+7 (495) 12-52-082
+7 (968) 091-58-04
RU | EN

Современные тенденции развития отрасли беспилотных летательных аппаратов

17.11.2017

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
  GeoScan101       2       0,5       1,3       15       10       100       700      60      1     70
GeoScan300       8       0,5        3         -       15       120      3500      61-72      4      150
ZALA 421-16E      8-10      1,5      2,8      50      -      -      3600      65-100      4      250
ZALA 421-16ЕМ      6,5      1      1,8      50      -      -      3600      65-100      2,5      250
ZALA 421-08М      2,5      0,3      0,8      25      -      -      3600      65-120      1,3      130
ZALA 421-16      16      -      1,7      70      -      -      3600      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      60-125      4      360
Unmanned Supercam      4,5      -      3,5      70      15      50      3600      60-125      4      360
Trimble UX5      2,4      -      1      60      23      75      5000      80      0,8      65
TrimbleX100      3,3      0      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. 

     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. 


возврат к списку