فناوری پهپاد به طور مداوم در حال پیشرفت است زیرا نوآوری های جدید و سرمایه گذاری های بزرگ هر چند ماه یکبار هواپیماهای بدون سرنشین پیشرفته تر را به بازار می آورند.
در زیر ، ما درباره فن آوری پهپاد در مورد محبوب ترین پهپادهای موجود در بازار ، که دارای جدیدترین فناوری پهپاد هستند ، بحث می کنیم. بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین دارای سیستم های مشابه مشابهی هستند.
فن آوری وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین همه چیز را شامل می شود از آیرودینامیک پهپاد ، مواد در ساخت پهپاد فیزیکی ، گرفته تا تخته های مدار ، چیپست و نرم افزار که مغز این پهپاد است.
این دستگاه شامل پهپاد ، گیمبال و دوربین است و از برخی از فناوری های برتر هواپیماهای بدون سرنشین در بازار امروز استفاده می کند.
تنها طی چند ماه از نگارش این مقاله ، برخی از هواپیماهای بدون سرنشین جدید و بسیار پیشرفته مانند DJI Mavic 2 ، Mavic Air ، Phantom 4Pro ،۲ Inspire وارد بازار شده اند.
سرعت سریع نوآوری فن آوری پهپاد بسیار چشمگیر است. من آخرین مقاله های پیشرفت فن آوری پهپاد را در مقاله زیر گنجانده ام.
هواپیماهای بدون سرنشین چگونه کار می کنند
یک هواپیمای بدون سرنشین معمولی از مواد کامپوزیت سبک برای کاهش وزن و افزایش قدرت مانور ساخته شده است. این استحکام مواد کامپوزیت به هواپیماهای بدون سرنشین این را اجازه می دهد تا در ارتفاعات بسیار زیاد به پرواز در بیایند.
هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به فن آوری های مختلف هنری مانند دوربین های مادون قرمز ، GPS و لیزر (پهپادهای مصرفی ، تجاری و نظامی) هستند. هواپیماهای بدون سرنشین توسط سیستم کنترل زمینی از راه دور (GSC) کنترل می شوند و از آن به عنوان کابین خلبان زمینی نیز یاد می شود.
یک هواپیمای بدون سرنشین دارای دو بخش است ، هواپیمای بدون سرنشین خود و سیستم کنترل.
بینی وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین جایی است که همه سنسورها و سیستم های پیمایش در آن حضور دارند. بقیه بدن پر از سیستم های فناوری پهپاد است زیرا هیچ فضای لازم برای اسکان انسان ها وجود ندارد.
مواد مهندسی مورد استفاده برای ساخت پهپاد کامپوزیتهای کاملاً پیچیده هستند که برای جذب لرزش طراحی شده اند و باعث کاهش صدای تولید شده می شوند. این مواد بسیار سبک وزن هستند.
فناوری پهپاد بدون سرنشین چیست؟
پیوندهای زیادی وجود دارد که می توانید در مؤلفه های مختلف فن آوری پهپاد عمیق تر بخوانید. به عنوان مثال ، در اینجا مقاله اجمالی اجزای پهپاد فوق العاده است. این اطلاعات در مورد اجزای منفردی که در اکثر هواپیماهای بدون سرنشین مشاهده می شود ، می دهد.
انواع پهپاد و اندازه
هواپیماهای بدون سرنشین در اندازه های مختلفی تولید می شوند که بیشترین تعداد آنها بیشتر برای اهداف نظامی مانند پهپاد Predator استفاده می شود . اندازه بعدی هواپیماهای بدون سرنشین هستند که بال های ثابت دارند و به باند کوتاه نیاز دارند. اینها معمولاً برای پوشش بخشهای وسیعی از زمین ، کار در مناطقی مانند نقشه برداری جغرافیایی یا برای مقابله با شکار حیوانات وحشی استفاده می شود.
