Drony

Zdalnie sterowane drony są coraz bardziej popularne zarówno wśród dorosłych, jak i dzieci. Mogą służyć do naprawdę różnych celów, od robienia selfie z powietrza po wykonywanie “beczek”. Od modeli dla początkujących po zaawansowane Quadcoptery z funkcjami Wi-Fi, Bluetooth czy GPS. Istnieje dron, który spełni potrzeby każdego użytkownika. Na każdą kieszeń. 

Kiedyś były latawca a dziś są drony, ale czym tak naprawdę te urządzenia są? Drony to autonomiczne pojazdy latające. Konsumenci mogą używać ich do fotografii i wideografii lub do ćwiczeń nawigacyjnych jak i dla samej przyjemności i zabawy. Jeżeli chodzi o kwestię zabawy to dzięki nim można nawet rywalizować w wyścigach dronów FPV z transmisją na żywo z kamery, która jest dostępna w podstawowym uposażeniu w niektórych modelach. Na Na rynku są drony na każdą kieszeń, w tym niedrogie modele, które pozwalają początkującym zapoznać się z podstawowymi funkcjami i sterowaniem, które jak mogłoby się wydawać nie jest proste - puszczając z początku latawiec, chyba też było nim ciężko nawigować.

 

Istnieją również profesjonalne urządzenia o wydłużonym czasie lotu i rozszerzonej kontroli lotu. Zdalnie sterowane drony mogą zawierać kamery, które łączą się przez Bluetooth z telefonem komórkowym, a niektórymi modelami można sterować już za pomocą aplikacji mobilnej. Wszystko stało się takie proste - czyżby?

Jak działają drony?

I nie chodzi tu tylko o drony konsumenckie, ale także te dostosowane do potrzeb naukowych lub wojskowych. Typowy i bezzałogowy “statek powietrzny” jest wykonany z lekkich materiałów kompozytowych w celu zmniejszenia masy i zwiększenia manewrowości. Ta wytrzymałość, materiału kompozytowego, pozwala np. wojskowym dronom latać na ekstremalnie dużych wysokościach.

Drony UAV są wyposażone w różne najnowocześniejsze technologie, takie jak kamery na podczerwień, GPS i laser (konsumenckie, komercyjne i wojskowe UAV). Drony są sterowane przez systemy zdalnego sterowania naziemnego (GSC), zwane także naziemnymi kokpitami. System drona składa się z dwóch części: samego drona i systemu sterowania. Materiały inżynierskie użyte do budowy drona to wysoce złożone kompozyty zaprojektowane do pochłaniania wibracji, które zmniejszają wytwarzany dźwięk - te materiały są naprawdę bardzo lekkie.

Drony UAV są dostępne w wielu różnych rozmiarach, z których największe są używane głównie do celów wojskowych, takich jak dron o nazwie “Predator”. Inne z kolei, także zdolne do wysokich lotów drony, obejmując z góry duże obszary ziemi wykorzystuje się w obszarach takich jak geodezja lub do zwalczania kłusownictwa. Następne co do wielkości dronów są tak zwane drony VTOL. Są to generalnie quadcopters, ale nie wszystkie. Drony VTOL mogą startować, latać, zawisać i lądować w pionie. Dokładne znaczenie VTOL to „pionowy start i lądowanie”. Sporo małych dronów UAV, takich jak DJI Mavic Air 2,  przenosi VTOL na wyższy poziom, pozwalając na start drona z dłoni.

Pozycjonowanie radarowe drona

Najnowsze drony są wyposażone w podwójny “Global Navigational Satellite Systems” (GNSS), taki jak GPS i GLONASS. Drony mogą latać zarówno w trybie GNSS, jak i poza satelitą. Na przykład drony DJI mogą latać w trybie P (GPS i GLONASS) lub ATTI, który nie korzysta z GPS. Bardzo dokładna nawigacja dronem jest bardzo ważna podczas latania, szczególnie w zastosowaniach typowo dronowych, takich jak tworzenie map 3D, badanie krajobrazu i misje SAR (Search & Rescue).

