Jak fungují drony (a co je technologie dronů)?

Pokud jste si právě zakoupili svůj první dron nebo je už nějakou dobu používáte, ale nevíte, jak skutečně fungují, a chcete se dozvědět více, jste na správném místě.

Díky ovladačům, joystickům a aplikacím je létání s dronem stejně snadné jako hraní videohry. Ale uvnitř dronu jsou malé části, které všechny spolupracují, aby zajistily, že dron může létat. Jak tedy drony fungují?

Nejdůležitějšími částmi dronu jsou operační systém a letový ovladač. Baterie napájejí rotory a způsobují, že roztočí vrtule a generují vztlak. Letový ovladač využívá data shromážděná akcelerometry, barometry, magnetometry, gyroskopy a ovladačem, aby zůstal ve vzduchu.

Další důležité funkce, které zlepšují fungování dronu, zahrnují GPS, detekci překážek a vyhýbání se kolizi, kamery a software.

Pokračujte ve čtení, abyste zjistili, jak fungují všechny součásti dronu a jak všechny přispívají k letu dronu.

Jak létají drony (technologie pohonu dronů UAV)

Hodně jde do toho, že dron generuje vztlak nahoru a provádí různé pohyby. A v této části probereme, jak to všechno funguje. Ale předtím si nejprve vyjmenujme všechny součásti, které hrají roli v pohonu dronu:

• Motor
• Zvonek motoru
• Stator motoru
• Vrtule
• Řídič letu
• Ložiska
• Vinutí

Než budeme diskutovat o tom, jak každá z těchto částí funguje, pojďme definovat některé běžné pohyby dronu:

• Yaw – To je, když se přední část dronu otáčí ve směru nebo proti směru hodinových ručiček.
• Rozteč – Toto je sklon, který dron zaujímá v závislosti na směru, kterým se pohybuje. Pro zrychlení vpřed spustí drony přední část a zvednou zadní část. Chcete-li couvat, zvednou přední část a sníží zadní část.
• Roll – Jedná se o pohyb, při kterém se dron pohybuje doleva nebo doprava.

Úlohu vrtulí a motorů v každém z těchto pohybů vysvětlím později v článku.

Motorky dronů

Jedná se o jednu z nejdůležitějších částí pohonného systému. Baterie napájejí motory a způsobují jejich rotaci vysokou rychlostí. V důsledku toho motory otáčejí vrtulemi a vytvářejí vztlak. Docela snadné, že? Spíš ne.

Existují dva hlavní typy motorů; bezkomutátorové a kartáčové motory. Bezkomutátorové motory jsou nejběžněji používané, protože jsou účinné, odolné a mohou se otáčet velmi vysokou rychlostí.

Jaký je tedy rozdíl mezi kartáčovanými a bezkomutátorovými motory? Vše záleží na tom, jak fungují. Než ale vysvětlím rozdíly, pojďme definovat hlavní části, které je odlišují.

• Stator – Stator je část motoru, která má vinutí. Je to část, která poskytuje magnetické pole, které pak iniciuje rotaci rotoru. Pro vytvoření magnetického pole mají statory vinutí z měděného drátu, které se změní na magnety pokaždé, když jimi prochází proud. Ve většině případů je stator stacionární.
• Rotor – Rotor je část, která se otáčí a způsobuje rotaci v hřídeli, která následně způsobuje rotaci vrtulí.
• Vzduchová mezera – Toto je vzdálenost mezi rotorem a statorem. Čím větší je, tím méně účinné budou motory.
• Motor Bell – Toto je část, která způsobuje otáčení vrtulí ve směru nebo proti směru hodinových ručiček.

Kartáčované i bezkomutátorové motory mají stator a rotor. Alev kartáčovaných motorech poskytuje stator neustále permanentní magnetické pole. Statory obklopují rotor, který bude mít opačnou polaritu, a rotace v rotoru nastane, když kartáče komutátoru interagují se zdrojem energie.

Kontakt těchto kartáčů s napájecím zdrojem způsobuje, že kartáčované motory jsou neúčinné, protože se rychleji opotřebovávají a produkované teplo urychluje opotřebení dronu.

Na druhou stranu vybrushless motory postrádají kartáče. Místo toho se stator zapíná a vypíná a v případě potřeby vytváří magnetické pole. Přitahování a odpuzování mezi statorem a rotorem je příčinou rotace. A protože nedochází k žádnému kontaktu, jako u kartáčů v kartáčovaných motorech, nedochází k vytváření tepla a dochází k minimálnímu opotřebení.