هواپیماهای بدون سرنشین VTOL
اندازه بعدی برای هواپیماهای بدون سرنشین همان چیزی است که به هواپیماهای بدون سرنشین VTOL معروف است. اینها معمولاً کوادکوپتر هستند اما همه آنها نیستند. هواپیماهای بدون سرنشین VTOL می توانند به صورت عمودی خاموش ، پرواز ، شناور و فرود بیایند. معنی دقیق VTOL “برخاستن و فرود عمودی” است.
چند مورد از آخرین هواپیماهای بدون سرنشین کوچک مانند DJI Mavic Air و DJI Spark VTOL را به سطح بعدی می برند و می توان از کف دست شما پرتاب کرد.
موقعیت یابی رادار و بازگشت به خانه
آخرین هواپیماهای بدون سرنشین دارای دو سیستم ماهواره ای جهانی ناوبری (GNSS) مانند GPS و GLONASS هستند.
هواپیماهای بدون سرنشین می توانند در دو حالت GNSS و غیر ماهواره ای پرواز کنند. به عنوان مثال هواپیماهای بدون سرنشین DJI می توانند در حالت (P-Mode GPS & GLONASS) یا ATTI پرواز کنند ، که از GPS استفاده نمی کند.
پیمایش هواپیماهای بدون سرنشین بسیار دقیق هنگام پرواز به ویژه در برنامه های بدون سرنشین مانند ایجاد نقشه های سه بعدی ، نقشه برداری از چشم انداز و مأموریت های SAR (جستجو و نجات) بسیار مهم است.
هنگامی که کوادکوپتر برای اولین بار روشن است ، ماهواره های GNSS را جستجو و شناسایی می کند. سیستم های GNSS رده بالا از فناوری Satellite Constellation استفاده می کنند. اصولاً صورت فلکی ماهواره ای گروهی از ماهواره ها است با هم کار کنند که پوشش هماهنگی داشته و هماهنگ میشوند تا در پوشش ،همپوشانی خوبی داشته باشند. گذر یا پوشش دوره ای است که ماهواره در بالای افق محلی قابل مشاهده است.
فن آوری رادار موارد زیر را در صفحه کنترل از راه دور نشان می دهد.
• سیگنال می فرستند که ماهواره های GNSS به اندازه کافی هواپیماهای بدون سرنشین شناسایی شده اند و هواپیمای بدون سرنشین آماده پرواز است.
• موقعیت و موقعیت فعلی پهپاد را در رابطه با خلبان نمایش می دهد.
• ویژگی خانه ایمنی “بازگشت به خانه” را ضبط میکند.
بیشترین هواپیماهای بدون سرنشین دارای ۳ نوع فناوری Return to Home به شرح زیر است.
• خلبان گزینه یا دکمه بازگشت به خانه را فشار داده.
• زمانیکه سطح باتری کم باشد، جایی که پهپاد در نقطه اولیه پرواز کرده به طور خودکار به نقطه خانه برمیگردد
• از دست دادن تماس بین پهپاد و کنترل از راه دور با پهپاد به طور خودکار به خانه یا اولین نقطه پرواز برمیگردد.
جدیدترین فناوری Mavic Air RTH می تواند موانع را هنگام بازگشت خودکار به خانه حس کند.
فناوری شناسایی و جلوگیری از برخورد موانع
در حال حاضر آخرین هواپیماهای بدون سرنشین با تکنولوژی پیشرفته مجهز به سیستم های جلوگیری از برخورد هستند. اینها از سنسورهای تشخیص مانع برای اسکن محیط اطراف استفاده می کنند ، در حالی که الگوریتم های نرم افزاری و فناوری SLAM تصاویر را در نقشه های سه بعدی تولید می کنند که به آن امکان می دهد پهپادها حس کنند و از آن جلوگیری کنند. این سیستم ها یک یا چند سنسور زیر را برای حس کردن و جلوگیری از همگرایی ترکیب می کنند.
• سنسور بینایی.
• سونوگرافی
• مادون قرمز.
• لیدار
• زمان پرواز (ToF).
• چشم انداز تک رنگ.
