Hoe drones werken (en wat is dronetechnologie)?

Als je net je eerste drone hebt gekocht of ze al een tijdje gebruikt, maar niet weet hoe ze echt werken en je bent benieuwd naar meer, dan ben je hier aan het juiste adres.

De controllers, joysticks en apps maken het vliegen met een drone net zo eenvoudig als het spelen van een videogame. Maar binnen de drone zijn er kleine onderdelen die allemaal samenwerken om ervoor te zorgen dat de drone kan vliegen. Dus, hoe werken drones?

De belangrijkste onderdelen van een drone zijn het besturingssysteem en de vluchtcontroller. Batterijen voeden de rotors, waardoor ze de propellers laten draaien en lift genereren. De vluchtcontroller gebruikt de gegevens die zijn verzameld door versnellingsmeters, barometers, magnetometers, gyroscopen en de controller om in de lucht te blijven.

Andere belangrijke functies die de werking van een drone verbeteren, zijn GPS, obstakeldetectie en het vermijden van botsingen, camera's en software.

Blijf lezen om erachter te komen hoe alle componenten van een drone werken en hoe ze allemaal bijdragen aan de vlucht van een drone.

Hoe drones vliegen (UAV drone-voortstuwingstechnologie)

Er gaat veel in de drone om opwaartse lift te genereren en verschillende bewegingen uit te voeren. En in deze sectie zullen we bespreken hoe dat allemaal werkt. Maar laten we eerst alle componenten opsommen die een rol spelen bij de voortstuwing van een drone:

• Motor
• Motorbel
• Motorstator
• Schroeven
• Vliegcontroller
• Lagers
• Wikkelingen

Voordat we bespreken hoe elk van deze onderdelen werkt, laten we eerst enkele veelvoorkomende drone-bewegingen definiëren:

• Yaw – Dit is wanneer het voorste gedeelte van de drone met de klok mee of tegen de klok in draait.
• Pitch – Dit is de kanteling die de drone aanneemt, afhankelijk van de richting waarin hij beweegt. Om vooruit te versnellen, laten drones het voorste deel zakken en het achterste deel optillen. Om achteruit te rijden, tillen ze het voorste deel op en laten ze het achterste deel zakken.
• Rollen – Dit is de beweging waarin een drone naar links of naar rechts beweegt.

Ik zal de rol van propellers en motoren in elk van deze bewegingen later in het artikel uitleggen.

Dronemotoren

Dit is een van de meest cruciale onderdelen van het voortstuwingssysteem. Batterijen voeden de motoren, waardoor ze met hoge snelheden draaien. Hierdoor laten de motoren de propellers draaien, waardoor er een lift ontstaat. Heel gemakkelijk, toch? Niet echt.

Er zijn twee hoofdtypen motoren; borstelloze en geborstelde motoren. Borstelloze motoren worden het meest gebruikt omdat ze efficiënt en duurzaam zijn en met zeer hoge snelheden kunnen draaien.

Dus, wat is het verschil tussen geborstelde en borstelloze motoren? Het komt allemaal neer op hoe ze functioneren. Maar voordat ik de verschillen uitleg, laten we eerst de belangrijkste onderdelen definiëren die ze onderscheiden.

• Stator – Een stator is het gedeelte van een motor met wikkelingen. Het is het onderdeel dat zorgt voor een magnetisch veld, dat vervolgens de rotatie in de rotor initieert. Om een ​​magnetisch veld te creëren, hebben stators windingen van koperdraad die in magneten veranderen telkens als er een stroom doorheen loopt. In de meeste gevallen staat de stator stil.
• Rotor – De rotor is het deel dat roteert, waardoor een rotatie in de as ontstaat, die vervolgens een rotatie van de propellers veroorzaakt.
• Luchtspleet – Dit is de afstand tussen de rotor en de stator. Hoe groter het is, hoe minder effectief de motoren zullen zijn.
• Motorbel – Dit is het onderdeel dat ervoor zorgt dat de propellers met de klok mee of tegen de klok in draaien.

Zowel geborstelde als borstelloze motoren hebben een stator en een rotor. Maar in de brushed motoren zorgt de stator constant voor een permanent magnetisch veld. Stators omringen een rotor, die tegengestelde polariteit zal hebben, en een rotatie in de rotor zal optreden wanneer de commutatorborstels samenwerken met een voeding.

Het contact van deze borstels met de voeding maakt borstelmotoren ondoeltreffend omdat ze sneller verslijten, en de geproduceerde warmte versnelt het dragen van de drone.

