Что такое дроны беспилотники

Их уже больше 6 млн: когда нас окружат дроны

Об эксперте: Мария Григорьева, управляющий директор Accenture Technology в России.

Дроны — или беспилотные летательные аппараты (БПЛА) — набирают популярность в самых разных областях. Уже сейчас их в мире больше 6 млн, а к 2031 году станет еще больше — до 16 млн. Зарубежные компании используют дроны, чтобы автоматизировать отдельные задачи и целые направления.

Беспилотники могут следить за безопасностью и проникать в места, недоступные для человека, ускорять процессы и работать круглые сутки, в любых погодных условиях. Но в России их потенциал еще только начинают открывать.

Как используют дроны в различных отраслях

Кроме того, дроны используют в сфере развлечений, кино- и видеосъемках, спорте, образовании.

Встречный ветер: что мешает развитию технологии

Вот главные сдерживающие факторы:

1. Законодательство

Операторы коммерческих беспилотников сталкиваются с тем, что правила эксплуатации дронов постоянно меняются.

Например, некоторые государства устанавливают ограничения по высоте полета дронов на уровне 100-130 м от точки взлета и требуют от оператора постоянно держать аппарат в зоне прямой видимости. В ряде стран запрещены полеты беспилотников над городскими районами и местами скопления людей, стратегически важными объектами инфраструктуры, вблизи аэропортов и вертолетных площадок.

В России, помимо ограничений на полеты, дроны весом больше 250 грамм нужно регистрировать в Федеральном агентстве воздушного транспорта. За отсутствие регистрации вас могут оштрафовать на 2 000 рублей, а за полеты над запретными зонами — на сумму до 300 тыс. рублей.

2. Киберугрозы

ПО, на котором работают некоторые дроны, очень уязвимо к кибератакам. Это значит, что злоумышленник может перехватить управление устройством и присвоить его, украсть снимки с камеры или навредить другим способом. Взломать дрон можно на расстоянии до 1 км, подменив сигнал GPS или перехватив данные, которые он передает.

3. Технические сложности

Чтобы использовать беспилотники, нужно обеспечить техническую базу: ИТ-инфраструктуру для управления и обмена данными, дата-центры и хранилища, веб-аналитику, защиту от киберугроз. Все это может обойтись гораздо дороже, чем сами аппараты, не считая работы технических специалистов.

Кейс: как дроны применяют в страховании

Страховые компании используют БПЛА для оценки причиненного ущерба и повреждений, а также передачи данных.

Accenture BeLux разработала решение, которое позволяет автоматизировать оценку ущерба при авариях.

Когда автомобиль попадает в аварию, он автоматически посылает сигнал на станцию, и на место сразу отправляется беспилотник. Он сканирует место аварии, определяет повреждения автомобилей и травмы пострадавших, составляя детальную 3D-модель. Затем дрон отправляет снимки и данные в службу спасения и страховую компанию, где оценивают размера ущерба и стоимость ремонта. Также система может подобрать запчасти и записать водителя на кузовные работы.

Все собранные данные хранятся в единой базе и доступны в режиме онлайн. При этом система регулярно анализирует данные о дорожной ситуации, погоде и авариях в этом районе и погодных условий и предсказывает, сколько дронов нужно держать на станции.

В результате клиенту не нужно связываться со страховой компанией, объяснять ситуацию и решать другие срочные вопросы. Весь процесс занимает считанные минуты.

Какие перспективы у коммерческих беспилотников?

Технологии в области беспилотников активно развиваются, а компании хотят автоматизировать как можно больше процессов. Все это подталкивает производителей к тому, что дроны становятся все «умнее» и совершеннее.

Одна из актуальных задач — сбор данных в реальном времени для оперативного управления и мониторинга. Еще одно перспективное направление — это создание гиперспектральных изображений: когда трехмерная модель дополняется спектральной информацией — данными мониторинга со спектральных камер, например снимков в ИК-диапазоне.

Такие также используют в астрономии, сельском хозяйстве, нефтедобыче. Также растет интерес к дронам в «умном» земледелии где эта информация используется для составления индекса NDVI — разницы в показателях красного и ближнего ИК-диапазона, разделенная на их сумму. NDVI-индекс показывает проблемные участки поля, нуждающиеся в коррекции (пересеве или минерализации почвы).