آخرین DJI Mavic Pro2 و Mavic Zoom2 از هر ۶ طرف دارای سنسور مانع هستند. Mavic2 از سنسورهای Vision و Infrared استفاده می کند که به سیستم بینایی موسوم به Omni جهت دار مانع مانیتور تبدیل شده اند.
فناوری جدید DJI Mavic2 سیستم سنجش موانع است. Mavic2 اشیاء را حس می کند ، سپس در مقابل موانع تغییر مسیر داده وموانع را بدون برخورد با انها پشت سر میگذارد. همین کار را می تواند هنگام پرواز به عقب انجام دهد. یا اگر امکان پرواز در اطراف مانع وجود ندارد ، در محل خود یعنی در هوا ثابت می ایستد.
این فناوری در هواپیماهای بدون سرنشین DJI Mavic2 و Mavic Air با نام APAS (Advanced Pilot Assistance) Systemشناخته شده است. البته این فناوری در phantom4pro هم در سنسورهای روبرو و پشت تعبیه شده است.
تثبیت ژیروسکوپ ، کنترل کننده های IMU و پرواز
فناوری تثبیت Gyros به هواپیماهای بدون سرنشین قابلیت پرواز صاف خود را می دهد.
ژیروسکوپ تقریباً سریعاً روی نیروهایی حرکت می کند که در برابر پهپاد حرکت می کنند و پرواز آن را خیلی راحت انجام می دهند. ژیروسکوپ اطلاعات اصلی جهت یابی را به کنترل کننده مرکزی پرواز ارائه می دهد.
واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) با تشخیص میزان سرعت شتاب با استفاده از یک یا چند شتاب سنج کار می کند. IMU با استفاده از یک یا چند ژیروسکوپ تغییرات در صفحات چرخشی مانند زمین ، رول را تشخیص می دهد.
ژیروسکوپ یک جزء از IMU است و IMU یک جزء اصلی کنترل کننده پرواز هواپیماهای بدون سرنشین است. کنترل کننده پرواز مغز مرکزی این پهپاد است.
طراحی هواپیمای بدون سرنشین و طراحی پروانه
موتورها و پروانه ها فن آوری هواپیماهای بدون سرنشین هستند که پهپادها را به هوا منتقل می كنند و برای پرواز از هر جهت یا شناور ماندن در آسمان به پرواز در می آیند. بر روی کوادکوپتر ، موتورها و پروانه ها به صورت جفت با ۲ موتور / پروانه در جهت عقربه های ساعت در حال چرخش (پروانه های CW) و ۲ موتور در حال چرخش شمارنده عقربه های ساعت (پروانه های CCW) کار می کنند.
آنها داده ها را از کنترل کننده پرواز و کنترل کننده های الکترونیکی سرعت (ESC) در جهت حرکت هواپیمای بدون سرنشین برای شناور یا پرواز دریافت می کنند.
پارامترهای پرواز در زمان واقعی
تقریباً همه هواپیماهای بدون سرنشین دارای یک کنترلر زمینی ایستگاه (GSC) یا یک برنامه تلفن هوشمند هستند که به شما امکان را می دهد Telemetry پرواز فعلی را ردیابی کنید و ببینید هواپیمای بدون سرنشین شما در دستگاه تلفن همراه شما چه می گوید.
فناوری هواپیماهای بدون سرنشین پرواز در مناطق ممنوعه
به منظور افزایش ایمنی در پرواز و جلوگیری از تصادفات در مناطق محدود ، آخرین هواپیماهای بدون سرنشین DJI و دیگر تولید کنندگان شامل ویژگی “No Fly Zone” هستند.
هیچ منطقه بندی برای پرنده ها توسط سازمان هواپیمایی فدرال (FAA) تنظیم و طبقه بندی نمی شود. تولید کنندگان می توانند با استفاده از به روزرسانی های سیستم عامل پهپاد ، فناوری بدون سرنشین منطقه پرواز را تغییر دهند.
