Proč dron poslouchá (a proč poslouchá právě jen vás)

Že kanál v případě dronů nemá nic společného se zamřížovanou dírou u chodníku a co to vlastně tedy je, jsme si vysvětlili tady. Pro řízení dronu ale nestačí používat jeden kanál, protože ovládáme několik prvků najednou (letové povely v několika směrech, kameru a její gimbal. Současně je třeba také přenášet telemetrii, tj. údaje o stavu dronu a především obraz z palubní kamery. Kromě toho je v oblasti WiFi  velká tlačenice, takže i pravděpodobnost rušení. Asi by se taky nikomu nelíbilo, kdyby si jeho dron mohl ze vzduchu stáhnout někdo jiný, nebo nad ním převzít kontrolu a provádět nějaké neplechy.

Může někdo cizí převzít kontrolu nad vaším dronem?

To všechno se řeší různými technologiemi současného (respektive střídavého) využití více kanálů. Obecně a velmi zjednodušeně řečeno: vysílač a přijímač mění frekvence (případně i další charakteristiky signálu) podle určitého vzorce tak, že nikdo jiný nemá šanci do této komunikace vstoupit. Systém si přitom sám vybírá, které kanály jsou na dané lokalitě a v dané chvíli nejméně rušené a podle toho si volí momentálně používané kmitočty. To možnost rušení značně omezuje (jak moc, to záleží na důmyslnosti systému) a do říše fantazie odkazuje drtivou většinu zpráv (ne-li všechny) o tom, že někdo vyvinul systém umožňující zcela převzít kontrolu nad cizím dronem.

Je ale možné - například silným signálem v celém rozsahu řídících kmitočtů - ovládáníí vyřadit, takže dron buď zahájí nouzový návrat nebo přistání, v horším případě spadne. Což je dost páný důvod pro to, aby taková zařízení mohly mít bezpečnostní složky státu, ale nesmějí se dostat do rukou veřejnosti, protože neovladatelný dron je nebezpečný. Zdrojem takového rušivého signálu ale mohou být i vysílače, věže a antény mobilních sítí a jiných zdrojů vyzařování, takže létat v jejich blízkosti není dobrý nápad.

Telefon místo ovladače

V nejjednodušším případě (spíš u levnějších dronů, třeba v případě Tello - ale není to pravidlem), není potřeba k řízení dronu mít speciální ovladač, protože ten vytvoří jeho ovládací aplikace virtuálně na dotykovém displeji smartphonu. Pro spojení dron zprovozní vlastní WiFi síť, která se zobrazí v seznamu WiFi sítí smartphonu. I tady samozřejmě musí jít o vícekanálové spojení s nějakou ochranou proti rušení, ale protože taková síť má jen malý dosah (desítky metrů), a protože se obvykle jedná buď o levné stroje na úrovni hraček, nebo o drony, kde je i možnost alternativně použít skutečný ovladač s větším dosahem, nikdo to moc neřeší. Na jedné internetové diskusi se účastníci snažili dobrat poznání, jak to dělá Tello a pomocí nástroje pro analýzu WiFi provozu dospěli k "šokujícímu zjištění" (ano, přesně tak to tam bylo napsané), že minidron používá na každé lokalitě jiné kanály podle toho, které tam jsou nejméně zarušené...

Společnost DJI vyvinula obdobný systém pro pro řízení spotřebitelských dronů Spark a Mavic Air  pomocí smartphonu, který se jmenuje DJI Wi-Fi. Na rozdíl od systému v Tello ale má větší dosah, u Sparku podle evropské normy CE to je až 500 metrů, u Mavic Air až 2 kilometry.

