Дроны: сферы применения сейчас и в будущем

В данной статье мы подробно обсудим преимущества дронов, основные моменты конструкции и управления, сферы использования, а также попробуем спрогнозировать будущее этой, без сомнения, важной для современного мира отрасли.

Содержание:

• Основные преимущества дронов
• Виды дронов
• Какие типы управления БПЛА существуют
• Какую полезную нагрузку могут нести дроны
• Актуальные сферы использования БПЛА
• Перспективы применения дронов в будущем
• Итоги

В чем кроются главные преимущества дронов

Основной чертой и по совместительству главным преимуществом БПЛА является то, что он управляется дистанционно. Из этого вытекают другие плюсы, которые определяют основные сферы применения:

• Безопасность. Оператор может находится вдалеке от опасной зоны не подвергая себя излишнему риску.
• Скорость. Даже коммерческие варианты квадрокоптеров, для которых скорость не является главным преимуществом, могут быстро преодолевать большие расстояния. Например, для легендарной модели DJI Mavic 3 скорость полета достигает 75,6 км/час.
• Маневренность. Поскольку дрон находится в воздухе, он встречает минимальное количество препятствий на пути. А если они возникнут, то БПЛА могут легко проложить обходной маршрут.
• Низкая стоимость полетного времени. Поскольку в дронах не нужно место для пилота, их можно делать более компактными и легкими.. Это в сотни раз уменьшает денежные затраты на полет, а также позволяет некоторым БПЛА находится в воздухе сутками.

Впрочем, широкое распространение БПЛА стало возможно не только за счет данных преимуществ. Также большую роль сыграл технический прогресс, благодаря которому дроны стали доступными. Если раньше эту технику могли себе позволить только довольно обеспеченные люди, то сегодня на рынке БПЛА представлены сотни изделий, которые вполне доступны человеку со средним достатком.

Виды дронов

Прежде чем мы перейдем к перечислению сфер использования БПЛА, нужно разобраться в их видах:

• Однороторные. Представляют собой нечто вроде маленького вертолета. На рынке представлены ограниченно: в основном это FPV-дроны, которые используются с VR-очками. (Но не все FPV-дроны являются однороторными.)
• Многороторные (мультикоптеры). Дроны с несколькими роторами (винтами). Отличаются высокой маневренностью, но ограниченным временем полета. Грузоподъемность зависит от многих факторов: мощности двигателя, материалов корпуса, размера и количества винтов. По последнему признаку БПЛА делятся на квадрокоптеры (4 ротора), гексакоптеры (6) и октокоптеры (8). Модели с другим количеством винтов обычно называют просто мультикоптерами.
• С фиксированным крылом. Специфический вид БПЛА, который мало представлен в масс-маркете, но широко применяется в секторе безопасности, реже – коммерческими структурами. Сильными сторонами является большой запас хода, а также высокая скорость.

Но только воздухом сфера применения дронов не ограничивается. Также существуют наземные платформы, над- и подводные, амфибии. Активно разрабатываются нанороботы – дроны небольшого размера, которые найдут применение в медицине и в машиностроении. 

Тип управления

Для управления БПЛА используется 3 метода:

• Автономный. Если дрон поддерживает автопилот, оператор задает план полета (маршрут, высоты, задачи), и после запуска девайс летит по заданным координатам.
• Ручной. На всем протяжении полета оператор контролирует дрон при помощи пульта. Используется в большинстве коммерческих БПЛА.
• Комбинированный. Дрон самостоятельно летит по заданному маршруту, но на определенных участках оператор осуществляет ручное управление.

В наше время активно развивается управление при помощи искусственного интеллекта. От человека требуется только задать интересующую его зону, а дрон самостоятельно будет выполнять задачи. Обычно они сводятся к автоматическому распознаванию объектов, но уже существует прецедент, когда предположительно ИИ боевого дрона самостоятельно принимал решение по ликвидации цели. Данная история произошла в 2020 году, а с нынешним уровнем развития нейросетей следует ожидать их более глубокой интеграции в сферу управления БПЛА. Причем это не ограничится ударными дронами, а может найти применение в мирных целях. По большему счету акцент в нашей статье именно на гражданских дронах. 