В ближайшем будущем дроны будут применять для мониторинга общественного транспорта и городской среды (например, при интеграции с возможностями сетей связи 5G и Интернета вещей (IoT) БПЛА могут помочь водителям найти парковку, сокращая дистанцию и время, которые пришлось бы потратить на поиск «вслепую»).

А еще их будут использовать в управлении городами и целыми регионами: к примеру, БПЛА в тестовом режиме используются для сопровождения массовых мероприятий под открытым небом. Их применяют для мониторинга городского пространства в период погодных аномалий и для оперативного оказания первой помощи.

Источник

Как все начиналось: история летающих дронов

Дроны — беспилотные летательные аппараты, которыми либо удаленно управляет оператор, либо они двигаются по заранее заданному маршруту. Сейчас эти устройства находятся на пике популярности. Удивляться не приходится, ведь их можно использовать для развлечения, фото- и видеосъемки (в том числе и профессиональных), военной разведки и ведения наблюдения за промышленными системами.

Дроны вовсе не новинка 21 века. Первые прототипы появились даже не в 20-м, а в 19-м веке, когда «цифра» еще не существовала. Что собой представляли предки современных беспилотников и что они умеют сейчас?

Начало всего

Если говорить о дроне как об устройстве, которое управляется удаленно, то первым идею представил Никола Тесла. Ученый не просто теоретизировал, а зарегистрировал патент, в котором говорилось о транспортном средстве, управляемом при помощи радиоволн. Тесла разработал концепцию боевых дронов, которые, как он считал, смогут усмирить воинственный дух наций и прекратить войны благодаря угрозе применения «безошибочной и неограниченной разрушительной силы».

Демонстрацию первого в мире радиоуправляемого дрона он провел в 1898 году, в пруду Мэдисон-сквер-гарден. Большинство идей, предложенных Тесла, получили дальнейшее развитие и привели к появлению дронов в их современном обличии.

Tesla wrote in his drone patent that unmanned vehicles would bring world peace through mutually assured destruction. pic.twitter.com/3a9Vra5iNS

Эволюция идеи

Одним из первых таких дронов стал «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», созданный в 1917 году. Правда, он не имел радиоуправления, для полета по заданному курсу его создатели настраивали гироскопы (на борту их было два). О том, как все это работало, информации практически не сохранилось. Но зато есть фотография автоматического аэроплана.

Первым боевым дроном стала «воздушная торпеда Кеттеринга», разработанная во время Первой мировой войны.

Говоря о дронах, не стоит забывать о квадрокоптерах, которые тоже далеко не новинка. Первые прототипы (правда, пилотируемые) были разработаны еще в 20-х годах прошлого века. Над созданием устройств такого типа работали сразу два человека. Первый — это конструктор Георгий Ботезат, живший в США и французский инженер Этьен Эмишен. Идея создания аппарата с четырьмя противопоставленными пропеллерами витала в воздухе, так что в том, что над ней независимо работало сразу два человека, нет ничего удивительного.

Коптеры того времени смогли поучаствовать лишь в тестовых полетах без дальнейшей практической реализации. Как оказалось, системы имеют три главных недостатка:
очень сложная трансмиссия, которая должна передавать крутящий момент с двигателя сразу на все роторы. Она работала, но часто ломалась.

Аппараты никак не были стабилизированы в воздухе, поэтому малейшее дуновение ветерка могло вывести летательный аппарат из строя.

Слишком большое число пропеллеров (Эмишен предложил восемь), плюс недостаточная маневренность. Так, коптер Георгия Ботезата мог более-менее нормально передвигаться только при наличии ветра определенного направления и силы.

В 30-х годах прошлого века серийно производился дрон DH.82B Queen Bee. Он представлял собой биплан, разработанный на основе двух летательных аппаратов — DH.60 Moth и DH.82 Tiger Moth. В качестве управляющей аппаратуры служил передатчик на вакуумных электронных лампах и электромеханических реле. Этот дрон был военным, но использовался не в боях, а в учениях — летчики отрабатывали на них приемы воздушного боя.

