Грузовые дроны – как квадрокоптеры изменят нашу жизнь

Грузовые дроны - как квадрокоптеры изменят нашу жизнь Конструкторы

Что в итоге?

В настоящее время FAA работает над тем, чтобы связать регистрацию беспилотных летательных аппаратов с едиными требованиями слежения. Это озволит агентству идентифицировать операторов беспилотных летательных аппаратов и в цифровом виде следить за их транспортными средствами от взлета до посадки.

Одно из важных нововведений, которое должно появиться — это технология предотвращения столкновений. 

С точки зрения потребителя, общественность будет нуждаться в гарантиях неприкосновенности частной жизни. Например, в Австралии испытания беспилотных летательных аппаратов Wing привели к жалобам жителей пригородной Канберры на то, что дроны были шумными и навязчивыми.

Основываясь на этой обратной связи, Wing разработала новые пропеллеры, которые издают более тихий и низкий звук, говорит представитель Alphabet. Что касается конфиденциальности, добавила она, так камеры дронов делают неподвижные изображения с низким разрешением, которые используются исключительно для навигации.

В целом, главной заботой является безопасность, говорит немецкий ученый Марио Шааршмидт, который специализируется на логистике, технологиях и инновационном менеджменте в сфере услуг. В этом году доктор Шааршмидт и его коллеги из Университета Кобленц-Ландау опубликовали статью, которая пыталась оценить, готовы ли потребители использовать доставку дронами.

А что в россии?

В июне 2022 года в городе Сыктывкар компания «ДоДо Пицца» вместе с Российским стартапом «Коптер Экспресс» осуществляли доставку пиццы дронами.

В качестве клиентов выступали обычные жители города, гулявшие в людных местах. К ним подходил представитель компании (активный продавец) и предлагал сделать заказ пиццы, которую им по воздуху доставит дрон. Людям было интересно, они делали заказы, после чего к ним в течение 15 минут прилетал дрон и спускал пиццу на тросе. Представитель снимал пиццу с троса, передавал ее покупателю и производил с ним денежный расчет.

В сентябре 2022 сотовый оператор Yota при партнерстве с Коптер-Экспресс осуществлял доставку своих сим-карт с помощью дронов.

Для этого в четырех Московских парках были установлены промо-стенды, к которым прилетал дрон. Девушка-продавец снимала с дрона сим-карту и отдавала ее клиенту.

В России регулирование полетов БПЛА и возможность доставки ими грузов также находится в области формирования законодательной базы. Этот процесс осуществляет НТИ Аэронет.

В начале ноября 2020 года в Москве обсудили, на каких территориях будут тестироваться беспилотники. Для этого планируется создать от 2 до 5 тестовых зон по всей России. Первыми рассматривают районы Москвы и МКАД без плотной застройки, а также территорию инновационного центра «Сколково».

Первые полёты ожидаются не раньше конца 2021 – начала 2022 года. Тестовый режим вводят на срок до трёх лет. Его цель – не только посмотреть дроны «в деле», но и помочь внести актуальные изменения в законодательство.

Результатов тестирования, а точнее ослабления формальной части ждут многие участники рынка беспилотников. По их мнению, действующие требования из-за множества ограничений и сложностей тормозят развитие отрасли.

А это безопасно?

Помимо разработки дронов компания сформулировалаконцепцию разделения аэровоздушного пространства между пилотируемой авиацией и дронами.

Для обеспечения безопасности Amazon предлагает ограничить максимальную высоту полета дронов в 400 футов (~ 122 м), что на 100 футов (~ 30 м.) меньше чем минимальная разрешенная высота полетов гражданской авиации.

Тем не менее, ни один из крупных игроков не придумал идеального способа получить свою посылку. Посадка грузов на задних дворах и подъездных дорожках поднимает вопросы безопасности как людей, так и грузов.

Где собираются хранить товар?

В проекте от Amazon была озвучена идея, что склады для товаров будут находиться на аэростатах, как логистических центров для хранения грузов и запуска беспилотников.

Помимо доставки складских товаров будет и срочная доставка, например, продуктов и готовых блюд. Также скорость важна при доставке медикаментов и образцов крови. В 2022 году калифорнийская компания Zipline по договоренности с правительством Африканского государства Руанда приступила к доставке донорской крови и медикаментов с помощью БПЛА.

Процесс устроен следующим образом: врач клиники, нуждающейся в срочной поставке крови, отправляет заявку по SMS в специальный логистический центр. После получения заявки работники центра загружают припасы в беспилотник и запускают его. В проекте используются БПЛА самолетного типа, а взлет осуществляется с помощью катапульты.

Делаем из обычного квадрокоптера – грузовой

Из этой статьи мы с вами узнаем, как установить на дрон подъемный механизм управляемый дистанционно. Такой дрон будет способен доставлять небольшие посылки. Дроны могут быстро доставлять товары практически в любое место, они предлагают более безопасную систему доставки и более высокий уровень эффективности.

Но есть также много недостатков, связанных с использованием дронов в качестве системы доставки. Некоторые из этих недостатков заключаются в том, что дроны по-прежнему относительно дороги и требуют технических навыков в работе с ними.

Мастер предлагает рассмотреть свой вариант сборки грузового дрона на базе готовой модели. Давайте посмотрим демонстрационный ролик.