حالت GPSآماده برای پرواز هواپیمای بدون سرنشین
هنگامی که قطب نما کالیبره شده است ، سپس مکان ماهواره های GPS را جستجو می کند. هنگامی که بیش از ۶ مورد پیدا شد ، این امکان را می دهد که هواپیمای بدون سرنشین در حالت “آماده برای پرواز” پرواز کند.
عملکرد قطب نمای داخلی و Failafe
به UAV و سیستم کنترل از راه دور اجازه می دهد تا دقیقاً از محل پرواز خود مطلع شود. اگر هواپیمای بدون سرنشین و سیستم کنترل از راه دور متوقف شود ، می توان یک نقطه خانه تنظیم کرد و این مکانی است که پهپاد به آن باز خواهد گشت. این همچنین به عنوان “عملکرد ناموفق” شناخته شده است.
فناوری پهپاد انتقال مستقیم ویدیو FPV
FPV به معنی ” نمای اول ” است. یک دوربین فیلمبرداری روی هواپیمای بدون سرنشین نصب شده است و این دوربین فیلم زنده را به صورت خلبان در زمین پخش می کند. خلبان زمینی در حال پرواز به صورت هواپیما است که گویی آنها به جای اینکه به هواپیما از موقعیت واقعی زمین خلبان نگاه کنند.
این فناوری FPV از سیگنال رادیویی برای انتقال و دریافت فیلم زنده استفاده می کند.
هواپیمای بدون سرنشین دارای یک فرستنده FPV بی سیم چند باند است که به همراه آنتن ساخته شده است. بسته به پهپاد ، گیرنده سیگنال های ویدیوی زنده می تواند یا دستگاه کنترل از راه دور ، رایانه ، تبلت یا دستگاه تلفن هوشمند باشد.
سایر هواپیماهای بدون سرنشین کوچک ، مانند DJI Mavic و ۴Phantom Pro ، می توانند فیلم زنده را تا ۴.۳ مایل (۷ کیلومتر) انتقال دهند.۴Phantom Pro و ۲ Inspire از جدیدترین سیستم انتقال ۲DJI Lightbridge استفاده می کنند.
هواپیماهای بدون سرنشین مانند DJI Mavic از کنترلرهای یکپارچه و الگوریتم های هوشمند استفاده می کنند تا با پایین آمدن زمان تاخیر و افزایش حداکثر دامنه و قابلیت اطمینان ، استاندارد جدیدی را برای انتقال تصویر با کیفیت بالا بی سیم تنظیم کنند.
فیلم زنده و به حداکثر رساندن دامنه انتقال ، فناوری پهپاد جذاب است. در اینجا مقاله فوق العاده ای با عنوان ” درک انتقال ویدیوی زنده FPV ” ارائه شده است.
سیستم عامل
یک توصیف بسیار ساده از یک پهپاد این است که این یک کامپیوتر پرواز با دوربین یا سنسور متصل است. هواپیماهای بدون سرنشین مانند رایانه ها دارای نرم افزار (سیستم عامل ) هستند که دستورات را به قسمت های فیزیکی موجود در هواپیما یا کنترل از راه دور ارسال می کنند.
تولید کنندگان هواپیماهای بدون سرنشین در صورت استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین ، ارتقاء سیستم عامل را برای رفع اشکالات و افزودن ویژگی های جدید به هواپیما ، واحد کنترل از راه دور یا نرم افزار منتشر می کنند.
شاخص های پرواز LED
اینها در جلو و عقب پهپاد یافت می شوند. به طور کلی ، LED های بدون سرنشین سبز ، زرد یا قرمز خواهند بود.
نشانگرهای جلوی LED روشن هستند تا بینی پهپاد را نشان دهند.
نشانگرهای پرواز LED های عقب روشن هستند تا وضعیت مختلف پهپاد را هنگام روشن بودن ، دریافت یک سیستم عامل ارتقاء یافته و پرواز نشان دهند.
تمام هواپیماهای بدون سرنشین دارای یک دفترچه راهنما هستند ، که لیست هر نوع چراغ چشمک زن را نشان می دهد.
