初心者のためのマイクロドローン入門 : FPVドローン / レーシングドローンの飛ばし方
ここでは奥の深いFPVドローンの世界に、最初の一歩を踏み出すための基本情報をまとめてみました。
なお、このほかのホビードローンについては ドローン入門:初心者のためのホビードローンの基礎知識 のページをご覧ください。
- FPVとは
- First Person View = 一人称視点。 ドローンにおいては、地上の操縦者から見た視点ではなく、ドローンに搭載されたカメラの映像だけを頼りに操縦すること。
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もくじ
- マイクロドローン/FPVドローン/レーシングドローンとは
- FPVドローンで撮影されたビデオ
- FPVドローンを楽しむのに必要なもの
- 初心者のためのプロポ/送信機の選び方
- OpenTX/EdgeTXプロポの使い方
- 初心者のためのマイクロドローン/FPVドローンの選び方
- 初心者のためのFPVゴーグルの選び方
- 国家試験:無線従事者免許の取得
- 空撮用カメラの搭載 / Cine Whoop / Cinelifter
- ドローンの飛行ルールの確認:FPVゴーグルの違法性
- 最低どのくらいの練習が必要か
- ドローンを修理する
- マイクロドローン/FPVドローン/レーシングドローンの用語・略語の知識
- VTXアンテナに関する知識
- 関連リンク集
マイクロドローン/FPVドローン/レーシングドローンとは
しかし重量に比較して高出力なモーターを搭載するゆえに、その操縦は非常にシビア、操縦フィーリングは、DJIやParrotなどの空撮用Self-leveling(自己安定)ドローンとは全く異なります。 買ってすぐに自由に飛行、とはいきません。 思い通りに飛行させるには、相当な練習を繰り返す必要があります。
呼称について
このカテゴリーのドローンの呼称は、人や地域、シチュエーションによってさまざまなバリエーションがあります。 全般的に、FPVゴーグルを使って操縦するドローンを「FPVドローン」(日本では「マイクロドローン」とも)や「レーシングドローン」と呼びます。 また、丸いプロペラガードが付いた小型モデルを「Tiny Whoop(タイニーフープ)」「Micro Whoop(マイクロフープ)」と呼んだり、ビデオ録画機能を持つものを「Cinelifter(シネリフター)」や「Cine Whoop(シネフープ)」と呼ぶことがあります。
ドローン入門
FPVドローンで撮影されたビデオ
まずはFPVドローンで撮影された、驚異的な空撮ビデオのいくつかをご紹介します。これはFPVドローンパイロット Jay Christensen氏による撮影で、アメリカ、ミネソタ州のボーリング場を舞台にしたビデオです。
そしてこれは同じく Jay Christensen氏による撮影で、ミネソタ州ブルーミントンの屋内遊園地を備えた巨大なショッピングモール:Mall of Americaを舞台にしたビデオです。
下記のページでも驚異的な空撮ビデオをいくつか紹介しています。
FPVドローンを楽しむのに必要なもの
FPVドローンを楽しむのには、下記のようなものが必要です。- プロポ/送信機
- FPVドローンのコントロールには、ラジコン用プロポ/送信機を使用します。 コントロールにはいくつかのプロトコル(通信方式)があります。 飛行させたいドローンが搭載しているプロトコルをサポートする送信機を入手する必要があります。
- ドローン
- 価格は1万円程度から、高性能・大型機になると3～4万円もしくはそれ以上します。 重量も数十グラムからモデルによっては数百グラムと、幅があります。 完成品を買うだけでなく、自分でパーツを買い集めて組み立てることもできます。 最初はクラッシュしまくるので、安くて修理用交換パーツもそろっている、小型の機体で練習することをお勧めします。
- FPVゴーグル
- 頭にかぶり、ドローンに搭載されたカメラの映像を受信して、操縦に使用します。 FPVドローンは小さく、しかも高速に飛行するので、空撮用ドローンのように地上視点でコントロールするのはまず不可能。 FPVゴーグルは必須の装備です。
- 無線従事者免許および無線局免許
- FPVドローンに搭載されるビデオ送信機(VTX)は、5.8GHz帯のアマチュア無線電波を使用するため、国内で使用するには免許が必要です。 操縦士に対しては無線従事者免許(略称「従免」)と、ビデオ送信機(VTX)に対しては無線局免許(略称「局免」)の、2つの免許取得が必要です。
- 工作のスキル