Инструменты и материалы:
-Ардуино Нано;
-Квадрокоптер с поддержкой протоколов PPM и Betaflight;
-Радиопередатчик и приемник;
-Аккумулятор для дрона;
-Двигатель постоянного тока;
-Драйвер двигателя L293d;
-Печатная плата;

-Шнурок;

-2 кубика Лего на 4 слота;
-Соединительная муфта Lego Technic;
-Ось Lego Technic (размер 4);
-Паяльные принадлежности;
-Инструмент для зачистки проводов;
-Провода;
-Мультиметр;
-Электроизоляционная лента;
-Двухсторонний скотч;

Программное обеспечение:
-Arduino Uno IDE;
-Конфигуратор Betaflight;

Шаг первый: теория и идея
В этом проекте используется теория из предыдущего проекта мастера, где он управлял дроном исключительно с Arduino Uno без использования обычного передатчика или приемника. Вместо передатчика он управлял дроном со своего телефона по Bluetooth.
Идея проекта состоит в том, чтобы сделать дрон-доставщик, у которого есть механизм лебедки, который может опускаться и забирать посылки, пока дрон висит в воздухе. Лебедка будет управляться тем же передатчиком, который используется для управления дроном.
Можно отправлять команды с платы Arduino на дрон, но для этого проекта нужно использовать как передатчик, так и приемник. Взаимодействие происходит следующим образом:
Передатчик отправит сигнал от оператора на приемник.
Затем приемник преобразует входной сигнал передатчика в сигнал PPM, и отправит его на плату Arduino.
Плата Arduino считывает сигнал PPM и разбивает его на значения отдельных каналов.
Затем плата Arduino преобразует, все значения отдельных каналов в один сигнал PPM и отправляет его на дрон.
Как только дрон получит сигнал PPM, он отреагирует соответствующим образом.

Шаг второй: настройка дрона

Дальше нужно настроить дрон так, чтобы он обменивался данными по протоколу PPM. Большинство дронов в настоящее время по умолчанию настроены на использование протоколов S-bus или I-bus, потому что это намного эффективнее и надежнее, чем PPM. Но для обеспечения связи между Arduino и дроном протокол PPM – лучший вариант.

Подключите контроллер полета вашего дрона к компьютеру.

Откройте Betaflight и найдите вкладку Configuration tab”.

Прокрутите вниз, пока не найдете параметр “Receiver Mode”..

Измените “Receiver Mode” на “PPM RX input”..

Нажмите “Save and Reboot” в правом нижнем углу экрана.

Теперь, когда квадрокоптер настроен, перейдем к следующему шагу.

Шаг третий: электроника

На этом этапе нужно подключить всю электронику.

Сначала нужно найти контакты 5V, Ground и PPM на контроллере полета. Чтобы найти их, нужно использовать схему распиновки от производителей, она выглядит примерно

так

. Она должна быть доступна, если найти свой конкретный контроллер полета в Интернете и перейти на официальный сайт производителя.

Первым делом необходимо подключить драйвер двигателя L293d к печатной плате. Припаиваем все провода к драйверу мотора L293d. См. фото 1.

Затем подключаем сигнальный контакт контроллера полета (FC) к контакту 2 платы Arduino, контакт заземления (GND) FC – к контакту платы Arduino, а контакт 5V FC – к контакту на плате Arduino. Все 3 этих контакта обычно расположены рядом друг с другом. Контакты 5V и GND будут использоваться для внешнего питания платы Arduino.

Подключаем контакт 5V и GND печатной платы к контактам 5V и GND на плате Arduino соответственно.

Затем нужно выполнить все подключения к приемнику дрона. Необходимо подключить 3 провода. Это земля (черный), 5В (красный) и сигнальный (желтый). Подключаем провод 5 В к контактной площадке 5 В на FC, провод заземления к контакту GND на FC, а сигнальный провод к контакту 3 на плате Arduino.

Теперь, когда первая часть пайки завершена, переходим к выполнению всех необходимых подключений драйвера двигателя L293d к плате FC и Arduino.

Подключаем контакт 1 драйвера двигателя к контактной площадке 5V FC.

Подключаем контакт 2 драйвера двигателя к контакту 6 платы Arduino.

Подключаем контакт 3 драйвера двигателя к одному из контактов двигателя постоянного тока.

Подключаем контакт 4 драйвера двигателя к контакту GND FC.

Подключаем контакт 6 драйвера двигателя к другому контакту двигателя постоянного тока.

Подключаем контакт 7 драйвера двигателя к контакту 7 платы Arduino.

Подключаем контакт 8 драйвера двигателя к клемме 5 В на FC.

После монтажа проверяем его правильность с помощью мультиметра.

Как только все заработает нормально, переходим к следующему шагу.

Шаг четвертый: код

Ниже находится основной код прошивки. Загружаем файлы и обязательно сохраняем все 5 файлов в одном каталоге.

Как только все будет сохранено, открываем “Delivery_Drone.ino” в Arduino IDE. Если «PPMEncoder.cpp» , «PPMEncoder.h» , «PPMReader.cpp» или «PPMReader.h» еще не добавлены в файл, нажимаем «Эскиз» -> «Добавить файл …» и добавляем необходимые файлы. Возможно в него, потребуется внести некоторые изменения, чтобы дрон мог летать плавно.

Мастер сделал комментарии в коде, но вот основные вещи, на которые нужно обратить внимание:

Смотрите про коптеры:  Обзор и тест тяги Racerstar 2300kv 2205s

После открытия PPMEncoder.h, можно увидеть, что есть следующие переменные, которые могут нуждаться в изменении:

PPM_DEFAULT_CHANNELS – это количество каналов, которые мы хотим иметь на дроне.

PPM_PULSE_LENGTH_uS – это длина импульса. Возможно, придется изменить значение. Наиболее распространенные значения – 0,5 или 0,3.

PPM_FRAME_LENGTH_uS – это длина паузы разделения. Чем больше значение, тем стабильнее показания и выше задержка, но чем ниже значение, тем менее стабильны показания, и меньшая задержка.

