Краткая история слова «дрон» / Хабр

Основные функции

Терминология, что такое дрон

Что такое дрон — это беспилотный летательный аппарат, который управляется внешним пилотом или оператором. Дрон — это физическая машина, внутри которой нет никого живого, кто бы управлял ей, но управление происходит из вне, с помощью радио аппаратуры управления. В движение дрон приводится с помощью двигателей, чаще электрических, но для промышленности или армии используются дроны на двигателях внутреннего сгорания.

Аппаратура управления — это специальное радио оборудование, проще говоря — пульт, с помощью которого можно посылать команды беспилотнику по радио каналу, но сегодня это можно уже делать и по цифровому каналу. Управление обычно происходит с помощью перемещения стиков на пульте. Каждое движение стиков привязано к определенной команде для беспилотника, например, газ прибавить или газ убавить, накрениться влево или накрениться вправо, тангаж вверх или тангаж вниз.

Выглядит аппаратура управления вот так:

Аппаратура для гоночных дронов работает на частоте 2.4Ghz. Аппаратура для дронов, типа DJI — работает тоже на частотах 2.4Ghz.

Управление у военных дронов или сложных промышленных, может осуществляться с помощью сложного компьютерного управления и обычно там вносятся команды и координаты, а также нет такой аппаратуры управления, как на фото выше.

Бытовое применение дронов

Помимо военных целей, дроны широко используются и для бытовых нужд. Тут для их применения имеется много возможностей и направлений. Некоторые из таких направлений изложены ниже:

• Ни одна передача новостей не обходится без обзорных кадров, снятых кинокамерой с дрона. Они давно уже с успехом применяются для съемок захватывающих репортажей в СМИ. 
• Многие компании начали использовать дроны для охраны своих территорий. Подача звукового сигнала может означать, что обнаружен злоумышленник. При необходимости они даже могут использовать электрошоковый пистолет.
• Дроны используются для быстрой доставки различных грузов. Это могут быть почтовые отправления, или заказанные товары из магазина. Даже в некоторых ресторанах доставка еды клиентам производится с помощью дронов.

Рис. 6 Доставка груза

• Незаменимы дроны для сельского хозяйства. С их помощью можно наблюдать за развитием растений и стадами животных, принимать информацию о состоянии полей.
• Дроны выполняют и противопожарную функцию, обследуя с высоты различные участки леса. Кроме того они помогают обнаружить места незаконной вырубки леса.
• Ну и конечно большое количество дронов изготавливается как игрушки для детей. Они имеют небольшой вес и даже могут летать на небольшие расстояния.

Это далеко не все возможности бытовых применений дронов. С каждым днем появляется новые, более совершенные изделия и сфера их использования постоянно расширяется.

Вид от первого лица — fpv

Одной из главных функций и возможностей из-за которой дроны стали популярными — это FPV или вид от первого лица!

Что такое FPV — это First Person View или вид от первого лица.

Вся суть в том, что на дроне установлена камера, которая снимает видео и с помощью видеопередатчика транслирует видео в режиме реального времени в ваш телефон или другое устройства: экран, FPV шлем или очки. Вы видите «глазами» беспилотника, как будто вы находитесь внутри него.

FPV позволяет управлять самолетом, квадрокоптером или другим дроном на дальних расстояниях, в отличие от визуального полета. Также это дает гораздо большую свободу полета. Именно эта технология дала толчок к развитию беспилотников.

Видео передается по радио связи (аналоговый сигнал), либо через цифровой канал. У аналогового канала задержки минимальные, у «цифры» они выше, но сейчас разработки не стоят на месте и задержки становятся минимальными.

Например, DJI Mavic 2 может передавать цифровое видео в ваш телефон на расстоянии до 8 км при разрешении 1080р!

Живое видео в реальном времени — это захватывающая технология беспилотников.

Виды дронов

Дроны трудно разделить по видам, так как один и тот же вариант изготовления аппарата может применятся для разных целей. Но все же можно выделить следующие направления использования:

• Прежде всего, это растущая потребность населения в использовании беспилотников для «селфи». Такие аппараты не дорогие, бюджетные, укомплектованы фотоаппаратурой высокого разрешения и с дальностью полета до 100 м.