Aan de andere kant hebben borstelloze motoren geen borstels. In plaats daarvan gaat de stator aan en uit en levert zo nodig een magnetisch veld. Aantrekking en afstoting tussen de stator en rotor veroorzaken de rotatie. En omdat er geen contact is, zoals met de borstels in de borstelmotoren, is er geen warmteontwikkeling en is er minimale slijtage.

Dronemotorlagers

Lagers worden vaak over het hoofd gezien en u weet misschien niet dat ze bestaan, tenzij u de motoren controleert. Toch zijn ze erg nuttig om de eerder genoemde luchtspleet te minimaliseren en de rotoren op hun plaats te houden terwijl ze draaien.

Als uw motoren defect raken, is de kans groot dat lagers het probleem zijn. Als het op lagers aankomt, zijn er afgeschermde en niet-afgeschermde lagers. Afgeschermde lagers werken het beste voor dronemotoren, omdat de motoren met hoge snelheden draaien en zeer hoge temperaturen genereren die de lagers kunnen vernietigen.

Dronepropellers

De propellers moeten in verschillende richtingen draaien om lift te genereren en de drone in de lucht te houden. In elk paar propellers draait de ene met de klok mee (CW) en de andere tegen de klok in (CCW).

Terwijl ze roteren, creëren ze een lagedrukgebied. Lucht verplaatst zich van lagedrukgebieden naar hogedrukgebieden. Zo kan de drone omhoog, omlaag, vooruit of achteruit bewegen afhankelijk van hoe de snelheden draaien waarmee de propellers draaien.

Ook moet de hoeveelheid gegenereerde stuwkracht het gewicht van de drone in evenwicht houden, waardoor deze in de lucht wordt losgemaakt.

Aantal propellers

De meeste drones hebben 4 propellers en staan ​​bekend als quadcopters. Dit gebeurde niet toevallig of als een manier om de drones hun kenmerkende uiterlijk te geven. Er zit een reden achter. Laten we, om het beter uit te leggen, beginnen met aan te nemen dat een drone één propeller heeft.

Zo'n drone zou voldoende lift genereren om de drone de lucht in te stuwen, maar het zal erg moeilijk zijn om de drone te besturen omdat hij geen manier heeft om vooruit of achteruit te bewegen. Bovendien zal de drone continu in de tegenovergestelde richting draaien. Dit is eigenlijk volgens Newton's 3 Wet van Beweging; wanneer twee objecten op elkaar inwerken en in beweging zijn, zullen ze elkaar in tegengestelde richting beïnvloeden.

Een drone met twee propellers zou ook een optie zijn. En in feite zou het helpen om batterijvermogen te besparen. Trouwens, als je de propellers in verschillende richtingen laat draaien, annuleer je het koppel dat wordt vertoond door de drone met één rotor. Het is echter nog steeds moeilijk om zo'n drone te besturen, omdat hij niet stabiel is.

In tegenstelling tot de 2-propeller-drone is een 3-propeller-drone geen optie, omdat deze alles ongedaan maakt wat de 2-propeller-drone oplost.

En dit laat ons met slechts vier propellers of meer. Quadcopters hebben de perfecte balans om de drones te laten zweven, vooruit te razen en manoeuvres te maken zonder te crashen. Wat er gebeurt, is dat alle motoren elkaar opheffen, waardoor de stabiliteit behouden blijft en ongewenste rotatie wordt voorkomen.

Meer propellers zorgen voor meer stabiliteit, maar zorgen ook voor meer trekkracht op de accu. Daarom is 4 propellers het ideale aantal.

Gerichte beweging

Om te zweven krijgen alle motoren hetzelfde vermogen en draaien ze met dezelfde snelheid.

Om vooruit te komen, vertragen de voorste propellers, terwijl de achterste propellers hun snelheid verhogen. Dit zorgt ervoor dat de drone naar voren springt door het voorste deel te laten zakken.

Om te gieren zullen motoren in een diagonaal patroon vertragen, waardoor de drone op een as naar links of naar rechts kan draaien.

Om te rollen, worden de rotors aan de linker- of rechterkant vertraagd, afhankelijk van de richting waarin je wilt rollen.

Hoe vluchtcontrollers werken (zender-, ontvanger- en smartphone-apps)

Nu zijn alle hierboven uitgelegde manoeuvres ingebouwd in de drone, maar er is nog een stukje van de puzzel; de vluchtleiders. Kun je je voorstellen dat je de snelheden van verschillende rotors handmatig moet regelen om de drone naar rechts of links te draaien?

En daarom hebben drones een vluchtcontroller nodig, een apparaat dat gegevens van de verschillende sensoren verzamelt en deze gegevens gebruikt om de beweging van de drone te besturen. De vluchtcontroller is een combinatie van hardware en firmware die algoritmen bevat waarmee hij alle gegevens die hij van de sensoren en controllers ontvangt, kan begrijpen.

