Дрони: сфери застосування зараз і в майбутньому

У цій статті ми детально обговоримо переваги дронів, основні моменти конструкції та управління, сфери використання, а також спробуємо спрогнозувати майбутнє цієї, без сумніву, важливої для сучасного світу галузі.

Зміст:

• Основні переваги дронів
• Види дронів
• Які типи керування БПЛА існують
• Яке корисне навантаження можуть нести дрони
• Актуальні сфери використання БПЛА
• Перспективи застосування дронів у майбутньому
• Підсумки

У чому головні переваги дронів

Основною рисою і за сумісництвом головною перевагою БПЛА є те, що він управляється дистанційно. З цього випливають інші плюси, які визначають основні сфери застосування:

• Безпека. Оператор може перебувати далеко від небезпечної зони, не піддаючи себе зайвому ризику.
• Швидкість. Навіть комерційні варіанти квадрокоптерів, для яких швидкість не є головною перевагою, можуть швидко долати великі відстані. Наприклад, для легендарної моделі DJI Mavic 3 скорость полета достигает 75,6 км/час.
• Маневреність. Оскільки дрон перебуває в повітрі, він зустрічає мінімальну кількість перешкод на шляху. А якщо вони виникнуть, то БПЛА можуть легко прокласти обхідний маршрут.
• Низька вартість польотного часу. Оскільки в дронах не потрібне місце для пілота, їх можна робити більш компактними і легкими. Це в сотні разів зменшує грошові витрати на політ, а також дає змогу деяким БПЛА перебувати в повітрі цілодобово.

Утім, широке поширення БПЛА стало можливим не тільки завдяки цим перевагам. Також велику роль зіграв технічний прогрес, завдяки якому дрони стали доступними. Якщо раніше цю техніку могли собі дозволити тільки доволі забезпечені люди, то сьогодні на ринку БПЛА представлено сотні виробів, які цілком доступні людині із середнім достатком.

Види дронів

Перш ніж ми перейдемо до перерахування сфер використання БПЛА, потрібно розібратися в їхніх видах:

• Однороторні. Являють собою щось на зразок маленького вертольота. На ринку представлені обмежено: в основному це FPV-дрони, які застосовують із VR-окулярами. (Але не всі FPV-дрони є однороторними.)
• Багатороторні (мультикоптерами). Дрони з кількома роторами (гвинтами). Відрізняються високою маневреністю, але обмеженим часом польоту. Вантажопідйомність залежить від багатьох факторів: потужності двигуна, матеріалів корпусу, розміру та кількості пропелерів. За останнім критерієм БПЛА поділяються на квадрокоптери (4 ротори), гексакоптери (6) та октокоптери (8). Моделі з іншою кількістю пропелерів, зазвичай, називають просто мультикоптерами.
• З фіксованим крилом. Специфічний вид БПЛА, що мало представлений у мас-маркеті, але широко застосовується в секторі безпеки, рідше - комерційними структурами. Сильними сторонами є великий запас ходу, а також висока швидкість.

Але лише повітрям сфера застосування дронів не обмежується. Також існують наземні платформи, над- і підводні, амфібії. Активно розробляються нанороботи - дрони невеликого розміру, які знайдуть застосування в медицині та в машинобудуванні.

Тип керування

Для керування БПЛА використовується 3 методи:

• Автономний. Якщо дрон підтримує автопілотування,оператор задає план польоту (маршрут, висоти, завдання), і після запуску девайс летить за заданими координатами;
• Ручний. Протягом усього польоту оператор контролює дрон за допомогою пульта. Використовують у більшості комерційних БПЛА.
• Комбінований. Дрон самостійно летить за заданим маршрутом, але на певних ділянках оператор здійснює ручне керування.

У наш час активно розвивається управління за допомогою штучного інтелекту. Від людини потрібно тільки задати зону, яка її цікавить, а дрон самостійно виконуватиме завдання. Зазвичай вони зводяться до автоматичного розпізнавання об'єктів, але вже існує прецедент, коли ймовірно ШІ бойового дрона самостійно прийняв ріщення з ліквідації цілі. Ця історія сталася 2020 року, а з нинішнім рівнем розвитку нейромереж слід очікувати їхньої глибшої інтеграції у сферу управління БПЛА. Причому це не обмежиться ударними дронами, а може знайти застосування в мирних цілях. За великим рахунком акцент у нашій статті саме на цивільних дронах.

