ドローンを初めて使用する場合でも、しばらく飛行している場合でも、ドローンのリモコンがどのように機能するのか疑問に思ったことでしょう。リモコンは、ケーブルに頼らずにドローンを数フィートから数マイル離れた距離まで飛ばすことができる理由です。そして、それらがどのように機能するかを知ることは、それらを最大限に活用するのに役立ちます。
では、ドローンコントローラーはどのように機能しますか？
簡単に言うと、コントローラーの送信機からドローンの受信機に信号を送信する必要があります。フライトコントローラーとESCは、安定した飛行を維持しながら、これらの信号を解釈して実行するのに役立ちます。
リモコンは、カメラ、センサー、およびドローンが搭載しているその他のペイロードに関する指示も送信します。
ドローンのリモコンの詳細については、読み続けてください。
ドローンコントローラーは、ドローンパイロットが地上からワイヤレスでドローンを制御できるようにするデバイスです。ドローンには、ESCやフライトコントローラーなどの他のコントローラーがあります。ただし、この場合、ドローンパイロットがドローンを制御するときに保持するデバイスを指します。
このデバイスは、無線コントローラーまたはRCと呼ばれることがあります。送信機またはリモコンと呼ばれることもあります。
消費者向けドローンはごく最近人気を博しましたが、ラジコンの概念全体が 19世紀にまでさかのぼります。これは、軍事目的でデバイスをリモート制御するというアイデアが広範に追求されたときでした。
その結果、軍は遠隔操作の魚雷、ミサイル、ボート、テレタンク、および妨害防止システムを発明しました。これは、戦闘で兵士を失うリスクを最小限に抑えるためでした。ラジコンデバイスは、第一次世界大戦と第二次世界大戦の両方で広く使用されていました。
何年にもわたって、さまざまな国がRCシステムを小型化し、トランジスタを発明し、さらには複数のチャネルで通信できるようにすることで、RCシステムを改良してきました。これらの改善により、1950年代までに模型飛行機でRCシステムを使用できるようになりました。
21世紀に向けて、すべてのラジオメーカーが、おもちゃの車、模型飛行機、ドローンなど、さまざまなデバイスで使用できるRCシステムを製造しています。
独自のドローンを構築したい人のために、最低$30でRCシステムを購入できます。
ドローンコントローラーは、無線信号を介してドローンに指示を送信することで機能します。それらがどのように機能するかを理解するために、主要部分とそれらすべてがどのように機能するかを見てみましょう。
ドローン送信機はドローンコントローラーに配置されており、コントローラーのコマンドを無線信号に変換し、それをドローンに送信する役割を果たします。
受信機は、コントローラーからの信号を受信し、フライトコントローラーが操作できる電子データに変換するアンテナです。
このコンポーネントは、ドローンの脳または中枢神経系として機能します。受信機から解釈された情報を受信した後、コントローラから送信された命令を実行するために必要な電力を決定します。
フライトコントローラーは、ドローンに周囲を認識させるセンサーからのデータも組み合わせます。
これらには以下が含まれます：
- 加速度計– これらのセンサーは、回転速度を測定し、傾斜と角速度を決定することでドローンの向きを決定します。
- 磁力計– これらのセンサーは、ドローンが磁北に対してそれ自体を方向付けるのに役立ちます。
- ジャイロスコープ– ジャイロスコープは回転速度も測定するため、ホバリング時や飛行中もドローンを安定させることができます。
ESC（電子速度コントローラー）
フライトコントローラーが命令を電圧に単純化した後、ドローンに必要なタスクや方向に応じて、一部のモーターの電力を最小限に抑え、他のモーターの電力を増やすことで、これらのコマンドを実行するのはESC次第です。
以下はドローンコントローラーの主要部品です。
これは右側のスティックで、ロールを担当します およびピッチ 動き。
これは左側のスティックで、右側のスティックと平行です。 ヨーを担当します およびスロットル 。
これらは、無線信号をドローンに送信する送信機です。
以下は、ほとんどのコントローラーにあるその他の機能です。
- トリムボタン –これらのボタンは、ドローンが片側にドリフトし始めたり、飛行中に不安定になったりした場合に、ドローンの位置を合わせるのに役立ちます。
- RTH（ホームに戻る） –このボタンは、ほとんどのコントローラーとさまざまな場所にあります。これは、緊急時にドローンを離陸地点または別の事前設定された場所に「呼び出す」ために使用されます。
- カメラボタン –カメラ付きドローンの場合、コントローラーを使用して、記録を開始したり、静止画像を撮影したり、ジンバルを制御したりできます。
