FPV for soaring!
Hobbies(younjin.jeong@gmail.com, 정윤진)
최근에 미쳐서 사는게 두가지 정도 있는데, 그중 가장 큰 하나가 바로 이 비행 분야이다. RC 는 그 자체만으로도 상당히 즐겁지만, 여기에 컴퓨터로 제어하는 비행 시스템을 추가하게 된다면 더 재미지지 않겠는가의 하나와, 카메라를 달아 날리게 되면 직접 비행을 하는 것 같은 시뮬레이션 보다 백배는 즐거운 경험이 생기게 된다.
Image from "Gliding sports page on Facebook"
사실은 직접 비행하는것이 가장 즐겁고 좋은 경험이겠지만, 어쩌겠는가. 한국에는 시설도 비행기도 없는 것을.
언제가 될 지 모르는 이번 휴가에 거하게 작업을 진행 할 계획이다. 원래 DG-1000 이라는 2.6m 나 되는 Wingspan 을 가진 글라이더가 있기는 하지만, 이게 모터가 없다 보니 토잉을 해 줄 뭔가가 없다면 혼자서 나는 것은 산꼭대기 이외에는 불가능.
그래서 비행기를 이렇게 저렇게 다시 알아보는 와중에, 아래와 같은 녀석이 수배 되었다.
모델명은 DG-808s 로, 등짝에서 프로펠러가 등장하여 필요 할 때에 동력을 사용 할 수 있다.
작아 보이는 글라이더지만, 실제로 Wing span 은 기존의 DG-1000 보다 약 1.7배나 더 큰 4M.
4m 짜리 글라이더는 날개를 분리해도 한쪽이 2m. 하지만 비행기가 큰 만큼 배터리를 추가로 넣기가 용이 할 테고 추가적인 FPV 용 카메라 시스템이나 GPS 와 같은 센서들을 추가 하더라도 부담이 덜 하지 않을까. 물론 비행 장소까지 들고 가는건 엄청난 일이 될 것 같은 느낌...
내 키보다 조금 작은 동체길이와 내 키보다 훨씬 큰 날개 두짝... 특수 가방이라도 제작해야 하지 않을까 하는...
비행체는 이보다 더 다양한 옵션이 찾아보면 볼 수록 나오는데, 크기로 인해 배송등에 제약이 발생 할 수 있으므로 주의.
a. 2.6m wing span에 모터: http://www.scaleflying.com/DG-1000-Scale-Glider-With-Propeller-Plastic_p_2445.html
b. 5.3m DG-1000, 모터 포함인지는 모름 : http://www.icare-rc.com/dg1000_5_3m.htm
c. 4m DG-808s : http://rcmodelaircraft.com.au/products/dg808s-rc-glider-4m-wing-span-fiberglass-balsa-electric-glider.html
비행체에 대한 계획은 이 정도로 하고, 이후는 여기에 탑재 될 전자 시스템 구성.
이 복잡 다단해 보이는 일련의 장치들은 대략 다음과 같은 일을 하게 될 것이다.
- 배터리는 당삼 빠떼루 전원 공급
- Camera - OSD - Video TX 는 실시간 영상에 고도/속도/GPS/방위 정보를 덧입힌 비디오를 지상으로 전송한다.
- UBEC 와 Regulator 는 안정된 전원을 각 기관에 공급
- Radio receiver 는 조종신호 수신기로서 지상으로 부터 조종과 관련된 신호를 수신. 일반적인 RC 라면 여기에 바로 서보를 물리겠지만, 여기서는 메인 통제 보드로 수신된 신호를 넘긴다.
- 배터리는 메인, 예비의 2개로 스위칭을 통해 전환 가능하도록 구성
- Beagle 보드와 Arduino 가 하는 일이 많다. 위에 나열된 각종 센서를 바탕으로 현재의 위치와 자세 등에 대한 정보를 획득하여 적절한 알고리즘을 통해 자세를 보다 안정적으로 제어하고, 글라이더 본연의 임무인 바람을 더 잘타도록 하거나, 착륙시에 더 안정적인 자세 보정을 지원하는 등의 기능을 하도록 하는것이 가능하다. 물론 지금은 재미로... 지만.
- 3G module 은 바로 전화기에 사용되는 그 3G module 이 맞다. 거의 1초에 한번씩 수집되는 로그를 DynamoDB 나 SQS 로 전송~
Image from "Gliding sports page on Facebook"
단거리 비행이라면 관계 없지만, 언제나 비행 및 비디오 신호의 전송거리는 멀면 멀 수록 안전하다. 그렇다면 멀면 멀 수록은 어떻게 구현하면 될까. 일단 나만의 답은 지향성 안테나를 사용 하는 것으로. 그럼 지향성 안테나라는 것은 무엇이냐. 각 주파수 대역별로 별도의 신호 송수신이 가능한 안테나들이 아래와 같이 이미 시중에 나와 있다.
그러니까, 이런 방향성 안테나를 각각 비디오 시그널 주파수, 조종 시그널 주파수, 텔레메트리 수신용 주파수의 세가지를 결합하여 비행기가 현재 위치하고 있는 방향과 높이로 바라보게끔 하면 되는것이다. 마치 해바라기 처럼.
자 그럼 문제는 이제 비행기가 하늘에 압정으로 박아 놓은 것 처럼 가만히 있을리가 없다는 것인데, 이 문제를 해결 하기 위해서는 안테나가 비행체가 움직이는 방향에 따라서 같이 움직여 주어야 한다는 것이다. 보통 이런걸 Tracking antenna 라고 하는데, 이를 위한 구성은 대략 아래와 같다. 가장 기본적인 알고리즘은 비행기에 달려있는 GPS를 통해 파악된 위치를 텔레메트리 시스템을 통해 지상으로 전달하고, 지상의 안테나 시스템에 달려있는 GPS 와 상대 거리와 고도를 계산하여 안테나가 올바른 방향을 향하도록 Stepping motor 를 조절하는 것이다.
무슨말인지 잘 모르겠다면, 아래의 영상을 참조 하면 될 듯.
이것은 가난한 버전.
이것은 고가의 군사/산업용 버전.
그러니까 대충 이런 것들이 조합되면 어떤 그림인가 하면, 이런 낚시와 같은 외로운 취미가 되거나 친구들이 있다면 함께 즐길 수 있는 좋은 취미가 된다는 것이다.
아무튼 그럼 이런 지상 시스템은 어떤 구조가 될 것인가.
보통의 경우에는 대부분 서보를 안테나 기동에 사용하는데, 나의 경우에는 스테핑 모터를 사용하여 보다 정교한 조정이 가능하게 하는 것이 목표. 가난하게 만들었지만 상용같은 느낌이 나도록. 히힛
이런 저런 경험을 통해, 이런 취미는 하루 아침에 완성되는 것이 아니라는 것을 잘 안다. 일단 학습해야 할 내용이 많고, 또 코딩해야 할 내용이 많다는 것. 중요한 것은 이런 취미를 가지고 주중에는 알고리즘에 대한 행복한 고민을, 주말에는 청명한 하늘이 있는 너른 장소에서 도심에 지친 마음을 쉴 수 있다는 것.
정말 이 문구 사랑한다.
If flying were the language of men, soaring would be its poetry.
글라이딩, Soaring. 조만간 FPV 로 즐겨 볼 수 있기를!
Image from "Gliding sports page on Facebook"
(younjin.jeong@gmail.com, 정윤진)