Корисне навантаження

Функціонал дрона багато в чому залежить від оснащення. Частина подібного оснащення може бути зовнішнім і кріпитися до дрона за рахунок подвісів. Інше обладнання може бути вбудованим, наприклад, мікрофони. Випускають додаткові пристосування і запчастини для дронів не лише виробники БПЛА, а й інші компанії. Це дає змогу додавати функціонал, який не передбачався в комплектації спочатку.

Для більшості моделей корисне навантаження обмежується камерами. Залежно від сфери призначення вони можуть відрізнятися за кратністю наближення (зуму) і якістю картинки. Під якістю слід розуміти роздільну здатність, стабілізацію і кількість кадрів.

Примітка. Варто пам'ятати, що записуватися відео може в набагато кращій якості, ніж передаватися на пульт управління. Тобто на екрані у вас все може бути досить мильним, але надалі, коли ви дістанете карту пам'яті, відео буде високоякісним.

Декотрі комерційні БПЛА оснащені тепловізорами. Війна між Україною і Росією показала ефективність цієї опції. Але є й мирні сфери, в яких потрібен тепловізор. Наприклад, моніторинг популяції диких тварин, відстеження переміщень стад у сільському господарстві. Також це може стати в пригоді для охорони і пошуку заблукалих людей у нічний час доби.

Для специфічних завдань може використовуватися інше обладнання, яке за вагою і конструкцією можна підвісити на дрон. Наприклад, у гірничій справі використовують магнітні датчики, за допомогою яких визначають потенційні місця для розробки корисних копалин.

У яких сферах використовують дрони

БПЛА можуть застосовуватися в багатьох сферах. У більшості випадків це проста аерофотозйомка або картографування, але цим не обмежується.

• Картографування. Хоча на глобальній карті світу не залишилося білих плям, докладних планів місцевості все ще не вистачає. Проблема вирішується за допомогою дронів. БПЛА здійснює обліт і аерофотозйомку, після чого інформація автоматично обробляється. Отримані карти потребують мінімального доопрацювання за участю людини. Так, компанія DJI розробила програму DJI Terra - простий і доволі точний інструмент для картографування.
• Створення 3D-моделей будівель. В основі лежить той самий принцип, що і під час картографування, але головною відмінністю є деталізація. Найчастіше цей інструмент використовують компанії, щоб відстежувати прогрес будівництва. Реставратори за допомогою дрона створюють план робіт з реконструкції. Також 3D-моделі реальних будівель використовуються при створенні ігор і фільмів.
• Медицина. В екстрених ситуаціях швидка доставка медикаментів, компонентів крові та інших препаратів може врятувати людині життя. Це завдання може виконуватися за допомогою дронів. Наприклад, проводилися експерименти з доставки дефибріляторів, і БПЛА виявилися швидшими за швидку допомогу в 99% випадків.
• Патрулювання та охорона. БПЛА вже активно використовуються правоохоронними органами. Так, вони добре показали себе спочатку в прикордонній службі, оскільки дають змогу охоплювати великі ділянки кордону. У наш час дрони починає використовувати поліція: патрулювання частково перекладається на дрони, а машини з екіпажами виконують роль груп швидкого реагування. Найсильніше БПЛА виручають поліцію під час масових заходів. При охороні великих за площею об'єктів, застосування дронів істотно оптимізує процес. Зокрема в нічний час доби застосовуються БПЛА з тепловізором.
• Реагування на надзвичайні ситуації. Уже зараз пожежники та інші служби використовують дрони для обльоту місць природних і техногенних катастроф. Надалі їх можуть використовувати безпосередньо для боротьби з їхніми наслідками. Наприклад, уже є робочі прототипи дронів-пожежників.
• Рятувальні операції. БПЛА дають змогу скоротити час для пошуку заблукалих людей у гірській і лісистій місцевості. Крім того, вони можуть переносити припаси і ліки постраждалим, якщо до них неможливо швидко направити рятувальників.
• Агросектор. Хоч в уявленні багатьох ця сфера є примітивною, на ділі великі компанії активно використовують технологічні рішення. За допомогою дронів у наш час проводиться планування посівних площ. Також здійснюється візуальний контроль процесу зростання. Наприклад, з висоти пташиного польоту можна відрізнити рослини, заражені шкідниками, або місця з недостатнім зрошенням. У майбутньому БПЛА можуть масово застосовуватися для внесення рідких добрив або пестицидів, а девайси з великою вантажопідйомністю зможуть здійснювати посів. На цьому фантазія розробників не обмежується, наприклад, пропонується використовувати дрони для збирання фруктів та відлякування птахів.
• Доставка вантажів. Дрони-кур'єри в майбутньому зможуть займатися доставкою їжі та посилок. Компанія Amazon уже запустила пілотний проєкт із використанням дронів, хоч він і не зарекомендував себе із кращого боку. В Україні подібні експерименти з експрес-доставки за допомогою БПЛА теж були. Їх проводила Нова Пошта восени 2021. Якби не повномасштабна війна, що почалася пізніше, ця послуга вже могла б бути доступна клієнтам.
• Оптимізація логістики. БПЛА робить більш ефективною доставку наземним способом. Погляд з висоти пташиного польоту дає змогу відстежувати переміщення людей і техніки в реальному часі, а також складати оптимальні маршрути з урахуванням трафіку на дорогах.
• Охорона природи. Ця сфера перманентно відчуває проблеми з фінансуванням, що виливається в брак людей для боротьби з браконьєрством і незаконною експлуатацією природних ресурсів, річкового і морського контролю. Використання дронів дає змогу не тільки охопити великі простори, а й менше турбувати тварин присутністю людини.
• Контроль коммуникацій. Контроль стану газопроводів, ліній електропередач та інших комунікацій не вимагає високої кваліфікації, але забирає багато часу у відповідних служб. У наш час уже ведуться розробки, які дадуть змогу перекласти це завдання на безпілотники. Так, за допомогою спеціального обладнання та алгоритмів, дрони можуть обстежувати лінії електропередач, відшукувати протічки газу.

