Comment fonctionnent les drones (et qu'est-ce que la technologie des drones) ?

Si vous venez d'acheter votre premier drone ou si vous les utilisez depuis un certain temps mais que vous ne savez pas comment ils fonctionnent vraiment et que vous êtes curieux d'en savoir plus, vous êtes au bon endroit.

Les contrôleurs, les joysticks et les applications rendent le pilotage d'un drone aussi simple que de jouer à un jeu vidéo. Mais dans le drone, il y a de petites pièces qui fonctionnent toutes ensemble pour s'assurer que le drone peut voler. Alors, comment fonctionnent les drones ?

Les parties les plus importantes d'un drone sont le système d'exploitation et le contrôleur de vol. Les batteries alimentent les rotors, les faisant tourner les hélices et générer de la portance. Le contrôleur de vol utilise les données recueillies par les accéléromètres, les baromètres, les magnétomètres, les gyroscopes et le contrôleur pour rester en l'air.

Les autres fonctionnalités importantes qui améliorent le fonctionnement d'un drone incluent le GPS, la détection d'obstacles et l'évitement des collisions, les caméras et les logiciels.

Veuillez continuer à lire pour découvrir comment tous les composants d'un drone fonctionnent et comment ils contribuent tous au vol d'un drone.

Comment volent les drones (technologie de propulsion des drones UAV)

Beaucoup de choses entrent dans le drone en générant une portance vers le haut et en effectuant divers mouvements. Et dans cette section, nous verrons comment tout cela fonctionne. Mais avant cela, listons d'abord tous les composants qui jouent un rôle dans la propulsion d'un drone :

• Moteur
• Sonnerie du moteur
• Stator du moteur
• Hélices
• Contrôleur de vol
• Roulements
• Bobinages

De plus, avant de discuter du fonctionnement de chacune de ces parties, définissons quelques mouvements de drone courants :

• Lacet – C'est lorsque la partie avant du drone tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
• Présentation – C'est l'inclinaison que le drone prend en fonction de la direction dans laquelle il se déplace. Pour accélérer vers l'avant, les drones abaissent la partie avant et soulèvent la partie arrière. Pour reculer, ils soulèvent la partie avant et abaissent la partie arrière.
• Roulez – C'est le mouvement dans lequel un drone se déplace vers la gauche ou la droite.

J'expliquerai le rôle des hélices et des moteurs dans chacun de ces mouvements plus loin dans l'article.

Moteurs de drones

C'est l'une des parties les plus cruciales du système de propulsion. Les batteries alimentent les moteurs, les faisant tourner à grande vitesse. En conséquence, les moteurs font tourner les hélices, créant une portance. Plutôt facile, non ? Pas vraiment.

Il existe deux principaux types de moteurs; moteurs brushless et brushed. Les moteurs sans balais sont les plus couramment utilisés car ils sont efficaces, durables et peuvent tourner à des vitesses très élevées.

Alors, quelle est la différence entre les moteurs brushed et brushless ? Tout dépend de leur fonctionnement. Mais avant d'expliquer les différences, définissons les principales parties qui les différencient.

• Stator – Un stator est la section d'un moteur qui a des enroulements. C'est la partie qui fournit un champ magnétique, qui initie alors la rotation dans le rotor. Pour créer un champ magnétique, les stators ont des enroulements de fil de cuivre qui se transforment en aimants chaque fois qu'un courant les traverse. Dans la plupart des cas, le stator est stationnaire.
• Rotor – Le rotor est la partie qui tourne, provoquant une rotation dans l'arbre, qui provoque alors une rotation des hélices.
• Écart d'air – C'est la distance entre le rotor et le stator. Plus il est grand, moins les moteurs seront efficaces.
• Sonnerie du moteur – C'est la partie qui fait tourner les hélices dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse.

Les moteurs à balais et sans balais ont un stator et un rotor. Mais dans les moteurs à balais, le stator fournit constamment un champ magnétique permanent. Les stators entourent un rotor, qui aura une polarité opposée, et une rotation dans le rotor se produira lorsque les balais du collecteur interagissent avec une alimentation.

Le contact de ces balais avec l'alimentation rend les moteurs à balais inefficaces car ils s'usent plus vite, et la chaleur produite accélère l'usure du drone.