Полезная нагрузка

Функционал дрона во многом зависит от оснащения. Часть подобного оснащения может быть внешним и крепиться к дрону за счет подвесов. Другое оборудование может быть встроенным, например, микрофоны. Выпускают дополнительные приспособления и запчасти для дронов не только производители БПЛА, но и другие компании. Это позволяет добавлять функционал, который не предполагался в комплектации изначально.

Для большинства моделей полезная нагрузка ограничивается камерами. В зависимости от сферы предназначения они могут отличаться по кратности приближения (зума) и качеству картинки. Под качеством следует понимать разрешение, стабилизацию и количество кадров.

Примечание. Стоит помнить, что записываться видео может в куда лучшем качестве, нежели передаваться на пульт управления. То есть на экране у вас все может быть достаточно мыльно, но в дальнейшем когда вы достанете карту памяти, видео будет высококачественным.

Некоторые коммерческие БПЛА оснащаются тепловизорами. Война между Украиной и россией показала эффективность данной опции. Но есть и мирные сферы, в которых нужен тепловизор. Например, мониторинг популяции диких животных, отслеживание перемещений стад в сельском хозяйстве. Также это может пригодиться для охраны и поиска заблудившихся людей в ночное время суток.

Для специфических задач может использоваться другое оборудование, которое по весу и конструкции можно подвесить на дрон. Например в горном деле используются магнитные датчики, при помощи которых определяют потенциальные места для разработки полезных ископаемых.

В каких сферах используются дроны

БПЛА могут применяться во многих сферах. В большинстве случаев это простая аэрофотосъемка или картографирование, но этим не ограничивается.

• Картографирование. Хотя на глобальной карте мира не осталось белых пятен, подробных планов местности все еще не хватает. Проблема решается при помощи дронов. БПЛА совершает облет и аэрофотосъемку, после чего информация автоматически обрабатывается. Полученные карты требуют минимальной доработки с участием человека. Так, компания DJI разработала программу DJI Terra – простой и довольно точный инструмент для картографирования.
• Создание 3D-моделей зданий. В основе лежит тот же принцип, что и при картографировании, но главным отличием является детализация. Чаще всего данный инструмент используется компаниями, чтобы отслеживать прогресс строительства. Реставраторы при помощи дрона создают план работ по реконструкции. Также 3D-модели реальных зданий используются при создании игр и фильмов.
• Медицина. В экстренных ситуациях быстрая доставка медикаментов, компонентов крови и других препаратов может спасти человеку жизнь. Данная задача может выполняться при помощи дронов. Например, проводились эксперименты с доставкой дефибрилляторов, и БПЛА оказались быстрее скорой помощи в 99% случаев.
• Патрулирование и охрана. БПЛА уже активно используется правоохранительными органами. Так, они хорошо показали себя сначала в пограничной службе, поскольку позволяют охватывать большие участки границы. В наше время дроны начинает использовать полиция: патрулирование частично перекладывается на дроны, а машины с экипажами выполняют роль групп быстрого реагирования. Сильнее всего БПЛА выручают полицию во время массовых мероприятий. При охране больших по площади объектов, применение дронов существенно оптимизирует процесс. В том числе в ночное время суток применяются БПЛА с тепловизором.
• Реагирование на чрезвычайные ситуации. Уже сейчас пожарные и другие службы используют дроны для облета мест природных и техногенных катастроф. В дальнейшем их могут использовать непосредственно для борьбы с их последствиями. Например, уже есть рабочие прототипы дронов-пожарных.
• Спасательные операции. БПЛА позволяют сократить время для поиска заблудившихся людей в горной и лесистой местности. Кроме того они могут переносить припасы и лекарства пострадавшим, если к ним невозможно быстро направить спасателей.
• Агросектор. Хоть в представлении многих данная сфера является примитивной, на деле большие компании активно используют технологичные решения. При помощи дронов в наше время проводится планирование посевных площадей. Также осуществляется визуальный контроль процесса роста. Например, с высоты птичьего полета можно отличить растения, зараженные вредителями, или места с недостаточным орошением. В будущем БПЛА могут массово применяться для внесения жидких удобрений или пестицидов, а девайсы с большой грузоподъемностью смогут осуществлять посев. На этом фантазия разработчиков не ограничивается, например, предлагается использовать дроны для сбора фруктов и отпугивания птиц.
• Доставка грузов. Дроны-курьеры в будущем смогут заниматься доставкой еды и посылок. Компания Amazon уже запустила пилотный проект с использованием дронов, хоть он и показывает себя не лучшим образом. В Украине подобные эксперименты по экспресс-доставке при помощи БПЛА тоже были. Их проводила Нова Пошта осенью 2021. Если бы не начавшаяся позже полномасштабная война, данная услуга уже могла бы быть доступна клиентам.
• Оптимизация логистики. БПЛА делает более эффективной доставку наземным способом. Взгляд с высоты птичьего полета позволяет отслеживать перемещение людей и техники в реальном времени, а также составлять оптимальные маршруты с учетом трафика на дорогах.
• Охрана природы. Данная сфера перманентно испытывает проблемы с финансированием, что выливается в нехватку людей для борьбы с браконьерством и незаконной эксплуатацией природных ресурсов, речного и морского контроля. Использование дронов позволяет не только охватить большие пространства, но и меньше тревожить животных присутствием человека.
• Контроль коммуникаций. Контроль состояния газопроводов, линий электропередач и других коммуникаций не требует высокой квалификации, но отнимает много времени у соответствующих служб. В наше время уже ведуться разработки, который позволят переложить данную задачу на беспилотники. Так, при помощи специального оборудования и алгоритмов, дроны могут обследовать линии электропередач, находить утечки газа.