Via een proces dat sensorfusie wordt genoemd, verzamelt de vluchtcontroller alle gegevens en gebruikt deze om in realtime beslissingen te nemen. Een goed voorbeeld van algoritmen is het Kalman-filter waarmee de controller historische en huidige gegevens kan gebruiken om nauwkeurige beslissingen te nemen.

Hoe het allemaal werkt

Zoals eerder vermeld, versnellen, draaien, verdrinken of rollen drones door de snelheid van de motoren te veranderen. Dus zodra de vluchtcontroller gegevens van sensoren verzamelt, stuurt deze deze naar de elektronische snelheidsregelaar (ESC), die deze vervolgens interpreteert door de spanning te verhogen of te verlagen, afhankelijk van de actie die u wilt ondernemen.

Als u bijvoorbeeld vooruit wilt accelereren, zal de ESC de spanning van de voorste rotoren verlagen om ze te vertragen en de spanning van de achterste propellers verhogen.

De vluchtcontroller ontvangt ook informatie van de afstandsbedieningen. Het enige wat je hoeft te doen is de joysticks omhoog, omlaag, naar links of naar rechts te duwen, en de afstandsbediening stuurt deze commando's via een radiosignaal naar de drone. Aan de andere kant heeft de drone een ontvanger die deze signalen ontvangt, interpreteert en het commando op de drone uitvoert.

Als je drone wordt bestuurd via een smartphone, communiceren de drone en het apparaat over het algemeen via wifi. De meeste drones hebben hun eigen drone-apps, waarmee je, wanneer je ze op je smartphone installeert, de drone gemakkelijk kunt besturen met of zonder de afstandsbediening. Maar het bereik kan beperkt zijn in vergelijking met het gebruik van de controller.

Bedrijfsbereik

Over bereik gesproken (de verste afstand die een drone kan afleggen vanaf een controller), deze kan variëren van enkele meters tot enkele kilometers, afhankelijk van de drone die je gebruikt en de sterkte van de verbinding. Voor speelgoeddrones is het meestal een paar meter, maar voor consumenten- en prosumer-drones zoals DJI-drones kan het wel 5 mijl zijn.

DJI heeft naam gemaakt in de consumentendronewereld door OcuSync te bouwen, een geavanceerd communicatiesysteem waarmee ze een groot bereik hebben.

Voor sommige drones kun je ook range extenders aanschaffen om de drone verder te laten opereren dan in eerste instantie was bepaald. U moet echter ook aandacht besteden aan de voorschriften, aangezien u, tenzij geautoriseerd, uw drone altijd binnen het gezichtsveld moet vliegen.

Hoe sensoren werken (het IMU-systeem)

Laten we het nu hebben over de verschillende sensoren die je in een drone zult vinden. Maar voordat we dat doen, is het belangrijk om te erkennen dat een drone niet effectief kan vliegen zonder sensoren. Deze apparaten zijn zo klein als een mier, maar het zijn minicomputers die helpen de omgeving te meten en nauwkeurige gegevens naar de vluchtcontroller te sturen, wat een grote bijdrage levert aan het stabiliseren van de vlucht van een drone. Hoe meer sensoren een drone heeft, hoe meer hij fouten of krachten zal verklaren die op de drone werken terwijl deze vliegt. Laten we ze allemaal eens bekijken.

Versnellingsmeters

Ook bekend als MEMS (micro-elektrische mechanische systemen), versnellingsmeters gebruiken capacitieve en piëzo-elektrische technologie om lineaire versnelling als gevolg van zwaartekracht te detecteren . In capacitieve technologie worden condensatoren in een parallel patroon geplaatst. Elke verandering in versnellingskrachten beïnvloedt de afstand tussen deze condensatoren, beïnvloedt hun capaciteit en stuurt de signalen naar de vluchtcontroller.

Aan de andere kant meet piëzo-elektrische oriëntatie met behulp van microscopisch kleine kristallen die zijn verdicht als gevolg van versnelling. Een verandering in de versnellingskrachten heeft invloed op de druk, waardoor het gewicht en de weerstand van deze kristallen verandert. Versnellingsmeters zijn in een patroon met 3 assen geplaatst, zodat ze de beweging en oriëntatie van een drone in alle richtingen kunnen detecteren.

Gyroscopen

Gyroscopen zijn een andere essentiële functie die helpt bij het stabiliseren van een drone. Ze bestaan ​​uit een wiel dat om een ​​as draait. Dit wiel draait zo dat, zelfs als de drone kantelt, hij toch zijn evenwicht behoudt.