Ložiska motoru dronu

Ložiska jsou často přehlížena a možná nebudete vědět, že existují, pokud nezkontrolujete motory. Přesto jsou velmi užitečné při minimalizaci výše zmíněné vzduchové mezery a udržení rotorů na místě, když se otáčejí.

Ve skutečnosti, pokud vaše motory selžou, je pravděpodobné, že problémem jsou ložiska. Pokud jde o ložiska, existují ložiska stíněná a nestíněná. Stíněná ložiska fungují nejlépe pro motory dronů, protože motory se otáčejí vysokou rychlostí a generují velmi vysoké teploty, které by mohly ložiska zničit.

Vrtule dronů

Vrtule se musí otáčet v různých směrech, aby vytvořily vztlak a udržely dron ve vzduchu. V každém páru vrtulí se jedna otáčí ve směru hodinových ručiček (CW) a druhá proti směru hodinových ručiček (CCW).

Jak se otáčejí, vytvářejí zónu nízkého tlaku. Vzduch se pohybuje z oblastí nízkého tlaku do oblastí vysokého tlaku. Díky tomu se dron dokáže pohybovat nahoru, dolů, dopředu nebo dozadu podle toho, jakými otáčkami se vrtule otáčejí.

Také množství generovaného tahu musí vyvážit váhu dronu, což způsobí, že se vymrští do vzduchu.

Počet vrtulí

Většina dronů má 4 vrtule a jsou známé jako kvadrokoptéry. Nestalo se to náhodou nebo jako způsob, jak dát dronům jejich typický vzhled. Je za tím důvod. Abychom to lépe vysvětlili, začněme tím, že předpokládejme, že dron měl jednu vrtuli.

Takový dron by generoval dostatečný vztlak, aby ho vyhnal do vzduchu, ale ovládání dronu bude velmi obtížné, protože nemá žádný způsob, jak se pohybovat vpřed nebo vzad. Kromě toho se dron bude neustále otáčet v opačném směru. To je ve skutečnosti podle Newtonova 3 zákona pohybu; když dva objekty interagují a jsou v pohybu, budou se navzájem ovlivňovat v opačných směrech.

Možností by bylo také mít dron se dvěma vrtulemi. A ve skutečnosti by to pomohlo ušetřit energii baterie. Kromě toho, když se vrtule otáčí různými směry, zrušíte točivý moment vykazovaný jednorotorovým dronem. Je však stále obtížné ovládat takový dron, protože není stabilní.

Na rozdíl od dronu se 2 vrtulemi není dron se 3 vrtulemi možností, protože ruší vše, co dron se 2 vrtulemi řeší.

A to nám zbývá jen se čtyřmi nebo více vrtulemi. Kvadrokoptéry mají dokonalou rovnováhu, která umožňuje dronům vznášet se, uhánět vpřed a provádět manévry, aniž by havarovaly. Dojde k tomu, že se všechny motory vzájemně vyruší, čímž si udrží stabilitu a zabrání nechtěnému otáčení.

Více vrtulí vytváří větší stabilitu, ale také vytváří větší tah na baterii. Ideální počet je tedy 4 vrtule.

Směrový pohyb

Při vznášení dostávají všechny motory stejný výkon a otáčejí se stejnou rychlostí.

Pro pohyb vpřed přední vrtule zpomalí, zatímco zadní vrtule zvýší svou rychlost. Díky tomu se dron nakloní dopředu snížením přední části.

Při vybočení se motory v diagonálním vzoru zpomalí, což umožní dronu rotovat na ose doleva nebo doprava.

Při otáčení se rotory nalevo nebo napravo zpomalí v závislosti na směru, kterým se chcete natočit.

Jak fungují letové ovladače (aplikace pro vysílač, přijímač a chytrý telefon)

Nyní jsou všechny manévry vysvětlené výše zabudovány do dronu, ale je tu další dílek skládačky; letové ovladače. Dokážete si představit, že byste museli ručně ovládat otáčky různých rotorů, abyste dron otočili doprava nebo doleva?