Przy pierwszym włączeniu Quadcopter wyszukuje i wykrywa satelity GNSS. Wysokiej klasy systemy GNSS wykorzystują z kolei technologię “Satellite Constellation”. Zasadniczo konstelacja satelitów to grupa satelitów współpracujących ze sobą, zapewniających skoordynowany zasięg i zsynchronizowanie, tak że dobrze się wzajemnie pokrywają - to okres, w którym satelita jest widoczny nad lokalnym horyzontem.

Technologia wykrywania przeszkód i unikania kolizji

Najnowsze drony (tzw. “high-tech”) są teraz wyposażone w systemy unikania kolizji. Wykorzystują one czujniki wykrywania przeszkód do skanowania otoczenia, podczas gdy algorytmy oprogramowania i technologia SLAM przetwarzają obrazy na mapy 3D, umożliwiając dronowi wykrywanie i omijanie. Systemy te łączą jeden lub więcej z następujących czujników, aby wykrywać i unikać kolizji:

- Czujnik wizyjny

- Ultradźwiękowy

- Podczerwień

- Lidar

- Czas lotu (ToF)

- Widzenie jednooczne

Przykładem drona wykorzystującego wszystkie te czujniki, jest wydany w grudniu 2019 roku Skydio 2, który pozwala unikać przeszkód ze wszystkich sześciu stron. Technologia użyta w Skydio 2 wizualizuje i oblicza, co dzieje się wokół drona. Może wtedy inteligentnie przewidzieć, co będzie dalej, tworząc wiele możliwych scenariuszy podczas jednej sekundy. Quadcopter Skydio 2 wykorzystuje kamery 4K do tworzenia trójwymiarowej mapy otoczenia, która będzie zawierała drzewa, ludzi, zwierzęta, samochody, budynki i inne rzeczy. 

Wspaniała maszyna prawda? Niestety, ale niesamowicie droga, choć z czasem zapewne wszystkie jej spektakularne funkcje i elementy, będą dostępne w większości dronów przeznaczonych dla profesjonalistów.

Stabilizacja żyroskopu i IMU

Technologia stabilizacji żyroskopu zapewnia dronowi UAV płynność lotu. Żyroskop działa niemal natychmiast na zewnętrzne siły nacisku na drona, utrzymując go bardzo płynnie w locie lub zawisie. Żyroskop dostarcza niezbędnych informacji nawigacyjnych do centralnego układu lotu.

Inercyjna jednostka pomiarowa (IMU) działa poprzez wykrywanie aktualnej szybkości przyśpieszenia za pomocą jednego lub kilku akcelerometrów. IMU wykrywa zmiany w atrybutach obrotowych, takich jak pochylenie, przechylenie i odchylenie za pomocą jednego lub więcej żyroskopów. Niektóre IMU zawierają magnetometr pomagający w kalibracji pod kątem dryfu orientacji.

Żyroskop jest elementem IMU, a IMU jest podstawowym elementem kontrolera lotu dronów. Z kolei kontroler lotu jest centralnym mózgiem drona. I tak to wszystko działa

 

Drony Quadcopter oferują niedrogą zabawę

Dron typu Quadcopter to bodajże najpopularniejszy model tych bezzałogowych statków powietrznych, łączący niedrogą produkcję z ogromną dostępnością na rynku. Zastosowanie wielu wirników (w tym jak sama nazwa wskazuje czterech) oznacza, że ​​jest to model najtańszy w produkcji. Wystarczy nauczyć się w sposób podstawowy opanować i kontrolować drona, wiedzieć jak się nim steruje - zapoznać się jak z każdym innym sprzętem by wiedzieć, pisząc kolokwialnie, “z czym to się je”. Kiedy więc użytkownik poznać swoje urządzenie, będzie mógł latać dronem praktycznie wszędzie i w dowolnym miejscu.

Funkcje takie jak silniki bezszczotkowe zwiększają koszt drona typu Quadcopter, ale umożliwiają dłuższe loty i cichszą pracę tego nowoczesnego “latawca”. Czasy lotów (kiedy urządzenie utrzymuje się w powietrzu) są różne, ale modele dla początkujących i “drony-zabawki” oferują od 5 do 10 minut możliwości przebywania w powietrzu, podczas gdy zaawansowane drony wytrzymają nawet pół godziny i dłużej. Modele z dodatkowymi akumulatorami umożliwiają korzystanie z jednego akumulatora podczas ładowania drugiego, więc nie ma potrzeby przerywania lotu między lotami.                   