Drones worden geconfronteerd met een breed scala aan krachten in de lucht, waaronder wind en zwaartekracht. Als gevolg hiervan kan het erg moeilijk worden om de drone te besturen, vooral als er grote windstoten zijn. Gyroscopen zijn ontworpen om al deze krachten te detecteren en te compenseren, zodat de drone onaangetast lijkt.

Natuurlijk zijn andere factoren van toepassing, zoals de kracht van de wind en het gewicht van de drone. Maar voor het grootste deel zullen drones stabiel lijken bij matige wind. Gyroscopen zetten deze bewegingen ook om in signalen en sturen ze naar de ESC.

Je hebt misschien gehoord van 3-assige gyroscopen en 6-assige gyroscopen. Een drone heeft alleen de 3-assige gyroscopen nodig, maar de meeste dronefabrikanten zullen een 6-assige gyroscoop noemen omdat ze rekening houden met zowel de gyroscopen als de versnellingsmeters.

Magnetometers

Magnetometers meten de magnetische flux langs de pitch-, yaw- en roll-as, wat helpt bij het detecteren van de oriëntatie van de drone ten opzichte van de magnetische noordpool . Als je vliegt in gebieden met veel elektromagnetische interferentie of andere soorten interferentie, helpen magnetometers deze gegevens te verzamelen en naar de vluchtcontroller te sturen.

Barometrische sensoren

Ook bekend als druksensoren, barometers meten de atmosferische druk om de hoogte van de drone te helpen bepalen . Als je een functie bent tegengekomen die bekend staat als hoogte houden in de meeste drones die te koop zijn, dan is dit een van de sensoren die deze functie mogelijk maken. Soms werken barometrische sensoren samen met GPS-sensoren om de hoogte van een drone te bepalen en te behouden.

Afstandssensoren

Deze sensoren gebruiken lasers, Lidar of ultrasone golven om de afstand voor een drone te meten en eventuele obstakels te detecteren.

Drone LED-verlichting

Alle drones worden geleverd met LED-verlichting. En hoewel ze als decoratie kunnen worden gezien, hebben deze LED-lampen een doel. In de meeste gevallen worden ze gebruikt om u te informeren over de status van de drone. We hebben in dit bericht veel over drone-LED-lampen behandeld, maar hieronder staan ​​de belangrijkste en wat ze betekenen.

• Rood kan lage batterijniveaus, IMU- of andere systeemfouten, RTH-modus of behendigheidsmodus betekenen.
• Groen is ook een veel voorkomende kleur die vaak aangeeft dat de batterijniveaus geschikt zijn om op te stijgen of om te laten zien dat de GPS verbinding heeft gemaakt met voldoende satellieten.
• Wit – Wit gekleurde LED's kunnen duiden op een slechte GPS-verbinding of het ontbreken daarvan, of dat de zender is uitgeschakeld.
• Blauw – Blauw kan blinde modus of stabiliteitsmodus betekenen.
• Oranje/Geel – Deze kleuren kunnen duiden op een slechte GPS-verbinding of een slechte kompaskalibratie die moet worden verholpen.
• Paars – Deze kleur wordt gebruikt om aan te geven dat de modi Terug naar huis of Follow-Me werken. Maar als het knippert, kan dit betekenen dat er een probleem is met deze modi. Het wordt ook gebruikt om de AP-modus in sommige drones aan te duiden.

Hieronder is een ander type LED-verlichting.

• Antibotsingslichten – Soms aangeduid als navigatielichten, dit zijn de lichten die uw drone van veraf zichtbaar maken, zodat de operator kan voorkomen dat deze tegen andere drones of andere objecten botst. Volgens de FAA-regelgeving, waaronder de recente Remote ID-regelgeving, moet je deze lichten hebben als je 's nachts wilt vliegen. Ze kunnen blauw, rood, wit, knipperend of niet knipperend zijn, afhankelijk van het dronemodel.

Opmerking :Verschillende kleuren kunnen verschillende dingen betekenen, afhankelijk van de drone die je gebruikt. Daarom is het belangrijk om altijd je specifieke handleiding te raadplegen voor richtlijnen.

GPS

Je kent natuurlijk de gps op je telefoon of auto die je helpt navigeren, maar drones hebben het ook. De installatie van GPS in drones is een van de redenen waarom drones locatiegebaseerde gegevensverzameling kunnen uitvoeren, zoals landmetingen en luchtfoto's. Dus, hoe werkt het?

Om GPS te laten werken, moet er een GPS-module of chip in de drone zijn geplaatst en moeten satellieten in een baan om de aarde draaien. Momenteel draaien er minstens 32 GPS-satellieten om de aarde, ook wel bekend als het GLONASS (Global Navigation Satellite System). GLONASS is een in Rusland gebaseerd satellietsysteem dat is ontworpen voor plaatsbepalingstoepassingen door het leger en burgers.