- クラッシュで破損したり、配線が断線したときに修理できる工作のスキルがあると、よりベターです。 特に基本的な電子工作の知識と、ハンダ付けのスキルはぜひとも身に着けてください。 FPVドローンは、購入後に調整、修理が必要なものも少なくありません。 逆に言えば、調整、修理もFPVドローンの楽しみの一つです。
国家試験:無線従事者免許の取得
なお米国においても、25mWを超える出力のVTXを使う場合、および5.8GHz帯のなかの特定のバンド、チャンネルを使用する場合には、アマチュア無線の免許(HAM license)が必要となります。
無線従事者制度 (総務省)
公益財団法人 日本無線協会
JARD 日本アマチュア無線振興会
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はじめての3級・4級アマチュア無線技士試験 テキスト&問題集
つちや書店 2021/11/17 1,760円
3級と4級の両方に対応する、唯一のアマチュア無線テキスト&問題集。練習問題の他、直前対策の暗記事項など実用的な付録を収載。
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第3級/第4級ハム解説つき問題集 統合版 (アマチュア無線技士問題集)
CQ出版 2640円
3アマ, 4アマの国家試験問題をそれぞれのクラスごとに収録して統合した初めての解説つき問題集です. 4アマは国家試験問題シートそのままの形式で収録しています. これ1冊で2クラスの国家試験対応は万全です.
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やさしく学ぶ 第三級陸上特殊無線技士試験
オーム社 2640円
「三陸特」はこの1冊で!合格のポイントをやさしく解説! 本書は第三級陸上特殊無線技士試験(三陸特)の受験対策書です。 試験科目に合わせた「法規」と「無線工学」の2編構成とし、「法規」は、試験に出題されている法令の要点をわかりやすく解説しています。「無線工学」は、試験に出るポイントに絞り、図を用いながらやさしくていねいに解説しています。
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特殊無線技士問題・解答集 2022年版
誠文堂新光社 2021/12/17 3300円
各級陸上特殊無線技士(第一級陸上特殊無線技士を除く)、各級海上特殊無線技士及び航空特殊無線技士の国家試験の過去問題を徹底的に分析し、正答を得るためのヒントやワンポイント・アドバイスを用意し、これさえ覚えれば合格が確実といえるところまでまとめたものの最新版です。
空撮用カメラの搭載 / Cine Whoop / Cinelifter
もともとFPVドローンに搭載されているFPVカメラは画質も低めで、またFPVゴーグルの録画機能(DVR)で録画すると、電波を経由するのでノイズが入ります。 クリアで高画質な空撮ビデオを撮るには、別途ドローンに録画用カメラを搭載する必要があります。
録画機能を備えたモデル
2018年ごろから、 Eachine社のCinecam、 Happymodel社のMobula 7 HDやMobula6 HD、 iFlight社のCinebee、 BetaFPV社のBeta85X HDやBeta75X HD, Meteo65 HD など、 FPVドローン本体に録画機能を備えたモデルがいくつか登場しています。 パワーよりも安定性を重視するため、出力がやや低めの2S～3Sバッテリーを搭載し、プロペラは4枚羽根を採用したモデルが多いようです。 多くは離陸重量100gを切るため、航空法による制約も緩和されます。 中には4K録画機能を持ったものもあり、これらのモデルを使えば手軽に空撮が楽しめます。
アクションカメラの搭載
Naked Camera (ネイキッドカメラ) の搭載
GoProなどのアクションカメラを解体して小型軽量化し、FPVドローンに搭載して空撮ビデオを撮影することが行われています。 カメラからメインボードとレンズ部分だけを取り出し、3Dプリンタなどで作成した専用ケースに入れ、全部で15～30グラム程度に軽量化します。
Naked GoPro Hero 9 Tips and Tricks (oscarliang)
Guide: Naked GoPro Hero 8 (oscarliang)
Guide: Naked GoPro Hero 6 for Cinewhoop (oscarliang)
FPVドローン向け小型カメラの利用
ドローンの飛行ルールの確認:FPVゴーグルの違法性