/* This is the header file, the only things that might need to be changed are:
 * PPM_DEFAULT_CHANNELS - This is the number of channels that you want to have on the drone
 * PPM_PULSE_LENGTH_uS - This is the length of the pulse, you might have to play around with the variable find the correct value
 * PPM_FRAME_LENGTH_uS - This is the length of the separation pause. The larger the value, the more stable the readings and the higher the latency, but
 *                       the lower the value, the less stable the readings and a lower latency. Try play around with this value until you find your sweet spot.
 */
#ifndef _PPMEncoder_h_
#define _PPMEncoder_h_

#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100
#include "Arduino.h"
#else
#include "WProgram.h"
#endif

#define PPM_DEFAULT_CHANNELS 8

#define PPM_PULSE_LENGTH_uS 25
#define PPM_FRAME_LENGTH_uS 40000

class PPMEncoder {

  private:
    int16_t channels[10];
    int16_t err;
    uint16_t elapsedUs;

    uint8_t numChannels;
    uint8_t currentChannel;
    byte outputPin;
    boolean state;
  
    uint8_t onState;
    uint8_t offState;


  public:
    static const uint16_t MIN = 1000;
    static const uint16_t MAX = 2000;

    void setChannel(uint8_t channel, uint16_t value);
    void setChannelPercent(uint8_t channel, uint8_t percent);

    void begin(uint8_t pin);
    void begin(uint8_t pin, uint8_t ch);
    void begin(uint8_t pin, uint8_t ch, boolean inverted);

    void interrupt();
};

extern PPMEncoder ppmEncoder;

#endif

При открытии “PPMEncoder.cpp”, может потребоваться изменить это значение:

err – это значение поможет сократить колебания показаний, которые можно получить на Betaflight.

/* In this section of code of the program. The only value that might need to be changed is: 
*  err - This value will help you trim the fluctuating readings that you may get on Betaflight even when you are not transmitting any values.
 */
#include "PPMEncoder.h"

PPMEncoder ppmEncoder;

void PPMEncoder::begin(uint8_t pin) {
  begin(pin, PPM_DEFAULT_CHANNELS, false);
}

void PPMEncoder::begin(uint8_t pin, uint8_t ch) {
  begin(pin, ch, false);
}

void PPMEncoder::begin(uint8_t pin, uint8_t ch, boolean inverted) {
  cli();

  // Store on/off-State in variable to avoid another if in timing-critical interrupt
  onState = (inverted) ? HIGH : LOW;
  offState = (inverted) ? LOW : HIGH;
  
  pinMode(pin, OUTPUT);
  digitalWrite(pin, offState);

  err = 8;
  state = true;
  elapsedUs = 0;
  currentChannel = 0;

  numChannels = ch;
  outputPin = pin;

  for (uint8_t ch = 0; ch < numChannels; ch  ) {
    setChannelPercent(ch, 0);
  }

  TCCR1A = 0;

  OCR1A = 100;
  TCCR1B = (1 << WGM12) | (1 << CS11);
  TIMSK1 = (1 << OCIE1A); // enable timer compare interrupt

  sei();
}

void PPMEncoder::setChannel(uint8_t channel, uint16_t value) {
  channels[channel] = constrain(value, PPMEncoder::MIN, PPMEncoder::MAX);
}

void PPMEncoder::setChannelPercent(uint8_t channel, uint8_t percent) {
  percent = constrain(percent, 0, 100);
  setChannel(channel, map(percent, 0, 100, PPMEncoder::MIN, PPMEncoder::MAX));
}

void PPMEncoder::interrupt() {
  TCNT1 = 0;

  if (state) {
    digitalWrite(outputPin, onState);
    OCR1A = PPM_PULSE_LENGTH_uS * 2;

  } else {
    digitalWrite(outputPin, offState);

    if (currentChannel >= numChannels) {
      currentChannel = 0;
      elapsedUs = elapsedUs   PPM_PULSE_LENGTH_uS;
      OCR1A = (PPM_FRAME_LENGTH_uS - elapsedUs) * 2 - err;
      elapsedUs = 0;
    } else {
      OCR1A = (channels[currentChannel] - PPM_PULSE_LENGTH_uS) * 2 - err;
      elapsedUs = elapsedUs   channels[currentChannel];

      currentChannel  ;
    }
  }

  state = !state;
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  ppmEncoder.interrupt();
}

Эти файлы единственные файлы, которые возможно нужно будет отредактировать.

Основной код проекта на самом деле довольно простой. Настоящая конфигурация происходит в библиотеках, включенных в код. Это основной код проекта, в коде все прокомментировано.

/*
 * This code just initializes the drone and connect the PPM Reader to the PPM Encoder.
 * The real action happens in "PPMReader.cpp"
 */
#include "PPMReader.h"
#include "PPMEncoder.h"

// This is the output pin that will send to PPM Signal to the drone
#define OUTPUT_PIN 2 

//This pin will read the data from the Receiver
byte interruptPin = 3;

//This is how many channels the transmitter has. Most will have 8 channels
byte channelAmount = 8;

// The array that will store the channel values
int ch[9];

//The pins that are used to connect to the motor.

