Kilka lat temu drony były przedmiotem zainteresowania małej grupy użytkowników, do której zaliczali się kamerzyści i maniacy technologii. Wojna jednak uświadomiła wszystkim, że drony mają znacznie większy potencjał, niż nam się wydawało, dlatego też w przyszłości ta dziedzina będzie nadal aktywnie się rozwijać.
JAKIE SĄ GŁÓWNE ZALETY DRONÓW
Główną cechą i jednocześnie główną zaletą UAV jest to, że jest on zdalnie sterowany. Prowadzi to do innych zalet, które określają główne obszary zastosowań:
Bezpieczeństwo . Operator może oddalić się od strefy zagrożenia, nie narażając się na niepotrzebne ryzyko.
Prędkość . Nawet komercyjne wersje quadkopterów, dla których prędkość nie jest główną zaletą, potrafią szybko pokonywać duże odległości. Przykładowo dla legendarnego modelu DJI Mavic 3 prędkość lotu sięga 75,6 km/h.
Zwrotność . Ponieważ dron jest w powietrzu, napotyka na swojej drodze minimalną liczbę przeszkód. A jeśli się pojawią, UAV mogą z łatwością obrać objazd.
Niski koszt czasu lotu . Ponieważ drony nie wymagają siedzenia dla pilota, można je uczynić bardziej kompaktowymi i lżejszymi. Zmniejsza to setki razy koszty pieniężne lotu, a także pozwala niektórym UAV przebywać w powietrzu 24 godziny na dobę.
Jednak szeroka dystrybucja UAV stała się możliwa nie tylko dzięki tym zaletom. Dużą rolę odegrał także postęp technologiczny, dzięki któremu drony stały się przystępne cenowo. Jeśli wcześniej na tę technikę mogli sobie pozwolić tylko zamożni ludzie, dziś na rynku UAV znajdują się setki produktów, które są dość przystępne dla osoby o średnich dochodach.
RODZAJE DRONÓW
Zanim przejdziemy do wyszczególnienia obszarów zastosowań UAV, konieczne jest zrozumienie ich typów:
Jednowirnikowy . Są czymś w rodzaju małego helikoptera. Rynek jest ograniczony: głównie drony FPV, które są używane z okularami VR. (Ale nie wszystkie drony FPV są jednowirnikowe.)
Multirotor (multikoptery). Drony z kilkoma wirnikami (śrubami). Wyróżniają się dużą zwrotnością, ale ograniczonym czasem lotu. Nośność zależy od wielu czynników: mocy silnika, materiałów kadłuba, wielkości i liczby śmigieł. Według ostatniego kryterium bezzałogowe statki powietrzne dzielimy na quadkoptery(4 wirniki), heksakoptery (6) i oktokoptery (8). Modele o różnej liczbie śmigieł nazywane są po prostu multikopterami.
Ze stałym skrzydłem . Specyficzny typ UAV, który nie jest szeroko reprezentowany na rynku masowym, ale jest szeroko stosowany w sektorze bezpieczeństwa, rzadziej - przez struktury komercyjne. Mocne strony to duży zakres ruchu, a także duża prędkość.
Jednak zakres zastosowań dronów nie ogranicza się do powietrza. Istnieją również platformy naziemne, nadwodne i podwodne, płazy. Aktywnie trwają prace nad nanorobotami – małymi dronami, które znajdą zastosowanie w medycynie i inżynierii mechanicznej.
TYP KONTROLI
Do sterowania UAV stosowane są 3 metody:
Off-line. Jeżeli dron obsługuje autopilota, operator ustala plan lotu (trasa, wysokość, zadania), a po uruchomieniu urządzenie leci według podanych współrzędnych;
Podręcznik. Podczas całego lotu operator steruje dronem za pomocą pilota. Używany w większości komercyjnych UAV.
Połączone . Dron leci samodzielnie po zadanej trasie, jednak w niektórych obszarach operator wykonuje sterowanie ręczne.
Obecnie zarządzanie przy pomocy sztucznej inteligencji aktywnie się rozwija. Osoba musi jedynie wskazać interesujący go obszar, a dron sam wykona zadanie. Zwykle sprowadzają się one do automatycznego rozpoznawania obiektu, jednak pojawił się już precedens, gdy sztuczną inteligencja drona bojowego samodzielnie podjęła decyzjię o wyeliminowaniu celu.
Ta historia wydarzyła się w roku 2020 i przy obecnym poziomie rozwoju sieci neuronowych należy spodziewać się ich głębszej integracji w obszarze sterowania UAV. Co więcej, nie będzie to ograniczone do dronów uderzeniowych, ale może zostać wykorzystane do celów pokojowych. Ogólnie rzecz biorąc, w naszym artykule nacisk położony jest właśnie na drony cywilne.
