がありません。日本ではWiFiも5GHzは屋外使用が出来ないことになっています。2.4GHz帯のサポートがないと技適の取得は難しいものと思います。もしかするとハードウェアは2.4GHzをサポートしていて、単純に技適の認可待ちなのかもしれません。

[ 現行VTX(画像送信機)との共存 ]
まずは使用している周波数についてまとめてみました。

全てのDJI Digital FPV Systemのチャネルは現行VTXと重なっています。注意深くチャネル管理をすれば、現行VTXシステムと同時に飛行することは可能と思います。実際に使用する人が出てくれば運用上のknow-howも蓄積されていくものと思います。

更新） DJIのチャネルでCH8だけ周波数の並びが違っています。これはCH8だけ特殊でPublic Channelと呼ばれます。電源オンの時に使用されたり、チャネルが重なったりしたときにも自動的に使用される可能性があるようです。アナログVTXと併用する場合にはこの周波数付近は避けるべきでしょう。

[ 展望 ]
現行FPVドローンのエコシステムを一気にひっくり返すということは無いものの、少なからぬ影響を与えると思います。DJI式のオールインワンだと生き残るメーカーが限られてしまうので、画像転送だけ独立したデジタル化が進むのかも知れません。そのためのカメラ、ゴーグル、VTXメーカー間で規格の統一が加速するかも知れません。とはいっても、タイニードローンに載せるほどの小型化が実現するにはかなりの時間がかかりますし、現行のVTXシステムもかなり長く生き残るとは思います。経済的余裕のあるマニアな人たちはデジタルとアナログの二本立てにならざるを得ないかもです。

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以前、紹介したGoPro専用のソフトウェアスタビライザーReelsteady GOを効果的に使用するために公式ページで紹介されているマウントを真似してみました。

GoPro Hero6では問題ないそうですが、Hero5とHero7ではFPVドローンのモーターなどから発生する細かい振動があるとReelSteady GOで良い結果が得られません。そのためかなりソフトなマウントを使用して微細振動を吸収することが必要になります。柔らかすぎてゆったりと揺れることは問題ないようです。

Drone Vibration Infoというページに対策が紹介されています。この最初に紹介されているHow To Make A Ziptie Vibration Dampenerを真似することにしました。

紹介されているものとは違いベースの部分は3Dプリンターで作りました。フレームにネジで固定できるように設計しました。

上の方はサンプルとほぼ同じです。サンプルにならいスターバックスのカードを使用しました。ループ状の結束バンド、写真では先端を閉じていますが徐々にループが小さくなっていくので、閉じずに開放しておいた方が良いです。動画で紹介されているものは開放したままになっています。使用した結束バンドは8インチのものです。

GoPro Hero5 Sessionを載せてみるとこんな感じです。

テスト飛行の結果は良好でした。以下にReelSteady GOを使用した結果の動画を紹介します。スタビライザーをかける前の動画もなかなか安定していますが、流石にスタビライザーをかけた後の滑らかさは格別です。飛行技術の未熟さを十分にカバーしてくれます。

下はInstagramの一分動画です。

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Testing zip tie GoPro mount. Full version is available at YouTube. https://youtu.be/OxO730TtWz0 迷你外星人3寸穿越机架(Mini Alien 3inch frame)
TBS UNIFY PRO 5G8 HV -Race 2 Frsky R-XSR
T-Motor F20II KV3750
MANBA F4 MINI MKII
MANMBA F25 4in1 ESC GEPRC 3042-3 GoPro Hero5 Session + TBS ND16 #FPV #reelsteadygo

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年 7月月26日午前5時49分PDT

もう少し長いバージョンをYouTubeにもアップロードしています。

更新) 8月1日にDJI Digital FPV Systemとして発表されました。マジでFPVドローンのシステムでした。驚きました。

DJIが7月末に3個のFCC IDを取得した模様です。そのタイトルがDJI FPV Googles, DJI FPV Air Unit, DJI FPV Remote Controllerと思わせぶりです。

DJIは随分前にFPVレースドローンの試作を行っていたようでもありますし、これらがFPVドローン関連製品である可能性はありますが、おそらくは現行製品であるDJI Goggles Racing Edition OcuSync Air Unitの延長線上の何かである可能性が高い気がします。ただしRemote Controllerが有るところが謎です。完成品のDJIドローンではない何かしらの操縦系のデバイスがあるようです。