D'autre part, les moteurs sans balais manquent de balais. Au lieu de cela, le stator s'allume et s'éteint, fournissant un champ magnétique si nécessaire. L'attraction et la répulsion entre le stator et le rotor sont à l'origine de la rotation. Et comme il n'y a pas de contact, comme avec les balais des moteurs à balais, il n'y a pas de génération de chaleur et l'usure est minimale.

Roulements de moteur de drone

Les roulements sont souvent négligés et vous ne savez peut-être pas qu'ils existent à moins de vérifier les moteurs. Pourtant, ils sont très utiles pour minimiser l'entrefer mentionné précédemment et maintenir les rotors en place lorsqu'ils tournent.

En fait, si vos moteurs tombent en panne, il y a de fortes chances que les roulements soient le problème. En ce qui concerne les roulements, il existe des roulements blindés et non blindés. Les roulements blindés fonctionnent mieux pour les moteurs de drones car les moteurs tournent à grande vitesse, générant des températures très élevées qui pourraient détruire les roulements.

Hélices de drones

Les hélices doivent tourner dans différentes directions pour générer de la portance et maintenir le drone dans les airs. Dans chaque paire d'hélices, l'une tourne dans le sens horaire (CW) et l'autre tourne dans le sens antihoraire (CCW).

En tournant, ils créent une zone de basse pression. L'air se déplace des régions à basse pression vers les régions à haute pression. C'est ainsi que le drone est capable de monter, descendre, avancer ou reculer en fonction de la vitesse à laquelle les hélices tournent.

De plus, la quantité de poussée générée doit équilibrer le poids du drone, ce qui le déloge dans les airs.

Nombre d'hélices

La plupart des drones ont 4 hélices et sont connus sous le nom de quadricoptères. Cela ne s'est pas produit par hasard ou comme un moyen de donner aux drones leur look caractéristique. Il y a une raison derrière cela. Pour mieux l'expliquer, commençons par supposer qu'un drone avait une hélice.

Un tel drone générerait suffisamment de portance pour propulser le drone dans les airs, mais il sera très difficile de contrôler le drone car il n'a aucun moyen d'avancer ou de reculer. De plus, le drone tournera continuellement dans la direction opposée. Ceci est en fait conforme à la loi du mouvement 3 de Newton ; lorsque deux objets interagissent et sont en mouvement, ils s'affecteront dans des directions opposées.

Avoir un drone à deux hélices serait également une option. Et en fait, cela aiderait à économiser sur la batterie. De plus, lorsque vous faites tourner les hélices dans des directions différentes, vous annulez le couple présenté par le drone à rotor unique. Cependant, il est toujours difficile de contrôler un tel drone car il n'est pas stable.

Contrairement au drone à 2 hélices, un drone à 3 hélices n'est pas une option car il annule tout ce que le drone à 2 hélices résout.

Et cela nous laisse avec seulement quatre hélices ou plus. Les quadricoptères ont l'équilibre parfait pour permettre aux drones de planer, d'accélérer et de faire des manœuvres sans s'écraser. Ce qui se passe, c'est que tous les moteurs s'annulent, maintenant la stabilité et empêchant la rotation indésirable.

Plus d'hélices créent plus de stabilité, mais créent également plus de tirage sur la batterie. Donc 4 hélices est le nombre idéal.

Mouvement directionnel

Pour planer, tous les moteurs reçoivent une puissance égale et tournent à la même vitesse.

Pour avancer, les hélices avant ralentissent, tandis que les hélices arrière augmentent leur vitesse. Cela fait basculer le drone vers l'avant en abaissant la partie avant.

Pour le lacet, les moteurs en diagonale ralentiront, permettant au drone de tourner sur un axe vers la gauche ou vers la droite.

Pour rouler, les rotors à gauche ou à droite sont ralentis en fonction de la direction dans laquelle vous souhaitez rouler.

Fonctionnement des contrôleurs de vol (émetteur, récepteur et applications pour smartphone)

Maintenant, toutes les manœuvres expliquées ci-dessus sont intégrées au drone, mais il y a une autre pièce du puzzle; les contrôleurs de vol. Pouvez-vous imaginer devoir contrôler manuellement les vitesses de différents rotors juste pour faire tourner le drone à droite ou à gauche ?

