На что способны дроны будущего

11 октября 2019 года высокоточное наблюдение на протяжении 50 км всего маршрута, пройденного колонной президента Китая Си Цзиньпина в Индии с помощью четырех беспилотных летательных аппаратов, разработанных Университетом Анны, заставило нас задуматься о возможностях, возникающих при разрешении примерно 3 см на высоте 100 м.

Но с другой стороны, атака беспилотников в Саудовской Аравии в сентябре 2019 года, в результате которой было уничтожено около пяти процентов мировых запасов нефти, породила сложный вопрос. Будут ли дроны служить благодетелям человечества или они станут оружием массового уничтожения и терроризма в будущем?

В отношении дронов существуют три фактора. Потребность в хороших технологиях, огромных инвестициях и быстром внедрении. Все три уровня могут сговориться в сценарии, в котором противоположные возможности процветания и разрушения могут сосуществовать в зависимости от наших дронов будущего .

Знакомство с дронами

Дрон - это беспилотный летательный аппарат (БПЛА), который может летать автономно с помощью специального удаленного устройства. Он имеет возможность выполнять определенные операции в воздухе, продиктованные компьютерной программой, тогда как управление режимами полета осуществляется с помощью устройств слежения, таких как GPS.

Происхождение дронов объясняется потребностью правительства и вооруженных сил в создании интеллектуальных боевых устройств с 1960-х годов. Во время войны во Вьетнаме армия США активно использовала беспилотные летательные аппараты для целей наблюдения, а затем их использовали израильские военные в 1982 году во время войны в Ливане.

Однако с развитием технологий дроны позже были адаптированы к различным формам для многих коммерческих приложений. К огромной пользе для человечества пришла помощь в доступе к ужасающим ситуациям, поиске пропавших без вести, создании 3D-карт, съемке ландшафта, охране дикой природы, инспекции трубопроводов, мониторинге движения, прогнозировании погоды и пожаротушении, сельском хозяйстве, фотографии, создании видео, академических проектах.

Даже службы доставки, особенно в условиях пандемии, могут принести пользу всем нам.

Стоимость дронов зависит от габаритов и функциональности. Дроны в мини-версии, которые помещаются на ладони, могут стоить всего 100 долларов, тогда как дроны военного уровня, которые помещаются в рюкзак, могут стоить десятки миллионов долларов. Один из самых больших военных дронов - MQ-4 Global Hawk длиной 47,6 футов, он шире, чем авиалайнер Boeing 737.

Одним из самых популярных дронов на рынке был DJI Phantom 3, известный своей профессиональной кинематографией. В дроне используется передовая технология, унаследованная от новейших дронов, таких как Mavic Air, Phantom 4 Pro, Inspire 2, Walkera Voyager 5 и т. Д.

Как работают дроны

Дрон изготовлен из легкого композитного материала для снижения веса и обеспечения покрытия большой высоты. Работа двигателя достигается за счет компактной многопропеллерной системы с высоким крутящим моментом, которая делает это устройство в высшей степени независимым и обеспечивает отказоустойчивость таким образом, что даже если какой-либо двигатель внутри этого устройства перестает работать; он продолжит летать, поскольку получит поддержку от гребных винтов, работающих в группе.

Эти винты управляются системами дистанционного управления с земли (GSC) с использованием радиоволн, включая Wi-Fi. Большинство этих устройств содержат съемные батареи, поэтому они могут оставаться в воздухе в течение длительного времени. Время полета можно увеличить за счет использования в конструкции мощных аккумуляторов.

Скорость вращения и другие параметры передаются гироскопами и датчиками на компьютеры, которые используют алгоритмы для корректировки положения дрона. Это позволяет дрону оставаться сбалансированным, постоянно зависать и двигаться вперед, назад или вертикально.

Компьютерные алгоритмы помогают оператору дрона управлять спуском дрона. Хотя пилот беспилотника может контролировать, где и когда он движется, именно алгоритмы компьютерного позиционирования обеспечивают автоматический уровень устойчивости.

Навигационные системы, такие как GPS, закреплены в носовой части дрона, что сообщает точное местоположение дрона. При желании бортовой альтиметр может сообщать векторы высоты и удерживать дрон на определенной высоте, если это задано диспетчером.

Развивающиеся технологии

Последние современные дроны в сфере высоких технологий во многих отношениях успешно превосходят предыдущие версии.