以下は、主なドローンの動きと、コントローラーのスティックを押すと何が起こるかです。
- ロール– これは、ドローンがドローンの前から後ろに伸びるロール軸に沿って右または左に移動できるようにする動きです。これは、右スティックを左または右に押すことで実現されます。ドローンが回転するために、ESCはドローンの片側（左または右）のモーターの出力を下げます。
- ピッチ– この動きにより、ドローンはピッチ（X）軸に沿って前後に速度を上げることができます。これは、右スティックを前後に押すことで実現されます。 ESCは、後部プロペラの出力を下げ、前部モーターの出力を上げて、それらをより速く回転させます。そのため、ドローンが前進しているとき、ドローンのフロントセクションは下向きに傾いています。
- ヨー– これは、ドローンがドローンの上から下に伸びるヨー軸に沿って時計回りに回転する場所です。コントローラで、左スティックを左または右に押します。これを実現するために、ESCはモーターの出力を斜めのパターンで最小化します。
- スロットル– これは、ドローンの高度が増減する場所です。この場合、すべてのモーターが同じ速度で回転しています。回転が速いほど、ドローンの動きは大きくなります。
以下は、ドローンとコントローラーで使用される主な通信チャネルです。
これは、ドローンがコントローラーと通信する最も一般的な方法の1つです。無線周波数は、電磁スペクトルの一部を形成する目に見えない波です。それらが機能するためには、送信機と受信機が必要です。これについては、すでに説明しました。
ドローンがコントローラーと通信するには、すべてが同じ周波数に「調整」されている必要があります。しかし、同じ範囲に同じ周波数を使用している別のデバイスがある場合はどうなりますか？そこでRFIDが登場します。
RFID（Radio Frequency Identification）は、ドローンとコントローラー間の通信に割り当てられる識別コードです。そして、ドローンはその特定のRFIDを含む信号にのみ応答します。
ドローン通信は、より広い範囲で動作できるため、より低い周波数を好み、ドローンをコントローラーからさらに遠ざけることができます。ただし、周波数が低すぎる場合は、非常に大きなアンテナが必要になります。したがって、バランスをとるために、ほとんどのドローンは800〜900MHzの範囲の周波数で動作します。
Wi-Fi
現在、ほとんどのドローン、特にアプリとカメラを備えたドローンにはWi-Fiが搭載されています。 Wi-Fiを使用すると、ドローンからの映像をリアルタイムでストリーミングでき、ドローンの世界で最も人気のある趣味の1つであるFPVレースが誕生します。
ここでは、VRのようなゴーグルを着用し、「コックピット」にいるようにドローンを飛ばします。無線周波数とは異なり、Wi-Fiは2.4GHz〜5.8GHzの範囲の周波数で動作します 。それらは非常に高い周波数です。そのため、Wi-Fiは短距離で最適に機能します。
全地球測位システム（GPS）
GPSはドローンのナビゲーションを大幅に強化しました。これは、安定化を改善し、帰国を可能にし、飛行禁止区域を特定することで実現します。
では、ドローンはどのようにしてGPSを介してコントローラーと通信するのでしょうか。座標をドローンに直接送信すると、ドローンのGPSがこれらの座標に従います。
一部のドローンは飛行禁止区域で離陸しないように設計されていますが、これらの区域に関する通信は実際にはドローンのアプリから行われます。現在では、座標の形でウェイポイントを選択することも可能であり、ドローンはそれらを自律的に追跡します。これは、場所の航空写真を撮る必要がある土地調査分野での一般的なアプリケーションです。
これはより洗練された通信方法であり、ホークやプレデタードローンなどの軍用ドローンにのみ適用できます。衛星を介した通信により、軍は数千マイル離れた場所にいる間、ドローンを制御できます。ただし、離陸と着陸を調整するために、ドローンが動作しているエリア内に地上局が必要です。
この側面はまだ開発中ですが、検査や軍事部門ですでにいくつかのアプリケーションが見られています。伝統的に、パイロットはドローンに信号を送るためのコントローラーを持っています。ただし、完全自律型ドローンの場合は、関心のある領域を指定できます。これらの領域を飛行し、データを収集し、最適なルートを決定し、障害物を回避して、自分で離陸地点に戻ります。
ドローンコントローラーが際立つ理由は次のとおりです。
先に述べたように、ラジコンは1世紀以上前から存在していましたが、RCモデルの航空機や車両は1950年代から存在していました。 RCの略語が最初に造られたとき、それはラジコンを意味しましたが、ドローンに関しては、それはしばしばリモートコントロールを指します。