Et c'est pourquoi les drones ont besoin d'un contrôleur de vol, un appareil qui collecte les données des différents capteurs et utilise ces données pour contrôler le mouvement du drone. Le contrôleur de vol est une combinaison de matériel et de micrologiciel qui contient des algorithmes qui lui permettent de donner un sens à toutes les données qu'il reçoit des capteurs et des contrôleurs.

Grâce à un processus appelé fusion de capteurs, le contrôleur de vol collecte toutes les données et les utilise pour prendre des décisions en temps réel. Un bon exemple d'algorithmes est le filtre de Kalman qui permet au contrôleur d'utiliser des données passées et présentes pour prendre des décisions précises.

Comment tout cela fonctionne

Comme mentionné précédemment, les drones accélèrent, tournent, ralentissent ou roulent en modifiant la vitesse des moteurs. Ainsi, une fois que le contrôleur de vol collecte les données des capteurs, il les envoie au contrôleur de vitesse électronique (ESC), qui les interprète ensuite en augmentant ou en réduisant la tension en fonction de l'action que vous souhaitez effectuer.

Par exemple, si vous souhaitez accélérer vers l'avant, l'ESC réduira la tension des rotors avant pour les ralentir et augmentera la tension des hélices arrière.

Le contrôleur de vol reçoit également des informations des télécommandes. Tout ce que vous avez à faire est de pousser les joysticks vers le haut, le bas, la gauche ou la droite, et la télécommande enverra ces commandes via un signal radio au drone. A l'autre extrémité, le drone dispose d'un récepteur qui reçoit ces signaux, les interprète et effectue la commande sur le drone.

Si votre drone est contrôlé via un smartphone, le drone et l'appareil communiquent généralement via Wi-Fi. La plupart des drones ont leurs propres applications de drones, qui, lorsque vous les installez sur votre smartphone, vous permettent de contrôler facilement le drone avec ou sans la télécommande. Mais la portée peut être limitée par rapport à l'utilisation du contrôleur.

Plage de fonctionnement

En parlant de portée (la distance la plus éloignée qu'un drone peut parcourir depuis un contrôleur), elle peut varier de quelques pieds à plusieurs kilomètres selon le drone que vous utilisez et la force de la connexion. Pour les drones jouets, c'est généralement quelques pieds, mais pour les drones grand public et prosommateurs comme les drones DJI, cela peut aller jusqu'à 5 miles.

DJI s'est fait un nom dans le monde des drones grand public en construisant OcuSync, un système de communication avancé qui leur permet d'avoir une longue portée de fonctionnement.

Pour certains drones, vous pouvez également acheter des prolongateurs d'autonomie pour permettre au drone de fonctionner plus loin que prévu initialement. Cependant, vous devez également faire attention à la réglementation car, sauf autorisation, vous devez toujours faire voler votre drone à vue.

Comment fonctionnent les capteurs (le système IMU)

Parlons maintenant des différents capteurs que vous trouverez dans un drone. Mais avant cela, il est important de reconnaître qu'un drone ne peut pas voler efficacement sans capteurs. Ces appareils sont aussi petits que la taille d'une fourmi, mais ce sont des mini-ordinateurs qui aident à mesurer l'environnement et à envoyer des données précises au contrôleur de vol, ce qui contribue grandement à stabiliser le vol d'un drone. Plus un drone possède de capteurs, plus il tiendra compte des erreurs ou des forces qui agissent sur le drone pendant son vol. Regardons chacun d'eux.

Accéléromètres

Également connus sous le nom de MEMS (microsystèmes mécaniques électriques), les accéléromètres utilisent la technologie capacitive et piézoélectrique pour détecter l'accélération linéaire due à la gravité . Dans la technologie capacitive, les condensateurs sont placés en parallèle. Tout changement dans les forces d'accélération affecte la distance entre ces condensateurs, affectant leur capacité et envoyant les signaux au contrôleur de vol.

D'autre part, le piézoélectrique mesure l'orientation à l'aide de cristaux microscopiques compactés sous l'effet de l'accélération. Un changement dans les forces d'accélération a un impact sur la pression, ce qui modifie le poids et la résistance de ces cristaux. Les accéléromètres sont placés dans un modèle à 3 axes afin qu'ils puissent détecter le mouvement et l'orientation d'un drone dans toutes les directions.

