تكنولوجيا الطائرات بدون طيار: اتجاهات اليوم وماذا بعد

سهولة الاستخدام وقلة الأجزاء الميكانيكية والقبول العام من الجمهور تجعل هذه المنصة هي الأكثر استخدامًا. يقترن صغر حجم أحدث المروحيات الرباعية بحزم مستشعرات رائعة. الآن، يمكن لكل صاحب وظيفة في هذا المجال أن يحمل طائرة بدون طيار في صندوق الأدوات الخاص به. نفس التطورات التي تجعل الطائرات بدون طيار أصغر حجمًا تسمح بوجود محركات متعددة أكبر يمكنها الطيران لفترة أطول وحمل المزيد من الأحمال. لقد اقتربنا من وقت الرحلة الذي يتم عرضه ميدانيًا لمدة ساعة كاملة للمحركات الكهربائية المتعددة ذات الحمولة الصافية، حيث تصل الطائرات الأكبر حجمًا إلى 40-45 دقيقة عادة.

إذا كان النطاق هو الأولوية، فإن الأجنحة تعمل بشكل أفضل. عندما تجمع بين بساطة الطائرة وبين تعقيد وفائدة المحرك متعدد المراوح، فإنك تحصل على منصات VTOL. وهي تجمع بين وقت الطيران للطائرة ثابتة الجناحين وبساطة الإقلاع والهبوط مثل المحرك متعدد المراوح. على سبيل المثال، Quantum-Systems Vector عبارة عن هيكل طائرة كبير بسعة حمولة كبيرة تتحول إلى منصة VTOL عن طريق تدوير المحركات الموجودة على الأجنحة للانتقال بين الرحلة الرأسية والأمامية. وتنقلب طائرة WingtraOne Gen II، التي تقلع وتهبط على ذيلها، إلى الوضع الأفقي بمجرد وصولها إلى الارتفاع المطلوب. بغض النظر عن تصميم منصات VTOL، يحب المستخدمون ميزة القدرة على الطيران في مناطق لا تستطيع الطائرات التقليدية الطيران فيها.

حجم الصورة القياسي اعتاد أن يكون 12 ميغا بكسل؛ أما الآن، فإن 20 ميجا بكسل هو الحد الأدنى المطلق لمعظم حالات الاستخدام. تحتوي المنصات الأكبر حجمًا على مستشعرات RGB بدقة 40 و60 وحتى 100 ميجا بكسل. يسمح هذا بوجود مسارات طيران أكثر كفاءة، حيث لا يجب أن تكون الطائرة بدون طيار قريبة من الهدف للحصول على نفس الدقة، أو مسافة العينة الأرضية (GSD). وهذا يعني عددًا أقل من خطوط الطيران، وارتفاعًا أعلى، وجمع عدد أقل من الصور.

مثل الكثير من نظيراتها في مستشعرات RGB، أصبحت هذه المستشعرات أرخص وأخف وزناً ولديها دقة أكبر. والمثير للدهشة أن هناك إقبالاً ضعيفًا على استخدامها. يمكن أن يكون هناك سببان وراء ذلك. بخلاف كاميرات مستشعرات RGB، يتطلب الاستخدام الدقيق للمستشعرات متعددة الأطياف خطوة يدوية إضافية لمعايرة الصور. قد يكون هذا تقييدًا للسوق على القطاع الزراعي، وهو أكثر معرفة بهذه العملية. كما أن هناك عددًا قليلًا جدًا من الحزم متعددة الأطياف جاهزة للتوصيل والتشغيل مع منصات الطائرات الأكثر شيوعًا. من المؤكد أن عدد الحزم يتحسن ولكن بشكل أبطأ مما كان متوقعًا.

تعمل الشركات على وضع الليدار على الطائرات بدون طيار منذ ظهور الطائرات بدون طيار. لقد كان وزن المستشعر ودقة وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs) اثنين من التحديات الرئيسية. في الآونة الأخيرة، تم حل هاتين المشكلتين. يمكن أن تخترق نبضات الليزر الغطاء النباتي، مما يسمح بنموذج سطح رقمي أكثر دقة (DSM). يقودنا هذا إلى التحدي المتمثل في إدارة بيانات سحابة النقطة الناتجة. المستقبل هنا هو إدارة السحابة. يعكس هذا الاتجاه كيفية انتقال رسم الخرائط الجوية باستخدام الطائرات بطيار من التصوير إلى الليدار، متغلبًا على تحديات مماثلة ولكن في إطار زمني مضغوط.

في الماضي، كان لدى كل شركة مصنعة للطائرات بدون طيار فريق تطوير خاص بها للملاحة الآلية والتحكم في الطائرات. أما الآن، تعتمد الشركات المصنعة لأجهزة الطائرات بدون طيار على شركات الطيار الآلي للتعامل مع جزء القيادة والتحكم في النظام. شركة Auterion هي واحدة من هذه الشركات المصنعة، حيث قامت بإنشاء Skynode، وهو طيار آلي متعدد الإمكانات يتعامل مع الجانب الذاتي للرحلة. Skynode به أيضًا اتصال بيانات خلوي يحول كل طائرة بدون طيار بشكل أساسي إلى جهاز إنترنت أشياء متمكن.