//This initializes the PPMReader software
PPMReader ppm(interruptPin, channelAmount);

void setup() { 
    // Set the pins to OUTPUT mode
    
    //Initialize the PPM Encoder
    ppmEncoder.begin(OUTPUT_PIN);

    //Set default channel values
    ppmEncoder.setChannelPercent(0, 50);
    ppmEncoder.setChannelPercent(1, 50);
    ppmEncoder.setChannelPercent(3, 50);
}

void loop() {
    // Read the latest valid values from all channels
    for (int channel = 1; channel <= channelAmount;   channel) {
        ch[channel] = (ppm.latestValidChannelValue(channel, 0) - 1000)/10;
    }
    //Send the values of each channel to the drone via a Single PPM signal
    ppmEncoder.setChannelPercent(0, ch[1]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(1, ch[2]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(2, ch[3]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(3, ch[4]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(4, ch[5]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(5, ch[6]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(6, ch[7]);
    ppmEncoder.setChannelPercent(7, ch[8]);
    
}

Как уже упоминалось, в «основном» разделе кода Arduino мало что происходит. Код, отвечающий за управление шкивом, находится в файле «PPMReader.cpp», который отвечает за прием и сохранение значений каждого канала после того, как приемник получил эти значения от передатчика. Причина, по которой код находится в этом разделе, заключается в том, что, поскольку этот раздел кода работает с выводом прерывания, при изменении состояния двигателя шкива меньше задержка и больше надежность.

Ниже код “PPMReader.cpp”

/*
 * The reason why I put the code responsible for the motor control in this section is 
 * because there will be a shorter latency while transmitting signals to the drone.
 * The reason for that is because this section of the code runs with an interrupt pin. If you wish to change any part of the code, do it under
 * the function "PPMReader::handleInterrupt(void)"
 */
#include "PPMReader.h"

static PPMReader *PPMReader::ppm;

static void PPMReader::PPM_ISR(void) {
  ppm->handleInterrupt(); 
}


PPMReader::PPMReader(byte interruptPin, byte channelAmount):
    interruptPin(interruptPin), channelAmount(channelAmount) {
    // Setup an array for storing channel values
    rawValues = new unsigned [channelAmount];
    validValues = new unsigned [channelAmount];
    for (int i = 0; i < channelAmount;   i) {
        rawValues[i] = 0;
        validValues[i] = 0;
    }
    m1 = 6, m2 = 7;
    s1 = 0, s2= 0;
    // Attach an interrupt to the pin
    pinMode(interruptPin, INPUT);
    pinMode(m1, OUTPUT);
    pinMode(m2, OUTPUT);
    
    if(ppm == NULL) {
        ppm = this;
        attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), PPM_ISR, RISING);
    }
}

PPMReader::~PPMReader(void) {
    detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin));
    if(ppm == this) ppm = NULL;
    delete [] rawValues;
    delete [] validValues;
}

void PPMReader::handleInterrupt(void) {
    // Remember the current micros() and calculate the time since the last pulseReceived()
    unsigned long previousMicros = microsAtLastPulse;
    microsAtLastPulse = micros();
    unsigned long time = microsAtLastPulse - previousMicros;

    if (time > blankTime) {
        /* If the time between pulses was long enough to be considered an end
         * of a signal frame, prepare to read channel values from the next pulses */
        pulseCounter = 0;
        /* Channel 6 represents a 3-position toggle switch on the transmitter
         * Position 1 - Turn the pulley motor off. Value sent to Arduino - 1000
         * Position 2 - Turn the motor clockwise - Lower the Package. Value sent to Arduino - 1500
         * Position 3 - Turn the motor anticlockwise - Lift the Package. Value sent to Arduino - 2000
         */
        if(validValues[6] >= 1100){
          if(validValues[6] < 1600){
            s1 = 1, s2 = 0;
          }
          else{
            s1 = 0, s2 = 1;
          }
              digitalWrite(m1, s1);
              digitalWrite(m2, s2);
        }
        else{
            digitalWrite(m1, LOW);
            digitalWrite(m2, LOW);
        }
    }
    else {
        // Store times between pulses as channel values
        if (pulseCounter < channelAmount) {
            rawValues[pulseCounter] = time;
            if (time >= minChannelValue - channelValueMaxError && time <= maxChannelValue   channelValueMaxError) {
                validValues[pulseCounter] = constrain(time, minChannelValue, maxChannelValue);
            }
        }
          pulseCounter;
    }
}

unsigned PPMReader::rawChannelValue(byte channel) {
    // Check for channel's validity and return the latest raw channel value or 0
    unsigned value = 0;
    if (channel >= 1 && channel <= channelAmount) {
        noInterrupts();
        value = rawValues[channel-1];
        interrupts();
    }
    return value;
}

unsigned PPMReader::latestValidChannelValue(byte channel, unsigned defaultValue) {
    // Check for channel's validity and return the latest valid channel value or defaultValue.
    unsigned value;
    if(micros() - microsAtLastPulse > failsafeTimeout) return defaultValue;
    if (channel >= 1 && channel <= channelAmount) {
        noInterrupts();
        value = validValues[channel-1];
        interrupts();
        if(value < minChannelValue) return defaultValue; // value cannot exceed maxChannelValue by design
    }
    return value;
}

Все пять фрагментов можно скачать ниже и незабываем вносить изменения в соответствии со своим квадрокоптером.

Delivery_Drone.ino
PPMEncoder.cpp
PPMEncoder.h
PPMReader.cpp
PPMReader.h

Шаг пятый: сборка
Изначально для этого проекта мастер использовал Arduino Uno, но вскоре заменил его на Arduino Nano из-за экономии места.
Первый шаг – покрыть все открытые контакты каким-либо изолятором. Корпус некоторых дронов сделан из токопроводящих материалов, и эта мера предотвратит замыкание.
Обязательно нужно проложить провода двигателя через раму дрона к его нижней части. Здесь будет находиться лебедка.
Следующим шагом является установка платы Arduino и драйвера двигателя L293d в дрон.
Последний шаг – установить приемник на дрон.

Шаг шестой: лебедка

Для механизма лебедки мастер использовал несколько деталей Lego, старый шнурок и моторедуктор.

Сначала вырезаем в кубике Lego паз для шкива двигателя.

Припаиваем провода двигателя к Arduino и помешаем его в кубик Lego.