A to je důvod, proč drony potřebují letový ovladač, zařízení, které shromažďuje data z různých senzorů a používá tato data k řízení pohybu dronu. Letový ovladač je kombinací hardwaru a firmwaru, který obsahuje algoritmy, které mu umožňují porozumět všem datům, která přijímá ze senzorů a ovladačů.

Prostřednictvím procesu zvaného fúze senzorů letový ovladač shromažďuje všechna data a používá je k rozhodování v reálném čase. Dobrým příkladem algoritmů je Kalmanův filtr, který umožňuje správci používat minulá a současná data k přijímání přesných rozhodnutí.

Jak to všechno funguje

Jak již bylo zmíněno dříve, drony zrychlují, otáčí se, zpomalují tonutí nebo se kutálejí změnou rychlosti motorů. Jakmile tedy letový ovladač shromáždí data ze senzorů, odešle je do elektronického regulátoru rychlosti (ESC), který je poté interpretuje zvýšením nebo snížením napětí v závislosti na akci, kterou chcete provést.

Pokud například chcete zrychlit vpřed, ESC sníží napětí předních rotorů, aby je zpomalilo, a zvýší napětí zadních vrtulí.

Letový ovladač také přijímá informace z dálkových ovladačů. Vše, co musíte udělat, je zatlačit joysticky nahoru, dolů, doleva nebo doprava a dálkový ovladač pošle tyto příkazy rádiovým signálem do dronu. Na druhém konci má dron přijímač, který přijímá tyto signály, interpretuje je a provádí příkazy na dronu.

Pokud je váš dron ovládán prostřednictvím smartphonu, dron a zařízení obecně komunikují prostřednictvím Wi-Fi. Většina dronů má své vlastní aplikace pro drony, které, když si je nainstalujete do smartphonu, vám umožní snadno ovládat dron s dálkovým ovladačem nebo bez něj. Ale dosah může být ve srovnání s použitím ovladače omezený.

Provozní rozsah

Když už mluvíme o dosahu (nejvzdálenější vzdálenost, kterou může dron urazit od ovladače), může se lišit od několika stop až po několik mil v závislosti na dronu, který používáte, a síle připojení. U dronů na hraní je to obvykle několik stop, ale u spotřebitelských a profesionálních dronů, jako jsou drony DJI, to může být až 5 mil.

Společnost DJI si udělala jméno ve světě spotřebitelských dronů tím, že vybudovala OcuSync, pokročilý komunikační systém, který jim umožňuje mít dlouhý operační dosah.

U některých dronů si můžete zakoupit také prodlužovače dosahu, které umožní dronu pracovat dále, než bylo původně stanoveno. Měli byste však také věnovat pozornost předpisům, protože pokud nemáte oprávnění, měli byste s dronem vždy létat v přímé viditelnosti.

Jak fungují senzory (systém IMU)

Nyní si promluvme o různých senzorech, které najdete v dronu. Ale než to uděláme, je důležité si uvědomit, že dron nemůže efektivně létat bez senzorů. Tato zařízení jsou malá jako mravenec, ale jsou to minipočítače, které pomáhají měřit okolí a posílají přesná data do letového ovladače, což má velký vliv na stabilizaci letu dronu. Čím více senzorů má dron, tím více bude odpovídat za chyby nebo síly, které na dron při letu působí. Podívejme se na každou z nich.

Akcelerometry

Akcelerometry, známé také jako MEMS (mikroelektrické mechanické systémy), využívají kapacitní a piezoelektrickou technologii k detekci lineárního zrychlení způsobeného gravitací . V kapacitní technologii jsou kondenzátory umístěny paralelně. Jakákoli změna zrychlovacích sil ovlivňuje vzdálenost mezi těmito kondenzátory, ovlivňuje jejich kapacitu a odesílá signály do letového ovladače.

Na druhé straně piezoelektrika měří orientaci pomocí mikroskopických krystalů zhutněných v důsledku zrychlení. Změna zrychlovacích sil ovlivňuje tlak, který mění hmotnost a odolnost těchto krystalů. Akcelerometry jsou umístěny ve 3osém vzoru, takže mohou detekovat pohyb a orientaci dronu ve všech směrech.

Gyroskopy

Gyroskopy jsou další důležitou funkcí, která pomáhá stabilizovat dron. Skládají se z kola otáčejícího se na ose. Toto kolo se otáčí tak, že i když se dron nakloní, bude stále udržovat rovnováhu.