Er zullen echter slechts ongeveer 24 tegelijkertijd werken. Nu hoeft een drone niet met alle 24 satellieten verbinding te maken. Ze moeten verbinding maken met ten minste 8 satellieten, maar hoe meer satellieten de module kan verbinden, hoe beter. De module communiceert met deze satellieten om zijn positie te berekenen.

In de drone-apps staan ​​balkjes die de sterkte van een gps-verbinding weergeven. En zoals eerder vermeld, zijn er zelfs LED-lampjes die u op de hoogte stellen van eventuele problemen met GPS. Als uw drone niet over voldoende satellieten beschikt, kan deze mogelijk niet opstijgen. Enkele van de redenen waarom u een slechte GPS-verbinding krijgt, zijn onder meer bewolking, hoge bomen, hoge gebouwen of bergen.

Nu je weet hoe GPS werkt, volgen hieronder enkele manieren waarop het de drone helpt functioneren.

Hoogte houden

Zoals eerder vermeld, kunnen GPS- en barometrische sensoren helpen om de drone op hoogte te houden . Sommige drones hebben een hoogtelimiet en de FAA vereist ook dat drones een hoogte van minder dan 400 ft aanhouden. Als dit het geval is, kan GPS helpen bij het detecteren en beperken van een drone tot een bepaalde hoogte.

Hover

Ook bekend als positie vasthouden, dit is waar een drone opstijgt en op dezelfde locatie en hoogte blijft totdat u instructies erin begint te voeren. Dit maakt het zelfs voor beginners heel gemakkelijk om met een drone te vliegen.

Als je niet zeker bent van de bediening, zal de drone niet bewegen, hij kan een beetje afdrijven, vooral als het winderig is, maar hij zal dat altijd corrigeren.

Terug naar huis

Dit is een andere vrij noodzakelijke functie, vooral in noodgevallen, zoals een laag batterijniveau. Met Return to home kan de drone terugkeren naar het vertrekpunt, en de beste manier om dat te doen is om de coördinaten van die locatie te hebben.

Daarom is het belangrijk om de GPS correct te kalibreren en de startlocatie te laten vergrendelen. Als je dit hebt gedaan en je de RTH-functie eenmaal hebt gestart, raak je de drone onderweg niet kwijt.

Sommige drones starten automatisch de RTH als ze de verbinding verliezen, een laag batterijniveau hebben of interferentie ervaren.

Autonoom vliegen (waypoints)

Een drone kan nu dankzij GPS op de automatische piloot vliegen. Hoe? Het enige wat je hoeft te doen is waypoints toewijzen, dit zijn coördinaten waar de drone doorheen kan vliegen. Als je hem gebruikt om te filmen, in kaart brengen of landmeten, kun je je concentreren op het produceren van hoogwaardige beelden terwijl de drone zelfstandig vliegt.

Radardetectie

Net als vliegtuigen of schepen kunnen drones worden gedetecteerd door radar. Het komt allemaal neer op hoe radar werkt. Radarsystemen zijn ontworpen om lichamen te detecteren die radiosignalen uitzenden. En zoals eerder vermeld, communiceren drones met controllers via radiosignalen.

U kunt dus een systeem ontwerpen dat signalen identificeert binnen de communicatiesignaalbereiken van drones en ander gedrag dat drones vertonen. Dergelijke systemen bestaan ​​trouwens al. Goede voorbeelden zijn DJI's Aeroscope, AirSpace Galaxy en DeDrone.

Intern kompas en failsafe-functies

Drones hebben ook interne kompassen die samenwerken met GPS om de stabiliteit te verbeteren en ervoor te zorgen dat de drone zich in de juiste richting bevindt. Vaker wel dan niet, wordt het kompas geleverd met de GPS-module.

Bij het opzetten van een drone is het kalibreren van het kompas een van de belangrijkste dingen die u moet doen. De meeste drones zullen niet opstijgen tenzij het kompas is gekalibreerd, dus zorg ervoor dat u controleert hoe u dat moet doen.

Om het kompas effectief te kalibreren, moet u ervoor zorgen dat u zich in een wijd open gebied bevindt, een gebied zonder magnetische interferentie en zonder elektronische apparatuur. Kalibratie is ook belangrijk wanneer u naar een andere locatie verhuist.

Onthoud dat als het kompas onjuist is gekalibreerd, de meeste GPS-functies, inclusief het vinden van de satellieten, niet zullen werken.