Фиксируем его с помощью изоленты и двустороннего скотча.

На вал двигателя надеваем соединитель оси Lego technic (или можно использовать подходящую трубку). Затем нужно закрепить на валу один конец шнурка, а остальное намотать.

Эта конструкция выдерживает максимум 1 кг веса.

Шаг седьмой: управление дроном и лебедкой

Основным преимуществом этого дрона является его способность сбрасывать и забирать посылки, находясь в воздухе.

На изображении показан тип передатчика, который мастер использует для управления дроном. Он использует трехпозиционный тумблер, чтобы контролировать состояние вала двигателя. Ниже возможные действия двигателя в зависимости от того, в каком положении находится тумблер:

Положение-1: двигатель лебедки выключен

Положение-2: вал двигателя вращается по часовой стрелке, опуская пакет

Положение-3: вал двигателя вращается против часовой стрелки, поднимая пакет вверх.

Поскольку управление двигателем лебедки зависит от состояния тумблера, можно продолжать управлять дроном, переключаясь между различными состояниями двигателя.

Что касается управления дроном, то элементы управления остались прежними. Единственное дополнение – это функциональность трехпозиционного переключателя.

Шаг восьмой: летные испытания

По словам мастера, квадрокоптер неплохо летал во время тестовых полетов и практически доставил посылку прямо к отметке «Х» . Единственное, на что следует обратить внимание, это то, что чем длиннее веревка, тем сложнее управлять дроном. На видео видно, как коптер доставляет посылку и отцепляет груз без вмешательства человека.

Смотрите про коптеры:  Изготовление моторного отсека rc авиамодели своими руками

Это возможно, если не закреплять конец веревки на валу двигателя, а просто намотать ее. Тогда при опускании груза веревка соскользнет с вала. Правда в этом случае есть риск потерять груз по пути.

Другие способы перехвата дронов

Способ перехвата управления над чужими дронами, показанный Андерссоном, интересен. Но он

. Еще в 2022 году Сэми Камкар (Samy Kamkar) смог научиться управлять чужими дронами, сканируя радиочастоты при помощи своего дрона, на котором был установлен Raspberry Pi и приемопередатчик WiFi. Используемый метод взлома —

При помощи этой утилиты специалист взламывал беспроводную сеть, а квадрокоптеры этой сети обнаруживались по особенностям их MAC-адреса. Как оказалось, коптеры такого типа имеют однотипные адреса, которые выделяют их среди всех прочих устройств.

После взлома сети MAC-адреса WiFi сетей в зоне действия сигнала блокируются при помощи шпионского дрона, и чужие аппараты отключаются от родных контроллеров. После этого хакер получал возможность полноценного управления чужим коптером, а также получал изображение с их камер.

Схожий метод использовала группа специалистов по информационной безопасности shellntel. Она разработала надежную схему перехвата управлениями коптера. В этом методе используется эксплуатация уязвимости в протоколе телеметрии MAVlink. Такой протокол обычно передает данные в незашифрованном виде.

Как оказалось, для перехвата управления беспилотником хватает отправки одного специально сформированного пакета. Изначально нужно перехватить идентификатор, а затем уже можно управлять функциями устройства. Специалисты утверждают, что в теории для коптеров, работающих с протоколом MAVLink можно задать GPS-координаты, и «пригонять» все устройства в одно место практически в автоматическом режиме.

Еще один способ был предложен Рахулем Саси (Rahul Sasi). Он смог перехватить управление над такими устройствами, как Parrot AR.Drone 2.0 и DJI Phantom. Для достижения этой цели он использовал реверс-инжиниринг для проприетарного программного пакета AR Drone program.elf.

Проблемой этого способа является то, что сначала дрон полностью теряет управление, на несколько секунд, и начинает работать только после активации ПО, загруженного злоумышленником. Если дрон находится достаточно высоко, проблемы нет. Но если до земли всего несколько метров, аппарат может просто разбиться.

Практически универсальный способ взлома системы управления коптера показал в апреле этого года Нильс Роддей (Nils Rodday) из IBM. На конференции Black Hat Asia он продемонстрировал, как взломать дорогой полицейский дрон, стоимость которых составляет десятки тысяч долларов США.

В процессе взлома используется две уязвимости. Первая — это взлом беспроводной Wi-Fi сети. Обычно данные, принимаемые и передаваемые дроном, шифруются, но протокол шифрования в большинстве случаев — WEP. Его давно уже научились взламывать за доли секунды.

Это простейшее шифрование, которое практически нигде уже не используется, но разработчики дронов решили внедрить именно такой протокол. После взлома и подключения к сети злоумышленника им отправляется дрону команда, отключающая устройство от своей сети. После этого взломщик получает возможность управлять всеми функциями дрона.

Используется и другой тип взлома, основанный на уязвимости чипов Xbee. Они устанавливаются в большое количество различных моделей радиоуправляемых устройств. Шифрование данных чипом поддерживается, но во многих случаях разработчики его отключают. Именно поэтому злоумышленник может взломать дрон с таким чипом с расстояния нескольких километров.

Единственный способ защиты, по мнению автора такого способа взлома — использование шифрования данных.

Как изменится пространство вокруг нас?

Будущее, где толпы дронов жужжат около вашего дома, садятся, забирают продукты, передают посылки, все это ждет нас в ближайшем будущем. Архитекторам и строителям, возможно, придется переосмыслить общий дизайн дома, чтобы приспособить его к дистанционной доставке.

Новая архитектура может изменить целые кварталы, включив их в беспилотное воздушное пространство, а также проведя схемы движения, предназначенные для обеспечения безопасности жителей.