FPVドローンには、離陸重量100g未満であるものも多く、ドローンの飛行ルールは大幅に緩和されますが、どこでも自由に飛行させてよいわけではありません。 法律違反を犯さないよう、事前に ドローンの飛行ルール をしっかり確認しておきましょう。 なお、FPVゴーグルを使用した操縦は「目視」による飛行とは認められません。 航空法上、離陸重量100g(2022年6月19日までは200g)を超える機体のFPVドローンの飛行には監視オブザーバーの立ち合いが必要(目視範囲内で常時監視が必要)となるのでご注意ください。(注意:日本の航空法においては「離陸重量」には、バッテリー以外の取り外し可能な付属品の重量は含みません)
Will it be legal to fly DJI’s new FPV drone? People are asking… (DroneDJ)
最低どのくらいの練習が必要か
私の経験では、約10回(バッテリー10本分)程度の練習時間で、ようやく Angleモード で部屋の中を一周フライトしたのちにクラッシュする程度までに。 また、約20回程度の練習時間で、部屋の中を何周か旋回したのちにクラッシュする程度までには「操縦(?)」できるようになりました。 しかしそのころにはドローンのフレームにはひびが入ってボロボロに。 家の中を Acroモード で自由に飛行できるようになるまでには4か月ほどかかりました。その間にカメラの断線を1回、バッテリーコネクタの断線を2回修理し、4つのプロペラはそれぞれ1～2回交換し、フレームは3回交換しました。 アクションゲームの得意な方なら、もっと早く上達するのではないでしょうか。コントロールを失っても破損や紛失の可能性が少ないので、屋内で練習を始めることをお勧めします。 また1回の飛行時間が3～5分程度と短いので、バッテリーを多めに準備するのも良いでしょう。 しかし最初のうちは操縦の難しさのため、バッテリー2本分も飛ばすと疲れて休憩したくなります。 最初は少しずつフライトして、徐々に練習時間を増やしていくのが良いと思います。 また、ドローンの破損を防ぐために、パソコンの ドローンシミュレーター も活用しましょう。
FPVドローンシミュレーターVelociDroneの遊び方:ドローンレースの楽しみ方
下にセルビアのFPVドローンパイロット、Vladimir Muncan氏の超絶技巧フライトビデオを載せておきます。
(
関連記事(dronedj))
ただしこのままでは再生できないので、
(YouTubeで見る)
ボタンをクリックして、YouTubeのWebページを開いて再生してください。
フライト上達の秘訣は、 マイクロドローン/FPVドローンで撮影された驚異の空撮ビデオ のページで紹介している、スウェーデンのFPVドローンパイロット、 Matin Hamarahem氏へのインタビュー記事 にもあるように、ただひたすら "Practice, practice and practice" です。
ドローンを修理する
何度もクラッシュすると、フレームやプロペラが破損したり、配線が断線したりします。 ドローンメーカーのオフィシャルサイトなどで、これらのスペアパーツをそろえておきましょう。 また、精密ドライバーやハンダごて、拡大鏡など、修理のための工具も準備しておきましょう。 ドライバーは、とりあえずプラスの#0が1本あれば事足ります。 ハンダごては、15～20W程度の、低温の電子回路用を使用します。バッテリーのコネクタの補修
通販サイトでもスペアのコネクタを取り扱っています。 ドローンにバッテリーを接続した状態でコネクタケーブルをあちこち触って断線箇所を特定し、ハンダごてを使って交換しましょう。 破損個所によっては、ボード上の付け根から交換するのではなく、ケーブルを途中で切断して、つぎ足すようにハンダ付けする手もあります。
カメラの配線の補修
あるいは時間とともに画面にノイズが入る場合は、オーバーヒートの可能性を疑ってください。VTXボードは比較的短時間で高温になり、動作不良を起こすことがあります。 こんな時はドローンからバッテリーを取り外して、しばらく冷やしてみてください。 カメラに向かって息をフーフー吹きかけると、ユニットが冷えて、映像が戻ってきたりします。
| 現象 | 原因 | 対策 |
|---|---|---|
| ドローンに衝撃や強い力を加えた直後にビデオ画面が映らなくなった、もしくはノイズが乗るようになった | カメラとVTXボード、VTXボードとFCボード間の配線の断線または接触不良 | 断線箇所を探し、ハンダで補修 |
| ある日ドローンを起動したらビデオ画面が映らなくなっていた、もしくは電波到達距離が減少した、ノイズが乗るようになった |
何らかの理由でVTXの送信バンド、チャンネルが変わってしまった
(FPVゴーグルのバッテリ切れ、アンテナやゴーグルの故障の可能性も...) |
FPVゴーグルでスキャンを実行、もしくはドローンのファームウェア設定(送信バンド・チャンネル)を確認・変更 |