Рис. 9 Дрон для селфи

• Самые современные и оснащенные БПЛА применяются для военных целей. Они используются как в воздухе, так и под водой, могут длительное время находиться в воздухе, вести разведку и даже наносить бомбовые удары.
• Появление БПЛА привлекло любителей спортивных гонок и возникновению нового вида соревнований — воздушных гонок летательных аппаратов. Для участия в гонках используют устройства с ручным управлением и дальностью полета в пределах наблюдения до 200 м. 
• Грузовые дроны имеют захватное устройство и способны доставлять различные грузы по адресу заказчика. На больших предприятиях их применяют для быстрой доставки корреспонденции между подразделениями.
• Специально оборудованные дроны для обработки сельскохозяйственных полей различными химикатами. Применяют для небольших труднодоступных участков.
• Подводные дроны. Могут работать вод водой, двигаться и производить фотосъемку.
• Дроны-игрушки для детей. Могут летать на небольшие расстояния, легкое управления с пульта.

Иногда для разных применений используется один и тот же вид аппарата, с небольшой доработкой для придания ему нужных функций.

Дрон для учебных стрельб, 1936-1959

Слово «дрон» вошло в лексикон ВМФ США в 1936 году [4] вскоре после возвращения адмирала Уильяма Стэндли из Европы, где он наблюдал, как Пчелиную матку сбивают стрелки с военного корабля Орион. С этого момента слово стали использовать в ВМФ США, но официально этот термин не войдёт в обиход армии и ВВС ещё лет десять.

С 1922 года в США использовалась система обозначений ЛА для указания его роли и производителя. К примеру, четвёртый (4) истребитель (fighter, «F»), изготовленный фирмой Vought («U»), обозначался «F4U Corsair». Первый патрульный бомбардировщик (patrol bomber, «PB»)

Почти двадцать лет после появления слова в военном жаргоне, «дрон» обозначал лишь дистанционно управляемый ЛА, предназначенный для учебной стрельбы. Бомбардировщики B-17 и PB4Y (B-24), для операции Афродита и операции Наковальня переделанные под радиоуправления, назывались «наводящимися бомбами».

Вскоре после Второй мировой, вполне вероятно при помощи того же персонала и тех же технологий, что работали над операцией Афродита, оставшиеся с войны B-17 были переделаны под мишени для стрельбы, и их называли дронами-мишенями. Очевидно, что это слово использовалось в этом значении до конца 1950-х.

Дрон QB-17, схожий с тем, что использовался в операции «Афродита»

Если вы подыскиваете подходящую этимологию и определение современного значения слова «дрон», то оно вот такое. Самолёт с дистанционным управлением, служащий мишенью для учебной стрельбы. Дрон не имеет ничего общего со стрельбой по гражданскому населению или подглядыванием за ним с высоты в 13 км. В изначальном смысле слова, дрон – ЛА с дистанционным управлением, специально сделанный для стрельбы по нему.

Но язык меняется, и для успешной защиты от критиков применения слова «дрон» ко всем дистанционно управляемым ЛА, придётся проследить использование слова вплоть до современности.

Дроны в военных целях и конфликтах

Первое использование беспилотных устройств в военных целях произошло задолго до появления дронов. В середине 19 века при осаде Венеции армией Австрии применялись воздушные шары с подвешенными на них бомбами. Они автоматически сбрасывались при появлении над городом.

Ну а во время второй мировой войны немцы продемонстрировали миру управляемые ракеты ФАУ-1, являющиеся прототипами современных крылатых ракет. В ракете был установлен автопилот, в который вводились данные о направлении полета. Из-за недоработки конструкции их применение не оправдало тех надежд, которые на них возлагались немецкими властями. Но все же это дало толчок к дальнейшему развитию таких систем.

Рис. 3 Немецкие ракеты ФАУ-1

После второй мировой войны основной упор стал делаться на создание беспилотных дронов с разведывательной целью. По внешнему виду они были похожи на самолет с такой же функциональной системой. Среди них американский дрон Ryan Model 147E, с успехом применявшиеся во Вьетнаме, и советские самолеты-разведчики на базе ТУ-123, ТУ-143. Всего было выпущено для нужд советской армии 950 штук таких боевых машин.