Чикагская компания Valqari, основанная в 2022 году, разрабатывает почтовые ящики для доставки дронов, которые могут принимать все виды отправлений, от розничных посылок до ресторанных блюд. Верхняя часть почтового ящика действует как посадочная площадка, а беспилотник активирует выдвижную дверь в пространство, куда можно положить пакеты, объясняет основатель и главный исполнительный директор Valqari Райан Уолш.

В Южной Флориде здание кондоминиума Paramount Miami Worldcenter было спроектировано так, чтобы включать в себя подобный скайпорт. Это платформа на крыше, на которую может сесть или с которой может взлететь дрон.

Еще одна концепция, на основе которой можно запустить беспилотную доставку в жилой застройке предложили в Walmart Inc. Ритейлер подал заявку на патент на доставочный желоб, установленный на многоквартирном доме. Дроны будут сбрасывать посылки в желоб на конвейерную ленту, которая будет транспортировать пакеты в почтовое отделение здания для распределения.

Оснащенные солнечными батареями, почтовые ящики могли обеспечивать себя собственным электричеством и даже вырабатывать достаточно электроэнергии, чтобы подавать ее обратно в сеть. Если дронов много, то на них можно размещать, например, транспортные датчики, чтобы раньше узнавать о об авариях и условиях на дороге в режиме реального времени.

Как amazon доставляла посылки дронами

Компания Amazon, крупнейший Интернет-ритейлер, в декабре 2022 анонсировала свой самый быстрый способ доставки покупок – Amazon Prime Air. При помощи сервиса покупки, сделанные в Интернет-магазине Amazon, будут доставляться клиентам в течение 30 минут, что в 4 раза быстрее, чем действующий самый быстрый способ доставки Amazon Prime Now. 

Предполагается, что работать все будет довольно просто. Покупатель делает онлайн заказ и указывает Prime Air как способ доставки. В логистическом центре компании товар, выбранный клиентом, загружается на беспилотник. Затем БПЛА летит по указному адресу, приземляется, проводит выгрузку товара и улетает. После этого клиент забирает с земли упаковку с товаром.

Медицинские дроны

Швейцарская компания Matternet тестирует медицинских дронов-курьеров, которых запустят к декабрю 2022 года. Отправка образцов в лабораторию станет проще: врачу нужно будет поместить анализы в контейнер и вызвать квадрокоптер для перевозки груза через приложение в смартфоне, затем отсканировать QR-код и отправить образцы в место назначения. Беспилотник заберёт и доставит посылку, предварительно оповестив получателей.

Программное обеспечение для летательного аппарата найдет наиболее короткий маршрут и само выберет летательное устройство с высоким уровнем заряда перед полетом. Плюсы проекта – в скорости получения результатов анализов, а также в экономии денежных средств на перевозку груза. Кроме того, не потребуется затрата кадровых ресурсов – процесс будет полностью автоматизированным.

Ученые из Страны восходящего солнца изобрели максимально легкую модель грузового мультикоптера. К нему не нужно прикреплять контейнер с посылкой: коптер – сам себе контейнер. Беспилотник, спроектированный инженерами Токийского университета, состоит из четырех мини-коптеров, которые закрепляются вокруг груза, фиксируя его и подстраиваясь под размер.

А разработчики из Швейцарии вдохновились принципом складывания оригами и сконструировали коптер, который позволяет доставить груз в густонаселенные городские районы. Модель представляет собой механизм, окруженный металлической сеткой, которая может складываться.

Модели

Рассматривая дроны для перевозки грузов сложно не упомянуть модели, позволяющие перемещать достаточно тяжелые объекты. Их список за последние годы существенно расширился. Поэтому приведем в пример лишь некоторых производителей, выпускаемые ими модели, а также их время автономной работы, поскольку этот критерий имеет особое значение при доставке грузов на удаленные расстояния.

Одним из брендов, устройства которого можно рассматривать, как дроны для перевозки грузивявляется Yuneec. Их особенность в том, что это гексакоптеры. В воздухе модель H920 Tornado проведет до 24 минут, а Flying Eyes HX3 до 45 минут.

Yuneec Tornado H920

Более разнеообразный ассортимент предлагает бренд TurboAce. Его модель Matrix-G Quadcopter – квадрокоптер с длительностью полета до 25 минут, а Infinity 9Pro Octocopter – октокоптер, пребывающий в воздухе до 15 минут.

Похожий ассортимент у Skyhawk RC. Это октокоптер Octocopter Hawk F900 RTFи гексакоптер Hexacopter Hawk F750. Оба они летают до 27 минут.

Намного дольше в воздухе держатся квадрокоптеры бренда SteadiDrone. У Vader X4 этот показатель достигает 50 минут, а QU4D X летает до 20 минут.

Применение дронов в логистике: проблемы и перспективы – склад и техника

Беспилотные летательные аппараты – дроны – так прочно вошли в нашу жизнь, что редкий выпуск новостей обходится без упоминания об их участии в разнообразных событиях. Они воюют, ищут пострадавших от урагана, снимают кино, тушат пожары в небоскребах, доставляют в дикие горы кровяную сыворотку для разбившегося туриста и, наконец, аккуратно сгружают на вашем крыльце горячую пиццу.

Управляемые дистанционно дроны появились с изобретением радио. Создание первого действующего прототипа связывают с именем легендарного изобретателя Николы Теслы. Устройство еще не летало – плавало в бассейне, но исправно исполняло команды, чем потрясло нью-йоркскую публику в 1899 г. Особенно военных, которые плотно «оседлали» этот рынок – лет на сто вперед.

Во время Первой мировой войны активно велись разработки летающих дронов, но в боевых действиях они не участвовали. Первый полноценный беспилотный летательный аппарат был создан в 1935 г. на базе биплана Queen Bee.

