dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Интересно взглянуть, какие задачи уже сейчас могут решать беспилотники, доступные для постройки руками энтузиастов, с какими-то разумными бюджетами. (Разумный бюджет для энтузиаста складывается из затрат на покупку деталей – механических и электронных. Предположим, что речь идёт о достаточно крупном “разумном бюджете” действительно увлечённого энтузиаста – это до 7 тыс. USD.) Благодаря технологическому прогрессу подобный беспилотник обладает набором примечательных способностей.

1. Беспилотник может осуществлять полёт по маршруту. Это маршрут протяжённостью до 100 км (и более), а типичная дальность – 50 км. Скорости – от нуля до 100 км/ч (причём, скорость 100 км/ч хоть и является редким показателем на практике, но уж точно не строгий предел). Естественно, время полёта зависит от выбранной схемы беспилотника. Наибольшей практической дальностью обладают беспилотники классической “самолётной” конфигурации. По времени полёта (но не всегда по дальности) всех превосходят дирижабли. Правда, они не так популярны. Различные “коптеры” тут оказываются в проигрыше. Преимушество последних в другой характеристике – они могут зависать и осуществлять полёт на минимальной скорости. Да, то же самое способны предложить дирижабли, но последние сильно пригрывают по динамическим характеристикам.

Для выполнения полёта по маршруту есть готовые решения – автопилоты, использующие как GPS (это самый бюджетный вариант), так и связу “GPS + инерциальные системы”. Программа полёта, карты – это всё загружается разработчиком беспилотника на борт с помощью готового программного обеспечения и обычного персонального компьютера. Интеграция автопилота в системы управления беспилотника не представляет особого труда – интерфейсы отработаны, контроллеры, управляющие двигателями и приводами, доступны, стоят копейки. Естественно, для сопряжения всего в единую эффективную систему требуются хорошие технические навыки, но, в отличие от ситуации десятилетней давности, сейчас провести подобную интеграцию под силу одному специалисту, работающему “в гараже”.

Беспилотник с современным доступным автопилотом может выполнять типичные задачи, вроде барражирования над заданным участком, облёта контрольных точек по расписанию – это всё программируется, на разных современных высокоуровневых языках, для освоения которых достаточно базовых математических навыков.

2. Беспилотник может передавать на наземную станцию не только базовую телеметрию, но широкий поток данных, включающий видеоканал, а иногда и не один. Здесь есть разные решения, самым универсальным среди бюджетных является использование доступной сети GSM (3G/4G). Кроме того, есть готовые радиопередающие высокочастотные модули достаточной мощности и разумного веса. Однако, если речь идёт о поддержании широкополосной связи на расстояниях в десятки километров, с этими радиопередатчиками возможны дополнительные проблемы, связанные с регулированием использования радиочастотного спектра.

Передача видео в режиме “онлайн” позволяет управлять беспилотником с наземной станции, выполняя полёт “от первого лица”. То есть, оставшийся на земле “пилот” сможет воспользоваться всеми своими способностями к импровизации, если беспилотник вдруг окажется в затруднительном положении или полётную задачу потребуется внезапно изменить.

3. Собранный энтузиастом беспилотник может выполнять видеорегистрацию в идеальном качестве. Идея с камерой – самоочевидна. Интересно то, что сейчас есть доступные решения по установке эффективных кардановых подвесов с электроприводами и стабилизацией, позволяющих вертеть камерой как угодно и снимать интересующий объект с разных ракурсов. В плане широты выбора ракусов лидируют “коптеры”, но ничто не мешает синхронизировать работу камеры с полётом “самолётного беспилотника” по кругу над неподвижным объектом наблюдения.

Благодаря миниатюризации, на борту беспилотника легко размещается не одна, а несколько камер: например, одна основная, с мощной оптикой и хорошим подвесом, и пара вспомогательных, низкого разрешения. Камеры могут быть использованы стандартные. В качестве основной годится фотокамера (с функцией видеозаписи) “полупрофессионального класса”, вспомогательные – это просто одноплатные модули или даже разобранная веб-камера.

Не составляет труда разместить на борту простую инфракрасную камеру и блок ИК-подсветки (можно даже переделать под ИК-режим обычную цифровую камеру, правда, результат будет, так сказать, ограниченным). А вот качественный тепловизор – он, пока что, существенно за пределами бюджета энтузиаста. Вопрос – надолго ли?

4. Беспилотник может доставлять заметный по весу груз в заданную точку и возвращаться обратно. Вес груза измеряется килограммами, может доходить до 10 – 15 кг для “коптеров”. Естественно, здесь есть практические ограничения, включающие проблемы с погрузкой/разгрузкой (нужно стабилизировать аппарат) и атмосферными эффектами вроде ветра. Но отрицать, что построенный энтузиастом беспилотник сейчас способен забросить небольшого наземного дроида-разведчика за пять-десять километров от точки старта – нельзя. Вот с задачей класса “забрать дроида” проблемы непременно возникнут.

Кстати, эта доставка, в сочетании с первым пунктом нашей подборки (“полёт по маршруту”), – самый острый момент в плане задач регулирования доступности беспилотников.

5. Беспилотник может записывать самые разнообразные дополнительные сведения, не только видео- и аудиосигналы. Сейчас доступны всевозможные сенсоры, датчики и готовые наборы, вроде лазерных дальномеров. Миниатюризация, опять же, помогает напичкать беспилотник инструментами фиксации физических характеристик окружающих объектов, а не ограничиваться только записью, скажем, сигналов WiFi. Идей здесь много, но это, наверное, другая история.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2013/08/20/6092/