| ドローンを起動した後、しばらくそのままにしたらビデオ画面が映らなくなった | VTXのオーバーヒート | ドローンからバッテリーを取り外して、しばらく冷やす |
| モーターの回転に比例するように、FPVゴーグルの画面に縞模様が入る | VTXアンテナの接触不良など | FCボードとVTXアンテナの接続部を確認・再接続する |
フレームの補修
事前に、100円ショップで買える「コーナーガードテープ」(スポンジに両面テープが貼られたもの)をフレーム外周にぐるりと貼り付けておくと、比較的クラッシュに強くなります。 Tiny Whoopでは、"おでこ"にもこれを貼っておくと、フローリングのようなつるつるの床でも、 タートルモード で起き上がりやすくなります。
ともかくフレームは消耗品です。多めにスペアを準備しておきましょう。
プロポの調整／キャリブレーション
スティックエンドの交換
なお、プロポのスティックはネジの直径が3mmのものと4mmのものがあります。 スティックエンドを購入するときはご注意ください。 写真のスティックは3mmです。
プロポ用のスティックを探す (Amazon.co.jp)
スティックの長さを変える
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エスコ 11本組ドライバーセット(精密用) EA552GC
エスコ 1267円
<セット内容>:11本組(+)ドライバー:#0000・#000・#00・#0・#1(‐)ドライバー:1.0・1.2・1.4・1.8・2.4・3.0mm全長:70/120mm重量:160g
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めがねルーペ アップグレード版USB充電式
Bijia 1680円
【5種類レンズ付き】軽量のアクリル製レンズを採用し、作業用途に応じて倍率の変更が可能。拡大倍率は1.0倍1.5倍2.0倍2.5倍3.5倍5種類が使用可能、精密機器の組み立て、手芸などにもご使用頂けます。【角度を調節】レンズとフレーム部分は、内外ギア式埋込結合を採用しています。眼鏡フレームはヘッドマウントタイプに交換可能です。長時間のご使用も可能です。
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goot(グット) 精密プリント基板用はんだこて CS-21 日本製
太洋電機産業(goot) 1718円
精密作業に最適な高性能タイプです。●【用途】●精密プリント基板用はんだこて１５Ｗ。●【機能・特徴】●高性能セラミックヒーター搭載のはんだこてです。●極細タイプの鉛フリー対応こて先を採用しています。●こて先とグリップの距離が短く作業性が抜群です。●ＲｏＨＳ対応品です。
-
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三和電気計器 3264円
厚さ8.5mmの薄型手帳タイプのデジタルテスタ。 容量・周波数・デューティー比測定可能多機能タイプ。 オートパワーオフ・データホールド・リラティブ機能搭載 。
-
フタバ DJIなどのM3ネジ用 フラワー型 スティックヘッド 大型ヘッドで保持力 安定性アップ
ノーブランド品 800円
3Dフライト時や指先が湿った際などに安定したスティックグリップを提供。
マイクロドローン/FPVドローン/レーシングドローンの用語・略語の知識
ここでは、主にFPVドローンの製品仕様を読み解くのに必要となる、用語・略語を解説します。 多くはラジコン用語が語源になっています。 ただし明確な定義がない用語も多く、異なる意味で使用されることもあります。| 用語・略語 | 語源 | 意味 |
|---|---|---|
| AIO | All-In-One | ESCやVTXなど、ドローンの飛行に必要な回路を1枚に集約したFCボード。受信機も搭載したものもあります。 何が搭載されていればAIOと呼べるか、といった定義はありません。 |
| BEC | Battery Eliminator Circuitry | 直訳すると「バッテリー削減回路」。 元の意味は、モーター駆動用のバッテリーと制御回路用のバッテリーを共用する(搭載するバッテリーの数を削減:Eliminateする)ための回路。 転じてバッテリーからの電力を各パーツに供給する回路や、そこへ接続するバッテリーのコネクタを指したりもします。 |
| BNF | Bind-N-Fly / Bind and Fly | 「(あなたの持っているプロポと)バインドすればすぐ飛ばせる」の意味。 プロポやFPVゴーグルの含まれていない、ドローン本体のみの完成品セット商品。 もとはHorizon Hobbyの商標。 商品によっては、バッテリー、充電器、専用キャリングケース、ドライバーなどツール、予備のプロペラやケーブル・ネジ類も含まれていることがあります。 |