В ХХI веке человечество как будто «разглядело» наконец перспективы применения летающих беспилотников для гражданских целей. В последнее десятилетие их число стремительно растет, опережая самые смелые прогнозы.

Один из наиболее заметных трендов сегодняшнего дня – использование дронов в логистических целях. Здесь превалируют два направления: складские дроны, считывающие штрих-коды на упаковках, и дроны для доставки «последней мили». 7 декабря 2022 г. Джефф Безос, основатель крупнейшего в мире онлайн-ритейлера Amazon, известил СМИ о первой доставке с помощью дрона. Клиент из Великобритании заказал телевизионную приставку и попкорн. С момента заказа до доставки товара прошло 13 минут. Впрочем, приоритет в этой области оспаривает логистическая компания DHL, которая утверждает, что организовала доставку дронами еще в мае 2022 г., ее первенство, в свою очередь, оспаривает Google, и скромно в сторонке внимает этим спорам российская компания «ДоДо Пицца», доставившая первую еду с помощью дрона еще 21 июня 2022 г. в Сыктывкаре.

Смотрите про коптеры:  Все о грузовых квадрокоптерах

Сооснователь компании Kiva Systems, занимающейся разработкой БПЛА, оценил стоимость доставки дронами груза не более 2 кг «на последней миле»: она составляет $0,1. Наземная доставка груза, аналогичного по параметрам, стоит от $2 до $8 (Источник).

Несмотря на то, что плюсы доставки дронами, казалось бы, очевидны, препонов на пути развертывания этого сервиса множество. Приходится решать проблемы, связанные с законодательной базой, с кибербезопасностью, ну и технические, разумеется. Поэтому тестируются самые разные варианты доставки: сброс груза на парашюте, спуск на тросе, доставка на специально установленную площадку, в почтамат, во внутренний двор, на крышу, в окно, консьержу, пешему курьеру, ездящему роботу и т.д.

«При всей перспективности использования дронов для доставки «последней мили», есть нерешаемые проблемы, которые пока у нас никто не решает. Первая – вопрос со страховкой: если посылку украдут или повредят, кто возместит ущерб? Вторая – Wi-Fi, который есть в многоэтажках практически в каждой квартире, будет вызывать сбой навигации, мешать дронам найти нужный адрес. Третья – отсутствие оснащенных мест, куда можно доставить посылку с гарантией, что ее оттуда заберет только тот, кому она предназначена», – комментирует существующие на пути расширения применения беспилотников препятствия заместитель генерального директора по развитию бизнеса ACEX Group Александра Чагина.

Так что до использования дронов для доставки грузов в мегаполисах еще далеко. Зато это эффективное решение для отдаленных и сельских районов. Так, система под названием Horse Fly (слепень) оперирует дронами, запускаемыми с грузовика. Автономный аппарат взлетает с крыши грузовика, доставляет посылку по нужному адресу, после чего возвращается на крышу и заряжается для следующей доставки. Amazon тоже имеет патент на башню-улей, откуда дроны с посылками вылетают к адресатам.

В России доставки дронами пока не существует. Во-первых, с 27 сентября этого года все дроны весом от 250 г до 30 кг подлежат постановке на учет. При этом судимость или употребление наркотиков может послужить основанием для отказа в регистрации. Дроны тяжелее 30 кг регистрируются так же, как пилотируемые воздушные суда. Желающие запустить свой дрон над Москвой должны получить специальное разрешение. Во-вторых, федеральным законодательством Российской Федерации, а именно 54-Ф3, установлено, что оплата при получении товара, заказанного через интернет, возможна только с помощью кассы. На данный момент коптер не имеет такой функции, что делает его использование доступным только для оплаченных посылок. И это еще не все проблемы.

«На текущий момент какой-то минимальный спрос на подобную услугу может быть только в Москве или Санкт-Петербурге, потому что в остальных городах стоимость стандартного сервиса доставки достаточно низкая. Если мы говорим о курьерских доставках, то приоритет большинство клиентов будет отдавать именно стоимости доставки. К тому же Москва – это бесполетная зона. То есть спрос, скорее всего, исходит от «техно­фриков»  – людей, настроенных и увлеченных техническим прогрессом, при этом целевая аудитория находится в зоне, где возможности использования дронов для доставки ограничены на законодательном уровне», – считает координатор агентской сети ACEX Москва Евгения Видулина.

Доставка, осуществленная компанией «ДоДо Пицца», была скорее шоу, чем реальной коммерцией. К тому же власти оштрафовали предприятие за незаконное использование воздушного пространства, чем надолго отбили охоту у других заниматься данной темой. Кроме «Почты России». Но ее дрон, который в апреле прошлого года должен был продемонстрировать миру выгоду доставки посылок по воздуху, едва взлетев, разбился о ближайшую стену.

Самые оптимистичные прогнозы относят появление в России доставки дронами к 2025 г. Впрочем, нет сомнений, что когда-то это будет. Беспилотные технологии развиваются быстрыми темпами, и дроны все гуще заселяют наше небо. По оценке NASA, к концу этого года в мире будет насчитываться 7 млн дронов, из них 2,6 млн – коммерческих.