Gyroscopes

Les gyroscopes sont une autre caractéristique essentielle qui aide à stabiliser un drone. Ils sont constitués d'une roue tournant sur un axe. Cette roue tourne de telle manière que, même si le drone s'incline, il conservera toujours son équilibre.

Les drones sont confrontés à un large éventail de forces dans l'air, y compris le vent et la gravité. De ce fait, il peut devenir très difficile de contrôler le drone, surtout lorsqu'il y a de grosses rafales de vent. Les gyroscopes sont conçus pour détecter toutes ces forces et les compenser, de sorte que le drone n'apparaisse pas affecté.

Bien sûr, d'autres facteurs tels que la force du vent et le poids du drone s'appliqueront. Mais pour la plupart, les drones apparaîtront stables dans des vents modérés. Les gyroscopes convertissent également ces mouvements en signaux et les envoient à l'ESC.

Vous avez peut-être entendu parler des gyroscopes à 3 axes et des gyroscopes à 6 axes. Un drone n'a besoin que des gyroscopes à 3 axes, mais la plupart des fabricants de drones mentionneront un gyroscope à 6 axes car ils prennent en compte à la fois les gyroscopes et les accéléromètres.

Magnétomètres

Les magnétomètres mesurent le flux magnétique le long de l'axe de tangage, de lacet et de roulis, ce qui aide à détecter l'orientation du drone par rapport au pôle Nord magnétique . Lorsque vous volez dans des zones soumises à de nombreuses interférences électromagnétiques ou à tout autre type d'interférence, les magnétomètres aident à collecter ces données et à les envoyer au contrôleur de vol.

Capteurs barométriques

Aussi connus sous le nom de capteurs de pression, les baromètres mesurent la pression atmosphérique pour aider à déterminer l'altitude du drone . Si vous avez rencontré une fonctionnalité connue sous le nom de maintien d'altitude dans la plupart des drones à vendre, c'est l'un des capteurs qui rend cette fonctionnalité possible. Parfois, des capteurs barométriques fonctionnent avec des capteurs GPS pour déterminer l'altitude d'un drone et la maintenir.

Capteurs de distance

Ces capteurs utilisent des lasers, Lidar ou des ondes ultrasonores pour mesurer la distance devant un drone et détecter tout obstacle.

Lumières LED des drones

Tous les drones sont équipés de lumières LED. Et même si elles peuvent être considérées comme des décorations, ces lumières LED ont un but. Dans la plupart des cas, ils servent à vous informer de l'état du drone. Nous avons beaucoup parlé des lumières LED des drones dans cet article, mais vous trouverez ci-dessous les principales et leur signification.

• Rouge peut signifier des niveaux de batterie faibles, une IMU ou d'autres erreurs système, le mode RTH ou le mode Agility.
• Vert est également une couleur courante qui indique souvent que les niveaux de batterie sont adaptés au décollage ou pour montrer que le GPS s'est connecté à suffisamment de satellites.
• Blanc – Les LED de couleur blanche peuvent signifier une mauvaise connexion GPS ou son absence, ou que l'émetteur est éteint.
• Bleu – Le bleu peut signifier le mode aveugle ou le mode stabilité.
• Orange/Jaune – Ces couleurs peuvent signifier une mauvaise connexion GPS ou un mauvais calibrage de la boussole qui doit être rectifié.
• Violet – Cette couleur est utilisée pour indiquer que les modes Retour à l'accueil ou Suivez-moi fonctionnent. Mais s'il clignote, cela peut signifier qu'il y a un problème avec ces modes. Il est également utilisé pour signifier le mode AP dans certains drones.

Vous trouverez ci-dessous un autre type de lumières LED.

• Lumières anti-collision – Parfois appelés feux de navigation, ce sont les feux qui rendent votre drone visible de loin, aidant l'opérateur à l'empêcher de s'écraser sur d'autres drones ou d'autres objets. Selon les règlements de la FAA, y compris les récents règlements d'identification à distance, vous devez avoir ces lumières si vous voulez voler la nuit. Ils peuvent être bleus, rouges, blancs, clignotants ou non, selon le modèle de drone.

Remarque :Différentes couleurs peuvent signifier différentes choses selon le drone que vous utilisez. C'est pourquoi il est important de toujours consulter votre manuel spécifique pour connaître les directives.