Немецкие самолеты-снаряды вроде «Фау-1» тоже являются дронами, их относительная успешность дала толчок развития не только ракетной техники, но и автономных летательных аппаратов.

Далее дроны применялись, в основном, военными. Среди прочих моделей стоит указать самолет-разведчик Ryan Model 147E, разработанный в США и применявшийся во Вьетнаме, советские дроны Ту-123, Ту-141 и Ту-143. Все это — крупногабаритные летательные аппараты, размеры которых примерно такие же, как и у самолетов с сопоставимой функциональностью.

Самолет-разведчик Tу-143

В 1982 году вступили в дело радиоуправляемые дроны, разработанные израильтянами. Они использовались в ходе Ливанской войны. Чаще всего применялись IAI Scout и Tadiran Mastiff. Их разработали «с нуля», это уже не были переделанные под автономный полет самолеты. Размах их крыльев составлял не более пяти метров, а вес — около 100 кг. Снизить размеры беспилотников удалось благодаря появлению и развитию полупроводниковой электроники, что привело к миниатюризации как бытовой, так и военной техники.

Примерно со второй половины 20 века активно стало развиваться и такое направление, как бытовые радиоуправляемые дроны. Изначально это были сплошь DIY-модели, которые представляли собой имитацию самолетов. Но затем бизнес, видя востребованность радиоуправляемых летательных аппаратов, взял инициативу в свои руки.

Появление современных невоенных дронов

Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году. Именно в этом году Федеральная авиационная администрация США одобрила полеты небольших пользовательских беспилотников. Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.

Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.

С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов. С самого начала рынок радиоуправляемых дронов разделился на два направления:

После того, как в дронах появились камеры, передающие видеопоток прямо в телефон, видео-очки или ноутбук, популярность персональных БПЛА взлетела до небес. На Хабре опубликована масса материалов о персональных дронах — самых разных моделях.

Этика и безопасность как часть истории

Появление камер и персональных дронов, которые способны отдаляться от оператора на многие километры, подняло ряд вопросов об этической стороне работы с «домашними» БПЛА. Ведь любой желающий теперь мог заглянуть в окно соседа, или окно соседней компании, направляя аудио- и видеопоток прямо на свой телефон или компьютер. Стало известно о большом количестве злоупотреблений, когда владельцы дронов снимали происходящее в частных домах, офисах коммерческих и правительственных организаций.

Дроны падали на головы зрителям на спортивных стадионах, создавали угрозу пассажирским самолетам и промышленным объектам. Дрон — практически идеальный инструмент для любителя подглядывать, шпиона (коммерческого или государственного), анархиста и т.п.

В итоге во многих странах законодатели стали спешно принимать новые законы, регулирующие продажи и эксплуатацию дронов. В каждой стране свои законы, но в большинстве случаев владельцам дронов запрещается снимать людей без явного их согласия, БПЛА нельзя использовать рядом с аэропортами, вокзалами, объектами военного и промышленного значения. В большинстве случаев дрон не может взлететь на высоту более 150 метров, производители устанавливают ограничения как на расстояния, преодолеваемые дроном, так и на максимальную скорость.

В России получение разрешение на съемку с мультикоптера обязательно. При нарушении правила на виновника может быть наложен штраф в размере 3–50 тыс. рублей. Да и для получения разрешения на полеты необходимо получать разрешение. Для этого требуется:

Что дальше?

Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:

Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2013 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.

Не отстает от DHL и Amazon — в том же 2013 году компания анонсировала сервис Prime Air (он работает в ограниченном количестве регионов), который позиционируется как самый быстрый способ доставки покупок. С его помощью покупки доставляются в течении получаса, это минимум в четыре раза быстрее самого быстрого наземного сервиса Amazon Prime Now.

В России в свое время тестировали сервис доставки грузов коптерами Коптер-Экспресс. 21 июня 2014 года «Додо Пицца» в рекламных целях начала доставлять пиццу дронами, причем доставили всего шесть коробок. После этого чиновники решили оштрафовать создателя компании, поставляющей дроны на 50 тысяч рублей. Но хотя штраф потом отменили, доставка грузов дронами в РФ особого распространения не получила.