«Считаю, что в данный момент доставка дронами грузов или мелких посылок недостаточно проработана и не будет востребована в массовом проявлении еще лет пять. Дроны легко вывести из строя магнитными помехами, они сильно подвержены погодным условиям, времени заряда (даже без груза) хватает всего на 27–33 минуты полета, то есть при ветреной погоде дрон придется дарить клиенту или вызывать бригаду возврата. Теоретически сейчас дроны можно использовать для внутрискладской логистики, для склада электронной коммерции, для мелких посылок, но это будет шумно, все равно КПД не превысит результаты имеющихся мощностей и погрузчиков. Наиболее вероятно, что использовать дроны можно будет для охраны склада, благо сейчас есть возможность установки ИК-сенсоров, громкоговорителей и мощных прожекторов яркостью 2400 лм даже на дроны массой 500–750 граммов. Либо в качестве сюрвейера в складском помещении, для инвентаризации, проверки наличия повреждений, неправильного расположения грузов и внутренней безопасности склада. А грузовые перевозки дронами, предполагаю, еще отложатся на 4–5 лет пока массавместимость батарей не достигнет оптимального коэффициента», – уверен менеджер по развитию бизнеса компании Fans Trans (член Альянса ACEX в Шанхае) Андрей Баранов.

Проблемы внедрения

Но сколь оптимистичны бы не были прогнозы по внедрению, дроны для перевозки грузов не смогут полностью вытеснить привычные службы доставки. Препятствует этому целый ряд факторов. Один из них – техническая сторона вопроса. Ее ограничение связано с габаритами и мощностью мультикоптеров.

Но при этом на компактном устройстве невозможно перевезти целиком пусть даже легкий, но объемный груз. Ввиду физических особенностей он будет создавать парусность, которая станет причиной потери стабильности дрона. На данный момент даже самые мощные мультикоптеры, применяемые перевозчиками, имеют ограничение на вес груза, которое примерно составляет 2,2 кг.

Мультикоптер Tarot X8 справляется с грузами до 5 кг

Но и это не самая серьезная проблема, которая стоит перед энтузиастами, решившими внедрить столь амбициозную идею. Основная проблема гораздо ближе тем, кто имеет дело не грузоперевозками и сервисным обслуживанием населения, а именно с воздушным транспортом. Она касается всех летающих объектов. Это погодные условия.

Но если с такими факторами, как температурный режим и порывистый ветер можно мириться до определенный пор, то с атмосферными осадками сделать это куда сложнее. Сейчас в продаже можно найти устройства, способные противостоять повышенной влажности воздуха, однако устойчивости атмосферным осадкам у таких моделей, к сожалению, нет.

Профессиональные грузоперевозки

Современные реалии и отечественное законодательство вносят свои коррективы в развитие этой отрасли, но за рубежом дроны для перевозки грузов уже используются. И хотя в РФ имеются существенные проблемы в реализации подобных бизнес проектов, первые шаги в этом направлении уже сделаны, и в столице уже есть ряд мелких сервисов, которые готовы оказать подобную услугу.

Идея услуги проста. Груз, будь то посылка, документация или что-то не обладающее большими габаритами крепится к корпусу мультикоптера и доставляется по воздуху, а не курьером на грузовом транспорте. Это позволяет существенно ускорить процесс доставки, учитывая перегруженность трафика на дорогах мегаполиса.

Перевозка грузов квадрокоптерами — хорошая идея, но с нюансами

Что касается других стран, к примеру, Германии, где подобную услугу в тестовом режиме запустила компания DHL, подобный сервис наоборот запущен в редко заселенных регионах, что имеет гораздо больше здравого смысла. Суть в том, что на таких территориях гораздо легче отслеживать местоположение дрона, а загрязненность канала связи на порядок ниже, что в разы повышает вероятность своевременной, точной и надежной доставки груза.

Что касается Америки, то на этой территории подобные услуги начинают внедрять не только грузоперевозчики и службы доставки, но и популярные интернет-магазины со многомиллионным оборотом товаров. К ним относится компания Amazon, которая успела за последние пару лет даже презентовать фирменный дрон.

Электронные пушки

https://www.youtube.com/watch?v=zX4XXLb_Vuw

Более простым способом воздействия на коптер является радиоэлектронная пушка. Компания Batelle создала уже несколько таких устройств. Наиболее эффективной можно назвать пушку DroneDefender. С ее помощью можно создать вокруг дрона зону радиомолчания. Пушка генерирует мощный радиосигнал, который обрывает подачу сигналов со стороны оператора. Кроме того, нарушается и позиционирование по GPS или ГЛОНАСС.

В этом году компания представила и «радиопистолет», который также создает мощные помехи по всему радиоспектру вокруг дрона. Отличием пистолета от DroneDefender является возможность определения типа сигнала, который передается дроном, с созданием помех лишь для используемой радиочастоты.

Пистолет может даже передавать команды, включая «домой» и «приземлиться». Команды подходят для большого количества моделей дронов.

Самым необычным способом нейтрализовать дрон, пожалуй, является «охота» на коптер с использованием другого коптера и сети. «Полицейский» коптер несет сеть, которую набрасывает на коптер-нарушитель. В случае удачного маневра нарушителя удается нейтрализовать.

Есть схожий метод, только здесь коптер несет пушку, заряженную сетью. Как только цель идентифицирована, полицейский коптер поднимается в воздух и стреляет сетью в нарушителя. Сеть при этом крепится к дрону-охраннику длинной и крепкой нитью, чтобы нарушитель, запутавшись в сети, не упал на землю и не разбился. Собранный «урожай» полицейский дрон уносит к месту посадки.

Конечно, ловля коптеров сетью это способ перехвата из области «против лома нет приема». Перехват управления при помощи электронной системы – гораздо более интересный вариант. Как уже говорилось выше, такой способ применим практически ко всем коптерам, выпускаемых сейчас разными производителями.

То, что дроны пока что массово не перехватываются – это лишь вопрос времени. Угонять простые устройства, вероятно, неинтересно и невыгодно, а более функциональные устройства пока что распространены не повсеместно. Но как только их количество достигнет определенного предела, можно быть уверенным, что начнутся и массовые угоны. Ведь затраты в этом случае минимальны, а соблазн – велик.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector