Современные тенденции развития отрасли беспилотных летательных аппаратов

Рис. 3. Результат построения 3D-модели местности

М. Д. Митин, Д. Б. Никольский

Наряду с традиционными методами аэрофотосъемки все более востребованной становится съемка с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Особенно этот процесс проявился в последние годы – на фоне экспоненциального роста популярности сверхлегких БПЛА самолетного (общепринятое название этих БПЛА за рубежом — дроны) и вертолетного типов (в особенности квадро- и гексокоптеров). У этой тенденции есть свои положительные и отрицательные стороны. Положительная динамика заключается в том, что общество глубже задумалось о роли БПЛА в получении пространственных данных, и это дало ощутимый толчок развитию отрасли в целом. Отрицательная сторона выражается в несовершенстве текущего законодательства в отношении БПЛА во многих странах и острой необходимости контроля полетной деятельности в связи с общим увеличением численности действующих устройств и опасностью столкновений в зоне действия гражданской авиации. В этом направлении уже ведутся работы по созданию систем автоматического зависимого наблюдения для беспилотных летательных аппаратов.

В настоящее время наиболее распространены БПЛА самолетного и вертолетного типов. Каждый из них решает свой круг задач:

  • БПЛА самолетного типа применяются преимущественно для создания ортофотопланов территорий, цифровых моделей местности, мониторинга протяженных объектов. Основные преимущества: высокая крейсерская скорость, значительная дальность полета и автономность.
  • БПЛА вертолетного типа (вертолеты, квадро- и гексакоптеры) применяются в основном для перспективной съемки, мониторинга небольших территорий или обследования сложных конструкций (например опор моста, в том числе и под дорожным полотном) и лидарной съемки (лазерного сканирования). Основные преимущества: малые размеры, взлет и запуск с любых площадок, возможность зависания над объектом обследования, увеличенная полезная нагрузка.

БПЛА принято классифицировать по четырем параметрам: масса, время, высота и дальность полета (табл. 1).

Таблица 1. Классификация БПЛА

 

Масса, кг

Время полета, ч Высота полета, км

Дальность полета, км

Сверхлегкие До 10 Около 1 До 1 До 100
Легкие До 50 Несколько часов До 3–5 100–350
Средние До 1000 10–12 До 9–10 350–1200
Тяжелые 24 и более До 20 От 1200

Для запуска большинства видов БПЛА не требуются аэродромы или специально подготовленные площадки. Аппараты можно оснастить совершенной съемочной и стабилизирующей аппаратурой, а также разнообразными сенсорами для мониторинга окружающей среды. Для проведения оперативной аэрофотосъемки более предпочтительны БПЛА сверхлегкого и легкого классов, несмотря на ограничения в полезной нагрузке, что несколько сужает выбор устанавливаемой съемочной аппаратуры. Кроме того, эти аппараты сильно подвержены влиянию погодных условий (для БПЛА весом до 2 кг накладываются ограничения применения по скорости ветра до 10 м/с).

Аэрофотосъемка с БПЛА при установке соответствующего съемочного оборудования позволяет получать цифровые снимки сверхвысокого пространственного разрешения до нескольких сантиметров (2–4 см) в различных спектральных диапазонах. Данное оборудование позволяет решать следующие задачи:

  • автоматизированное получение ортофотопланов (рис. 1) с пространственным разрешением до нескольких см;
  • создание фотореалистичных цифровых 3D-моделей местности (рис. 2, 3);
  • мониторинг чрезвычайных ситуаций и их последствий, контроль хода аварийно-восстановительных работ, поиск пострадавших;
  • анализ и оценка динамики изменений местности;
  • производственно-экологический мониторинг;
  • дистанционный мониторинг нефтегазопроводов, ЛЭП, железных и автомобильных дорог, лесных массивов и сельскохозяйственных угодий;
  • тепловизионная съемка.
Рис. 1. Ортофотоплан, полученный с БПЛА GeoScan 101
Рис. 1. Ортофотоплан, полученный с БПЛА GeoScan 101

 

Рис. 2. Цифровая модель местности, созданная по результатам аэрофотосъемки с БПЛА
Рис. 2. Цифровая модель местности, созданная по результатам аэрофотосъемки с БПЛА

 

Рис. 3. Результат построения 3D-модели местности
Рис. 3. Результат построения 3D-модели местности

 

На сегодняшний день существует значительное количество компаний, занимающихся производством БПЛА. В табл. 2 и на рис. 4 представлены характеристики некоторых сверхлегких и легких БПЛА.

Табл. 2. Характеристики современных легких и сверхлегких беспилотных летательных аппаратов самолетного типа

t2

 

4
Рис. 4. БПЛА Trimble UX5 (слева), БПЛА GeoScan 101 (справа)

 

Большинство сверхлегких беспилотных лета- тельных аппаратов оборудуются навигационной системой GPS/ГЛОНАСС, электрическими двигателями, их запуск осуществляется с катапульты или с руки, а посадка (рис. 5) — с помощью парашюта, воздушной подушки или по-самолетному. В комплект поставки входит программное обеспечение для формирования полетного задания и дистанционного управления аппаратом.

Рис. 5. Подготовка к взлету и посадка БПЛА GeoScan 101
Рис. 5. Подготовка к взлету и посадка БПЛА GeoScan 101

 

Аэрофотосъемка с БПЛА — значительно более наглядный и экономичный способ контроля по сравнению с наземным визуальным наблюдением и протоколированием. Современные аппараты способны выполнять значительный ряд задач, преодолевать большие расстояния и снимать большие по площади территории. Разнообразие существующего программного обеспечения для обработки результатов аэрофотосъемки с БПЛА позволяет получать готовые ортофотопланы и цифровые модели местности в автоматическом режиме уже через 1 ч после посадки аппарата.

Основные преимущества и недостатки аэрофотосъемки с БПЛА отражены в табл. 3.

Таблица 3. Преимущества и недостатки аэрофотосъемки с БПЛА

t3

 

БПЛА используются не только для аэрофотосъемки, но и для выполнения других видов обследования местности и объектов. Для этих целей наиболее подходящими являются беспилотные вертолеты промышленного назначения, например автономный беспилотный вертолет Scout B1-100 (подробное описание и технические характеристики вертолета и устанавливаемого оборудования даны в приложении к журналу). Увеличенная полезная нагрузка этого аппарата позволяет устанавливать на него оборудование для проведения воздушного лазерного сканирования и тепловизионной съемки.

Компания «Совзонд» следит за тенденциями развития рынка беспилотных летательных аппаратов, и уже сейчас можно сделать вывод, что отрасль стремительно развивается и приобретает все большую популярность, находит применение в совершенно различных областях деятельности, позволяет оперативнее решать задачи получения пространственных данных.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