FCC IDを取得していることからもFPVドローンで使用しているアナログなFPVではないことは確実です。つまりアマチュア無線として運用するものではなく製品を購入すれば誰でも使用できるタイプの製品で従来のDJIドローンと同様にWiFiの周波数帯を使用している模様。これでFPVドローンが飛ばせるくらい低遅延なものが出てきたら凄いのだけど。期待して良いのかな。

ゴーグルのFCC ID Labelの図面を見ると、従来のDJIゴーグルみたいにボックスタイプではなくて眼鏡タイプのようにも思えます。SAR Reportの29ページにもアンテナが4本付いたそれらしい図面があります。

どんなものが発表されるにせよ注目しておきたいです。

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前回の飛行で折れてしまったフレームを交換するのと同時にキャノピーをHappymodel Trashcanのものに変更しました。これでカメラアングルを浅くできます。ただ見た目もSAILFLYというよりRedDevilになってしまいました。

カメラアングルを25度ほどにして試しにマンションの庭で飛ばしてみましたが、やはりパワーがありすぎて狭いところでまったりとは飛ばせません。

ということで公園で飛ばしました。

いきなりデスロールです。予備に買った赤いプロペラが外れやすいです。フロスという歯間ブラシをモーター軸とプロペラの間に挟み込む技を使っていても時々はずれます。ロックタイトというネジの緩み止めが有効かもしれませんが、現場に持っていくのはフロスの方が手軽です。

 

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Sailfly X death roll again😩 #fpv #toothpick

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年 7月月17日午後11時19分PDT

ゆっくり飛ばそうと思っていても、パワーウェイトレシオが高いためかすぐに速度が出てしまいます。それなりの広さがあれば、それも楽しいです。

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Sailfly-X eights around points #fpv #toothpick

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年 7月月18日午前12時26分PDT

あまり深く考えずにリラックスして飛ばすのが楽しいです。いろいろと技の練習することを考えて出かけたのですが、すっかり忘れて飛ばしていました。

快適に飛ばしていましたが最後にまたフレームを壊してしまいました。本格的に対策を考えねばなりません。

GoPro Hero5/6/7にはビデオファイルにメタデータとしてGyro/Accの値が記録されているそうです(Hero7ではGPSも)。そのデータを利用してソフトウェア的に動画の安定化を行うReelSteadyGoを試してみました。もとの動画は機体の調整不足と飛行技術の問題で安定したスムースな飛行が出来ていませんが、それを完全にソフトウェアの力でカバーできているのが下の動画で分かると思います。

一般的なソフトウェアによるスタビライザーは、画像そのものを解析して行うのでいろいろと限界もあります。特にFPVドローンのような激しい動きには適していません。以前DaVinci ResolveのスタビライザーでTinyWhoopがゆっくり飛ぶ動画を処理したことがありますが、それくらいが限界でダイナミックな飛び方をすると良い効果を得ることはできませんでした。

ReelSteadyGoはFPVドローンのかなり激しい動きでも問題なく追従します。しかしながら限界もあります。

[ クイックムーブ ]
連続したなめらかな飛行にはReelSteadyGoはとても良い効果が得られます。一方、キビキビとした飛行、素早くロールして一瞬停止してすぐに別のクイックな動作に移るような場合には適していません。途中の一瞬停止した部分も滑らかになってしまいます。(上の動画の05:40参照)

[ ドローンに微細振動がある場合 ]
GoPro Hero6では問題がないそうですがHero5とHero7の場合は、モーターからの振動やProp Washによる振動をGoProが拾っているとReelSteadyGoの処理で微細振動が増幅されてしまいます(上の動画の07:25参照)。普通に考えるとソフトすぎるくらいのマウントにするとReelSteadyGoがよく働くようになります。公式サイトにも関連情報があります。

ReelSteadyGoは99ドルで販売されていますが、5ドル割引のクーポンが次の動画の説明にあります。わたしはすべてReelSteadyGoの自動処理だけを使用していますが、もう少し細かい設定についても語られていますので必見です。