Публикации БПЛА для образовательных учреждений Вводная лекция

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: БПЛА для образовательных учреждений Вводная лекция
Автор: Беркович Кирилл Юрьевич

Тема 1. Вводная лекция. Исторический экскурсПервыми беспилотными летательными аппаратами являются аэростаты. Подразумевалось, что они будут использоваться для бомбардировки, однако это не принесло значительных результатов на поле боя. Этот случай считается первым задокументированным свидетельством применения БПЛА. Долгое время беспилотные летательные аппараты использовались только в военных целях. Первый беспилотник представлял собой доработанный самолет и мог управляться с морского судна на расстоянии до 5 км. Он использовался в качестве воздушной мишени. В начале 30-х годов появились первые автопилоты, и радиоуправляемые воздушные суда получили новый виток развития. Также беспилотником можно назвать и знаменитый советский орбитальный корабль «Буран». Он совершил полет в автоматическом режиме без экипажа на борту. Основное развитие беспилотная авиация получила с появлением микроконтроллеров и микропроцессоров. Микроэлектроника заменила громоздкие автопилоты, появилась возможность создавать малоразмерные летательные аппараты. Если в 20 веке беспилотники были, в основном, военными, в начале 21 века появились дроны гражданского применения. Уже сейчас практикуется доставка дронами грузов, сбор различной информации на больших территориях, аэро- и фотосъемка. Возможности беспилотников все еще изучаются, а аппараты – совершенствуются. Для начала разберемся, что же такое БПЛА? Беспилотный летательный аппарат – это летательный аппарат, который совершает полет в автоматическом режиме без экипажа на борту. Существует два типа БПЛА: самолетный и мультироторный тип, который имеет полезную нагрузку. Предлагаем подробнее рассмотреть каждый тип БПЛА.Беспилотники самолетного типа еще называются БПЛА с жестким крылом. Принцип действия такого аппарата схож с обычным самолетом, поток воздуха набегает на крыло, создавая подъемную силу. Существует множество разновидностей БПЛА самолетного типа, которые отличаются формой крыла и фюзеляжем. Такие БПЛА используют для аэрофотосъемки местности, в военной сфере и в сельском хозяйстве. Главным достоинством таких аппаратов является их способность охватывать гораздо большие площади, чем у обычных коптеров, а также они могут дольше находиться в воздухе и развивать высокую скорость. К недостаткам стоит отнести качество полученных изображений. Всему виной то, что такие аппараты не могут зафиксировать трехмерные детали съемки из-за развития высокой скорости. БПЛА мультироторного или вертолетного типа – популярный вид беспилотников, который представляет собой летающую платформу с 3, 4, 6, 8 и 12 электродвигателями с пропеллерами. БПЛА с четырьмя моторами носит название квадрокоптер, с шестью – гексакоптер, с восемью – октокоптер. Отличительной особенность беспилотника вертолетного типа является его возможность зависать над объектом, поворачиваться вокруг своей оси. Мультикоптеры используют для фото- и видеосъемки, в сельском хозяйстве и для доставки грузов. Также стоит отметить, что беспилотники имеют разные виды конфигураций. Рассмотрим каждую из них подробнее. Трикоптер – модель мультикоптера, которая имеет 3 винта. В таком беспилотнике два передних винта движутся вперед и имеют противоположное направление вращения, а третий является хвостовым. Квадрокоптер – самая популярная схема построения мультикоптеров. 7 Существуют две схемы движения: 1. схема «+», когда один из роторов является передним, противоположный ему – задним, и два ротора являются боковыми; 2. схема «х», когда передними являются одновременно два ротора, два других являются задними, а смещения в боковом направлении также реализуются одновременно парой соответствующих роторов. Также существуют гексакоптеры, они имею 6 моторов, и октокоптеры, у которых 8 моторов. Оба вида применяются в случае, когда нужно поднять тяжелый груз. Они также способны сохранять устойчивость во время полета, поэтому мультикоптеры такой конфигурации используют для видеосъемки. В настоящее время активно развивается направление First Person View (FPV) дронов, в которых реализовано виртуальное присутствие оператора. Пилот, управляя беспилотником через пульт, видит картину в реальном времени через камеру на БПЛА путем отображения на мониторе, телевизоре, видеоочках или видеошлеме. Практически любой летающий аппарат можно переделать для FPV. Но не стоит забывать про важную особенность FPV-носителя – необходимость бортового передатчика. Минимальный набор состоит из камеры, связанной с передатчиком видеосигнала, установленной на обычную радиоуправляемую модель с приемником управляющего сигнала и несколькими элементами управления.