영상송신기·OSD·카메라 배선 및 세팅 : 911 FALCON 프로젝트

안녕하세요, 쿼드(QUAD) 드론연구소의 이근찬 선임연구원입니다.

지난 편에서는 911 FALCON 드론의 모터 및 ESC 배선 과정과 아밍 및 스로틀 동작 확인까지 정리했습니다. 파워모듈에서 PDB를 거쳐 ESC로 이어지는 전원 배선과 모터 결선, FC와의 신호선 연결까지 배선 과정을 순서대로 진행했으며, 모터 방향 설정과 아밍·스로틀 동작 확인을 통해 기체가 조종기의 입력에 정상적으로 반응하는 것까지 확인했습니다.

이번 편에서는 영상송신기·OSD·카메라 배선 및 세팅 과정을 다루겠습니다. 배선 구성부터 QGC 파라미터 설정, OSD Configurator 세팅, 그리고 문제상황까지 순서대로 정리해 보겠습니다.

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1. OSD 시스템 개요

일반적으로 드론의 OSD 구현 방식은 펌웨어에 따라 크게 달라집니다. Betaflight 기반 FC는 OSD 기능을 펌웨어 내부에 자체적으로 내장하고 있어, 별도의 외부 모듈 없이 FC에서 직접 영상 신호에 비행 데이터를 오버레이할 수 있습니다.

반면 PX4 펌웨어는 OSD를 자체적으로 처리하는 방식이 아니라, 외부 장치와의 통신을 통해 OSD를 구현하는 구조입니다. PX4가 지원하는 OSD 방식은 MSP(MultiWii Serial Protocol) 기반으로, DJI·Walksnail 등 디지털 FPV 시스템에 특화되어 있습니다. 디지털 시스템에서는 에어유닛이 MSP 데이터를 수신하여 영상에 직접 렌더링하기 때문에 별도의 아날로그 OSD 모듈이 필요하지 않습니다.

그러나 아날로그 FPV 카메라와 VTX를 사용하는 911 FALCON 시스템에서는 MSP 방식을 적용할 수 없었습니다. 아날로그 영상 신호에 비행 데이터를 오버레이하려면 MAVLink 프로토콜로 FC의 비행 데이터를 수신하여 영상 위에 직접 합성하는 전용 OSD 모듈이 필요합니다. 이에 따라 Holybro Micro OSD V2를 사용하여 아날로그 영상 위에 OSD를 구현했습니다.

2. 배선

2-1) OSD 배선

Holybro Micro OSD V2의 TELEM 포트는 FC의 TELEM3 포트에 연결합니다. UART 통신의 특성에 따라 OSD의 RXD는 FC의 TX에, OSD의 TXD는 FC의 RX에 교차 연결합니다. 5V와 GND는 정방향으로 연결하며, OSD 모듈은 이 TELEM 케이블의 5V 전원으로 구동됩니다.

FPV 카메라와 VTX의 전원은 OSD 보드의 BAT+ / BAT- 패드를 통해 공급되며, 이는 배터리 전압이 직접 인가되는 구조입니다. 따라서 카메라와 VTX가 배터리 전압을 지원하는지 반드시 확인해야 합니다.

2-2) FPV 카메라 배선

FPV 카메라(Foxeer Razer Mini) 의 영상 신호선은 OSD 보드의 Camera Port의 VIDEO IN에 연결합니다. 카메라로 촬영된 영상이 OSD를 거치며 비행 데이터가 오버레이된 뒤 VTX로 출력됩니다.

2-3) VTX 배선

VTX(AKK FX2-Ultimate-Mini) 는 OSD 보드의 VTx Port의 VIDEO OUT에 연결합니다. OSD가 오버레이된 영상 신호가 VTX를 통해 무선으로 송출됩니다.

3. QGC 파라미터 설정

배선 완료 후 QGroundControl(QGC) 의 Parameters 탭에서 아래 파라미터를 설정합니다.

• MAV_1_CONFIG → TELEM3 설정, OSD가 연결된 포트를 MAVLink 출력 포트로 지정
• MAV_1_MODE → Onboard 설정, 외부 장치용 MAVLink 모드로 지정
• MAV_1_RATE → 기본값 유지
• SER_TEL3_BAUD → 57600 설정, Holybro Micro OSD V2의 통신 속도에 맞게 설정
• MAV_PROTO_VER → MAVLink 1 설정

특히 MAV_PROTO_VER 설정에 주의가 필요합니다. 이 값이 MAVLink 2로 설정되어 있으면 OSD가 FC의 데이터 패킷을 인식하지 못해 OSD 화면에 데이터가 표시되지 않습니다. 파라미터 변경 후에는 반드시 FC를 재부팅해야 설정이 적용됩니다.