Drone-kompassen hebben ook magnetometers, die, zoals ik eerder al zei, eventuele anomalieën zullen detecteren en de vluchtcontrollers helpen om alle factoren te overwegen. Dit alles is bedoeld om ervoor te zorgen dat de drone goed is georiënteerd en om vliegvluchten te voorkomen die vaak worden veroorzaakt door slechte GPS en elektromagnetische interferentie.

Technologie voor obstakeldetectie en botsingsvermijding

Toen ik het over sensoren had, zei ik dat drones een breed scala aan technologieën gebruiken om obstakels te detecteren. Deze omvatten LiDAR, monoculair zicht, time-of-flight, ultrasoon, stereozicht en infrarood.

Maar dat zijn een heleboel sensoren. Dus, hoe gebruiken drones ze allemaal om obstakels te vermijden? Door een combinatie van modellering, algoritmen, machine learning en AI te gebruiken. Algoritmen kunnen worden getraind in hoe verschillende objecten eruitzien, en ze zullen "leren" om elk object dat ze zien te associëren met wat ze al weten om te bepalen of het een obstakel is of niet.

Een andere fascinerende technologie die het vermijden van obstakels mogelijk maakt, is SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Met deze functie kunnen drones hun huidige omgeving in kaart brengen op basis van een vooraf geïnstalleerde reeds bestaande omgeving en de gegevens die door sensoren worden verzameld.

Aanrijding vermijden

Wat ik zojuist heb uitgelegd, helpt een drone alleen om een ​​object verderop te detecteren. Maar om het object te vermijden, moet het berekenen waar dit object precies is en een alternatieve route vinden. Een manier waarop drones dat bereiken, is door stereopsis of stereovisie.

Je zult zien dat de meest geavanceerde drones twee camera's aan de voorkant hebben. Zodra ze de afbeelding van het object in 2 perspectieven hebben gekregen, kunnen ze het 3D-perspectief berekenen door middel van triangulatie. Hierdoor kunnen ze hun omgeving in 3D bekijken en zowel afstand als diepte waarnemen.

Intelligente vliegmodi

Zoals meerdere keren in dit artikel werd benadrukt, zijn drones actief bezig met het verzamelen van gegevens, die vervolgens kunnen worden gebruikt om een ​​pad uit te stippelen dat de drone zal volgen, met minimale input van de piloot. Met behulp van een besturingssysteem (hierover later meer), kun je ook verschillende vluchtpatronen voorprogrammeren die een drone alleen kan bereiken. Deze worden ook wel intelligente vluchtmodi genoemd.

Naast het detecteren van objecten, stelt deze technologie drones ook in staat om objecten te identificeren, ook bekend als Follow-Me of ActiveTrack in DJI-drones. Als zodanig kun je jezelf vergrendelen als de POI en joggen, skaten of deelnemen aan een activiteit, en de drone zal je volgen tijdens het filmen en onderweg obstakels vermijden.

Andere intelligente vluchtmodi zijn:

• Hoogte houden
• Automatisch terugkeren naar huis
• Positiemodus (P-modus)
• Attitude-modus (ATTI-modus)
• TapFly –
• Quickshots – Dronies, Helix, Cirkel, Raket, enz.
• Waypoints
• Filmmodus

Real-time parameters

Tegenwoordig zijn drones ontworpen om hun realtime telemetrie-informatie door te geven aan de controller of de app. Dit omvat batterijniveaus, GPS-verbinding, hoogte en andere aspecten van de drone.

U kunt ook waarschuwingen krijgen wanneer u een vliegbereik overschrijdt, wanneer u te hoog vliegt of zelfs wanneer u in beperkte gebieden vliegt. Al deze informatie maakt het makkelijker om de drone te monitoren en minimaliseert crashes.

Geofencing

Geofencing is een functie die beperkingen en waarschuwingen oplegt wanneer een drone een beperkt luchtruim binnengaat, ook wel bekend als No-Fly Zones. Deze zones omvatten militaire bases, het Witte Huis, luchthavens, gevangenissen, enz. Tenzij u een manier vindt om deze beperking te omzeilen, zal uw drone niet opstijgen in deze regio's.

Niet alle drones worden echter beperkt door geofencing. Om het te laten werken, moet de drone GPS hebben en moet deze zijn geïntegreerd met de kaart met No-Fly Zones.

Drone-besturingssystemen (firmware)

Drones kunnen eenvoudigweg worden gezien als vliegende computers. Zoals we hebben vastgesteld, gebeurt er veel wanneer een drone opstijgt en in de lucht is. Er zijn sensoren die gegevens verzamelen, communicatie met de controller, propellers, batterijen en vele andere functies.