Drony čelí široké škále sil ve vzduchu, včetně větru a gravitace. V důsledku toho může být velmi obtížné ovládat dron, zvláště když jsou velké poryvy větru. Gyroskopy jsou navrženy tak, aby detekovaly všechny tyto síly a kompenzovaly je, takže dron bude vypadat neovlivněně.

Samozřejmě budou platit další faktory, jako je síla větru a hmotnost dronu. Ale z větší části se budou drony jevit jako stabilní při mírném větru. Gyroskopy také převádějí tyto pohyby na signály a posílají je do ESC.

Možná jste slyšeli o 3-osých gyroskopech a 6-osých gyroskopech. Dron potřebuje pouze 3osé gyroskopy, ale většina výrobců dronů zmiňuje 6osé gyroskopy, protože berou v úvahu jak gyroskopy, tak akcelerometry.

Magnetometry

Magnetometry měří magnetický tok podél osy náklonu, stáčení a náklonu, což pomáhá detekovat orientaci dronu ve vztahu k severnímu magnetickému pólu . Při létání v oblastech s velkým množstvím elektromagnetického rušení nebo jakéhokoli jiného druhu rušení pomáhají magnetometry shromažďovat tato data a odesílat je do letového ovladače.

Barometrické senzory

Také známé jako tlakové senzory, barometry měří atmosférický tlak, aby pomohly určit výšku dronu . Pokud jste u většiny prodávaných dronů narazili na funkci známou jako udržování nadmořské výšky, pak je to jeden ze senzorů, které tuto funkci umožňují. Někdy barometrické senzory spolupracují se senzory GPS, aby určily výšku dronu a udržovaly ji.

Snímače vzdálenosti

Tyto senzory používají lasery, Lidar nebo ultrazvukové vlny k měření vzdálenosti před dronem a detekci jakýchkoli překážek.

LED kontrolky dronu

Všechny drony jsou vybaveny LED světly. A i když je lze považovat za dekorace, tato LED světla plní svůj účel. Ve většině případů se používají k informování o stavu dronu. V tomto příspěvku jsme toho o LED světlech pro drony probrali hodně, ale níže jsou ty hlavní a co znamenají.

• Červená může znamenat nízkou úroveň nabití baterie, IMU nebo jiné systémové chyby, režim RTH nebo režim agility.
• Zelená je také běžná barva, která často ukazuje, že úrovně baterie jsou vhodné pro vzlet nebo pro zobrazení, že se GPS připojilo k dostatečnému počtu satelitů.
• Bílá – Bílé diody LED mohou znamenat špatné připojení GPS nebo jeho nedostatek nebo to, že je vysílač vypnutý.
• Modrá – Modrá může znamenat režim naslepo nebo režim stability.
• Oranžová/žlutá – Tyto barvy mohou znamenat špatné spojení GPS nebo špatnou kalibraci kompasu, kterou je třeba opravit.
• Fialová – Tato barva se používá k zobrazení režimu Návrat na domovskou stránku nebo Následuj mě. Pokud však bliká, může to znamenat problém s těmito režimy. Používá se také k označení režimu AP u některých dronů.

Níže je uveden další typ LED světel.

• Antikolizní světla – Někdy označovaná jako navigační světla, jsou to světla, díky nimž je váš dron viditelný z velké dálky a pomáhá operátorovi zabránit jeho nárazu do jiných dronů nebo jiných objektů. Podle předpisů FAA, včetně nedávných předpisů Remote ID, musíte mít tato světla, pokud chcete létat v noci. Mohou být modré, červené, bílé, blikající nebo neblikající v závislosti na modelu dronu.

Poznámka :Různé barvy mohou znamenat různé věci v závislosti na dronu, který používáte. Proto je důležité, abyste si vždy prostudovali pokyny ve své konkrétní příručce.

GPS

GPS ve svém telefonu nebo autě, které vám pomáhá s navigací, samozřejmě znáte, ale mají ji i drony. Instalace GPS do dronů je jedním z důvodů, proč jsou drony schopny provádět sběr dat na základě polohy, jako je průzkum a letecké snímky. Jak to tedy funguje?

Aby GPS fungovalo, musí být v dronu a satelitech obíhajících kolem Země umístěn modul GPS nebo čip. V současné době obíhá kolem Země nejméně 32 satelitů GPS, známých také jako GLONASS (Global Navigation Satellite System). GLONASS je ruský satelitní systém navržený pro aplikace určování polohy armádou a civilisty.