Технічний прогрес (нейромережі, нові матеріали, більш ємні батареї тощо) відкривають перед безпілотниками все нові й нові сфери використання, багато з яких складно спрогнозувати. Але з упевненістю можна сказати, що дрони - одна з найперспективніших технологій, з якою буде пов'язано багато професій майбутнього.

Перспективи застосування дронів у майбутньому

Одна з найважливіших подій у світі дронів відбудеться в недалекому майбутньому. Набирає чинності положення про обов'язкове присвоєння цивільним дронам ідентифікатора Remote ID для їхнього впізнання. Усі виробники повинні були впроваджувати цю технологію в продукцію, випущену після 30 травня 2023 року.

Що стосується перспектив, то світові аналітичні агентства називають чотири сфери застосування дронів, які розвиватимуться величезними темпами:

• сільске господарство. Ми вже згадували про агросектор, однак довгострокова перспектива ґрунтується на прогнозі, що до 2050 року населення Землі зросте до 9,7 млрд осіб. Отже сільгосппродукції знадобитися багато і без дронів не обійтися;
• сфера страхування. Згідно з оцінками світової колегії зі страхування з 1970 року кількість виплат зі страхування від стихійних лих зросла у 8 разів. Страхові компанії починають активно використовувати дрони, щоб отримувати фото і відео з місць стихійних лих, для більш точного аналізу ситуації;
• будівництво та гірничовидобувна промисловість. У цих, вельми різних на перший погляд галузях, дрони виконують одну й ту саму функцію - дають змогу контролювати дотримання умов безпеки праці в особливо небезпечних місцях;
• військова галузь. Тут зростання спостерігатиметься щонайменше наступне десятиліття. Головні напрямки розвитку це здешевлення і збільшення дальності польоту дронів. Також активно ведеться робота над впровадженням ШІ та створенням "свідомості рою" для великих груп FPV дронів, які можуть самостійно групуватися або розділятися для ураження цілей залежно від обставин. Активний розвиток очікується в технологіях точної навігації, переважно в частині розвитку датчиків типу Lidar.

Підсумки

Комерційні дрони давно перестали бути просто дорогою іграшкою. Вони показали практичну користь у низці сфер, які не обмежуються весільною зйомкою. Додатковим аргументом, щоб почати освоювати пов'язану з безпілотниками професію, є той факт, що багато українських компаній є одними зі світових лідерів у галузі. А безцінний досвід, який напрацьовується з кожним днем, дає змогу претендувати на вищі позиції на ринку праці в галузі БПЛА.