سیستم کنترل از راه دور پهپاد
در DJI Phantom 3 ، این وسیله ارتباط بی سیم با استفاده از باند فرکانس ۵.۸ گیگاهرتز است. سیستم های کنترل از راه دور همچنین به عنوان کنترل زمین شناخته می شوند. هواپیماهای بدون سرنشین و کنترل زمین هنگام ترک کارخانه باید از قبل جفت شوند.
گیرنده کنترل از راه دور پهپاد
محل دکمه اتصال فن آوری گیرنده ۵.۸ گیگاهرتز تحت پهپاد است.
جدیدترین هواپیماهای بدون سرنشین می توانند از فرکانس های عامل ۲.۴ یا ۵.۸ گیگاهرتز استفاده کنند.
برد پهنای باند فناوری پهپاد
این وسیله ارتباطی بی سیم است که عموماً در فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز کار می کند. برای گسترش دامنه ارتباط بین تلفن هوشمند یا تبلت و هواپیمای بدون سرنشین در یک منطقه باز و بدون مانع استفاده می شود.
فاصله انتقال می تواند تا ۷۰۰ متر برسد. هر توسعه دهنده دامنه دارای یک آدرس MAC و نام شبکه (SSID) منحصر به فرد است.
آخرین هواپیماهای بدون سرنشین DJI از جعبه می توانند با مسافت ۵ مایل (۸ کیلومتر) پرواز کنند.
برنامه تلفن های هوشمند با عملکرد ایستگاه زمینی
امروزه بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین توسط یک ریموت کنترل یا از طریق برنامه تلفن هوشمند قابل پرواز است که می تواند از Google Play یا Apple Store بارگیری شود. این برنامه امکان کنترل کامل پهپاد را فراهم می کند.
هر تولید کننده برنامه مخصوص خود را دارد مانند برنامه DJI GO4
دوربین با کارایی بالا
آخرین هواپیماهای بدون سرنشین از DJI ، Walkera ، Yuneec و دیگر تولید کنندگان اکنون شامل دوربین هایی هستند که قابلیت تصویربرداری با کیفیت K4 را دارند و می توانند ۱۲ مگاپیکسل ثابت داشته باشند.
هواپیماهای بدون سرنشین قبلی از دوربین هایی استفاده می کردند که برای فیلمبرداری هوایی کاملاً مناسب نبودند. عکسهای هوایی به دلیل لنزهای زاویه دید گسترده دارای اعوجاج بودند
با این حال ، آخرین هواپیماهای بدون سرنشین ویدئویی K4 مانند سری DJI Mavic ،سری DJI Inspire ، Professional3Phantom ،۴Phantom و Phantom4proبه بعد دوربینی دارند که به طور خاص برای فیلمبرداری هوایی و عکاسی طراحی شده است.
بهترین هواپیمای بدون سرنشین برای فیلمبرداری هوایی حرفه ای DJI Inspire 2 است که با دوربین DJI Zenmuse X7 نصب شده است. سیستم پردازش تصویر۲Inspire ،سری فانتوم۴ پرو به بعد.
Inspire2توسط تهیه کنندگان هالیوود استفاده می شود. در حقیقت ، Inspire2 تمام فیلم های هوایی و زمینی را در یک فیلم کوتاه با عنوان The Circle با کیفیت سینمایی فیلمبرداری کرده است.
کنترل گیمبالس و شیب
فناوری گیمبال برای گرفتن عکس های هوایی با کیفیت ، فیلم یا تصاویر سه بعدی بسیار مهم است.
گیمبال به دوربین اجازه می دهد تا در هنگام پرواز شیب کند و زوایای منحصر به فردی را ایجاد می کند. از همه مهمتر ، گیمال باعث کاهش لرزش دوربین می شود. اینها اکثراً ۳ جیب غرفه تثبیت شده با ۲ حالت کار هستند.