ŁADUNEK
Funkcjonalność drona w dużej mierze zależy od wyposażenia. Część takiego wyposażenia może być zewnętrzna i mocowana do drona za pomocą wieszaków. Wbudowany może być inny sprzęt, na przykład mikrofony. Dodatkowe urządzenia i części zamienne do dronów produkowane są nie tylko przez producentów UAV, ale także przez inne firmy. Dzięki temu możliwe jest dodanie funkcjonalności, która nie była oryginalnie zawarta w pakiecie.
W przypadku większości modeli ładowność ogranicza się do kamer. W zależności od przeznaczenia mogą różnić się powiększeniem (zoomem) i jakością obrazu. Przez jakość należy rozumieć rozdzielczość, stabilizację i liczbę klatek.
Notatka . Warto pamiętać, że obraz wideo można nagrać w znacznie lepszej jakości niż przesyłany do centrali. Oznacza to, że na ekranie wszystko może być dość mydlane, ale w przyszłości, gdy wyjmiesz kartę pamięci, wideo będzie wysokiej jakości.
Niektóre komercyjne UAV są wyposażone w kamery termowizyjne. Wojna między Ukrainą a Rosją pokazała skuteczność tej opcji. Ale są też spokojne obszary, w których potrzebna jest kamera termowizyjna. Np. monitorowanie populacji dzikich zwierząt, śledzenie przemieszczania się stad w rolnictwie. Może być również przydatny do pilnowania i poszukiwania zagubionych osób w nocy.
Do konkretnych zadań można zastosować inny sprzęt, który ze względu na swoją wagę i konstrukcję można zawiesić na dronie. Na przykład czujniki magnetyczne są wykorzystywane w górnictwie do identyfikowania potencjalnych lokalizacji wydobycia minerałów.
W JAKICH OBSZARACH WYKORZYSTUJE SIĘ DRONY?
UAV można wykorzystać w wielu obszarach. W większości przypadków jest to prosta fotografia lotnicza lub mapowanie, ale nie ogranicza się do tego.
Mapowanie . Choć na globalnej mapie świata nie ma już białych plam, wciąż brakuje szczegółowych map tego obszaru. Problem rozwiązano za pomocą dronów. UAV przylatuje i wykonuje zdjęcia lotnicze, po czym informacje są automatycznie przetwarzane. Powstałe mapy wymagają minimalnej interwencji człowieka. Dlatego firma DJI opracowała program DJI Terra - proste i dość dokładne narzędzie do mapowania.
Tworzenie modeli 3D budynków. Podstawa jest taka sama jak przy mapowaniu, jednak główną różnicą jest szczegółowość. Najczęściej narzędzie to wykorzystywane jest przez firmy do śledzenia postępu budowy. Konserwatorzy używają drona do stworzenia planu prac rekonstrukcyjnych. Przy tworzeniu gier i filmów wykorzystuje się także modele 3D prawdziwych budynków.
Medycyna . W sytuacjach awaryjnych szybka dostawa leków, składników krwi i innych leków może uratować życie człowieka. Zadanie to można wykonać przy pomocy dronów. Przeprowadzono na przykład eksperymenty z dostawą defibrylatorów i w 99% przypadków UAV okazały się szybsze niż karetka pogotowia.
Patrolowanie i ochrona . UAV są już aktywnie wykorzystywane przez organy ścigania. Tak, początkowo dobrze się sprawdziły w służbie granicznej, ponieważ pozwalają na pokrycie dużych obszarów granicy. Obecnie drony zaczynają być wykorzystywane przez policję: patrole częściowo zostają przeniesione na drony, a samochody z załogami pełnią rolę zespołów szybkiego reagowania. Bezzałogowe statki powietrzne najbardziej pomagają policji podczas imprez masowych. Przy ochronie dużych obiektów zastosowanie dronów znacząco optymalizuje ten proces. W szczególności w nocy wykorzystywane są UAV wyposażone w kamerę termowizyjną.
Reagowanie na sytuacje awaryjne . Strażacy i inne służby już używają dronów do latania nad miejscami klęsk żywiołowych i katastrof spowodowanych przez człowieka. W przyszłości będzie można je bezpośrednio wykorzystać do zwalczania ich skutków. Istnieją już działające prototypy dronów strażackich.
Działania ratownicze . Bezzałogowe statki powietrzne pozwalają skrócić czas poszukiwań zaginionych osób na terenach górskich i leśnych. Ponadto mogą nieść zaopatrzenie i lekarstwa ofiarom, jeśli nie ma możliwości szybkiego wysłania do nich ratowników.
Sektor rolny . Choć w wyobraźni wielu dziedzina ta jest prymitywna, w rzeczywistości duże firmy aktywnie korzystają z rozwiązań technologicznych. Obecnie przy pomocy dronów planowanie powierzchni zasiewów odbywa się. Prowadzona jest również wizualna kontrola procesu wzrostu. Na przykład z lotu ptaka można rozróżnić rośliny zakażone szkodnikami lub miejsca o niewystarczającym nawadnianiu. W przyszłości bezzałogowe statki powietrzne będą mogły być masowo wykorzystywane do aplikacji płynnych nawozów czy pestycydów, a urządzenia o dużej nośności będą mogły przeprowadzać siew. Wyobraźnia twórców nie ogranicza się do tego, proponuje się np. wykorzystanie i dronów do zbierania owoców i odstraszania ptaków.