V danou chvíli však bude fungovat pouze asi 24. Nyní se dron nemusí připojovat ke všem 24 satelitům. Musí se připojit alespoň k 8, ale čím více satelitů se modul může připojit, tím lépe. Modul komunikuje s těmito satelity za účelem výpočtu své polohy.

V aplikacích pro drony jsou pruhy ukazující sílu připojení GPS. A jak již bylo zmíněno dříve, existují dokonce LED kontrolky, které vás upozorní na jakékoli problémy s GPS. Pokud váš dron nemá přístup k dostatečnému množství satelitů, nemusí vzlétnout. Některé z důvodů, proč máte špatné připojení GPS, zahrnují oblačnost, vysoké stromy, vysoké budovy nebo hory.

Nyní, když víte, jak GPS funguje, níže jsou některé ze způsobů, jak pomáhá fungování dronu.

Zadržení nadmořské výšky

Jak již bylo zmíněno dříve, GPS a barometrické senzory mohou pomoci udržet výšku dronu . Některé drony jsou dodávány s výškovým limitem a FAA také vyžaduje, aby drony udržovaly výšku menší než 400 stop. V tomto případě může GPS pomoci detekovat a omezit dron na určitou výšku.

Najetím myší

Také známé jako držení pozice, to je místo, kde dron vzlétne a zůstane na stejném místě a výšce, dokud do něj nezačnete zadávat pokyny. Díky tomu je řízení s dronem velmi snadné i pro začátečníky.

Když si nejste jisti ovládáním, dron se nepohne, může se trochu posunout, zvláště když fouká vítr, ale vždy to napraví.

Návrat domů

To je další zcela nezbytná funkce, zejména v nouzových situacích, jako je nízká úroveň baterie. Návrat domů umožňuje dronu vrátit se na místo vzletu a nejlepší způsob, jak toho dosáhnout, je mít souřadnice tohoto místa.

Proto je důležité správně zkalibrovat GPS a umožnit mu uzamknout místo vzletu. Když to uděláte, jakmile spustíte funkci RTH, neztratíte dron po cestě.

Některé drony automaticky zahájí RTH, pokud ztratí spojení, mají nízkou úroveň baterie nebo zaznamenají rušení.

Autonomní létání (Waypoints)

Dron nyní může létat na autopilota díky GPS. Jak? Jediné, co musíte udělat, je přiřadit waypointy, což jsou souřadnice, kterými může dron proletět. Pokud jej používáte pro natáčení, mapování nebo průzkum, můžete se soustředit na produkci vysoce kvalitních záběrů, zatímco dron létá sám.

Detekce radaru

Stejně jako letadla nebo lodě mohou být drony detekovány radarem. Vše závisí na tom, jak funguje radar. Radarové systémy jsou určeny k detekci těles vysílající rádiové signály. A jak již bylo zmíněno dříve, drony komunikují s ovladači prostřednictvím rádiových signálů.

Můžete tedy navrhnout systém, který identifikuje signály v dosahu komunikačního signálu dronu a další chování, které drony vykazují. Ve skutečnosti takové systémy již existují. Mezi dobré příklady patří aeroskop od DJI, AirSpace Galaxy a DeDrone.

Interní kompas a funkce zabezpečení proti selhání

Drony mají také vnitřní kompasy, které spolupracují s GPS pro zvýšení stability a zajištění správné orientace dronu. Kompas je častěji dodáván s modulem GPS.

Při nastavování dronu je jednou z nejdůležitějších věcí kalibrace kompasu. Většina dronů nevzlétne, pokud není zkalibrován kompas, takže si ověřte, jak to udělat.

Chcete-li kompas efektivně zkalibrovat, ujistěte se, že se nacházíte v široce otevřené oblasti, v oblasti bez magnetického rušení a bez elektronického zařízení. Kalibrace je také důležitá, když se přestěhujete na jiné místo.

Pamatujte, že pokud je kompas nesprávně zkalibrován, většina funkcí GPS, včetně vyhledání satelitů, nebude fungovat.

Kompasy pro drony mají také magnetometry, které, jak jsem již zmínil dříve, odhalí jakékoli anomálie a pomohou letovým kontrolorům zvážit všechny faktory. To vše má zajistit správnou orientaci dronu a zabránit jakémukoli úletu, který je často způsoben špatným GPS a elektromagnetickým rušením.