Доставляют (вернее, планируют доставлять) при помощи дронов и людей. Так, некоторые компании, включая Uber и Lyft, разрабатывают аэротакси. Аналогичные работы ведут и другие компании, включая стартап из Саудовской Аравии.

Технологии ИИ постепенно развиваются, а емкости батарей растут, поэтому нет сомнений, что дроны станут умнее, маневреннее и функциональнее. Они станут неотъемлемой частью многих сфер нашей жизни: работы и учебы, включая транспорт, исследования, доставку грузов и все прочее, о чем я говорил выше.

Источник

Что такое дрон и на что он способен?

Всем привет! Многие думают, что высокие технологии, роботы и летающее такси существуют лишь на экране кинотеатра. На самом деле фантастическое будущее уже на пороге. А в доказательство, я расскажу о том, что уже вовсю используется в нашей повседневной жизни. Итак, что такое дрон, для чего он нужен и как он вписался в нашу жизнь.

Летающий робот

Дрон летает и плавает, он устойчив к атмосферным воздействиям и обладает массой достоинств, что позволяет рассматривать такой аппарат, как средство, упрощающее жизнь и помогающее в получении определенной информации. Хотя, справедливости ради, стоит отметить, что и недостатки он тоже имеет, но об этом ниже. Вообще, изначально эта техника предназначалась для военных целей, но сейчас ее используют в разных сферах, более того, обладателем такого аппарата может стать простой смертный, вроде нас с вами.

История создания

Сейчас дроны уже не считаются экзотикой, для кого-то это даже не роскошь, а что-то вроде игрушки. Не знаю, задумывались ли вы, кому в голову пришла идея разработки такой штуки, но лично я заинтересовался. Выяснилось, что над созданием прадедушки современного квадрокоптера корпел еще Никола Тесла. Правда, это был не летающий, а плавающий объект. Если уж совсем откровенно, это была лодка, но не простая, а первая в истории, которой можно было управлять дистанционно.

А в 1935 году появился первый беспилотный самолет. И «дроном» его окрестили еще в те времена, в шутку. Шум, исходящий от коптера, ассоциировался у изобретателей со звуком, который издает летающий шмель. На русский переводить название аппарата не стали, так он и остался дроном на всех языках.

Виды беспилотников

Коптеры сложно поддаются классификации, условно их можно разделить на следующие категории:

Пожалуй, можно выделить еще один вид — любительский. Те, кто дружит с физикой, наверное, задумываются, как сделать летающий дрон самостоятельно? Для вас отличная новость – уже придуманы готовые комплекты для сборки коптеров.

Что могут дроны

Как я уже говорил, удобство беспилотников оценили деятели разных областей. Например, такие компании, как Amazon, DHL, Zookal и Domino взяли коммерческие дроны «в штат»– коптер-курьер развозит книги, посылки и даже пиво и пиццу! И если в вышеперечисленных случаях устройства применяются в маркетинговых целях и воспринимаются, как экзотическое ноу-хау, то некоторые организации решили использовать БПЛА с еще большей пользой.

Например, компания Matternet намерена отправлять с квадрокоптерами медикаменты и предметы первой необходимости в глубинку, где запросто приобрести такие вещи невозможно. Только представьте, насколько это полезное устройство!

Фермеры тоже нашли применение дронам. Сельскохозяйственные беспилотники распыляют удобрения и помогают в борьбе с вредными насекомыми. Кроме того, есть квадрокоптеры, оснащенные тепловизором, такие аппараты вовремя помогают выявить больное животное в стаде.

А несколько месяцев назад распространилась новость про украинский дрон. На сегодняшний день – это один из мощнейших сельскохозяйственных беспилотников, которые за час могут осмотреть 100 га поля, подсчитать количество высаженных зерен, просканировать почву и контролируют урожайность в течение всего сезона.

Еще немного о возможностях квадрокоптеров

Вам, наверняка, попадались фотографии, например, со свадебных торжеств, снятые сверху. Такие кадры – заслуга гражданских квадрокоптеров. Счастливыми обладателями таких аппаратов, чаще всего являются продвинутые фотографы и журналисты: не смогли сами попасть на место съемки – пустили летающую видеокамеру-дрон, вот им и материал на голубом блюдечке с золотой каемочкой.