4. OSD Configurator 설정

4-1) FTDI 연결

OSD 모듈과 노트북을 연결하기 위해 FTDI to UART Converter(C타입) 를 사용합니다. OSD 보드의 TELEM 포트에 FTDI 어댑터를 아래와 같이 교차 연결합니다.

• FTDI 5V → OSD 5V
• FTDI GND → OSD GND
• FTDI TXD → OSD RXD
• FTDI RXD → OSD TXD
• FTDI DTR → OSD DTR

이때 배터리 연결은 필요하지 않으며, OSD 보드는 FTDI 어댑터의 USB 전원으로 구동됩니다. 연결이 정상적으로 이루어지면 OSD 보드의 황색 LED가 점멸하는 것으로 확인할 수 있습니다.

4-2) OSD Configurator 설정

노트북에서 OSD_Config.exe를 실행하고, 하단의 드롭다운 메뉴에서 FTDI 어댑터에 해당하는 COM 포트를 선택한 뒤 ‘Read from OSD’ 버튼을 클릭합니다. OSD 보드로부터 현재 설정값을 불러오면 각 탭에서 설정을 변경할 수 있습니다.

(1) Config 탭

첫 번째 탭인 Config 탭에서는 단위, 경고 수준, 그리고 두 개의 OSD 화면을 토글하는 데 사용할 조종기 채널을 설정합니다. 두 개의 OSD 화면을 사용할 계획이 없다면 토글 기능을 비활성화하는 것을 권장합니다. 또한 이 탭에서 Video Mode(PAL/NTSC) 를 설정할 수 있습니다.

(2) Layout 탭

Layout 탭에서는 OSD에 표시할 항목을 선택하고 화면상의 위치를 조정합니다. 왼쪽 목록에서 원하는 항목을 선택하여 화면의 원하는 위치로 드래그하면 배치가 완료됩니다. OSD 화면은 두 가지 레이아웃을 설정할 수 있으며, Config 탭에서 설정한 채널로 두 화면을 전환할 수 있습니다.

각 탭의 설정을 완료한 후에는 반드시 우측 하단의 ‘Save Current Tab to OSD’ 버튼을 클릭하여 변경사항을 저장해야 합니다.

5. OSD가 화면에 나오지 않는 경우

파라미터 설정과 OSD Configurator 세팅을 모두 완료했음에도 FPV 화면에 OSD가 표시되지 않는 경우, Video Mode 설정을 확인합니다.

OSD Configurator의 Video Mode 항목이 카메라 및 모니터의 영상 방식과 일치하지 않으면 OSD가 화면에 출력되지 않습니다. 911 FALCON에서는 NTSC에서 PAL로 변경하자 OSD가 정상적으로 출력되었습니다.

소프트웨어 설정 외에도, Holybro Micro OSD V2 보드에는 PAL 솔더 패드가 별도로 마련되어 있습니다. 해당 패드의 두 지점을 납땜으로 쇼트시키면 소프트웨어 설정과 무관하게 PAL 모드로 하드웨어 고정할 수 있습니다. FTDI 어댑터 없이 PAL 모드를 적용해야 하는 경우 유용한 방법입니다.

💡 PAL vs NTSC: PAL은 초당 25프레임(유럽·한국 표준), NTSC는 초당 30프레임(미국·일본 표준)을 사용하는 아날로그 영상 방식입니다. 카메라와 모니터·고글의 영상 방식이 일치해야 OSD가 정상적으로 출력됩니다.

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이번 글에서는 911 FALCON 드론의 영상송신기·OSD·카메라 배선 및 세팅 과정을 정리했습니다. PX4 펌웨어의 아날로그 OSD 미지원으로 인해 Holybro Micro OSD V2 모듈을 사용하였으며, 배선부터 QGC 파라미터 설정, OSD Configurator 세팅까지 순서대로 진행했습니다.

다음 편에서는 이번에 완료한 영상 시스템 세팅을 바탕으로, MG90 서보모터를 활용한 수색 카메라 짐벌 설계와 헤드트래킹 구현 과정을 다루겠습니다. 짐벌 구조 설계부터 서보모터 연결, 그리고 조종사의 머리 움직임에 따라 카메라 각도가 연동되는 헤드트래킹 구현 과정까지 순서대로 정리해 보겠습니다. 감사합니다.

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