+7 (495) 12-52-082    +7 (968) 091-58-04     info@GeoPoligon.ru

IMAGESIZER_ERR_ACCESS

Современные тенденции развития отрасли беспилотных летательных аппаратов

 

Наряду с традиционными методами аэрофототопосъемки все более востребованной становится съемка с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Особенно этот процесс проявился в последние годы – на фоне экспонен-циального 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).

 

 

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

100-360

Средние

До 1000

10-12

До 9-10

350-1200

Тяжелые

 

24 и более

До 20

От 1299

 

Для запуска большинства видов БПЛА не требуются аэродромы или специально подготовленные площадки. Аппараты можно оснастить совершен-ной 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 соответ-ствующего 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. 2. Цифровая модель местности, созданная по результатам аэрофотосъемки с БПЛА

 

 

 

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 характе- ристики некоторых сверхлегких и легких БПЛА.

 

Модель

Вес, кг

Полезная

нагрузка, кг

Размах

крыльев, м

Радиус действия радиоканала, км

Допустимая

скорость ветра, м/с

Мин. высота

полета, м

Макс. высота полета, м

Крейсерская ско­рость, м/с

Продолжитель- ность полета, ч

Протяженность полета, км

GeoScan 101

2

0,5

1,3

15

10

100

700

60

1

70

GeoScan 300

8

0,5

3

-

15

120

3500

61-72

4

150

ZALA 421-16E

8-10

1,5

2,8

50

-

-

3600

65100-

4

250

ZALA 421-16ЕМ

6,5

1

1,8

50

-

-

3600

65-100

2,5

200

ZALA 421-08М

2,5

0,3

0,8

25

-

-

3600

65-120

1,3

130

ZALA 421-16

16

-

1,7

70

-

-

3000

130-200

8

1200

ZALA 421-04М

5,5

1

1,6

25

-

-

3600

65-100

1,5

120

Unmanned Pioneer

2,5

-

1

100

15

50

3600

60-125

2

12

Unmanned Photobot

4,5

-

3,5

70

15

50

3600

60-120

4

360

Unmanned Supercam

4,5

-

3,5

70

15

50

3600

65-120

4

360

Trimble UX5

2,4

-

1

60

23

75

5000

80

0,8

65

Trimble X100

3,3

-

1

53

23

100

2500

80

0,75

60

 

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

 

 

 

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

 

Большинство сверхлегких беспилотных лета­тельных 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.

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.

 

 

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

 

Преимущества

Недостатки

Беспрецедентное пространственное разрешение от 2 см

Ограниченная площадь съемки за один полет

Высокая периодичность съемки, возможность проведе­ния постоянного мониторинга, малое время подготовки к полету

Несовершенство законодательства в области регули­рования полетов БПЛА и трудоемкость получения необходимых разрешений для проведения полетной деятельности

Погодные условия оказывают слабое влияние на прове­дение работ

Нет возможности получить данные за предыдущие годы для проведения мониторинга территории, если ранее не проводилась съемка этой территории

Первые результаты полета уже через час после посадки: ортофотопланы, 3D цифровые модели местности

Высокая стоимость самих летательных аппаратов и заказа съемки, длительная окупаемость (рентабельно при постоянной съемке)

Мониторинг протяженных объектов (нефте-, газопрово­ды, ЛЭП), высокая дальность полета

Малая величина полезной нагрузки

Возможность слежения за целью, зависание над объек­том (БПЛА вертолетного типа), возможность перспек­тивной съемки, создание 3D моделей объектов по пер­спективным снимкам (например, строящихся зданий)

Частота проведения полетов ограничена скоростью работы оператора (человеческий фактор)

Точечная съемка в труднодоступных местах

 

Возможность установки оборудования мониторинга окру жающей среды ( датчиков температуры, влажности, радиационного фона, химического загрязнения и т. д.)

 

 

Табл. 3. Преимущества и недостатки аэрофотосъемки с БПЛА

 

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.

 

Авторы:

 

М. Д. Митин (компания «Совзонд»)

В 2006 г. окончил Государственный университет по зем­леустройству по специальности «землеустройство». В настоящее время — менеджер проектов компании «Совзонд».

 Д. Б. Никольский (компания «Совзонд»)

В 2004 г. окончил факультет прикладной космонавтики МИИГАиК по специальности «исследование природных ре­сурсов авиакосмическими средствами». С 2007 г. работает в компании «Совзонд», в настоящее время — заместитель директора департамента развития. Кандидат технических наук.