В наши дни активно развивается направление беспилотной авиации в гражданских целях. Одно из наиболее востребованных направлений использования беспилотников – это логистика. Здесь 8 преобладают несколько главных направлений: курьерское, аэротакси и складские дроны, умеющие считывать штрих-коды с упаковок и проводить технологичную инвентаризацию. На производстве дроны используют для инвентаризации в складских помещениях. Считывая QR-коды, штрих-коды и RFID, дроны проводят учет товаров на различных высотах интеллектуально и автономно, что в значительной степени помогает ускорить процесс инвентаризации. Строительная сфера не стала исключением, в ней дроны активно используются. С их помощью можно вести мониторинг, не нарушая технологических процессов на площадке, и без проблем проводить осмотр в труднодоступных местах. Фотографии, полученные с борта БПЛА, можно использовать для определения границ земельных участков, создания фотоматериалов для клиентов и сотрудников, картографирования, а также для мониторинга качества и прогресса совершенных работ на строительной площадке. В настоящее время в сельском хозяйстве имеется проблема контроля урожая. Ведь во время долгого процесса взращивания угодий могут произойти непредвиденные обстоятельства, о которых фермер не будет предупрежден на ранней стадии возникновения проблемы. Чтобы проанализировать ситуацию и выявить проблемы, на поля выезжает экспертная группа, что максимально неэффективно. Беспилотники в сельском хозяйстве помогают получить сведения о площади, рельефе, о грунте и состоянии растений. Беспилотники в электроэнергетики используются для анализа и контроля прочности и надежности энергетической инфраструктуры. С помощью дронов традиционное наземное обслуживание инженерных сетей будет намного оперативнее, качественнее и безопаснее. 9 Для слежения за состоянием нефтепроводов беспилотники используют в компании «Газпром нефть» с 2014 года, когда начались их первые испытания на одном из ее дочерних предприятий. Испытания показали, что беспилотные технологии очень эффективны. С момента первого испытания беспилотники «Газпром нефть», занимающиеся наблюдением за инфраструктурой этого предприятия, пролетели расстояние уже более 500 000 километров. Как указывает компания, более 60 процентов ее трубопроводов, общая протяженность которых составляет около 7 тысяч километров, контролируются полностью или частично с помощью БПЛА. В наши дни проблема экологии очень актуальна. Беспилотники помогают проводить своевременный контроль за состоянием окружающей среды. Отличительной особенностью дрона является его способность близко подлетать к исследуемому объекту и его возможность взаимодействовать с окружающим пространством. В России сейчас активно создаются специальные подразделения в правоохранительных органах, которые работают с дронами. Беспилотники будут использовать для анализа дорожно-транспортных происшествий, мониторинга многолюдных мероприятий, для выслеживания преступников, а также для розыска пропавших людей. Беспилотники активно стали применять для ликвидации ЧС. Они небольшие, шустрые и при этом недорогие. С их помощью можно оперативно получить достоверную информацию о происшествии в режиме «здесь и сейчас». Также дроны применяют для обследования территории пожара и выявления горячих точек. На борту БПЛА установлен тепловизор, который помогает в ночное время суток определять опасные участки, а газоанализатор способен проанализировать состояние воздуха, наличие в нем вредных веществ и их концентрацию, чтобы определить зону максимального поражения. 10 Беспилотники активно используют во время съемки фильмов, ведь с их помощью получаются невероятные кадры. Раньше виды с высоты птичьего полета можно было снять только с помощью вертолета, что стоило очень дорого и было небезопасно. Но сейчас все изменилось, и фильм с нового ракурса теперь можно снять за небольшую плату и абсолютно безопасно с помощью дронов. Что касается будущего, то уже сейчас ведутся работы над созданием беспилотного транспорта и аэротакси. И уже есть первые успехи в этом направлении. Очень надеемся, что в ближайшие десятилетия у каждого в семье будет свой летающий автомобиль.