GPS

Vous connaissez bien sûr le GPS de votre téléphone ou de votre voiture qui vous aide à naviguer, mais les drones en ont aussi. L'installation du GPS dans les drones est l'une des raisons pour lesquelles les drones sont capables d'effectuer la collecte de données basées sur la localisation, telles que l'arpentage et l'imagerie aérienne. Alors, comment ça marche ?

Pour que le GPS fonctionne, il doit y avoir un module ou une puce GPS placé dans le drone et des satellites en orbite autour de la terre. Actuellement, au moins 32 satellites GPS orbitent autour de la terre, également connus sous le nom de GLONASS (Global Navigation Satellite System). GLONASS est un système de satellite basé en Russie conçu pour les applications de positionnement par les militaires et les civils.

Cependant, seuls 24 environ fonctionneront à un moment donné. Désormais, un drone n'a plus besoin de se connecter aux 24 satellites. Ils doivent se connecter à au moins 8 satellites, mais plus le module peut se connecter à plusieurs satellites, mieux c'est. Le module communique avec ces satellites pour calculer sa position.

Dans les applications de drones, il y a des barres indiquant la force d'une connexion GPS. Et comme mentionné précédemment, il existe même des voyants LED qui vous avertiront de tout problème avec le GPS. Si votre drone n'a pas accès à suffisamment de satellites, il risque de ne pas décoller. Certaines des raisons pour lesquelles vous pouvez avoir une mauvaise connexion GPS incluent la couverture nuageuse, les grands arbres, les grands immeubles ou les montagnes.

Maintenant que vous savez comment fonctionne le GPS, voici quelques-unes des façons dont il aide le fonctionnement du drone.

Maintien d'altitude

Comme mentionné précédemment, les capteurs GPS et barométriques peuvent aider à maintenir l'altitude du drone . Certains drones sont livrés avec une limite d'altitude, et la FAA exige également que les drones maintiennent une altitude inférieure à 400 pieds. Dans ce cas, le GPS peut aider à détecter et à limiter un drone à une certaine altitude.

Survoler

Aussi connu sous le nom de maintien de position, c'est là qu'un drone décolle et reste au même endroit et à la même altitude jusqu'à ce que vous commenciez à lui donner des instructions. Cela rend très facile, même pour les débutants, de piloter un drone.

Lorsque vous n'êtes pas sûr des commandes, le drone ne bouge pas, il peut dériver un peu, surtout quand il y a du vent, mais il corrigera toujours cela.

Retour à l'accueil

C'est une autre fonctionnalité tout à fait nécessaire, en particulier dans les situations d'urgence telles que les niveaux de batterie faibles. Le retour à la maison permet au drone de revenir au point de décollage, et la meilleure façon de le faire est d'avoir les coordonnées de cet emplacement.

C'est pourquoi il est important de calibrer correctement le GPS et de lui permettre de verrouiller le lieu de décollage. Lorsque vous avez fait cela, une fois que vous avez lancé la fonction RTH, vous ne perdrez pas le drone en cours de route.

Certains drones lanceront automatiquement le RTH s'ils perdent la connexion, ont des niveaux de batterie faibles ou subissent des interférences.

Vol autonome (Waypoints)

Un drone peut désormais voler en pilote automatique grâce au GPS. Comment? Tout ce que vous avez à faire est d'attribuer des waypoints, qui sont des coordonnées que le drone peut traverser. Si vous l'utilisez pour le tournage, la cartographie ou l'arpentage, vous pouvez vous concentrer sur la production de séquences de haute qualité pendant que le drone vole tout seul.

Détection radar

Comme les avions ou les navires, les drones peuvent être détectés par radar. Tout dépend du fonctionnement du radar. Les systèmes radar sont conçus pour détecter les corps émettant des signaux radio. Et comme mentionné précédemment, les drones communiquent avec les contrôleurs via des signaux radio.

Ainsi, vous pouvez concevoir un système qui identifie les signaux dans les plages de signaux de communication des drones et les autres comportements des drones. En fait, de tels systèmes existent déjà. De bons exemples incluent l'Aeroscope de DJI, AirSpace Galaxy et DeDrone.

Compas interne et fonctionnalités de sécurité intégrée

Les drones ont également des boussoles internes qui fonctionnent avec le GPS pour améliorer la stabilité et garantir que le drone est dans la bonne orientation. Le plus souvent, la boussole est livrée avec le module GPS.

