Radiocomando e trasmissione video: frequenze, portata, latenza

Tra te e il drone ci sono due collegamenti radio distinti: uno porta i comandi dal radiocomando al mezzo, l'altro riporta video e telemetria a te. Viaggiano su bande diverse, hanno requisiti diversi e si rompono in modi diversi. Capire come funzionano serve soprattutto a una cosa: smettere di credere alle portate stampate sulle schede tecniche, che descrivono un mondo di campo aperto e standard americani.

Le bande e i limiti di potenza

I sistemi di controllo usano principalmente 2,4 GHz, con molta banda passante, portata media e spettro affollatissimo perché condiviso con Wi-Fi e Bluetooth, e le bande sotto il gigahertz, 868 MHz in Europa e 915 MHz altrove, che penetrano meglio gli ostacoli e arrivano più lontano a scapito della quantità di dati trasmessi. La trasmissione video digitale dei sistemi consumer lavora tipicamente su porzioni della banda 5,8 GHz e su 5,1-5,2 GHz.

In Europa la potenza non è una scelta del pilota. Sulla banda 2,4 GHz il limite generale è 100 mW EIRP; sulle bande a 868 MHz i limiti sono più stringenti, tipicamente dell'ordine dei 25 mW con vincoli di duty cycle che variano da sottobanda a sottobanda. I firmware distribuiti per l'Europa implementano il LBT (Listen Before Talk) dove è richiesto.

I sistemi di controllo

• ExpressLRS (ELRS). Open source, oggi dominante nel mondo FPV. Su 2,4 GHz arriva a un packet rate di 1000 Hz, su 900 MHz fino a 200 Hz, con potenze selezionabili e telemetria completa. I ricevitori costano poche decine di euro.
• TBS Crossfire. Proprietario, su 868/915 MHz, con packet rate massimo di 150 Hz. È stato per anni il riferimento del long range: maturo, semplice da configurare, molto affidabile.
• TBS Tracer. La versione a 2,4 GHz dello stesso ecosistema, orientata alla bassa latenza.
• Sistemi integrati dei droni consumer. Il collegamento di comando e quello video sono unificati nello stesso sistema proprietario e non sono separabili né sostituibili.

Il packet rate non è un numero da inseguire: più pacchetti al secondo significano risposta più pronta ma sensibilità di ricezione peggiore, quindi meno portata. Il long range si fa a packet rate basso, il racing a packet rate alto.

Trasmissione video: analogico e digitale

L'analogico non è morto: pesa pochissimo, costa poco, degrada in modo leggibile e non ti lega a un ecosistema. Il digitale dà un'immagine incomparabilmente migliore ed è molto più robusto alle interferenze, ma quando cede lo fa di colpo. Nel racing competitivo si preferiscono i sistemi a latenza fissa proprio perché la prevedibilità conta più della qualità.

Un riferimento concreto sui numeri: un'unità video digitale compatta di ultima generazione pesa poche decine di grammi, monta un sensore da 1/1,3 pollici, registra fino a 4K e dichiara una latenza minima di 15 ms con i visori compatibili, su frequenze comprese tra 5,170-5,250 GHz e 5,725-5,850 GHz.

Perché la portata dichiarata non è la tua portata

Le portate "fino a 10, 15, 26 o 30 km" che leggi nelle schede sono misurate secondo lo standard FCC, in campo aperto e senza interferenze. In Europa vale lo standard CE, con limiti di potenza inferiori: le portate reali sono tipicamente un terzo o meno.

Ma c'è un limite che viene prima di quello radio. In categoria Open il volo deve restare VLOS (Visual Line Of Sight), cioè in contatto visivo diretto e continuo con il mezzo. Per un drone consumer questo significa un raggio dell'ordine di 200-500 metri, ben dentro le capacità di qualunque link moderno. La radio non è mai il tuo limite operativo: lo è la tua vista. Il concetto è approfondito nella voce di glossario VLOS e nella guida regolamento (UE) 2019/947.

Telemetria e failsafe

Il flusso di ritorno porta tensione della batteria, corrente, milliampereora consumati, qualità del collegamento (RSSI e LQ), coordinate, quota, velocità e numero di satelliti agganciati. È lo strumento diagnostico principale in volo: tensione della batteria e Link Quality sono i due dati che devono sempre essere visibili.

Quando il collegamento si interrompe, il drone fa quello che gli hai detto di fare. I comportamenti tipici sono il rientro automatico al punto di decollo, l'atterraggio verticale sul posto, il mantenimento della posizione per un tempo definito e, sui mezzi FPV usati in aree deserte, il taglio dei motori, scelto per evitare che il drone se ne vada incontrollato. In area urbana quest'ultima opzione è inaccettabile; sopra un bosco un rientro automatico senza posizione affidabile lo è altrettanto.

La configurazione del rientro automatico è la parte che più spesso viene trascurata: quota di rientro inferiore agli ostacoli, punto di partenza non aggiornato, vento contrario non considerato. Le contromisure sono raccolte nella guida su cosa fare se perdi il drone, mentre il ruolo del calcolatore di bordo è spiegato in flight controller e firmware. Per il quadro d'insieme dei componenti resta il pillar come funziona un drone; per chi vola con il visore, l'obbligo di osservatore è trattato in FPV e osservatore.