• Системы предотвращения столкновений - Датчики обнаружения препятствий используются для сканирования окрестностей, а программные алгоритмы преобразуют изображения в 3D-карты, позволяющие дрону обнаруживать препятствия и избегать их. Самый популярный пример - новейшие модели DJI Mavic 2 Pro и Mavic 2 Zoom, которые распознают препятствия со всех 6 сторон.
• Функция запрета полетов - Чтобы повысить безопасность полетов и предотвратить несчастные случаи в зонах ограниченного доступа, которые регулируются и классифицируются FAA (Федеральное управление гражданской авиации), последние дроны DJI и других производителей включают функцию «Зона запрета полетов», которая предупреждает о входе в эти зоны.
• Передача видео в реальном времени FPV - Технология, основанная на FPV (вид от первого лица), состоит из видеокамеры, которая установлена ​​на дроне и транслирует видео в реальном времени с помощью радиосигнала пилоту на земле. Это дает возможность наземному пилоту работать на борту в режиме реального времени, позволяя дрону летать намного выше и дальше, чем можно было бы смотреть на самолет с земли.
• Умный интерфейс - Сегодня большинством дронов можно управлять с помощью пульта дистанционного управления или из приложения для смартфона, которое можно загрузить из Google Play или Apple Store. Такое приложение для конкретного производителя позволяет полностью контролировать дрон.

Новые направления и перспективы бизнеса

Дроны, используемые в коммерческих целях, процветают. Это даст разным предприятиям широкую возможность увеличить свои доходы и поможет мировой экономике расти невообразимыми способами.

• Транспортные услуги - Согласно последним сообщениям, Google и Amazon разрабатывают собственные беспилотники, чтобы грузы можно было доставлять по воздуху в гораздо более короткие сроки. Facebook планирует разработать гигантские дроны для передачи сигнала в удаленные места для доступа в Интернет.

  В 2018 году компания Boeing объявила о создании прототипа беспилотного электрического грузового летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой (CAV), который может нести до 500 фунтов полезной нагрузки. В рамках инициативы ВЭФ «Медицина с неба» Telangana Govt утвердил схему использования дронов для доставки на «последней миле» основных медицинских материалов, таких как кровь и медицинские образцы, с целью расширения доступа к медицинской помощи для сообществ по всему миру. государство. Репортеры новостей также используют дроны для сбора информации из недоступных мест.

• Сотрудничество с Интернетом вещей - Интегрированная система дронов с наземными сенсорными сетями IoT может помочь сельскохозяйственным компаниям контролировать землю и посевы, энергетические компании обследуют линии электропередач и рабочее оборудование, а страховые компании отслеживают недвижимость на предмет претензий и полисов. В 2015 году в Остине, штат Техас, был проведен эксперимент, в ходе которого дроны успешно обнаружили сети Интернета вещей, которые присутствовали в жилых и деловых районах города.
• Измерение и оценка - Дроны могут измерять и записывать высоту посевов, зданий и гор. Для этого используется технология дистанционного зондирования, называемая лидаром, которая освещает цель лазером и вычисляет расстояние и высоту, измеряя то, что отражается назад.
• Исследования атмосферы - Дроны могут летать в небезопасные и недоступные районы, чтобы измерять качество воздуха, проверять наличие определенных микроорганизмов или атмосферных элементов и даже обнаруживать землетрясения.
• Запись в прямом эфире - В настоящее время телевизионные спортивные сети используют дроны для съемки видеозаписей спортивных мероприятий, которые в противном случае было бы трудно получить.

Принимая во внимание такие обширные области применения новых приложений, вот некоторые недавние бизнес-прогнозы по экономике дронов:

• По оценке PricewaterhouseCoopers, рынок услуг для предприятий, использующих дроны, превышает 127 миллиардов долларов, при этом основными отраслями промышленности являются инфраструктура в 45,2 миллиарда долларов, сельское хозяйство в 32,5 миллиарда долларов и транспорт в 13 миллиардов долларов.
• Международная ассоциация беспилотных транспортных систем (AUVSI) прогнозирует, что индустрия дронов создаст более 100 000 рабочих мест в США и добавит 82 миллиарда долларов в экономику США к 2025 году.
• Goldman Sachs прогнозирует, что в период с 2016 по 2020 год рынок беспилотных летательных аппаратов составит 100 миллиардов долларов, причем большую часть из них будут составлять военные с расходами в 70 миллиардов долларов. Предполагается, что потребительские дроны займут 17 миллиардов долларов на этом рынке, а коммерческое и гражданское государственное использование составит 13 миллиардов долларов.
• Институт исследований в области разоружения Организации Объединенных Наций в своем отчете за 2017 год указал, что к 2022 году мировой рынок дронов может вырасти в четыре раза по сравнению со стоимостью 2015 года и превысить чистую стоимость в 22 миллиарда долларов, включая дроны, используемые как для военных, так и для невоенных целей. .