Technologie detekce překážek a předcházení kolizím

Když jsem mluvil o senzorech, zmínil jsem, že drony využívají k detekci překážek širokou škálu technologií. Patří mezi ně LiDAR, monokulární vidění, doba letu, ultrazvuk, stereo vidění a infračervené vidění.

Ale to je spousta senzorů. Jak je tedy všechny drony využívají, aby se vyhnuly překážkám? Pomocí kombinace modelování, algoritmů, strojového učení a umělé inteligence. Algoritmy lze trénovat na tom, jak různé objekty vypadají, a „naučí se“ spojovat každý objekt, který vidí, s tím, co již znají, aby určili, zda se jedná o překážku nebo ne.

Další fascinující technologií, která umožňuje vyhýbání se překážkám, jeSLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Tato funkce umožňuje dronům mapovat jejich aktuální prostředí na základě předem nainstalovaného již existujícího prostředí a dat shromážděných senzory.

Vyhýbání se kolizi

Nyní to, co jsem právě vysvětlil, pomáhá dronu detekovat objekt před sebou. Ale aby se zabránilo objektu, bude muset vypočítat, kde přesně tento objekt je, a najít alternativní cestu. Jedním ze způsobů, jak toho drony dosahují, je stereopse nebo stereo vidění.

Zjistíte, ženejpokročilejší drony budou mít vpředu dvě kamery. Jakmile získají obraz objektu ve 2 perspektivách, mohou vypočítat 3D perspektivu pomocí triangulace. To jim umožňuje prohlížet si své prostředí ve 3D a vnímat jak vzdálenost, tak hloubku.

Inteligentní letové režimy

Jak bylo v tomto článku několikrát zdůrazněno, drony aktivně shromažďují data, která pak lze použít k zmapování cesty, kterou bude dron sledovat, s minimálním vstupem od pilota. S pomocí operačního systému (více o tom později) můžete také předprogramovat různé letové vzory, které může dron provádět sám. Tyto režimy jsou také známé jako inteligentní letové režimy.

Kromě detekce objektů tato technologie také umožňuje dronům identifikovat objekty, známé také jako Follow-Me nebo ActiveTrack v dronech DJI. Jako takový se můžete uzamknout jako POI a běhat, bruslit nebo se účastnit jakékoli aktivity a dron vás bude při natáčení sledovat a zároveň se vyhýbat jakýmkoli překážkám na cestě.

Mezi další inteligentní letové režimy patří;

• Pozastavení nadmořské výšky
• Automatický návrat domů
• Režim polohy (režim P)
• Režim postoje (režim ATTI)
• TapFly –
• Rychlé záběry – Droni, Helix, Circle, Rocket atd.
• Trasové body
• Kinematografický režim

Parametry v reálném čase

V dnešní době jsoudrony navrženy tak, aby sdělovaly své telemetrické informace v reálném čase ovladači nebo aplikaci. To zahrnuje úrovně baterie, připojení GPS, nadmořskou výšku a další aspekty dronu.

Můžete také dostávat upozornění, když překročíte provozní rozsah, když letíte příliš vysoko nebo dokonce, když létáte v omezených oblastech. Všechny tyto informace usnadňují sledování dronu a minimalizují pády.

Geofencing

Geofencing je funkce, která vynucuje omezení a upozornění, když dron vstoupí do omezeného vzdušného prostoru, známého také jako bezletové zóny. Mezi tyto zóny patří vojenské základny, Bílý dům, letiště, věznice atd. Pokud nenajdete způsob, jak toto omezení obejít, váš dron v těchto oblastech nevzlétne.

Ne všechny drony však geofencing omezuje. Aby dron fungoval, musí mít GPS a musí být integrován s mapou obsahující bezletové zóny.

Operační systémy dronů (firmware)

Drony si lze nejjednodušeji představit jako létající počítače. Jak jsme zjistili, hodně se děje, když dron vzlétne a když je ve vzduchu. Jsou zde senzory sbírající data, komunikaci s ovladačem, vrtulemi, bateriemi a mnoha dalšími funkcemi.