Кстати, некоторым программам, которые существенно облегчают нам жизнь, например, приложению, определяющее загруженность автодорог, информацию на хвосте приносят именно дроны.

Плавающий дрон – это находка для любителей плавания и дайвинга. Вот одно из преимуществ таких устройств: их собираются использовать для отслеживания акул у берегов Австралии, что, в среднем, на 60% уменьшит случаи нападения хищников на людей.

А китайцы пошли еще дальше – в 2016 году они изобрели дрон, на котором можно летать! Представляете: решили вы с окраины мегаполиса съездить за покупками в центр, на улицах километровые пробки, а на пятки наступает дедлайн проекта? Вызвал себе аэротакси, указал на карте нужное место, и продолжай себе потеть над презентацией в ноуте. Правда, использование летающего дрона для человека обойдется в копеечку, да и проблему парковки никто не отменял.

Ну, а если серьезно, за дронами будущее. Метеорологи, например, вообще считают, что скоро БПЛА займут места синоптиков, да и многие другие профессии канут в лету благодаря такому изобретению.

На какое расстояние летают дроны зависит от типа устройства. Максимум любительских беспилотников – в среднем 100-300 метров. Более серьезные могут спокойно преодолеть около 5 километров. Самые долго летающие дроны дотягивают до 7 километров.

Возможности дронов не безграничны. Одна из ключевых проблем – источник энергии. Над увеличением продолжительности жизни батареи работают многие разработчики, но пока о существенных результатах говорить не приходится.

Ну, и, как любая компьютерная техника, квадрокоптеры могут «заболеть». К примеру, недавно стало известно, что некоторые боевые дроны США оказались зараженными. Правда, пока неизвестно, с какой целью и кто активировал вирусы.

Безопасность дронов и людей

Ну, а теперь о грустном. Печально, что работа умелого хакера может нарушить безопасность дрона. Его могут не только заразить, но и попросту угнать.

Но, как известно, своя рубашка ближе к телу, и лично я, руководствуясь этим принципом, задаюсь вопросом своей собственной безопасности.

Коптеры не всегда попадают в руки людей разумных и уважающих право частной собственности. Когда дроны стали вполне доступной игрушкой, в сети стали появляться видео, демонстрирующие, кто во что горазд.

Вспомним, хотя бы знаменитый ролик, с беспилотником, к которому была прикреплена бензопила. Это, конечно, очень изобретательно, но идею стали совершенствовать подростки, которые вряд ли смогут дать гарантию, что дрон не выйдет из строя именно над вашим участком.

Кроме того, БПЛА – расширяет возможности шпионажа, и у объекта, представляющего для кого-то интерес, вряд ли попросят на это разрешение в письменной форме. Например, есть у вас любопытный сосед, которого интересует ваша личная жизнь. Сделав запрос, вроде «дрон в Иркутске», он через пару часов получит игрушку, с помощью которой может стать свидетелем сцен или разговоров, не предназначенных для его ушей.

В начале 2017 года в Сан-Франциско прошла конференция, посвященная этой теме, участники которой сошлись во мнении, что регулирование в отрасли дроноиндустрии пока еще далеко от совершенства. И даже если опустить моральную сторону вопроса, это тревожит, потому что количество инцидентов с участием коптеров растет с каждым годом. Тот факт, что не все из них кончаются трагически для людей, можно смело назвать чистым везением.

Известны случаи, когда беспилотники повреждали крылья самолета. Некоторые страны решили обезопасить авиапассажиров попросту сбивая все дроны, попадающие на территорию аэропортов.

Но не все так глобально решают эту проблему. Во всех странах действуют свои законы и правила регистрации дронов (об этом скоро напишу подробнее). Например, в России просто так дрон в воздух уже не запустишь. Теперь для этого нужно отправить интернет-заявку, уплатить госпошлину, получить разрешение.Таким образом государственные органы могут отслеживать передвижение коптеров по всей стране для того, чтобы обезопасить сограждан.

С надеждой на то, что специалисты в скором будущем смогут обеспечить нам полную безопасность, на этом с вами прощаюсь. Подписывайтесь на обновления, и не забывайте делиться с друзьями!