Lors de la configuration d'un drone, l'une des choses les plus vitales à faire consiste à calibrer la boussole. La plupart des drones ne décolleront que si la boussole est calibrée, alors assurez-vous de vérifier comment procéder.

Pour calibrer efficacement la boussole, assurez-vous que vous vous trouvez dans une zone dégagée, une zone sans interférence magnétique et sans équipement électronique. L'étalonnage est également important lorsque vous vous déplacez vers un autre endroit.

N'oubliez pas que si la boussole est mal calibrée, la plupart des fonctions GPS, y compris la recherche de satellites, ne fonctionneront pas.

Les compas de drones ont également des magnétomètres qui, comme je l'ai mentionné plus tôt, détecteront toute anomalie et aideront les contrôleurs de vol à prendre en compte tous les facteurs. Tout cela pour s'assurer que le drone est correctement orienté et éviter les envolées qui sont souvent causées par un mauvais GPS et des interférences électromagnétiques.

Technologie de détection d'obstacles et d'évitement des collisions

En parlant de capteurs, j'ai mentionné que les drones utilisent un large éventail de technologies pour détecter les obstacles. Il s'agit notamment du LiDAR, de la vision monoculaire, du temps de vol, des ultrasons, de la vision stéréo et de l'infrarouge.

Mais cela fait beaucoup de capteurs. Alors, comment les drones les utilisent-ils tous pour éviter les obstacles ? En utilisant une combinaison de modélisation, d'algorithmes, d'apprentissage automatique et d'IA. Les algorithmes peuvent être formés sur l'apparence de divers objets, et ils "apprendront" à associer chaque objet qu'ils voient avec ce qu'ils savent déjà pour déterminer s'il s'agit d'un obstacle ou non.

Une autre technologie fascinante qui rend possible l'évitement d'obstacles est SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Cette fonctionnalité permet aux drones de cartographier leur environnement actuel en fonction d'un environnement préexistant préinstallé et des données collectées par les capteurs.

Évitement des collisions

Maintenant, ce que je viens d'expliquer aide seulement un drone à détecter un objet devant lui. Mais pour qu'il évite l'objet, il devra calculer où se trouve exactement cet objet et trouver un itinéraire alternatif. Les drones y parviennent notamment grâce à la stéréopsie ou à la vision stéréo.

Vous constaterez que les drones les plus avancés auront deux caméras à l'avant. Une fois qu'ils ont obtenu l'image de l'objet en 2 perspectives, ils peuvent calculer la perspective 3D par triangulation. Cela leur permet de visualiser leur environnement en 3D, percevant à la fois la distance et la profondeur.

Modes de vol intelligents

Comme souligné à plusieurs reprises dans cet article, les drones collectent activement des données, qui peuvent ensuite être utilisées pour tracer un chemin que le drone suivra, avec une contribution minimale du pilote. Avec l'aide d'un système d'exploitation (plus sur cela plus tard), vous pouvez également pré-programmer divers modèles de vol qu'un drone peut accomplir par lui-même. Ceux-ci sont également connus sous le nom de modes de vol intelligents.

Outre la détection d'objets, cette technologie permet également aux drones d'identifier des objets, également appelés Follow-Me, ou ActiveTrack dans les drones DJI. En tant que tel, vous pouvez vous verrouiller en tant que POI et faire du jogging, patiner ou participer à n'importe quelle activité, et le drone vous suivra pendant le tournage tout en évitant tout obstacle en cours de route.

Les autres modes de vol intelligents incluent ;

• Maintien d'altitude
• Retour automatique à la maison
• Mode Position (mode P)
• Mode attitude (mode ATTI)
• TapFly –
• Quickshots – Dronies, Helix, Circle, Rocket, etc.
• Points de cheminement
• Mode cinématique

Paramètres en temps réel

De nos jours, les drones sont conçus pour communiquer leurs informations de télémétrie en temps réel au contrôleur ou à l'application. Cela inclut les niveaux de batterie, la connexion GPS, l'altitude et d'autres aspects du drone.

Vous pouvez également recevoir des alertes lorsque vous dépassez une plage de fonctionnement, lorsque vous volez trop haut ou même lorsque vous volez dans des zones restreintes. Toutes ces informations facilitent le suivi du drone et minimisent les crashs.