とにかく、それはドローンをリモートで制御する方法を指します。 UAVで使用されているRCテクノロジーは、他のモデルのデバイスよりも洗練されています。
もう1つの重要な違いは、ローターの数です。ほとんどのRC航空機にはローターが1つしかないため、ローターの速度とプロペラの操縦角度を制御するだけで簡単に制御できます。
一方、ドローンは4つ以上のローターで提供されます。また、コントローラーは4つのローターすべてを制御して、ドローンが想定どおりに操縦されるようにする必要があります。フライトコントローラーとESCにより、コントローラーはドローンの動作を妨げることなく、各ローターの速度を制御できます。各ローターの速度を手動で制御する必要があるとしたら、どれほど忙しいか想像してみてください。
ドローンがコントローラーに接続しない場合、考えられる理由とこの問題を解決する方法を以下に示します。
ドローンをコントローラーに接続できない場合は、間違っている可能性があります。各ドローンにはその方法が記載されているので、ドローンをセットアップするときは必ず確認し、厳密に守ってください。
接続の問題を引き起こす可能性のある別の問題は、コントローラー、ドローン、またはその両方のバッテリー残量が少ないことです。ドローンを飛ばす前に、すべてのデバイスのバッテリーレベルを確認することが重要です。
ドローンメーカーは、ドローン、コントローラー、アプリのファームウェアアップデートをリリースすることがよくあります。これらのアップデートは多くの場合、根本的な問題を修正しますが、すべてが同じバージョンを使用していない場合、ドローンとコントローラー間の接続を妨げる可能性もあります。それを修正する別の方法は、ドローンアプリをアンインストールして再度インストールすることです。
電磁干渉のある場所を飛行しようとすると、コントローラーとドローンの間の接続が妨げられる可能性があります。ドローンがコントローラーに接続して離陸すると、ドローンの飛行中に接続が失われる可能性があるため、ドローンを失うリスクがあります。
ドローンをコントローラーに正常に接続した後、しばらく飛行した後、範囲外であるというエラーが発生した場合、またはビデオ映像の品質が低下したり停止したりする場合は、飛行が長すぎる可能性があります。
各ドローンには限界があります。コントローラーから数フィート飛ぶことができるものもありますが、処理する通信の種類によっては、6マイルまで飛ぶことができるものもあります。ただし、ほとんどの地域の規制では、視線（VLOS）内を飛行する必要があります。したがって、常にドローンを視界に保ち、ドローンの限界を超えて飛行することは避けてください。
上記のヒントのいずれも役に立たない場合は、ドローンメーカーの技術チームに連絡するか、フォーラムで質問してください。同様の問題を経験し、それを修正する方法を知っているメンバーに出くわす可能性があります。
以下は、注目すべきいくつかの技術的進歩です。
OcuSync
OcuSyncは、DJIの最先端の伝送システムであり、ドローンの世界で最も長い距離のいくつかを提供します。以下は、OcuSyncが何年にもわたってどのように進歩したかです。
- OcuSync 1.0 – このバージョンは、Mavic2より前にリリースされたすべてのMavicドローンで使用されていました。これにはMavicProとMavicProPlatinumが含まれます。短距離伝送では1080p、長距離伝送では720pのビデオ品質を送信するように設計されており、最大4.3マイル（7KM）の範囲があります。最適な条件では、OcuSyncは40 Mb/sでビデオをダウンロードします。
- OcuSync 2.0 –このバージョンは2018年にMavic 2に付属し、その後リリースされたほとんどのドローンに存在します。長距離と短距離の両方の送信で1080pを送信するため、1.0に改善されました。もう1つの改善点は、OcuSync2.0が5.8GHzと2.4GHzを自動的に切り替えることです。これにより、干渉源が多いエリアに最適です。
- OcuSync 3.0 –これは最新バージョンであり、2.0バージョンのように2本ではなく4本のアンテナを使用するまったく新しいビデオ伝送システムを使用しています。 DJIはまた、ビデオ伝送システムを改善し、最大7.5マイル（12 KM）の範囲からHDビデオを伝送できるようにしました。
これらは、いくつかのドローンで動作するように設計されたコントローラーです。良い例は、DJIのスマートコントローラーです。これは、5.5インチのディスプレイ画面、OcuSync 2.0伝送システム、最大6.2マイル（10 KM）の範囲、および組み込みのアプリ機能を備えた高度なコントローラーです。