Рис. 4 Советский дрон ТУ-143

Очередной виток своего развития дроны получили во время войны израильтян с Ливаном в 1982 году. Вес дронов составлял около 100 кг, а размах крыльев достигал 5 метров. В то время уже были разработаны миниатюрные полупроводниковые системы электроники, позволяющие снизить вес и компактность применяемого оборудования.

Беспилотные системы применялись армией США во время операции «Буря в пустыне» в Ираке, а также при применении сил НАТО во время бомбежки бывшей Югославии. В США насчитывается самый большой ассортимент дронов различных модификаций, в 2023 году их было почти 7,5 тысяч.

Рис. 5 Военный дрон

Современные дроны, помимо сбора разведывательных данных, могут выполнять все функции, которые свойственны военным самолетам. Они могут сбрасывать бомбы, расстреливать войска противника, наносить точечные удары по террористам, и даже есть дроны-камикадзе, начиненные взрывчаткой.

Ещё более короткая история слова «дрон» и аргументы в его защиту

Слово «дрон» впервые было применено для описания БПЛА в конце 1934-начале 1935 года, поскольку низко летящие бипланы звучали, будто облако пчёл. 25 лет слово употреблялось только для обозначения самолётов, использовавшихся в качестве мишеней. С конца 1950-начала 1960 определение «дрона» расширили, и включили в него все беспилотные летательные аппараты, от крылатых ракет до космических аппаратов.

Примерно с 1965 года начали появляться акронимы UAV, RPV – либо из-за более конкретного описания аппарата, либо из-за одержимости военных аббревиатурами. В конце 1990-х ВВС США и ЦРУ начали эксперименты с Predator UAV и ракетами «Хеллфаер». Первое использование этих аппаратов было зафиксировано всего через несколько недель после атак 11 сентября.

Чаще всего слово дрон просят не использовать для всего, от гоночных квадрокоптеров до БПЛА с удалённым управлением и неподвижным крылом, из стремлению к лингвистической чистоте. Спорщики предлагают использовать более точные слова для описания каждого вида ЛА. Квадрокоптер – это квадрокоптер. Автономный самолёт для проверки трубопровода – беспилотная авиасистема.

Аргумент по поводу лингвистической чистоты не работает, поскольку словом «дрон» уже называли любой мыслимый ЛА. В 1960-х дрон мог означать космический корабль или разведывательный самолёт. В 1940-х дрон обозначал ЛА, неотличимый от сегодняшнего аэроплана из бальсы, с двигателем внутреннего сгорания и управляемого дистанционно.

Аргумент о том, что слово «дрон» нельзя использовать для обозначения игрушек, разбивается об тавтологию. Критики утверждают, что дроном можно называть только военный ЛА, ведущий разведку или стреляющий ракетами. И, как утверждают критики, раз значение слова определяется его общепринятым использованием, то квадрокоптер от Phantom нельзя называть дроном.

Вместо того, чтобы играть словами, я обращаюсь к философским темам. Например, оригинал этой статьи расположен на сайте Hackaday, и в течение 30 лет нам было известно, что «хакер» – это человек, взламывающий компьютерные системы, крадущий деньги из банков, публикующий пароли в даркнете, и занимающийся другими незаконными вещами.

При этом, конечно же, мы сами не вкладываем такой узкий смысл в слово «хакер». Это слово расположено на каждой странице сайта, и статьи объясняют, что мы имеем в виду под ним. Хакинг – это копание в прошивках, поиски того, что можно достичь при помощи электроники, и чего пока нет в широком доступе.

На сайте Hackaday все уже давно поняли, что педантичностью людей не впечатлить. Нельзя привлечь на свою сторону никого из тех, кто считает, что хакеры украли у тёти Маши её личные данные, просто рассказывая им, что хакер – это термин нейтральный. Всегда лучше признавать термин, чем пытаться его отвергать. Мы это поняли за последние десять лет, и надеемся, что любители дронов тоже смогут это сделать.

Изменение определения «дрона», 1960-1965

Слово, используемое четверть столетия, обречено обрасти дополнительными значениями, и в начале 1960-х определение дрона было расширено, от авиацели до слова, которым можно было бы в ретроспективе назвать и немецкую летающую бомбу

. Ведь и она тоже служила летающей целью во время Второй мировой для британских военных.