Modelářské vysílačky

U modelářských vysílaček pro pásmo WiFi existují dva základní systémy omezující rušení. Levnější přístroje používají technologii DSSS (Direct Sequence Spread System) spočívající v tom, že vysílačka si sama najde kanál s nejmenším rušením a ten už dál v průběhu relace nemění. Je je třeba případ vysílaček Devo od společnosti Walkera. Dražší jsou vybavené systémem FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum), což znamená, že rychle střídají velké množství kanálů. Například FrSky Taranis zmíněná v úvodu této kapitoly používá metodu velmi rychlého přeskakování kmitočtu v rámci celého povoleného pásma 2, 4 GHz. Uvádí se že vystřídá 47 kanálů za pouhých 9 milisekund, ovšem v případě FHSS má termín "kanál" poněkud jiný význam, než jak jsme se s ním seznámili výše, protože jde o mnohem užší rozsah kmitočtu. Jiné vysílačky této kategorie (Futaba, Fraupner aj.) používají jiný počet těchto kanálů a jiné metody jejich střídání a výběru. Existují i levnější vysílačky s méně sofistikovanými systémy, vysílačky s "kříženci" několika systémů - a protože se nepoužívají jen k dronů, ale k modelům všeho druhu, existuje na toto téma poměrně početná literatura i weby a nemá tedy smysl se tím tady zabývat hlouběji.

Přenos obrazu

Protože modelářské vysílačky řeší jen řízení dronu (a případně gimbalu), obraz kamery v takovém případě přenáší jiný systém. Prodávají se miniaturní přijímače a vysílače pro přenos videosignálu. Vysílač se na straně dronu připojí k výstupu palubní kamery (případně je s ní integovaný už od výrobce), zatímco na straně operátora se přijímač připojí k samostatnému monitoru. O přenosu videosignálu si víc povíme v části věnované kamerám, tady si vystačíme s konstatováním, že pokud je řídící signál v pásmu 2,4 GHz, obrazový přenos obvykle pracuje v oblasti 5 GHz, může to ale být naopak. A může to být i všechno v jednom systému a to je obzvlášť zajímavé.

Společně s velkým dronem pro profesionální foto a film Inspire 1 roku 2014 představila společnost DJI nový přenosový systém Lightbridge, který se pak používal (a v čase psaní této knihy stále používá) i v dronech řad Phantom 3 a 4. Prodává se ale i jako samostatné zařízení pro použití na speciálně konstruovaných profesionálních dronech. Základní myšlenkou bylo, že se řídící signál i přenos obrazu sloučil a přenášel v pásmu 2, 4 GHz. Lighrtbridge přitom disponuje silnou obranou proti rušení v podobě kombinace technologií DSSS a FHSS (viz výše) a dalšími vylepšeními, přičemž systém průběžně vybírá mezi 8 kanály ten, který je zrovna nejméně rušen. Maximální dosah v normě CE se udává 3,5 kilometru, latence (zpoždění signálu) pouhých 80 milisekund. Později přišly vylepšené verze Lightbridge 1,5 a 2.

Po LightBridge společnost DJI vyvinula vylepšený systém přenosu nazvaném OcuSync. Nejvýraznější změna spočívá v tom, že kromě pásma 2,4 GHz využívá také 5,8 GHz a podle okolností mění rozmezí kmitočtů používaných kanálů, takže může volit mezi až 63 kanály. Udávaný maximální dosah v CE se tak zvětšil na 4 kilometry a je možné přenášet video s rozlišením 1080p nebo 720p. Jsou jím vybaveny drony Mavic Pro, Mavic 2, Phantom 4 Pro V2.0 a Inspire 2. Momentálně jde o nejlepší přenosový systém, který je v segmentu spotřebitelských dronů k dispozici.

Tolik k řízení dronů pomocí frekvencí WiFi, nakonec ještě jednu praktickou poznámku: nechci malovat čerta na zeď, ale v případě havárie nebo odpojení dronu vám (kromě očí pro pláč) zůstane ovladač. Není proto špatné si při nákupu vybírat drony i podle toho, jestli se dají koupit bez něj. V nabídce e-shopů je u takové položky obvykle napsáno "bez tx". Tímto způsobem lze koupit například Mavic Pro nebo Mavic 2 Pro i Zoom.

Jan A. Novák