| RTF | Ready-To-Fly | フライトに必要なものがすべて同梱された完成品セット商品。 通常、ドローン、プロポ、FPVゴーグル、バッテリー、充電器が含まれています。 専用キャリングケースやドライバーなどツール、予備のプロペラやケーブル・ネジ類も含まれていることがあります。 |
| PNP | Plug N' Play / Plug and Play | 「プラグを差し込めばすぐ使える」の意味。 ラジコン用語としては、簡単に組み立てられる半完成キット商品を指す。 通常、受信機、バッテリー、充電器、プロポ、FPVゴーグルは別売となっています。 RxR ( Receiver-Ready : 受信機別売 ) と呼ばれることもあります。 |
| F1, F3, F4, F7, H7 | - | FCのCPUとして使用されている、 STMicroelectronics社 製の「STM32」プロセッサのシリーズ名。 ドローンにおいては、現在は F4シリーズ が主流。高性能モデルではF7, H7シリーズが使用される場合もあります。 |
| FC | Flight Controller | ドローンの飛行を制御する制御回路。CPU (MCU)、ジャイロセンサー、加速度センサーなどから成る。 |
| ESC | Electric Speed Controller | FCからの指示を受けて、モーターに適切な電力を供給する回路。各モーターに1つのESCが必要。 4in1 ESCとは、4台のESCが一つのボードに組み込まれた製品。 |
| SPI | Serial Peripheral Interface | FCボード上で、マイクロコントローラ(CPU)と周辺デバイスを接続する信号線。シリアルバス。 ここを流れる信号には SBUS, IBUS, XBUS, CRSF (Crossfire) など、多くのプロトコルがある。 シリアルバスの信号は、FCボードに設けられたUARTピンを経由して、外付けデバイスの制御にも使用される。 FCに接続する周辺デバイス(受信機など)の購入時には、FCとインターフェース／プロトコルが一致することを確認する必要があります。 |
| UART | Universal Asynchronous Receiver/Transmitter | 本来の意味はシリアル信号とパラレル信号を変換する変換回路。 ドローンにおいては、FCボードに搭載された、外付けデバイスを接続するためのUARTポートのことを指す。 F3, F4シリーズプロセッサでは2-5個のポートが、F7シリーズでは3-7個のポートが搭載できる。 各ポートはTX(送信)、RX(受信)の2ピンで構成されていて、外付けデバイスのTXをFCボード(CPU)のRXへ、外付けデバイスのRXをFCボード(CPU)のTXへ接続する。 ただしKISSのFCは、TXピンにRX(を接続する)、RXピンにTX(を接続する)と印刷されている。 |
| Tx | Transmitter | 送信機。出力ポート。プロポを指すこともあります。 |
| Rx | Receiver | 受信機。入力ポート。ドローンに搭載する、プロポからのコマンドを受信する回路を指すこともあります。 |
| VTX | Video Transmitter | ビデオ送信機。ドローンにおいては、FPVゴーグルで受信するための、FPVカメラの画像を送信する装置。 一方、FPVゴーグルに搭載されるビデオ受信機は VRX とも呼ばれる。 |
| Quad | Quadcopter | プロペラ/モーターを4基搭載したドローンのこと。 |
| Toothpick | - | プロペラガードが無く、大きなプロペラを取り付けるために、長いプロペラアームが突き出しているモデル。主にレース向き。Toothpick とは「つまようじ」のこと。 |
| Whoop | - | フープ : 輪っかのこと。ドローンにおいては、丸いプロペラガードが付いた小型のモデルを指す。 |
| Cinelifter | - | 空撮用カメラが搭載できるFPVドローン。Whoopタイプのモデルは CineWhoop と呼ぶ。 |
FPV Acronyms and Technical Terms Explained (Oscar Liang)
ARF, PNP, RTF, RTR - What Does It All Mean? (motionRC)
関連リンク集
HowTo記事
How to get into FPV drone flying – Step one (dronedj)