Следующее развитие слова можно встретить в New York Times от 19 ноября 1964 года [5], в статье пулитцеровского лауреата Хансона В. Болдуина [Hanson W. Baldwin]. В последующие 20 лет с момента знакомства широкой публики со словом «дрон», у этого ЛА появилось ещё несколько возможностей:

Дрон, или беспилотный летательный аппарат, использовался в военных и экспериментальных целях уже более 25 лет. Со времен впечатляющей Фау-1, крылатой ракеты, во Второй мировой войне, достижения электроники и системы наведения ракет стимулировали развитие дронов, по манёвренности не отстающих от пилотируемых аппаратов.

Описание возможностей дронов распространяется на борьбу против подводных лодок, наблюдение за военными действиями, и классическое применение в качестве мишени. И даже в аэрокосмической индустрии определение дрона менялось от очень сложной мишени для стрельбы до чего-то более полезного.

В начале 1960-х для НАСА поставили задачу отправить человека на Луну. Для этого требовался стыкуемый космический аппарат, и в то время никто не знал, как достичь такого результата применения орбитальной механики. В компании Martin Marietta решили эту задачу при помощи дронов.

Задачу стыковки на орбите необходимо было решать до путешествия на Луну, и её решили благодаря программе Джемини. Начиная с неё, астронавты начали проводить орбитальные встречи и стыковки с беспилотными космическими аппаратами, запущенными на несколько часов или дней ранее.

Беспилотный космический аппарат Agena Target Vehicle дроном не был. Однако, за несколько лет до того, как эти встречи и стыковки проложили путь на Луну, инженеры из Martin Marietta разработали метод стыковки двух аппаратов при помощи устройства, которое они называли «дроном» [6].

Патент Martin Marietta № 3 201 065 использовал автономный космический аппарат с дистанционным управлением, привязанный к носу Джемини. Оборудованный баком со сжатым газом, несколькими маневровыми двигателями и электромагнитом, этот «стыковочный дрон» под управлением астронавта входил в стыковочную полость целевого аппарата, активировал электромагнит и втягивал за привязь второй аппарат.

Если вы хотите увидеть невероятно крутой дрон, который всё-таки летал, вам нужно лишь обратиться к Lockheed D-21, разведывательному ЛА, разработанному для полётов над Китаем со скоростями в 3 Маха.

Носитель M-21 и дрон D-21. M-21 – разновидность разведывательного ЛА A-12, предшественника SR-71.

«D» в D-21 означает «дочка», а «M» в названии носителя M-21 – «мать». И тем не менее, современники называли D-21 дроном. Возможно, D-21 стал первым аппаратом, который назвали дроном, предназначенным исключительно для разведки.

В 1960-х дроны научились не только таскать камеры. Тогда же появился и первый атакующий дрон – первый аппарат, называемый дроном, и способный сбрасывать наводящиеся торпеды в океан для борьбы с вражескими подлодками.

Gyrodyne QH-50, также известный, как DASH, противолодочный дрон-вертолёт [Drone Anti-Submarine Helicopter] использовался в ВМФ США. В то время СССР строил подлодки быстрее, чем США успевали строить фрегаты для борьбы с ними. Старые корабли не подходили для размещения полноразмерных вертолётов.

Это был относительно небольшой соосный вертолёт на дистанционном управлении. Он мог протащить одну торпеду на расстояние в 30 км от корабля, а она уже брала на себя всё остальное.

QH-50 стал исторической диковиной, рождённой от двух реальностей. Флот США был оснащён противолодочными кораблями, способными обнаруживать советские подлодки за десятки километров. Но у этих кораблей не было торпед с таким радиусом действия и палубы, с которой могли бы взлетать вертолёты.

Источник слова «дрон», около 1935 года

До того, как слово использовали для описания летательного аппарата (ЛА), у него было два значения. Первое – глухое жужжание, второе – самец пчелы. Трутень не работает, мёд не собирает, и существует лишь для оплодотворения матки. Несложно понять, почему «дрон» стал идеальным словом для описания квадрокоптера.

Наиболее цитируемое определение слова «дрон» исходит из статьи 2023 года в Wall Street Journal [1], за авторством лингвиста и лексикографа Бена Циммера, отследившего это слово до 1935 года. В этом году адмирал США Уильям Г. Стэндли [William H. Standley] наблюдал британскую демонстрацию нового беспилотного ЛА, предназначенного для тренировок по стрельбе королевского флота.