Источник

Что такое дрон? Фото и видео

Квадрокоптеры, дроны уже очень прочно вошли в нашу современную жизнь и некоторые сферы так подстроились под их использование, что без них больше нельзя будет обойтись. В этой статье рассмотрим о том, что такое дрон, квадрокоптер, как он работает и где его можно использовать.

Терминология, что такое дрон

Что такое дрон — это беспилотный летательный аппарат, который управляется внешним пилотом или оператором. Дрон — это физическая машина, внутри которой нет никого живого, кто бы управлял ей, но управление происходит из вне, с помощью радио аппаратуры управления. В движение дрон приводится с помощью двигателей, чаще электрических, но для промышленности или армии используются дроны на двигателях внутреннего сгорания.

Аппаратура управления — это специальное радио оборудование, проще говоря — пульт, с помощью которого можно посылать команды беспилотнику по радио каналу, но сегодня это можно уже делать и по цифровому каналу. Управление обычно происходит с помощью перемещения стиков на пульте. Каждое движение стиков привязано к определенной команде для беспилотника, например, газ прибавить или газ убавить, накрениться влево или накрениться вправо, тангаж вверх или тангаж вниз.

Выглядит аппаратура управления вот так:

Аппаратура для гоночных дронов работает на частоте 2.4Ghz. Аппаратура для дронов, типа DJI — работает тоже на частотах 2.4Ghz.

Управление у военных дронов или сложных промышленных, может осуществляться с помощью сложного компьютерного управления и обычно там вносятся команды и координаты, а также нет такой аппаратуры управления, как на фото выше.

Как работает дрон?

Сфера дронов развивается ошеломительными темпами, каждый год появляется масса новых технологий и материалов, из которых создаются дроны, квадрокоптеры и другие авиа модели.

Обычный беспилотный дрон изготовлен из легких композиционных материалов для уменьшения веса и повышения маневренности. Прочность этого композитного материала позволяет военным беспилотным летательным аппаратам совершать полеты на экстремально больших высотах.

Дроны оснащены различными современными технологиями, такими как инфракрасные и лазерные камеры, GPS (бытовые, коммерческие и военные дроны). Беспилотники управляются с помощью систем дистанционного наземного управления (GSC), а также с помощью наземной кабиной экипажа:

Беспилотный летательный аппарат состоит из двух частей — самого беспилотника и системы управления, как говорилось выше.

Про военные беспилотники продолжать рассказывать не буду, так как интересны нам только гражданские.

Дрон как правило состоит из рамы, платы распределения питания, полетного контроллера, регуляторов оборотов двигателей и самих двигателей. Далее, на квадрокоптер устанавливается камера и видеопередатчик, для возможности снимать/передавать изображение на устройство приема, например, телефон или FPV шлем.

Ниже представлен набор для гоночного типа дрона (квадрокоптера):

Сигнал с аппаратуры управления передается в полетный контроллер дрона (квадрокоптера) с помощью радио связи, либо цифрового канала. Полетный контроллер — это мозг беспилотника, он обрабатывает сигнал с аппаратуры, передает обработанные данные в регуляторы оборотов на основе данных с различных датчиков.

Например, пилот дал задачу дрону удерживать позицию на одной высоте, то есть, зависнуть в воздухе: полетный контроллер опрашивает датчик барометр о текущем значении, запоминает его. Внезапно подул ветер, значение с датчикам поменялось в меньшую сторону. Алгоритмы в полетном контроллере понимают, что раз значение барометра понизилось, его нужно повысить.
Полетный контроллер командует регуляторам оборотов прибавить обороты двигателям, что он и делает — квадрокоптер поднялся выше и значение барометра стало как и прежде. Полетный контроллер командует регуляторам оборотов снизить обороты, чтобы значение не стало выше.

Все это делается очень и очень быстро в реальном времени, корректировка идет каждую миллисекунду.

Полетный контроллер может использовать и другие датчики, например, GPS, камеры или сонары.

Какие бывают дроны?

Разделить все дроны можно на военные и гражданские. Военные — это большие летательные аппараты с множеством сложного оборудования, естственно, предназначенного для военных целей и обычно это сбор различных данных, от высококачественного фото и видео, до перехвата телефонных разговоров.