Geofencing

Le géorepérage est une fonctionnalité qui applique des restrictions et des alertes lorsqu'un drone pénètre dans un espace aérien restreint, également connu sous le nom de zones d'exclusion aérienne. Ces zones comprennent les bases militaires, la Maison Blanche, les aéroports, les prisons, etc. À moins que vous ne trouviez un moyen de contourner cette restriction, votre drone ne décollera pas dans ces régions.

Cependant, tous les drones ne sont pas limités par le geofencing. Pour que cela fonctionne, le drone doit avoir un GPS et il doit être intégré à la carte contenant les zones d'exclusion aérienne.

Systèmes d'exploitation de drones (Firmware)

Les drones peuvent tout simplement être considérés comme des ordinateurs volants. Comme nous l'avons établi, il se passe beaucoup de choses lorsqu'un drone décolle et pendant qu'il est dans les airs. Il existe des capteurs collectant des données, des communications avec le contrôleur, des hélices, des batteries et de nombreuses autres fonctions.

Mais qu'est-ce qui alimente tout ce système ? Les drones ont un micrologiciel, souvent construit sur le système d'exploitation Linux, bien que certains utilisent MS Windows. Il existe également plusieurs systèmes d'exploitation de drones open source que les fabricants peuvent utiliser au lieu d'en créer un à partir de zéro. Ceux-ci incluent ;

• Dronecode de Linux
• FlytOS
• Autérion

Le micrologiciel du drone doit être mis à jour régulièrement pour s'assurer que tous les composants du drone fonctionnent comme il se doit ou pour introduire de nouvelles fonctionnalités.

Logiciel et micrologiciel

Pour s'intégrer efficacement dans diverses industries, il y a eu un développement accru de logiciels pour drones. Vous trouverez ci-dessous certaines des industries les plus populaires où les drones sont applicables et les logiciels que les drones peuvent utiliser.

• Tournage et photographie – Lightworks, iMovie, VSDC Free Video Editor, HitFilm Express et Davinci Resolve.
• Arpentage, cartographie et photographie aérienne – DroneDeploy, Pix4D, ArcGIS, Maps Made Easy et PrecisionHawk.
• Construction – 3DR, PixPro et Datumate.
• Agriculture – SLANTRANGE, AgEagle.

Appareil photo

Grâce aux avancées technologiques, il est désormais possible de fixer des caméras de haute qualité aux drones. Comme déjà mentionné, les drones jouent désormais un rôle majeur dans le tournage et la photographie, là où nous avions auparavant besoin d'hélicoptères et d'autres équipements coûteux.

Pour un prix modéré, il est possible de trouver un drone capable de filmer en 4K à 30fps. Un bon exemple qui est à la fois un drone amateur et un drone professionnel est le DJI Mavic Mini 2. La série Mavic, en particulier les drones Mavic Air, fait partie des meilleurs drones photographiques pour les photographes débutants et expérimentés grâce à leur facilité d'utilisation, leur vol prolongé. fois, d'excellentes caméras et des systèmes de contrôle de vol avancés.

Les drones comme la série Autel Robotics EVO II peuvent même filmer en résolution 8K. Et des drones comme la série Inspire de DJI comportent le Zenmuse X7, qui peut filmer en résolution 6K, et ils ont joué un rôle déterminant dans le tournage de nombreux films à succès.

Outre la prise de vue en haute résolution, certains drones disposent également d'une fonction de zoom, qui permet aux drones de regarder de près les objets, même lorsqu'ils sont à distance. Selon le drone que vous utilisez, la fonction de zoom peut avoir une légère perte ou un zoom sans perte. DJI a le Zenmuse Z30 avec un zoom allant jusqu'à 180x, qui est l'un des plus grands que vous trouverez dans un drone prosommateur.

Cardans et contrôle d'inclinaison

Même si les drones ont des systèmes de stabilité avancés, ils ne sont toujours pas très stables, ce qui serait mauvais pour le tournage car ce mouvement rendrait les images inutiles. Heureusement, il existe des cardans qui aident à stabiliser les caméras quelles que soient les turbulences.