Он был основан на биплане Тайгер Мот [De Havilland Tiger Moth], тренировочном самолёте, большое количество которых было построено между двумя войнами, и затем переименованном в «Пчелиную матку» [Queen Bee – по-английски у пчёл не матка, а королева – прим. перев.].

Дроны – изобретение не новое. Изобретатели экспериментировали с ними уже 25 лет назад. До войны небольшие радиоуправляемые самолёты использовались в целях защиты от авиации – широко в Англии, откуда происходит слово «дрон», и реже тут, у нас. Технология радиоуправления, использовавшаяся в экспериментах, была разработана и улучшена так, чтобы подходить почти к любому виду обычных самолётов.

Я нашёл этот очевидный источник этимологии от Бена Циммера за пять минут, но из него непонятно, происходит ли название радиоуправляемого биплана Queen Bee от слова «дрон», или же наоборот. Такая этимология не даёт информации по поводу технических возможностей или тактического использования этих дронов.

А БПЛА, о котором писали в New York Times, лучше было бы назвать крылатой ракетой, а не дроном. Был ли Queen Bee атакующим дроном, или всего лишь устройством, предназначенным для практики стрельбы? На эти вопросы необходимо ответить, прежде чем требовать у людей, играющихся с Phantom’ами, чтобы они «жужжали отседова».

«Пчелиная матка» и Черчилль

В биологии иногда отражается лингвистика, и лучше всего в поисках истории дронов отправится в историю Пчелиной матки, Queen Bee. Queen Bee – и это не её изначальное имя – родилась из спецификации Министерства ВВС Британии 18/33. В то время Министерство ежегодно выпускало несколько спецификаций для различных летательных аппаратов.

Supermarine Spitfire изначально был известен, как F.37/34; истребитель, основанный на тридцать седьмой спецификации, вышедшей в 1934 году. Из этого следует, что спецификация для радиоуправляемого летательного аппарата, служащего целью для стрельб флота, должна была выйти в 1933 году.

Дроны, в изначальном смысле, не предназначались для атаки. Они нужны были для стрельб, и с похожей целью встали на вооружение флота США в 1936 году, и авиации – в 1948. Остаётся вопрос, появилось ли название «дрон» до Queen Bee, или всё было наоборот?

Первый дрон-мишень построили между 1933 и 1935 годами в RAF Farnborough, скомбинировав фюзеляж Большого мотылька де Хэвилленда [de Havilland Moth Major] с двигателем, крыльями и управлением Тигрового мотылька де Хэвилленда [de Havalland Tiger Moth] [3].

ЛА протестировали на авиабазе, и позже запустили с корабля королевских ВМФ Орион для практики в стрельбе. Команды заметили странный эффект – самолёт не поворачивал, не менял угол тангажа и не кренился, и не менял скорости: он летел, как трутень. При пролёте над головой он издавал громкий, низкий гул. Дроном его назвали из-за жужания, а Queen Bee – просто последующая игра слов.

Слово «дрон» не произошло от названия Пчелиной матки де Хэвилленда, поскольку та изначально называлась Большим мотыльком и Тигровым мотыльком де Хэвилленда. Именно «Матка» произошла от «дрона», а «дрон» – от жужжащего звука пролетающего над головой аэроплана.

Как работает дрон?

Сфера дронов развивается ошеломительными темпами, каждый год появляется масса новых технологий и материалов, из которых создаются дроны, квадрокоптеры и другие авиа модели.

Обычный беспилотный дрон изготовлен из легких композиционных материалов для уменьшения веса и повышения маневренности. Прочность этого композитного материала позволяет военным беспилотным летательным аппаратам совершать полеты на экстремально больших высотах.

Дроны оснащены различными современными технологиями, такими как инфракрасные и лазерные камеры, GPS (бытовые, коммерческие и военные дроны). Беспилотники управляются с помощью систем дистанционного наземного управления (GSC), а также с помощью наземной кабиной экипажа:

Беспилотный летательный аппарат состоит из двух частей — самого беспилотника и системы управления, как говорилось выше.

Про военные беспилотники продолжать рассказывать не буду, так как интересны нам только гражданские.

Дрон как правило состоит из рамы, платы распределения питания, полетного контроллера, регуляторов оборотов двигателей и самих двигателей. Далее, на квадрокоптер устанавливается камера и видеопередатчик, для возможности снимать/передавать изображение на устройство приема, например, телефон или FPV шлем.