Maar wat drijft dit hele systeem aan? Drones hebben firmware, vaak gebouwd op het Linux-besturingssysteem, hoewel sommige MS Windows gebruiken. Er zijn ook verschillende open-source drone-besturingssystemen die fabrikanten kunnen gebruiken in plaats van er een helemaal opnieuw te bouwen. Deze omvatten;

• Linux's Dronecode
• FlytOS
• Auterion

Drone-firmware moet regelmatig worden bijgewerkt om ervoor te zorgen dat alle drone-componenten werken zoals ze zouden moeten, of om nieuwe functies te introduceren.

Software en firmware

Om goed in te kunnen spelen in verschillende branches, is er steeds meer software voor drones ontwikkeld. Hieronder staan ​​​​enkele van de meest populaire industrieën waar drones van toepassing zijn en de software die drones kunnen gebruiken.

• Films en fotografie – Lightworks, iMovie, VSDC Free Video Editor, HitFilm Express en Davinci Resolve.
• Landmetingen, kaarten en luchtfotografie – DroneDeploy, Pix4D, ArcGIS, gemakkelijk gemaakte kaarten en PrecisionHawk.
• Bouw – 3DR, PixPro en Datumate.
• Landbouw – SLANTRANGE, AgeEagle.

Camera

Dankzij technologische vooruitgang is het nu mogelijk om hoogwaardige camera's op drones te bevestigen. Zoals eerder vermeld, spelen drones nu een grote rol bij filmen en fotograferen, waar we voorheen helikopters en andere dure apparatuur nodig hadden.

Voor een matige prijs is het mogelijk om een ​​drone te vinden die kan filmen in 4K met 30 fps. Een goed voorbeeld dat zowel een hobby-drone als een professionele drone is, is de DJI Mavic Mini 2. De Mavic-serie, vooral de Mavic Air-drones, zijn enkele van de beste fotografie-drones voor beginners en ervaren fotografen dankzij hun gebruiksgemak, verlengde vlucht tijden, uitstekende camera's en geavanceerde vluchtcontrolesystemen.

Drones zoals de Autel Robotics EVO II-serie kunnen zelfs filmen in 8K-resolutie. En drones zoals de Inspire-serie van DJI zijn voorzien van de Zenmuse X7, die kan filmen in 6K-resolutie, en ze hebben een belangrijke rol gespeeld bij het filmen van veel blockbuster-films.

Naast het fotograferen in hoge resolutie hebben sommige drones ook een zoomfunctie, waarmee drones objecten van dichtbij kunnen bekijken, zelfs als ze zich op afstand bevinden. Afhankelijk van de drone die je gebruikt, kan de zoomfunctie een licht verlies of een verliesvrije zoom hebben. DJI heeft de Zenmuse Z30 met een zoom van maximaal 180x, wat een van de grootste is die je in een prosumer-drone zult vinden.

Gimbals en kantelbediening

Hoewel drones geavanceerde stabiliteitssystemen hebben, zijn ze nog steeds niet erg stabiel, wat slecht zou zijn voor het filmen, omdat die beweging de beelden onbruikbaar zou maken. Gelukkig zijn er cardanische ophangingen die de camera's helpen stabiliseren, ongeacht de turbulentie.

Zelfs goedkope drones hebben nu gimbals, meestal 3-assige gimbals, die de camera's in alle richtingen stabiliseren. Deze cardanische ophangingen zorgen voor vloeiende, heldere beelden en compenseren de beweging van de drone.

Voor degenen zonder cardanische ophanging, sommige zijn compatibel met cardanische systemen van derden.

Live video-uitzending

Het is nu heel gewoon om drones te vinden die videobeelden kunnen doorgeven, ook wel bekend als FPV (First Person View).

Dit alles wordt mogelijk gemaakt door Wi-Fi-connectiviteit en radiosignalen tussen de drone en de controllers. Drones hebben een zender die de videobeelden verzamelt en als signaal naar de controller stuurt.

Aan de andere kant heeft de drone een antenne of ontvanger die het signaal ontvangt en omzet in een video die je op het scherm van de smartphone kunt bekijken. Of je kunt een FPV-bril kopen die het gevoel geeft dat je in de cockpit van de drone zit. FPV is ook een belangrijk onderdeel van droneracen, een snelgroeiende sport.

Ondanks dat ze nog maar een paar jaar oud zijn, zijn er verschillende drone-racecompetities zoals de Multi GP en DRL, waar dronepiloten strijden om duizenden dollars en genieten van sponsorovereenkomsten, net als reguliere professionele atleten. Deze races worden ook gestreamd op live tv, waardoor andere piloten en hobbyisten een beeld en gevoel krijgen van de adrenaline die bij zo'n race komt kijken.