Ale co pohání celý tento systém? Drony mají firmware, často postavený na operačním systému Linux, i když některé používají MS Windows. Existuje také několik operačních systémů pro drony s otevřeným zdrojovým kódem, které mohou výrobci použít namísto vytváření jednoho od začátku. Patří mezi ně;

• Linuxový Dronecode
• FlytOS
• Auterion

Firmware dronu je třeba pravidelně aktualizovat, aby bylo zajištěno, že všechny součásti dronu fungují tak, jak mají, nebo aby byly zavedeny nové funkce.

Software a firmware

Aby bylo možné efektivně zapadnout do různých průmyslových odvětví, došlo ke zvýšenému vývoji softwaru pro drony. Níže jsou uvedeny některé z nejpopulárnějších odvětví, kde jsou drony použitelné, a software, který mohou drony používat.

• Natáčení a fotografování – Lightworks, iMovie, VSDC Free Video Editor, HitFilm Express a Davinci Resolve.
• Měření, mapování a letecké snímkování – DroneDeploy, Pix4D, ArcGIS, Maps Made Easy a PrecisionHawk.
• Stavba – 3DR, PixPro a Datumate.
• Zemědělství – SLANTRANGE, AgEagle.

Fotoaparát

Díky technologickému pokroku je nyní možné k dronům připojit vysoce kvalitní kamery. Jak již bylo zmíněno, drony nyní hrají hlavní roli při natáčení a fotografování, kde jsme dříve potřebovali vrtulníky a další drahé vybavení.

Za mírnou cenu je možné najít dron, který dokáže natáčet ve 4K při 30 snímcích za sekundu. Dobrým příkladem, že je to jak hobby dron, tak profesionální dron, je DJI Mavic Mini 2. Řada Mavic, zejména drony Mavic Air, jsou jedny z nejlepších fotografických dronů pro začátečníky i zkušené fotografy díky snadnému použití, prodlouženému letu časy, vynikající kamery a pokročilé systémy řízení letu.

Drony, jako je řada Autel Robotics EVO II, mohou dokonce natáčet v rozlišení 8K. A drony, jako je řada Inspire od DJI, obsahují Zenmuse X7, který dokáže natáčet v rozlišení 6K, a pomohly natočit mnoho filmových trháků.

Kromě natáčení ve vysokém rozlišení mají některé drony také funkci zoomu, která umožňuje dronům pozorovat objekty zblízka, i když jsou na dálku. V závislosti na dronu, který používáte, může mít funkce přiblížení buď mírnou ztrátu, nebo bezztrátové přiblížení. DJI má Zenmuse Z30 se zoomem až 180x, což je jeden z největších, jaký u profesionálních dronů najdete.

Ovládání kardanů a náklonu

I když mají drony pokročilé stabilizační systémy, stále nejsou příliš stabilní, což by bylo špatné pro natáčení, protože tento pohyb by záznam zbavil. Naštěstí existují gimbaly, které pomáhají stabilizovat kamery bez ohledu na turbulence.

I levné drony dnes mají gimbaly, většinou 3-osé gimbaly, které stabilizují kamery ve všech směrech. Tyto gimbaly umožňují hladký a čistý obraz, který kompenzuje pohyb dronu.

Pro ty, kteří nemají gimbaly, jsou některé kompatibilní se systémy gimbalů třetích stran.

Živý přenos videa

Nyní je velmi běžné najít drony, které dokážou přenášet video záběry, známé také jako FPV (First Person View).

To vše umožňuje Wi-Fi konektivita a rádiové signály mezi dronem a ovladači. Drony mají vysílač, který sbírá videozáznamy a posílá je jako signál do ovladače.

Na druhém konci bude mít dron anténu nebo přijímač, který bude přijímat signál a převádět jej na video, které si můžete prohlédnout na obrazovce smartphonu. Nebo si můžete zakoupit FPV brýle, díky kterým budete mít pocit, jako byste seděli v kokpitu dronu. FPV je také hlavní složkou závodů dronů, rychle se rozvíjejícího sportu.

Přestože je to jen pár let, existuje několik závodních lig dronů, jako je Multi GP a DRL, kde piloti dronů soutěží o tisíce dolarů a užívají si sponzorských nabídek stejně jako běžní profesionální sportovci. Tyto závody jsou také vysílány v živém televizním vysílání, což umožňuje ostatním pilotům a fandům pohled a pocit z adrenalinu, který takový závod obnáší.