Ниже представлен набор для гоночного типа дрона (квадрокоптера):

Сигнал с аппаратуры управления передается в полетный контроллер дрона (квадрокоптера) с помощью радио связи, либо цифрового канала. Полетный контроллер — это мозг беспилотника, он обрабатывает сигнал с аппаратуры, передает обработанные данные в регуляторы оборотов на основе данных с различных датчиков.

Например, пилот дал задачу дрону удерживать позицию на одной высоте, то есть, зависнуть в воздухе: полетный контроллер опрашивает датчик барометр о текущем значении, запоминает его. Внезапно подул ветер, значение с датчикам поменялось в меньшую сторону. Алгоритмы в полетном контроллере понимают, что раз значение барометра понизилось, его нужно повысить.
Полетный контроллер командует регуляторам оборотов прибавить обороты двигателям, что он и делает — квадрокоптер поднялся выше и значение барометра стало как и прежде. Полетный контроллер командует регуляторам оборотов снизить обороты, чтобы значение не стало выше.

Все это делается очень и очень быстро в реальном времени, корректировка идет каждую миллисекунду.

Полетный контроллер может использовать и другие датчики, например, GPS, камеры или сонары.

Какие бывают дроны?

Разделить все дроны можно на военные и гражданские. Военные — это большие летательные аппараты с множеством сложного оборудования, естственно, предназначенного для военных целей и обычно это сбор различных данных, от высококачественного фото и видео, до перехвата телефонных разговоров.

Для военных целей, это огромные беспилотники, похожие на самолеты:

Для гражданских целей: это большие квадро или октокоптеры для киношников, геологов и другим, кому необходимо поднимать в воздух тяжелое съемочное оборудование:

Для фермеров, спасателей и других, используются промышленные дроны, например, такие:

Такие несут большую полезную нагрузку и могут поднять небольшие бочки с химикатами для опрыскивания от вредителей, например.

Все остальные, например, фотографы или любители, используют более легкие и простые модели, тем не менее, способные снимать очень качественную картинку:

Квадрокоптерами это все не ограничивается, есть также монокрылья, самолеты, вертолеты, подводные лодки, катеры — это тоже все беспилотные летательные аппараты или дроны:

Какой дрон выбрать?

Камера: видео и фотосъемка

Еще один пункт, который подтолкнул сферу дронов к очень быстрому развитию — камера. Изначально камеры на квадрокоптерах были низкого качества, а еще у всех была линза с эффектом «рыбий глаз», из-за чего качество видео было посредственным. Производители быстро поняли, что люди хотят использовать дрон для качественной съемки видео, красивых мест, а также делать фотографии, поэтому поменяли вектор на нормальные линзы без всяких эффектов и искажений.

Такие гиганты как DJI, Yuneec, Xiaomi и другие, начали ставить качественные камеры с разрешением съемки 4К и большим битрейтом записи. Это позволило запуститься новому витку развития аэросъемки. Для записи доступны качественные и тяжелые форматы, такие как CinemaDNG и RAW.

Кроме просто качественной картинки, производители начали устанавливать в камеру оптический и цифровой зум. Например, камера Zenmuse Z30 от DJI имеет оптический 3,5 кратный зум, а также 2-кратный цифровой без потерь качества. А у Walkera Voyager 5 оптический зум составляет невероятные 30 крат!

Для того, чтобы видео было плавным, используются специальные механические подвесы камер, которые крепятся на резиновые демпферы к днищу дрона, либо крепятся к передней части, как у DJI Mavic. Да, сегодня много говорится об этой фирме, потому что они являются законодателями мира дронов и качественной беспилотной продукции.

Чаще всего, это 3-осевые подвесы, такого вида:

Конструктивные особенности дронов

Дроны или БПЛА по своим конструктивным особенностям похожи на вертолет, с разнесенными лучами, на которых установлены винты. В зависимости от назначения количество двигателей и винтов на дронах может быть от четырех до восьми.  Хотя иногда встречаются аппараты и с большим количеством двигателей.