DJI GoまたはFlyアプリを使用するか、他のサードパーティ製アプリをダウンロードできます。さらに良いことに、写真をソーシャルメディアチャネルに直接ストリーミングできるDJIGo共有機能があります。
DJI Smart Controllerは、スマートフォンまたはタブレットの機能と標準のコントローラーを組み合わせたものです。ただし、標準のスマートフォンよりも耐久性と信頼性が高くなるように改善されています。
現在、DJIスマートコントローラーと互換性のあるドローンは次のとおりです。
- DJI Mini 2
- Mavic Air 2
- Mavic2およびMavic2Enterpriseシリーズ
- Phantom 4 Pro V2.0
BVLOS（Beyond Visual Line Of Sight）飛行
先に述べたように、ほとんどの地域では、ドローンパイロットが視線内でドローンを飛ばす必要があります。しかし、これは、特に食品配達や産業検査などのアプリケーションで、ドローンを使用する方法を制限します。ただし、最近では、ほとんどのドローンメーカーと利害関係者が、ドローンを使用できる範囲を拡大するためにBVLOSを開拓してきました。
では、どのように機能しますか？
パイロットは、センサー、テレメトリデータ、およびGPSナビゲーションを利用して、ドローンがどこにあるかを把握し、ナビゲートします。フライングBVLOSは、VLOSと比較してより多くのスキルを必要とします。
以下は、BLVOSがVLOSよりも優れている点の一部です。
- より安全です– ドローンパイロットが火災地帯やガス漏れなどの危険なエリアを飛行する必要があるエリアでは、パイロットがそのエリアに入ってVLOSを飛行することは危険です。しかし、パイロットは安全な距離で自分自身を何マイルも離れた場所に配置し、それでもその地域を飛行することができるため、BVLOSはそれをより安全にします。
- 安い– ドローンがBVLOSを飛ばすことが許可されていない地域では、高価で柔軟性のないヘリコプターを使用する必要があります。しかし、BVLOSを飛行するように設計されたドローンは飛行時間が長く、ヘリコプターほどの費用をかけずに同じエリアを数回飛行できることを意味します。
- データはより正確です– ドローンは非常に低い高度で飛行できるため、有人航空機を使用する場合と比較して、ユーザーがより多くのデータを取得できる高解像度の画像を撮影できます。
残念ながら、特に米国では、BVLOSに対する制限がまだ多すぎます。いくつかの免除を申請する必要があり、飛行が許可される保証はありません。しかし、ドローンの法律はまだ世界中で進化しているため、BVLOSがまもなく許可されることが期待できます。
リモートコントローラーをドローンに接続できますか？
あまり。 ほとんどの場合、ドローンコントローラーは互換性がありません 。たとえば、Autelリモートコントローラーを使用してDJIドローンを制御することはできません。ただし、Mini2やMavicAir 2など、同じシリーズ内のドローンが同じコントローラーを使用できる場合もあります。DJIのスマートコントローラーやAutelスマートコントローラーなど、複数のドローンを制御するように設計されたコントローラーもあります。
スマートフォンでドローンを制御できますか？
はい、できます。 ほとんどのドローンには、スマートフォンをコントローラーと組み合わせて使用して、カメラ、ジンバル、離着陸、および一部のインテリジェントな飛行モードを制御できるアプリが付属しています。
Telloなどの一部のドローンは、個別のコントローラーをまったく使用せずに、スマートフォンで厳密に飛行するように設計されています。
ユニバーサルドローンアプリはありますか？
あまり。 ドローンアプリは、特定のドローンモデルとブランドで動作するように設計されています。それらを交換することはできません。 ただし、Litchi、DroneDeploy、RainBowなど、ほとんどのドローンで動作し、ドローンの機能を拡張するために使用できるアプリがあります。ただし、すべてのドローンがこれらのアプリと互換性があるわけではありません。
リモコンを購入できますか？
はい、できます。コントローラーが破損したり、紛失したり、独自のドローンを作成する予定がある場合は、コントローラーを購入できます。保証が無効になるのを防ぐために、ドローンメーカーからコントローラーを入手することを常にお勧めします。
ドローンを構築する場合、サードパーティのドローンコントローラーを見つけることができますが、独自のドローンコントローラーを構築することもできます。お持ちのドローンの種類によって、使用するドローンコントローラーが決まります。だから、高品質のドローンを手に入れることから始めましょう。
参照：
ラジコンの歴史
ウィリアム・ベイロイターによる写真