هواپیماهای بدون سرنشین و هک کردن
هواپیماهای بدون سرنشین از بعضی جهات مانند کامپیوترهای در حال پرواز هستند. با داشتن یک سیستم عامل ، کنترل کننده های پرواز و تابلوهای اصلی با کد قابل برنامه ریزی ، می توان آنها را نیز هک کرد. هواپیماهای بدون سرنشین برای یافتن هواپیماهای بدون سرنشین به دنبال هواپیماهای بدون سرنشین و هک شدن به شبکه بی سیم هواپیماهای بدون سرنشین ساخته شده اند و مالک را جدا کرده و آن هواپیمای بدون سرنشین را به دست می گیرند. با این حال ، روش های عملی برای محافظت از هواپیماهای بدون سرنشین شما از هکرها وجود دارد.
آخرین هواپیماهای بدون سرنشین فناوری نوآورانه
DJI فرمان عظیمی از بازار مصرف هواپیماهای بدون سرنشین و حرفه ای دارد. آخرین هواپیماهای بدون سرنشین پیشرفته با فناوری های ثبت شده به شرح زیر است:
• DJI Mavic Mini – بهترین هواپیمای بدون سرنشین میکرو در بازار. وزن آن فقط ۲۴۹ گرم (۸.۷۸ اونس) است
• DJI Mavic 2 – به عنوان یک مدل Pro و Zoom در دسترس است. هر دو دارای دوربین ۴K هستند و از همه طرف ها می توان از تصادف جلوگیری کرد.
• DJI Mavic 2 Enterprise (M2E) – مدل های دوربین زوم یا حرارتی. شامل لوازم جانبی ویژه مانند چراغ ، چراغهای روشنایی و بلندگو است. به طور خاص برای جستجو و نجات یا کار مشابه طراحی شده است.
• DJI Mavic Air – این یک پهپاد کوچک حرفه ای است. دارای دوربین ۴k و پرواز بسیار پایدار است. اجتناب از برخورد همچنین می تواند با استفاده از حرکات دست پرواز کند و از فناوری تشخیص چهره برخوردار است.
• DJI Phantom 4 Pro – با فناوری اجتناب از برخورد “Vision”. پهپادهای چند منظوره شامل فیلمبرداری هوایی ۴K ، عکاسی و فتوگرامتری.
• DJI Inspire2 – طراحی و موتورهای انحصاری. پهپاد چند منظوره برای فیلمبرداری هوایی حرفه ای k 5، عکاسی ، فتوگرامتری ، تصویربرداری چند طیفی و حرارتی.
• DJI Matrice 600 – این مولتی موتور تجاری یک سکوی واقعی فیلمبرداری هوایی با گزینه هایی برای نصب ۷ دوربین مختلف Zenmuse است.
• DJI Matrice200 Quadcopter Commercial – افزونگی با سیستم های ناوبری ماهواره ای با باتری دوگانه ، IMU و ماهواره ای. می توانید ۲ دوربین را در زیر کوادکوپتر (به عنوان مثال دوربین حرارتی و زوم) سوار کنید. همچنین ، یک دوربین را در بالای ماتریس ۲۰۰ سوار کنید ، که بررسی نقشه ها را آسان
• می کند. ماتریس ۲۰۰ دارای ۶ جهت جلوگیری از برخورد با استفاده از سنسورهای لیزری ToF ، اولتراسونیک و ویژن است.
سیستم های هوشمند پرواز
تمام این هواپیماهای بدون سرنشین دارای کنترل کننده های پرواز و حالت های هوشمند مانند Follow Me ، Active Tracking ، Waypoints ، Return to Home و سایر موارد هستند. Phantom 4Pro از DJI دارای
مستقل ترین حالت پرواز هوشمند از هر هواپیمای بدون سرنشین است.
Phantom 4Pro حالت پروازهای زیر را دارد.
• آهنگ فعال (نمایه ، نورافکن ، دایره).
• نقشه های راه را بکشید.
• TapFly
• Terrain Follow Mode.
• حالت سه پایه.
• حالت حرکت.
• حالت S (ورزش).
• حالت P (موقعیت).
• حالت (نگرش).
• حالت مبتدی.
• قفل دوره.
• قفل صفحه اصلی
• جلوگیری از موانع.