Технический прогресс (нейросети, новые материалы, более емкие батареи и т.д.) открывают перед беспилотниками все новые и новые сферы использования, многие из которых сложно спрогнозировать. Но с уверенностью можно сказать, что дроны – одна их самых перспективных технологий, с которой будут связаны многие профессии будущего.

Перспективы применения дронов в будущем

Одно из важнейших событий в мире дронов произойдет в самом недалеком будущем. Вступает в силу положение об обязательном присвоении цивильным дронам идентификатора Remote ID для их опознания. Все производители должны были внедрять данную технологию в продукцию выпущенную после 30 мая 2023.

Что касается перспектив, то мировые аналитические агентства называют четыре сферы применения дронов, которые будут развиваться огромными темпами:

• сельское хозяйство. Мы уже упоминали об агросекторе, однако долгосрочная перспектива основана на прогнозе, что до 2050 года население Земли вырастет до 9,7 млрд человек. Следовательно сельхозпродукции понадобиться много и без дронов не обойтись;
• сфера страхования. Согласно оценкам мировой коллегии по страхованию с 1970 года количество выплат по страхованию от стихийных бедствий возросло в 8 раз. Страховые компании начинают активно использовать дроны, чтобы получать фото и видео с мест стихийных бедствий, для более точного анализа ситуации;
• строительство и горнодобывающая промышленность. В этих, весьма разных на первый взгляд отраслях дроны выполняют одну и ту же функцию - позволяют контролировать соблюдение условий безопасности труда в особо опасных местах;
• армейская отрасль. Здесь рост будет наблюдаться как минимум следующее десятилетие. Главные направления развития это удешевление и увеличение дальности полета дронов. Также активно ведется работа над внедрением ИИ и созданием “сознания роя” для больших групп FPV дронов, которые могут самостоятельно группироваться или разделяться для поражения целей в зависимости от обстоятельств. Активное развитие ожидается в технологиях точной навигации, преимущественно в части развития датчиков типа Lidar. 

Итоги

Коммерческие дроны давно перестали быть просто дорогой игрушкой. Они показали практическую пользу в ряде сфер, которые не ограничиваются свадебной съемкой. Дополнительным аргументом, чтобы начать осваивать связанную с беспилотниками профессию, является тот факт, что многие украинские компании являются одними из мировых лидеров в отрасли. А бесценный опыт, который нарабатывается с каждым днем, позволяет претендовать на более высокие позиции на рынке труда в области БПЛА.