Další senzory dronů

Jednou z nejlepších věcí na dronech je schopnost nést užitečné zatížení. Pokud tedy chcete rozšířit jeho aplikaci a užitečnost, stačí najít vhodné zařízení, které k dronu přidáte, a jedním z těchto zařízení jsou senzory.

Kromě již zmíněných senzorů, které pomáhají dronu s navigací,můžete připojit multispektrální senzory pro zemědělské aplikace, senzory Lidar pro stavební kontrolu nebo teplotní senzory pro analýzu požáru.

I kamery jsou senzory, které fungují ve viditelném světle. Tyto senzory jsou hardwarové a data, která z nich získáte, lze analyzovat pomocí softwaru, o kterém jsem se zmínil dříve, abyste získali smysluplné informace klíčové pro rozhodování.

Zabezpečení a hackování

Vzhledem k tomu, že se jedná o létající počítače, lze drony hacknout a také je lze použít k nabourání se do jiných systémů nebo dokonce ke špehování jiných lidí. A špatná zpráva je, že nabourat se do dronu není tak těžké.

Hacker se může nabourat do vašeho dronu a stáhnout si záběry, které jste pořídili, nebo dokonce použít dron k nabourání do vaší domácí sítě. Mohou také hackovat a převzít kontrolu nad dronem prostřednictvím procesu známého jako GPS Spoofing, kdy navedou dron na „falešné“ souřadnice. S ohledem na to uvádíme níže několik způsobů, jak můžete zabránit napadení vašeho dronu.

• Upgrady firmwaru – Jak již bylo zmíněno dříve, výrobci dronů pravidelně aktualizují firmware. Abyste měli jistotu, že je váš dron chráněn, vždy se ujistěte, že používáte nejnovější firmware.
• Používejte síť VPN zablokovat přístup k vaší síti cizím osobám.
• Chraňte svůj smartphone a notebooky pomocí antiviru . Když přenášíte záběry mezi dronem a chytrým telefonem nebo používáte chytrý telefon k ovládání dronu, vystavujete svůj dron útokům malwaru.
• Pokud je to možné, nastavte bod Návrat na domovskou stránku ručně .
• Používejte silné heslo ve vaší aplikaci a domácí síti.
• Omezte počet lidí pomocí domácí sítě v daný čas.

Typy a použití dronů

Nyní, když víme, jak drony fungují, pojďme se podívat na hlavní typy dronů a na to, jak je nejlépe využít.

Vícerotorové drony

Také známé jako kvadrokoptéry, to jsou nejoblíbenější typy dronů. Jsou to také drony, o kterých jsem mluvil při vysvětlování pohonného systému. Mají alespoň čtyři rotory, i když některé z nich mohou mít více rotorů.

Their small size, agility, speed, and maneuverability allow them to find applications in many industries, including agriculture, filming, and industrial inspection. The only issue with these drones is the propulsion system consumes a lot of energy. As a result, their batteries don’t last long.

Drony s pevnými křídly

This is another popular type of drone. Unlike the multi-rotor drones that have propellers, these drones have fixed wings, similar to those you’ll find on planes. They need some sort of runway or catapult system to take off. But once they do, they conserve energy, allowing them to fly for long.

They’ve been quite useful in agriculture, such as the SenseFly drones, and in land survey, such as the Delair drones.

Single-rotor drones

These are simply tiny helicopters that rely on one rotor. They control their speed, roll, pitch, and yaw by adjusting the angle of the rotor. Most of the single-rotor drones you’ll find are toys. Still, there are also larger advanced models with the ability to carry heavy payloads, and they can also be powered by gas instead of regular batteries.

Hybrid or VTOL drones

VTOL stands for Vertical Take-Off and Landing, which are drones that utilize the extended flight time of a fixed-wing drone and the vertical taking off and maneuverability of a multirotor. This makes them the most versatile drones, but they are also quite expensive. A good example is the Wingtra drones, which are very useful in surveying and mapping.

Other categories

You can also categorize drones based on how they are used, which include:

• Toy drones
• Consumer drones
• Professional drones
• Racing drones
• GPS drones

Fixed-wing, multi-rotor, single-rotor, and VTOL drones can fit in any of these categories depending on how they are built and their features.

Závěr

A tady to máte. If you are new to the world of drones, you can bookmark this post, for I went all out to explain how every aspect works, the types, and some issues associated with drones. Is there any aspect that you think I missed and you would like me to address? Please let us know!