Wissen: Reichweite von Drohnen verbessern (Videoübertragung)

„Und wie weit kann man damit wegfliegen?“ – Die meisten Drohnenpiloten kennen wohl diese oder ähnliche Fragen von interessierten Zuschauern. Doch worauf kommt es eigentlich an, um das Beste an Reichweite aus dem Übertragungssystem der Drohne herauszuholen?

Eines sei direkt vorweg geklärt: In diesem Artikel geht es um die technische Perspektive. Selbstverständlich gelten in den meisten Ländern dieser Welt definierte Beschränkungen, wenn es um die Entfernung zwischen Pilot und Drohne geht. Dies trifft insbesondere im sogenannten VLOS-Flug zu, der eine ständige Sichtverbindung zwischen Pilot und Drohne fordert.

Das folgende Wissen ist jedoch nicht nur für „Reichweite-Freaks“ interessant, sondern hat im alltäglichen Flugbetrieb direkten Einfluss auf die Flugerfahrung.

Reichweite ist nicht gleich Reichweite

Zunächst müssen wir zwei Arten der Reichweite beim Fliegen mit Drohnen unterscheiden:

1. Die Reichweite des Funksignals
2. Die zurücklegbare Reichweite auf Basis der Kapazität des Flugakkus

Auch wenn wir uns in diesem Artikel auf den ersten Punkt fokussieren, ist das Folgende wichtig zu beachten: In einigen Ländern sind rechtlich so hohe Sendeleistungen erlaubt, dass die praktische Reichweite des Funksignals höher ist, als die Reichweite auf Basis der Akkukapazität.

Was ist damit gemeint? Ganz einfach: Entfernt sich eine solche Drohne in einer geraden Linie vom Piloten / Controller, ist die zurückgelegte Distanz bis zum Abbruch der Verbindung größer, als die „Restreichweite des Akkus“, um zum Ausgangspunkt zurückzugelangen.

Welche Faktoren beeinflussen die Reichweite des Videosignals?

Die Reichweite der Video- und Signalübertragung von Drohnen hängt von verschiedenen Parametern ab. Wir gehen im Folgenden auf einige typische Punkte ein.

Hardware

Selbstverständlich spielt die Hardware der Drohne in Bezug auf die erreichbare Reichweite und Robustheit der Videoübertragung eine große Rolle.

Hierbei kommt es zum einen auf die Qualität der verwendeten RF-Chips an, zum anderen ist das Antennendesign und -konzept ausschlaggebend für die Leistung.

Teurere Drohnenmodelle besitzen beispielsweise mehrere Antennen an unterschiedlichen Positionen des Gehäuses, die bei unterschiedlicher Orientierung der Drohne zum Controller verwendet werden können.

Äußerlich sichtbar sind diese Antennen normalerweise nicht, da sie innen im Gehäuse liegen. Viele Anbieter geben die Anzahl der Antennen und die Konfiguration jedoch in den technischen Daten an. Hier bedeutet die Abkürzung 2T4R beispielsweise, dass sechs Antennen verwendet werden – zwei zum Senden (T = Transmit) und vier zum Empfangen (R = Receive).

Software

Eine mindestens genauso großen, wenn nicht noch größeren Einfluss, hat die verwendete Software, welche die Signalübertragung steuert. Häufig wird in diesem Kontext auch von Protokollen gesprochen. Besonders bekannt ist hier das OcuSync-Protokoll des Drohnenherstellers DJI.

Die Software ist für die Fehlerkorrektur der übertragenen Daten, das Modulationsverfahren und nicht zuletzt die Auswahl der besten Antennensignale für das Empfangen und Aussenden verantwortlich.

Außerdem macht sie bei vielen Drohnen die intelligente Nutzung verschiedener Frequenzbänder möglich und prüft stetig, ob auf der aktuellen Frequenz andere Geräte Störungen hervorrufen, um einen besseren Teil des Frequenzspektrums zu suchen und dorthin zu wechseln.

Die Leistungsunterschiede in der Reichweite zwischen verschiedenen Modellen und Herstellern sind damit vor allem auf die Hardware- und Softwareausstattung zurückzuführen, obwohl sie alle dieselben Frequenzen nutzen.

Umgebung

Die in der Praxis wohl ausschlaggebendste Kategorie ist die Umgebung und die Gegebenheiten rund um den Flugort. Die Parameter in dieser Kategorie sind auch die Einzigen, die tatsächlich von euch als Piloten beeinflusst werden können – zumindest teilweise.