Dostawa dóbr . W przyszłości drony kurierskie będą mogły dostarczać żywność i paczki. Amazon uruchomił już pilotażowy projekt z wykorzystaniem dronów, choć nie sprawdził się on w najlepszy sposób. Na Ukrainie również przeprowadzono podobne eksperymenty z ekspresową dostawą za pomocą UAV. Przeprowadziły je Nova Poshta jesienią 2021 roku. Gdyby nie wojna na pełną skalę, która rozpoczęła się później, usługa ta mogłaby być już dostępna dla klientów.
Optymalizacja logistyki . UAV sprawiają, że dostawy naziemne są bardziej wydajne. Widok z lotu ptaka pozwala na monitorowanie ruchu ludzi i sprzętu w czasie rzeczywistym, a także tworzenie optymalnych tras uwzględniających ruch na drogach.
Ochrona przyrody . Obszar ten stale doświadcza problemów z finansowaniem, czego skutkiem jest brak ludzi do walki z kłusownictwem i nielegalną eksploatacją zasobów naturalnych, kontrolą rzek i mórz. Zastosowanie dronów pozwala nie tylko osłonić duże przestrzenie, ale także mniej przeszkadzać zwierzętom obecnością ludzi.
Kontrola komunikacji . Monitorowanie stanu gazociągów, linii energetycznych i innej komunikacji nie wymaga wysokich kwalifikacji, ale zajmuje dużo czasu odpowiednim służbom. Obecnie trwają już prace nad rozwiązaniami, które umożliwią przeniesienie tego zadania na drony. Dzięki specjalnemu sprzętowi i algorytmom drony mogą więc sprawdzać linie energetyczne, szukać wycieków gazu.
Postęp technologiczny (sieci neuronowe, nowe materiały, coraz pojemniejsze akumulatory itp.) otwiera coraz to nowe obszary zastosowań dronów, z których wiele jest trudnych do przewidzenia. Możemy jednak śmiało powiedzieć, że drony to jedna z najbardziej obiecujących technologii, która będzie kojarzona z wieloma zawodami przyszłości.
PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA DRONÓW W PRZYSZŁOŚCI
Już niedługo odbędzie się jedno z najważniejszych wydarzeń w świecie dronów. Wchodzi w życie rozporządzenie w sprawie obowiązkowego nadawania identyfikatora Remote ID dronom cywilnym w celu ich rozpoznania. Wszyscy producenci musieli wdrożyć tę technologię w produktach wprowadzonych na rynek po 30 maja 2023 roku.
Jeśli chodzi o perspektywy, globalne agencje analityczne wymieniają cztery obszary zastosowań dronów, które będą się rozwijać w ogromnym tempie:
rolnictwo . O sektorze rolniczym wspominaliśmy już wcześniej, ale perspektywa długoterminowa opiera się na prognozie, że do 2050 roku populacja Ziemi wzrośnie do 9,7 miliarda ludzi. Dlatego potrzebnych będzie wiele produktów rolnych i nie da się obejść bez dronów;
dziedzinie ubezpieczeń . Według szacunków Światowej Izby Ubezpieczeń od 1970 r. liczba wypłat z tytułu ubezpieczenia od klęsk żywiołowych wzrosła 8-krotnie. Firmy ubezpieczeniowe zaczynają aktywnie wykorzystywać drony do pozyskiwania zdjęć i filmów z miejsc katastrof w celu dokładniejszej analizy sytuacji;
budownictwo i górnictwo . W tych na pierwszy rzut oka bardzo różnych branżach drony pełnią tę samą funkcję – pozwalają monitorować przestrzeganie warunków bezpieczeństwa pracy w miejscach szczególnie niebezpiecznych;
przemysł wojskowy . Wzrost będzie tu obserwowany co najmniej przez następną dekadę. Głównymi kierunkami rozwoju są obniżenie ceny i zwiększenie zasięgu lotu dronów. Trwają również aktywne prace nad wdrożeniem sztucznej inteligencji i stworzeniem „świadomości roju” dla dużych grup dronów FPV, które mogą niezależnie grupować się lub dzielić, aby atakować cele w zależności od okoliczności. Oczekuje się aktywnego rozwoju technologii nawigacji precyzyjnej, głównie w zakresie rozwoju czujników Lidar.
Podsumujemy
Komercyjne drony już dawno przestały być tylko kosztowną zabawką. Wykazały się praktyczną przydatnością w wielu obszarach, które nie ograniczają się do fotografii ślubnej. Dodatkowym argumentem, aby rozpocząć doskonalenie zawodu związanego z dronami, jest fakt, że wiele ukraińskich firm należy do światowej czołówki w tej dziedzinie. A bezcenne doświadczenie zdobywane każdego dnia pozwala ubiegać się o wyższe stanowiska na rynku pracy w dziedzinie BSP.