Przyjazne dla początkujących zdalnie sterowane drony są łatwe w pilotowaniu, a zaawansowane modele oferują dodatkowe funkcje

 

Od mini dronów FPV po zaawansowane quadcoptery z wieloma funkcjami - na rynku dostępnych jest nieskończenie wiele modeli. Przy wyborze drona należy zwrócić uwagę na poziom umiejętności wymagany do latania nim. Modele przyjazne dla początkujących mają intuicyjne sterowanie, a najbardziej zaawansowane wymagają doświadczenia. Jeśli kupujesz drona dla swoich dzieci, najlepszym rozwiązaniem będzie wybór solidnego, niedrogiego modelu z osłonami śmigieł zapewniającymi ich dodatkowe bezpieczeństwo. 

 

Wysokiej klasy drony są zwykle zdalnie sterowane, podczas gdy wiele podstawowych modeli współpracuje ze  smartfonem przez połączenie Wi-Fi lub Bluetooth. Niektóre quadcoptery używają również połączenia Wi-Fi do przesyłania strumieniowego wideo z powietrza w czasie rzeczywistym. Inne pozwalają monitorować stan baterii drona bezpośrednio ze smartfona. Wiele modeli jest dostarczanych z dedykowanymi aplikacjami, które umożliwiają utworzenie wstępnie zaprogramowanej ścieżki dla drona za pomocą GPS.

Istnieją cztery główne typy dronów zdalnie sterowanych: drony wielowirnikowe, drony stałopłatowe, stałopłatowe hybrydowe VTOL i śmigłowce jednowirnikowe. Drony wielowirnikowe są najczęściej spotykane wśród konsumentów. Są tańsze niż inne typy, ponieważ są łatwiejsze w produkcji. Stałopłatowe, jednowirnikowe i stałopłatowe hybrydowe drony VTOL są przeznaczone dla profesjonalistów i doświadczonych zawodników (startujących w wyścigach przeznaczonych tylko dla dronów). Drony wielowirnikowe mogą mieć trzy, cztery, sześć lub osiem wirników. Najpopularniejsze są modele z czterema wirnikami, zwane quadkopterami. Te drony mają ograniczoną żywotność baterii, co może stanowić problem dla profesjonalnych użytkowników. Większość droższych modeli może latać przez 20 do 30 minut, zanim bateria się wyczerpie. 

                   

Mini drony FPV pozwalają rywalizować w wyścigach amatorskich

                   

Wielu hobbystów uwielbia rywalizować w wyścigach z widokiem z perspektywy pierwszej osoby (FPV). Gotowe do lotu minidrony wyścigowe to mądry wybór dla początkujących “lotników” z ograniczonym budżetem. Większość z nich jest wyposażona w gogle wideo, które pozwalają użytkownikom kontrolować pojazd z własnego punktu widzenia. Drony wyścigowe są bardzo lekkie, aby osiągać duże prędkości. Istnieją również drony FPV z kontrolerami podobnymi do tych z konsol do gier. Większość modeli posiada także kamerę o wysokiej rozdzielczości, która zapewnia jeszcze bardziej wciągającą rozrywkę i lepsze wrażenia z FPV. Najbardziej zaawansowane quadcoptery obsługują również VR, dzięki czemu wyścigi FPV są jeszcze bardziej ekscytujące i dużo bardziej realistyczne - osoby z chorobą lokomocyjną mogą mieć problem. Składane mini drony FPV są także łatwe do przenoszenia, ponieważ można je złożyć po zakończeniu lotu. Quadcoptery wyścigowe są dostępne w różnych fajnych wzorach, dzięki czemu będziesz w stanie zaimponować swoim konkurentom podczas kolejnego wyścigu.

 

Przechwytuj materiał wideo za pomocą wbudowanych kamer

Niektóre drony to coś więcej niż tylko pojazdy RC. Niezależnie od tego, czy chcesz uchwycić rodzinne chwile, obserwować lokalną przyrodę, zwyczajnie polatać (dla zabawy), a może nagrać jakieś lokalne wydarzenie, dron z kamerą umożliwi to - robienie zdjęć i nagrywanie materiału wideo. Rozdzielczość aparatu może sięgać nawet pełnej jakości 4K UHD, a niektóre podstawowe modele oferują już nawet jakość obrazu w rozdzielczości HD. 

