Технология БПЛА: Современные тренды и что будет дальше

Простота использования, небольшое количество механических частей и признание широкой публики делают эту платформу наиболее широко используемой. Компактность новейших квадрокоптеров сочетается с впечатляющим набором сенсоров. Теперь каждая работа в полевых условиях может поддерживать БПЛА в своем наборе инструментов. Те же достижения, которые делают БПЛА более компактными, позволяют более крупным коптерам летать дольше и собирать больше данных. Мы приближаемся к продемонстрированному в полевых условиях одночасовому полету для электрических коптеров с полетной аппаратурой, при этом более крупные летательные аппараты регулярно летают 40–45 минут.

Если дальность является приоритетом, крылья работают лучше всего. Когда вы комбинируете простоту летательного аппарата со сложностью и полезностью мультикоптера, вы получаете платформы вертикального взлета и посадки. Они сочетают в себе время полета летательного аппарата с неподвижным крылом и простоту взлета и посадки мультиротора. Например, Quantum-Systems Vector представляет собой большой летательный аппарат со значительной вместимостью полетной аппаратуры, который трансформируется в платформу вертикального взлета и посадки путем вращения двигателей на крыльях для перехода между вертикальным и горизонтальным полетом. Или WingtraOne Gen II, который взлетает и приземляется на хвост, и переворачивается в горизонтальное положение, как только достигает желаемой высоты. Независимо от конструкции вертикального взлета и посадки пользователям нравится возможность полета в районах, недоступных для традиционных самолетов.

Стандартный размер изображения раньше составлял 12 мегапикселей; сейчас 20 мегапикселей — это абсолютный минимум для большинства случаев использования. Платформы большего размера оснащены 40-, 60- и даже 100-мегапиксельными RGB-сенсорами. Это позволяет использовать более эффективные траектории полета, поскольку БПЛА не обязательно находиться очень близко к объекту, чтобы получить такое же разрешение или размер пиксела на земной поверхности. Это означает меньше линий полета, большую высоту и меньшее количество собранных изображений.

Как и их RGB-аналоги, эти сенсоры стали дешевле и легче, а также имеют большее разрешение. Удивительно, но внедрение их использования идет медленно. Для этого может быть несколько причин. В отличие от камеры RGB, точное использование мультиспектральных сенсоров требует дополнительного шага ручной калибровки изображений. Возможно, это ограничивает рынок их использования сельскохозяйственным сектором, который более знаком с этим процессом. И для более популярных платформ летательных аппаратов очень мало мультиспектральных пакетов plug-and-play. Количество пакетов, безусловно, увеличивается, но медленнее, чем ожидалось.

Компании работали над установкой лидара на БПЛА с момента их появления. Двумя основными проблемами были вес сенсора и точность инерциальных измерительных блоков (IMU). Недавно эти две проблемы были решены. Лазерные импульсы могут проникать сквозь растительность, что позволяет создавать более точную цифровую модель местности (ЦММ). Это приводит к сложной задаче управления итоговыми данными облака точек. Будущее здесь за облачным управлением. Этот тренд зеркально отражает то, как аэрофотосъемка с летательных аппаратов с экипажем перешла от изображений к лидару, преодолевая аналогичные проблемы, но в сжатые сроки.

В прошлом у каждого производителя БПЛА была собственная команда разработчиков автопилота для навигации и управления летательным аппаратом. Теперь производители оборудования для беспилотных летательных аппаратов полагаются на компании-разработчики автопилотов, которые справятся с командно-контрольной частью системы. Auterion — один из таких производителей, создавший Skynode, универсальный автопилот, который управляет автономным аспектом полета. Skynode также использует сотовую связь для передачи данных, которая, по сути, превращает каждый БПЛА в устройство с выходом в интернет.

После драматических перестановок Министерство обороны США запретило китайские БПЛА DJI, используемые министерством. В ответ подразделение оборонных инноваций (DIU) Министерства обороны США начало оценку аппаратного и программного обеспечения БПЛА, которые должны быть одобрены для использования. Текущий список DIU включает оборудование от Freefly, американского производителя БПЛА, который много лет разрабатывает БПЛА для кино и телевидения и может стать надежной картографической платформой.

По мере того, как сенсоры становятся больше и содержат больше данных, цифровой размер наборов данных становится все больше. Раньше обработка наборов данных выполнялась исключительно на настольных компьютерах. Сейчас происходит переход к облачно-ориентированному методу обработки. Офлайн-обработка на рабочем столе всегда будет — в первую очередь при быстрой обработке данных в полевых условиях для немедленного принятия решений. Затем для других целей использования организацией необработанные данные попадают в облако, где могут иметь более высокое разрешение и больший размер набора данных. Облако может автоматически масштабировать обработку, чтобы соответствовать потребностям больших размеров файлов и доставлять результат в корпоративный рабочий процесс пользователей.

Например, во время стихийного бедствия БПЛА часто являются первыми летательными аппаратами, собирающими данные на месте происшествия. Если подключение к интернету недоступно, оперативная локальная обработка данных может предоставить службам быстрого реагирования информацию, необходимую для принятия решений. Позже устройства подключаются к интернету, и необработанные данные загружаются в облако, где они обрабатываются в более крупные наборы данных. Заинтересованные стороны могут анализировать эти наборы данных в режиме онлайн, не перенося их с компьютера на компьютер.

Преобразование необработанных изображений в 2D- и 3D-наборы данных всегда требует времени, но что интересно, так это увеличение анализа данных в режиме реального времени или почти в реальном времени. FMV — это технология, первоначально разработанная военными для видео, обогащенного метаданными, поступающего со специализированных (и дорогих) подвесов. По мере снижения стоимости этих сенсоров получать данные FMV становится проще и дешевле.

Если у вас есть пакет сенсоров, который поддерживает данные FMV, например Quantum-Systems Vector, вы можете выполнять прямую трансляцию FMV в географическую информационную систему (ГИС), такую ​​как ArcGIS Pro. Или, если вы используете недорогой БПЛА широкого пользования, поддерживаемый приложением Esri Site Scan Flight for ArcGIS, вы можете извлекать видеофайлы прямо с БПЛА и воспроизводить улучшенное видео, перетаскивая их.

По мере увеличения объема информации в коллекциях данных БПЛА как никогда важно использовать машинное обучение для идентификации объектов и проблем. Требованиями для успеха являются обучающие данные, входная информация с высоким разрешением и вычислительная мощность. Все это совершенствуется благодаря развитию в области аппаратного и программного обеспечения, которое мы наблюдаем. ИИ можно обучать на необработанных изображениях и видео с БПЛА, а также на 2D- и 3D-выходных данных обработки.

Так как БПЛА становятся частью стандартного корпоративного рабочего процесса они управляются как компьютеры или устройства с выходом в интернет, а также как транспортные средства — с нормативными требованиями, обслуживанием и отслеживанием полетов. Существует множество решений для отслеживания полетов БПЛА, но лидирующие технологии будут автоматически собирать эту информацию, позволяя операторам выполнять свою работу без перерыва. В США, например, для полете в пределах определенного радиуса от аэропорта или другого контролируемого воздушного пространства необходимо запросить разрешение Федерального авиационного управления (FAA). Airspace Link — одна из компаний, которая автоматизирует этот процесс, отправляя запросы непосредственно в FAA в качестве авторизованного поставщика разрешений на низкую высоту и возможность уведомлений (LAANC). В приложении Esri Site Scan Flight операторы могут войти в систему с помощью бесплатной учетной записи Airspace Link и запросить эту авторизацию.