Hier sind die häufigsten Ursachen für Störungen:

• Interferenzen durch andere „Störsender“, wie Mobilfunkzellen, WiFi, analoger Funk im selben Frequenzband
• Verschattungen durch Bäume und Pflanzen (z.B. Baumdecke im Wald)
• Verschattung durch Gebäude
• Verschattung durch Felsen und Gestein
• Signalreflexionen und daraus entstehendes Multi-Pathing

Wie lassen sich Störungen vermeiden?

Grundsätzlich habt ihr als Piloten zwei Dingen in der Hand: Die Wahl des Flugortes (wobei das nur bedingt gelten kann) und die Ausrichtung von Controller zu Drohne.

In jedem Fall sollten Flugorte gemieden werden, die nah an potenziellen Störquellen, wie Mobilfunkmasten oder anderen Sendemasten liegen.

Gerade im kommerziellen Bereich lassen sich Flüge in „verstopften“ Funkbereichen, wie Wohn- oder Industriegebieten aber häufig nicht vermeiden. Hier ist darauf zu achten, dass ihr eurer Drohne den automatischen Kanal- und Frequenzbandwechsel erlaubt (Standardeinstellung), um Interferenzen durch WLAN-Netzwerke und dergleichen bestmöglich aus dem Weg gehen zu können.

Was ihr immer unter Kontroller habt: Eure Positionierung (genauer gesagt die Positionierung des Controllers) in Bezug zur Drohne. Hier können folgenden Tipps hilfreich sein:

• Die Antennen am Controller zeigen immer Richtung Drohne.
• Sollten sich die Antennen ausrichten lassen, müssen diese immer, wie in der Anleitung beschrieben, ausgerichtet werden. Dabei kann es Unterschiede geben, ob ihr die Drohne direkt über euch fliegt oder die Drohne von euch wegfliegt.
• Die Drohne nicht hinter Objekte fliegen, die direkte Linie zwischen Sender und Empfänger unterbrechen.
• Nicht hinter euch fliegen (auch euer Körper dämpft das Signal).
• Stets darauf achten, dass das Überfliegen größerer Hindernisse schnell zur Verschattung führt, wenn ihr nicht gleichzeitig die Flughöhe nach oben anpasst (rechtliches Höhenlimit beachten!).

Welche Gefahren drohen bei Interferenzen?

Kurzfristige Fehldarstellungen oder Stottern im Live-Bild von der Drohne können einem bereits einen Schrecken einjagen. Kritisch wird es aber vor allem dann, wenn die Verbindung vollständig abbricht.

In Umgebungen mit starker Interferenz kann dies dazu führen, dass es nicht mehr genügt, mit dem Controller ein kleines Stück in Richtung der Drohne zu laufen, um die Verbindung wiederherzustellen. Die umliegenden Störquellen sind dann zu stark, um die Verbindung einfach erneut aufzubauen.

Es ist für diesen Fall also dringend notwendig, dass ihr eure RTH-Einstellungen vor dem Flug entsprechend an die Umgebung angepasst habt, sodass die Drohne bei Signalverlust von allein gefahrlos Richtung dem Home Point zurückkehrt. Im Regelfall baut sich die Verbindung bei Annäherung an den Controller dann erneut auf.

Wichtig zu beachten: Gerade in Häuserschluchten oder natürlichen Schluchten kann nicht nur der Signalempfang gestört sein und zu einem Verbindungsabriss führen, zeitgleich können solche Orte auch den Kompass der Drohne oder die Satellitennavigation (GNSS) verwirren. Diese Kombination ist kritisch und kann zum Absturz oder falschen Reaktionen des UAVs bei der automatischen Rückkehr führen.

Schlusswort

Wir hoffen, euch hat dieser Artikel einen groben Überblick zur Reichweite der Videoübertragung bei Drohnen geliefert und einige praxisnahe Tipps mit an die Hand gegeben.

Sollte dies der Fall sein, freuen wir uns darüber, wenn du den Artikel teilst. Bei Fragen oder Anregungen hinterlasse gerne jederzeit einen Kommentar. Auch freuen wir uns darüber, wenn du für den Kauf einer neuen Drohne einen unserer Partnerlinks verwendest (mit * gekennzeichnet), so erhalten wir eine kleine Provision.

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Häufig gestellte Fragen zur Reichweite von Drohnen