Drony posiadające wbudowany moduł Wi-Fi są w stanie przesyłać materiał filmowy do aplikacji mobilnej, dzięki czemu można łatwo nagrywać i robić zdjęcia z pozycji aplikacji zainstalowanej na swoim smartfonie. Drony wyścigowe lub drony z widokiem z perspektywy pierwszej osoby (FPV) zawierają tzw. “nakładkę na ekran telefonu komórkowego, która zapewnia bezpośredni widok z kokpitu drona.                   

                   

Fotograficzne drony pomagają tworzyć wysokiej jakości zdjęcia lotnicze i filmy

Większość dronów fotograficznych ma czujniki CMOS, które poprawiają jakość zdjęć lotniczych. Im większe czujniki CMOS, tym lepsza jakość obrazu w warunkach słabego oświetlenia. Spora część dronów z wbudowanym kamerami obsługuje formaty 4K i RAW / DNG, które zapewnią dodatkowe opcje edycji zarówno zdjęć, jak i filmów. Najlepiej jest wybrać drona z możliwością kręcenia filmów w rozdzielczości 4K, aby uzyskać wspaniałe filmy lotnicze. Pamiętaj, że aby uzyskać wyraźne zdjęcia z lotów, powinieneś zaopatrzyć się w model ze stabilnym unoszeniem się i zamontowanymi gimbalami, które zapewnia nakręcenie stabilnego obrazu wideo, bez tzw. efektu rozmycia, i to nawet w gorszych warunkach pogodowych.

 

Ciesz się większą kontrolą dzięki automatycznym trybom lotu

Nie ulega wątpliwości, że latanie dronem wymaga praktyki i opanowania sterowania, które jak już pisaliśmy wcześniej nie jest proste jak puszczanie latawca. Jednak niektóre zdalnie sterowane drony oferują automatyczne tryby lotu stworzone w celu zautomatyzowania niektórych działań - np. dron może podążać za osobą, korzystając z bezprzewodowego połączenia Wi-Fi, Bluetooth i GPS. 

                   

Niektóre drony mogą rejestrować swoją pozycję wyjściową i powracają do tej pozycji po naciśnięciu odpowiedniego, często zaprogramowanego przez samego użytkownika przycisku - np. na kontrolerze sterującym urządzeniem lub aplikacji mobilnej - zapewniając tym samym, że ten “nowoczesny” latawiec nie może się zgubić. Ciekawe jest również to, że gdy dron będzie miał niski poziom naładowania akumulatorów, sam powróci do użytkownika. 

Takie i inne funkcje są już odgórnie zaprojektowane w droższych modelach, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby zaprogramować je we własnym zakresie. W trybie zawisu dron zachowuje swoje nachylenie i wysokość, co ułatwia robienie zdjęć i dobrej jakości materiału wideo. A 3-osiowy gimbal to kolejny popularny dodatek do dronów typu Quadcopter. Utrzymuje on kamerę/aparat stabilnie, redukując rozmycie i wibracje oraz zapewniając najlepszą możliwą jakość obrazu.

Ulepsz swojego drona za pomocą części zamiennych i akcesoriów

Większość właścicieli dronów, kiedy nauczy się kontroli nad urządzeniem i opanuje podstawy latania, przechodzi z modeli dla początkujących do tych bardziej zaawansowanych, które mają ulepszone funkcje i możliwości. Przechodząc na bardziej zaawansowane modele, użytkownicy chcą też kręcić i robić lepszej jakości filmy i zdjęcia. Początkujący użytkownicy powinni zaopatrzyć się w części zamienne, ponieważ podczas nauki latania, niejednokrotnie zaliczą, mówiąc kolokwialnie, “glebę”. A delikatne elementy, potrzebne do prawidłowej kontroli drona, ulegną zużyciu lub (prędzej) zepsuciu - oczywiście z winy początkującego użytkownika. Zainwestuj w więc w akcesoria do dronów, takie jak zapasowe baterie i gimbale, aby poprawić wrażenia i przyjemność z latania.