في تغيير دراماتيكي، حظرت وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) طائرات DJI بدون طيار الصينية التي تستخدمها الوزارة. رداً على ذلك، بدأت وحدة ابتكار الدفاع بوزارة الدفاع (DIU) في تقييم أجهزة وبرامج الطائرات بدون طيار لاعتمادها للاستخدام. تتضمن القائمة الحالية المتاحة لوحدة DIU أجهزة من شركة Freefly، وهي شركة أمريكية مصنعة للطائرات بدون طيار تعكف على تطوير طائرات بدون طيار للأفلام والتلفزيون لسنوات وهي في وضع يمكنها من أن تكون منصة رسم خرائط موثوقة أيضًا.

مع زيادة حجم المستشعرات واحتوائها على المزيد من البيانات، يزداد الحجم الرقمي لمجموعات البيانات. لقد اعتدنا على معالجة مجموعات البيانات فقط على أجهزة كمبيوتر سطح المكتب. وهذا يتحول الآن إلى طريقة المعالجة السحابية. سيكون للمعالجة المكتبية غير المتصلة بالإنترنت مكانها دائمًا - بشكل أساسي في حالة المعالجة الميدانية السريعة لاتخاذ القرار الفوري. بعدها تشق البيانات الأولية طريقها إلى السحابة، حيث توجد دقة أعلى ومجموعات بيانات أكبر تناسب بقية استخدامات المؤسسة. يمكن للسحابة تغيير حجم المعالجة تلقائيًا لتلائم احتياجات أحجام الملفات الكبيرة وتقديم النتيجة خلال سير العمل المؤسسي الخاص بالمستخدم.

على سبيل المثال، أثناء وقوع كارثة - غالبًا ما تكون الطائرات بدون طيار أولى الطائرات في الموقع لتقوم بجمع البيانات. إذا لم يكن الاتصال بالإنترنت متاحًا، يمكن أن توفر المعالجة المحلية السريعة للمستجيبين الأوائل المعلومات اللازمة لاتخاذ القرارات. في وقت لاحق، تتصل الأجهزة بالإنترنت ويتم تحميل البيانات الأولية إلى السحابة، حيث تتم معالجتها في مجموعات بيانات أكبر. يمكن لأصحاب المصلحة تحليل مجموعات البيانات هذه عبر الإنترنت دون الحاجة إلى نقلها من جهاز كمبيوتر إلى آخر.

تحويل الصور الأولية إلى مجموعات بيانات ثنائية وثلاثية الأبعاد دائمًا ما يستغرق وقتًا، لكن المثير هو التطور الحادث في تحليل البيانات في الوقت الحقيقي أو شبه الحقيقي. FMV هي تقنية تم تطويرها في الأصل من قبل الجيش للحصول على فيديوهات غنية بالبيانات الوصفية تنزل من أجهزة gimbals المتخصصة (والمكلفة). مع انخفاض تكلفة هذه المستشعرات، يصبح الحصول على بيانات FMV أسهل وأرخص.

إذا كانت لديك حزمة مستشعرات تدعم بيانات FMV، مثل Quantum-Systems Vector، فيمكنك بث FMV مباشرة إلى واحد من نظم المعلومات الجغرافية (GIS) مثل ArcGIS Pro. أو، إذا كنت تستخدم طائرة بدون طيار منخفضة التكلفة للمستهلك يدعمها تطبيق Site Scan Flight for ArcGIS من Esri، فيمكنك سحب ملفات الفيديو مباشرة من الطائرة بدون طيار وتشغيل مقاطع الفيديو الغنية عن طريق سحبها وإفلاتها.

مع زيادة حجم المعلومات المستمدة من مجموعات الطائرات بدون طيار، أصبح من المهم أكثر من أي وقت مضى الاستفادة من التعلم الآلي للمساعدة في تحديد الأصول والمشكلات. متطلبات النجاح هي بيانات التدريب ومعلومات الإدخال عالية الدقة وقوة الحساب. يتم تحسين كل هذه من خلال اتجاهات الأجهزة والبرامج التي نشاهدها. يمكن تدريب الذكاء الاصطناعي على الصور الأولية ومقاطع الفيديو من الطائرات بدون طيار وكذلك النتائج ثنائية وثلاثية الأبعاد لمحرك المعالجة.

نظرًا لأن الطائرات بدون طيار أصبحت جزءًا من سير العمل القياسي للمؤسسات، فإنها تدار مثل أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة إنترنت الأشياء، ولكنها تدار أيضًا مثل المركبات - فيما يتعلق بالمتطلبات التنظيمية والصيانة وتتبع الرحلات. هناك العديد من الحلول لتتبع رحلات الطائرات بدون طيار، لكن التقنيات الرابحة ستلتقط هذه المعلومات تلقائيًا، مما يسمح للمشغلين بأداء وظائفهم دون انقطاع. في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، إذا كنت تطير داخل دائرة بنصف قطر معين من مطار أو مجال جوي آخر خاضع للرقابة، فيجب عليك طلب إذن من إدارة الطيران الفيدرالية (FAA). Airspace Link هي إحدى الشركات التي تعمل على أتمتة هذه العملية عن طريق إرسال الطلبات مباشرةً إلى إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) كمزود معتمد للقدرة على الترخيص والإخطار على الارتفاعات المنخفضة (LAANC). في تطبيق Site Scan Flight من Esri، يمكن للمشغلين تسجيل الدخول باستخدام حساب Airspace Link مجاني وطلب هذا الترخيص.