Для военных целей, это огромные беспилотники, похожие на самолеты:

Для гражданских целей: это большие квадро или октокоптеры для киношников, геологов и другим, кому необходимо поднимать в воздух тяжелое съемочное оборудование:

Для фермеров, спасателей и других, используются промышленные дроны, например, такие:

Такие несут большую полезную нагрузку и могут поднять небольшие бочки с химикатами для опрыскивания от вредителей, например.

Все остальные, например, фотографы или любители, используют более легкие и простые модели, тем не менее, способные снимать очень качественную картинку:

Квадрокоптерами это все не ограничивается, есть также монокрылья, самолеты, вертолеты, подводные лодки, катеры — это тоже все беспилотные летательные аппараты или дроны:

Функции дронов. Что умеет дрон?

В последние года дроны стали очень умными, для них придумали много интеллектуальных режимов полета, внедрили различные датчики и системы. Рассмотрим по порядку.

Спутниковое позиционирование

Сейчас дроны средней и выше ценовой категории оборудованы сразу двойной системой спутникового позиционирования. Более дешевые модели обладают обычно только GPS.

Что дает спутниковая система дрону:

Также, спутниковая навигация спасет дрон, если:

Перед началом полета важно, чтобы дрон «поймал» нужное количество спутников, обычно это не менее 8 спутников. В противном случае, данные функции работать не будут, что может привести к неприятностям, например, к потере дрона.

Функция обнаружения препятствий и предотвращение столкновения

Современные дроны имеют функцию предотвращение столкновения, основанную на технологии SLAM при использовании нескольких специальных датчиков, таких как:

Используя эти датчики, алгоритмы (программное обеспечение) полетного контроллера дрона, умеет на лету создавать 3D карты, позволяя дрону «видеть» мир и препятствия.

Еще пару лет назад, дроны могли обнаруживать препятствия только спереди, но теперь они могут сканировать пространство со всех сторон. Так умеет, например, Mavic 2 PRO. Технология называется APAS и помогает пилотам управлять дроном. При виде препятствия, квадрокоптер его облетит, а если это сделать невозможно, то просто зависнет на месте.

Такую функцию имеют не только дроны от DJI. В 2019 появился дрон Skydio 2 с полным сканирование пространства со всех сторон. У него 6 камер на борту в разрешении 4К непрерывно оценивают обстановку вокруг. Видео, в котором показывается и то, как видит квадрокоптер пространство вокруг себя:

Гироскоп, IMU и полетный контроллер

Гироскоп и IMU — это система стабилизации полета дрона. Без них дрон не сможет летать, потому что полетный контроллер не сможет понять, где именно в пространстве он находится.

Гироскоп работает на очень большой частоте и очень чувствительно улавливает любые силы, которые воздействуют на дрон из вне, будь то ветер или сила притяжения. Данные гироскоп передает полетному контроллеру, который в свою очередь решает, что делать дальше.

IMU — инерциальный измерительный блок (IMU) работает путем определения текущей скорости ускорения с использованием одного или нескольких акселерометров.

IMU обнаруживает изменения атрибутов вращения, таких как тангаж, крен и рыскание, используя один или несколько гироскопов. Некоторые IMU включают в себя и магнитометр.

Телеметрия дрона

На сегодня дроны умеют передавать телеметрию, даже дешевые за 100$.

Телеметрия — это данные состояния с датчиков, которые передаются по радио каналу.

Передаются данные, такие как:

Все это облегчает пилотирование и позволяет в реальном времени знать о дрон все информацию, необходимую для безопасного полета.

Функция No Fly Zone

Такая функция применяется в гражданских беспилотниках. На данный момент эта функция есть у квадрокоптеров компании DJI. Дрон не полетит туда, где FAA (американское ведомство) запретило полет по определенным причинам, например, там аэропорт или правительственные здания.

Вид от первого лица — FPV

Одной из главных функций и возможностей из-за которой дроны стали популярными — это FPV или вид от первого лица!

Что такое FPV — это First Person View или вид от первого лица.

Вся суть в том, что на дроне установлена камера, которая снимает видео и с помощью видеопередатчика транслирует видео в режиме реального времени в ваш телефон или другое устройства: экран, FPV шлем или очки. Вы видите «глазами» беспилотника, как будто вы находитесь внутри него.