Andere drone-sensoren

Een van de beste dingen van drones is de mogelijkheid om een ​​lading te vervoeren. Daarom, als je de toepassing en het nut ervan wilt uitbreiden, hoef je alleen maar een geschikt apparaat te vinden om aan de drone toe te voegen, en een van die apparaten zijn sensoren.

Naast de sensoren die ik eerder noemde die de drone helpen navigeren, kun je multispectrale sensoren voor landbouwtoepassingen, Lidar-sensoren voor bouwinspectie of thermische sensoren voor brandanalyse bevestigen.

Zelfs camera's zijn sensoren die in zichtbaar licht werken. Deze sensoren zijn hardware en de gegevens die u ervan krijgt, kunnen worden geanalyseerd met behulp van de software die ik eerder noemde om zinvolle informatie te krijgen die cruciaal is bij het nemen van beslissingen.

Beveiliging en hacking

Omdat het vliegende computers zijn, kunnen drones worden gehackt en kunnen ze ook worden gebruikt om andere systemen te hacken of zelfs andere mensen te bespioneren. En het slechte nieuws is dat het niet zo moeilijk is om een ​​drone te hacken.

Een hacker kan je drone hacken en beelden downloaden die je hebt gemaakt, of de drone zelfs gebruiken om je thuisnetwerk te hacken. Ze kunnen de drone ook hacken en de controle overnemen via een proces dat bekend staat als GPS-spoofing, waarbij ze de drone naar "valse" coördinaten leiden. Met dat in gedachten, volgen hieronder enkele manieren waarop u kunt voorkomen dat uw drone wordt gehackt.

• Firmware-upgrades – Zoals eerder vermeld updaten dronefabrikanten de firmware regelmatig. Zorg er altijd voor dat je de meest recente firmware gebruikt om ervoor te zorgen dat je drone wordt beschermd.
• Gebruik een VPN om te voorkomen dat buitenstaanders toegang krijgen tot uw netwerk.
• Bescherm uw smartphone en laptops met antivirus . Wanneer u beeldmateriaal overdraagt ​​tussen de drone en de smartphone of de smartphone gebruikt om de drone te besturen, stelt u uw drone bloot aan malware-aanvallen.
• Stel indien mogelijk handmatig het terugkeerpunt in .
• Gebruik een sterk wachtwoord op je app en thuisnetwerk.
• Beperk het aantal mensen op een bepaald moment het thuisnetwerk gebruikt.

Dronetypes en gebruik

Nu we weten hoe drones werken, gaan we eens kijken naar de belangrijkste soorten drones en hoe ze het best kunnen worden gebruikt.

Drones met meerdere rotors

Ook bekend als quadcopters, dit zijn de meest populaire soorten drones. Het zijn ook de drones waar ik het over had toen ik het aandrijfsysteem uitlegde. Ze hebben ten minste vier rotors, hoewel sommige meer rotors kunnen hebben.

Their small size, agility, speed, and maneuverability allow them to find applications in many industries, including agriculture, filming, and industrial inspection. The only issue with these drones is the propulsion system consumes a lot of energy. As a result, their batteries don’t last long.

Fixed-wing drones

This is another popular type of drone. Unlike the multi-rotor drones that have propellers, these drones have fixed wings, similar to those you’ll find on planes. They need some sort of runway or catapult system to take off. But once they do, they conserve energy, allowing them to fly for long.

They’ve been quite useful in agriculture, such as the SenseFly drones, and in land survey, such as the Delair drones.

Single-rotor drones

These are simply tiny helicopters that rely on one rotor. They control their speed, roll, pitch, and yaw by adjusting the angle of the rotor. Most of the single-rotor drones you’ll find are toys. Still, there are also larger advanced models with the ability to carry heavy payloads, and they can also be powered by gas instead of regular batteries.

Hybrid or VTOL drones

VTOL stands for Vertical Take-Off and Landing, which are drones that utilize the extended flight time of a fixed-wing drone and the vertical taking off and maneuverability of a multirotor. This makes them the most versatile drones, but they are also quite expensive. A good example is the Wingtra drones, which are very useful in surveying and mapping.

Other categories

You can also categorize drones based on how they are used, which include:

• Toy drones
• Consumer drones
• Professional drones
• Racing drones
• GPS drones

Fixed-wing, multi-rotor, single-rotor, and VTOL drones can fit in any of these categories depending on how they are built and their features.

Conclusie

En daar heb je het. If you are new to the world of drones, you can bookmark this post, for I went all out to explain how every aspect works, the types, and some issues associated with drones. Is there any aspect that you think I missed and you would like me to address? Please let us know!