Même les drones bon marché ont maintenant des cardans, principalement des cardans à 3 axes, qui stabilisent les caméras dans toutes les directions. Ces cardans permettent d'obtenir des images fluides et claires, compensant le mouvement du drone.

Pour ceux qui n'ont pas de cardans, certains sont compatibles avec des systèmes de cardans tiers.

Transmission vidéo en direct

Il est maintenant très courant de trouver des drones capables de relayer des séquences vidéo, également appelées FPV (First Person View).

Tout cela est rendu possible par la connectivité Wi-Fi et les signaux radio entre le drone et les contrôleurs. Les drones ont un émetteur qui collecte les séquences vidéo et les envoie sous forme de signal au contrôleur.

À l'autre extrémité, le drone aura une antenne ou un récepteur qui recevra le signal et le convertira en une vidéo que vous pourrez visionner sur l'écran du smartphone. Ou vous pouvez acheter des lunettes FPV qui donnent l'impression d'être assis dans le cockpit du drone. Le FPV est également une composante majeure des courses de drones, un sport en plein essor.

Bien qu'ils n'aient que quelques années d'existence, il existe plusieurs ligues de courses de drones telles que le Multi GP et le DRL, où les pilotes de drones se disputent des milliers de dollars et bénéficient d'offres de parrainage tout comme les athlètes professionnels réguliers. Ces courses sont également diffusées en direct à la télévision, donnant aux autres pilotes et amateurs une vue et une sensation de l'adrénaline impliquée dans une telle course.

Autres capteurs de drone

L'une des meilleures choses à propos des drones est la capacité de transporter une charge utile. Par conséquent, si vous souhaitez étendre son application et son utilité, tout ce que vous avez à faire est de trouver un appareil approprié à ajouter au drone, et l'un de ces appareils est des capteurs.

Outre les capteurs que j'ai mentionnés plus tôt qui aident le drone à naviguer, vous pouvez attacher des capteurs multispectraux pour les applications agricoles, des capteurs Lidar pour l'inspection de la construction ou des capteurs thermiques pour l'analyse des incendies.

Même les caméras sont des capteurs qui fonctionnent dans la lumière visible. Ces capteurs sont du matériel, et les données que vous obtenez d'eux peuvent être analysées à l'aide du logiciel que j'ai mentionné plus tôt pour obtenir des informations significatives cruciales dans la prise de décision.

Sécurité et piratage

Puisqu'ils pilotent des ordinateurs, les drones peuvent être piratés, et ils peuvent également être utilisés pour pirater d'autres systèmes ou même espionner d'autres personnes. Et la mauvaise nouvelle est qu'il n'est pas si difficile de pirater un drone.

Un pirate peut pirater votre drone et télécharger des images que vous avez prises ou même utiliser le drone pour pirater votre réseau domestique. Ils peuvent également pirater et prendre le contrôle du drone via un processus connu sous le nom de GPS Spoofing, où ils guident le drone vers de « fausses » coordonnées. Dans cet esprit, vous trouverez ci-dessous quelques moyens d'empêcher le piratage de votre drone.

• Mises à niveau du micrologiciel – Comme mentionné précédemment, les fabricants de drones mettent régulièrement à jour le firmware. Pour vous assurer que votre drone est protégé, assurez-vous toujours que vous utilisez le micrologiciel le plus récent.
• Utiliser un VPN pour bloquer l'accès à votre réseau par des tiers.
• Protégez votre smartphone et vos ordinateurs portables avec l'antivirus . Lorsque vous transférez des images entre le drone et le smartphone ou que vous utilisez le smartphone pour contrôler le drone, vous exposez votre drone à des attaques de logiciels malveillants.
• Si possible, définissez manuellement le point de retour à la maison .
• Utilisez un mot de passe fort sur votre application et votre réseau domestique.
• Limiter le nombre de personnes utilisant le réseau domestique à un moment donné.

Types de drones et utilisations

Maintenant que nous savons comment fonctionnent les drones, examinons les principaux types de drones et la meilleure façon de les utiliser.

Drones multi-rotors

Aussi connus sous le nom de quadricoptères, ce sont les types de drones les plus populaires. Ce sont aussi les drones dont je parlais en expliquant le système de propulsion. Ils ont au moins quatre rotors, bien que certains d'entre eux puissent avoir plus de rotors.

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.

Fixed-wing drones

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.

Conclusion

Et voila. 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!