Приведенные выше данные ясно указывают на то, что дроны никуда не денутся, а также на угрозу, которую они представляют, если попадут в небезопасные руки.

Угрозы распространения

Какими бы впечатляющими ни казались дроны, на данный момент они могут стать опасным оружием в будущем. Растущая популярность дронов и простота использования являются причиной ряда проблем, связанных с конфиденциальностью, безопасностью и безопасностью. Следовательно, важность поиска способов безопасного сосуществования с пилотируемыми самолетами становится все более актуальной.

• Угрозы конфиденциальности - Эти озорные шпионы в небе могут фотографировать людей в их домах или других частных местах. Например, такой журнал, как Splash News, собрал около 200 наборов фотографий небольших эпизодов из жизни знаменитостей. Дроны также были обнаружены в потенциально небезопасных районах, таких как городские районы и около аэропортов.
• Столкновения - Увеличение трафика дронов может привести к столкновениям в воздухе и потере управления дроном. Угроза полета дронов слишком близко к коммерческим самолетам вызвала призывы к регулированию. Например, в июне 2019 года Иран сбил военный беспилотник США. Воздействие заключалось в сдерживании основных авиалиний по всему миру, чтобы избежать нападения по ошибке при входе в воздушное пространство страны.
• Возможность гражданских нападений - Дроны относительно дешевле по сравнению с обычным оружием, но могут давать гораздо более разрушительные результаты. Именно эта легкая в приобретении, простая в эксплуатации и надежная технология делает его привлекательным оружием массового поражения. В исследовании, проведенном в 2017 году Институтом исследований в области разоружения Организации Объединенных Наций (UNIDR), говорится, что те же характеристики, которые делают дроны привлекательными для военных, могут сделать вооруженные дроны особенно уязвимыми для неправомерного использования. Согласно отчету Penn Political Review, многие вооруженные группировки, такие как хуситские повстанцы, ливанская Хезболла, Хамас, ливийские ополченцы, украинские сепаратисты, курдская пешмерга, Аль-Каида в Сирии, колумбийские FARC, обладают и используют беспилотные летательные аппараты. Кроме того, недавний случай атаки дронов на нефтяной объект Saudi Aramco доказывает, что дорогие системы обнаружения ракет оказываются неэффективными для беспилотных летательных аппаратов из-за их малой высоты и малой скорости.
• Взлом - Дроны в некотором смысле похожи на летающие компьютеры с операционной системой и программным обеспечением с программируемым кодом, который можно взломать. Дроны были разработаны, чтобы летать в поисках других дронов, взламывать их беспроводную сеть, отключать владельца и брать на себя управление.

Правительственные правила безопасности

Со временем регулирующие органы по всему миру приняли меры для предотвращения возможного неправомерного использования дронов.

• Китай: Любой дрон весом более 15 фунтов или летающий на высоте более 400 футов требует лицензии Управления гражданской авиации Китая (CAAC).
• Великобритания: Управление гражданской авиации (CAA) требует регистрации дронов весом более полуфунта и запрещает полеты на высоте более 500 футов.
• США: FAA специально предписывает определенные правила, такие как сертификат дистанционного пилота для коммерческих дронов и регистрацию для скорости до 100 миль в час, операции только при дневном свете с соответствующим освещением для предотвращения столкновений и запрет на эксплуатацию БПЛА над неучастниками под крытой структурой или внутри крытый стационарный автомобиль.
• Европа: SESAR (Исследование единого европейского неба по ATM) планирует развертывание базовых услуг U-space, включая электронную регистрацию, электронную идентификацию и геозону дронов, а также полную интеграцию с пилотируемой авиацией во избежание помех и столкновений с коммерческими самолетами.

Заключение

Дроны - великолепный дар технологий. Их широкомасштабное расширение вдохновляет почти все страны на разработку своих дронов для различных приложений. Сегодняшний дрон - это сочетание всех передовых технологий, таких как микроконтроллеры, GPS, Wi-Fi и сенсорные блоки. Им необходимо работать синхронно, что дает возможность вести бизнес многим компаниям и стартапам. Кроме того, обилие комплектов дронов, простые для изучения языки программирования и учебные материалы в Интернете позволяют новичкам создавать и кодировать дроны.

Роль правительства жизненно важна в таком сценарии для обеспечения разработки недорогих систем обнаружения. Такие системы должны быть достаточно продвинутыми, чтобы обнаруживать злонамеренные дроны и создавать строгие правила. Чтобы злоумышленники не злоупотребляли этой драгоценной технологией.