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Flying an FPV simulator? Follow the instructions… (dronedj)
Schools of FPV: drone racing (dronedj)
Oscar Liang FPV Drone Tutorials and Reviews
Multirotor Guide
初心者のためのBetaflight Configuratorのインストールと使い方
BLHeli Configuratorのインストールと使い方:ヨースピンの解決方法
マイクロドローン/FPVドローン/レーシングドローンのフライトモード:Angle/Horizon/Acro/Air
FPVドローンの画像をTVに表示する:RC-HD(RC832HD)の使い方
用語・略語の解説
FPV Acronyms and Technical Terms Explained (Oscar Liang)
ARF, PNP, RTF, RTR - What Does It All Mean? (motionRC)
プロポ/送信機 メーカーオフィシャルサイト
FrSky
Jumper
RadioMaster
Spektrum
FPVドローン メーカーオフィシャルサイト
ARRIS
BETAFPV
DarwinFPV (FaceBook)
Diatone
EACHINE
EMAX (International)
EMAX (USA)
Flywoo
FUS
Full Speed
GEELANG (FaceBook)
GEPRC
GOFLY-RC
Happymodel
HBFPV
HGLRC
Holybro
HOMFPV
iFlight
ImpulseRC
LDARC (旧名: Kingkong)
Lumenier
NameLessRC
NewBeeDrone
NVision
Realacc
SKYSTARS
SKYZONE
SPC Maker
Sub250
TransTEC
URUAV
FPVゴーグル メーカーオフィシャルサイト
Fat Shark
ImmersionRC
ORQA FPV
SKYZONE
FPVドローンパーツ メーカーオフィシャルサイト
Airbot
Avantquad
BrotherHobby
CADDX FPV
Ethix
Foxeer
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Gemfan
HDZero
JHEMCU
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Speedy Bee
T-MOTOR
Team BlackSheep (TBS)
Walksnail
XILO (FaceBook)
FPVドローン ファームウェアオフィシャルサイト
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PID Tuning Guide (Silverware wiki)
NotFastEnuf / NFE_Silverware (GitHub)
OpenVTx (GitHub)
プロポ ファームウェアオフィシャルサイト
OpenTX
OpenTXリソース (github)
EdgeTX
EdgeTXリソース (github)
Deviation
MULTI-Module Firmware Downloads
OpenTX情報サイト
OpenTX University
RCdiy
アマチュア無線従事者免許関連
無線従事者制度 (総務省)
公益財団法人 日本無線協会
JARD 日本アマチュア無線振興会
アマチュア無線局免許関連
ドローン等に用いられる無線設備について (総務省)
アマチュア無線によるFPVドローン利用時の注意事項 (総務省)
無線局開局の手続き・検査 (総務省)
5.8GHzFPV用送信機のアマチュア無線局申請書類作成支援 (日本ドローン無線協会)
JARD 日本アマチュア無線振興会
ドローン（FPV）の免許・増設に係る手続参考資料 (JARD)
ＴＳＳ株式会社保証事業部
Block Diagram for VTX (BetaFPV)
Electronic Components Datasheet Search (alldatasheet.com)
FPVドローン・シミュレーター
VelociDrone
FPV Freerider
The Drone Racing League Simulator
FPVドローンシミュレーターVelociDroneの遊び方:ドローンレースの楽しみ方