FPV позволяет управлять самолетом, квадрокоптером или другим дроном на дальних расстояниях, в отличие от визуального полета. Также это дает гораздо большую свободу полета. Именно эта технология дала толчок к развитию беспилотников.

Видео передается по радио связи (аналоговый сигнал), либо через цифровой канал. У аналогового канала задержки минимальные, у «цифры» они выше, но сейчас разработки не стоят на месте и задержки становятся минимальными.

Например, DJI Mavic 2 может передавать цифровое видео в ваш телефон на расстоянии до 8 км при разрешении 1080р!

Живое видео в реальном времени — это захватывающая технология беспилотников.

Обновление программного обеспечения (прошивки) через порт USB

Это тоже своего рода функция. У всех дронов выше средней ценовой категории есть microUSB порт. Он нужен для того, чтобы обновлять программное обеспечение (прошивку) вашего квадрокоптера или другой модели.

Дрон это по сути мини компьютер с пропеллерами и камерой и он нуждается в обновлении. Производители периодически исправляют ошибки в ПО или добавляют новые функции. Как обновлять беспилотник — обычно такая информация есть в инструкции к вашему дрону.

Приложение для управления дроном

У каждого съемочного дрона есть свое приложение (либо стороннее у бюджетных моделей), с помощью которого можно управлять беспилотником. Там содержится много информации и настроек, а также транслируется видео.

Камера: видео и фотосъемка

Еще один пункт, который подтолкнул сферу дронов к очень быстрому развитию — камера. Изначально камеры на квадрокоптерах были низкого качества, а еще у всех была линза с эффектом «рыбий глаз», из-за чего качество видео было посредственным. Производители быстро поняли, что люди хотят использовать дрон для качественной съемки видео, красивых мест, а также делать фотографии, поэтому поменяли вектор на нормальные линзы без всяких эффектов и искажений.

Такие гиганты как DJI, Yuneec, Xiaomi и другие, начали ставить качественные камеры с разрешением съемки 4К и большим битрейтом записи. Это позволило запуститься новому витку развития аэросъемки. Для записи доступны качественные и тяжелые форматы, такие как CinemaDNG и RAW.

Кроме просто качественной картинки, производители начали устанавливать в камеру оптический и цифровой зум. Например, камера Zenmuse Z30 от DJI имеет оптический 3,5 кратный зум, а также 2-кратный цифровой без потерь качества. А у Walkera Voyager 5 оптический зум составляет невероятные 30 крат!

Для того, чтобы видео было плавным, используются специальные механические подвесы камер, которые крепятся на резиновые демпферы к днищу дрона, либо крепятся к передней части, как у DJI Mavic. Да, сегодня много говорится об этой фирме, потому что они являются законодателями мира дронов и качественной беспилотной продукции.

Чаще всего, это 3-осевые подвесы, такого вида:

Функция Sensor Fusion для создания 3D-карт местности и зданий

Функция, которая используя несколько датчиков (лидар, мультиспектральная камера и обычная камера) может создавать 3D-модели местности, ландшафтов и зданий, очень здорово помогли архитекторам и проектировщикам в их работе. Все это происходит быстро и качественно, нужно лишь тщательно облететь здание со всех сторон, затем перенести отснятый материал в компьютер и с помощью специальной программы обработать данные.

Вот так это происходит:

Интеллектуальные режимы полета

Сейчас у многих дронов большой список интеллектуальных режимов полета.

Например, у Phantom 4 Pro список режимов такой:

Самая интересная функция, на мой взгляд, это «следуй за мной», ее еще называют функцией ведения. Получаются потрясающие кадры, особенно у тех, кто едет на велосипеде, бегает или катается на сноуборде. Выглядит это так:

О дронах по научному, но понятным языком

Есть замечательный ученый, Раффаэлло Д’Андреа. Он изучает робототехнику, а в частности беспилотники и находит и исследует различное применение дронам в нашей с вами жизни. Это один из тех людей, кто двигает развитие этой отрасли.

Сайт Раффаэлло: https://raffaello.name/

Видео с его рассказом о беспилотниках и технологиях, на которых это все работает. Русской озвучки нет, но есть русские субтитры, которые очень качественно переведены:

Источник