Рис.7 Дрон с 8-ю винтами

Посредине устанавливается все необходимая электронная начинка для управления, так называемый полетный контроллер, и крепятся стойки для безопасной посадки устройства. Полетный контроллер получает питание от аккумулятора, и взаимодействует с датчиками высоты, гироскопом и системой приема и передачи сигналов.

Он по сигналу от пульта управления или по заранее заложенной программе может менять скорость, высоту, выполнять другие действия, характерные для разновидности дронов. Дроны по своим полетным характеристикам условно делятся на следующие классы:

1. Микро. Самые легкие БПЛА, вес до 1 кг, могут находиться в воздухе в течение 1 часа, набирают высоту 1 км.

Рис.8 Микро дрон

1. Мини. Вес дронов до 50 кг, в воздухе могут находиться 5 часов, а высота полета от 3 до 5 км.
2. Класс Миди. БПЛА среднего класса, вес может достигать 1 тонны. Длительность пребывания в воздухе 15 часов. Дроны способны летать на высоте до 10 км.
3. Тяжелые БПЛА. Такие дроны применяют для длительных полетов продолжительностью более 24 часов. Вес их превышает 1 тонну, и они могут подниматься на высоту 20 км.

В конструкцию дронов входят спутниковые навигаторы и программируемый, в зависимости от условий полета, модуль. В тех случаях, когда БПЛА производит видеосъемку и передает информацию на пульт управления, в нем смонтирована карта памяти и передающее устройство.

Краткая история возникновения

Слово пытались заменить на разные длинные термины, например, «удалённо пилотируемые аппараты». Но все эти попытки были безуспешными.

Особенности эксплуатации

В наборе с каждым дроном есть инструкция. Там указано значение всех клавиш на пульте. При управлении через смартфон также есть подсказки. Эти нюансы не универсальны, отличаются в зависимости от производителя или конкретной модели. Запустить дрон в первый раз довольно волнительно и ответственно.

Для тренировки стоит позаботиться и о запасном аккумуляторе. Особо важно, если дрон летит не дольше 10 минут. Для первого запуска этого недостаточно. Если защиты на пропеллерах нет, то стоит и эти детали иметь в запасе.

Первые модели и их применение

Основоположником создания беспилотных аппаратов является Никола Тесла. Он в конце 19 века получил патент на управление аппаратом с помощью радиоволн. Была построена первая модель, которая в 1898 году предстала перед зрителями на водной акватории пруда в парке Нью-Йорка.

Ну а первым аппаратом, поднявшимся в воздух без пилота, стал аэроплан Хьютта Сперри, в 1917 году. Он не имел радиоуправления, а вся программа полета настраивалась с помощью двух гироскопов, размещаемых на борту.

Рис.2 Коптер

В то же время проводилась активная работа по созданию коптеров – аппаратов с четырьмя одновременно используемыми пропеллерами. Коптеры являются предвестниками современных промышленных дронов, те же 4 винта вращающиеся одновременно. К сожалению в то время такие аппараты не нашли широко применения, очень сложная конструкция трансмиссии постоянно ломалась. Аппараты не могли стабильно проводить полеты, и даже при небольшом ветерке аппарат падал на землю.

В последующем такие аппараты создавались и применялись в основном для военных целей, при получении разведочных данных и нанесения ракетных ударов. Но в конце 20 века дроны стали активно применяться в бытовых и промышленных целях. И если поначалу это были аппараты по форме похожие на самолет, то позже появились и современные летающие роботы, выполняющие самые различные задачи.

Популярные модели

FaceAware позволит поднять дрон в воздух, просто взглянув на него. Система распознаёт лицо.

Автономность составляет 25 минут, что очень хорошо с учётом всех возможностей.

Приложение для управления дроном

У каждого съемочного дрона есть свое приложение (либо стороннее у бюджетных моделей), с помощью которого можно управлять беспилотником. Там содержится много информации и настроек, а также транслируется видео.

Современные дроны, с 21 октября 2001 года по сей день

Современный вид дрона – это, конечно, MQ-1 Predator (с англ. — «Хищник») от компании General Atomics, с противотанковой ракетой AGM-114 «Хеллфаер» под каждым крылом. Predator сложно спутать с чем-то. Его распухший нос едва вмещает спутниковую антенну.

Небольшая камера свисает с подбородка. Длинные тонкие крылья будто бы украдены у планера. Небольшой винт укреплён прямо на хвосте, и необычный хвост в виде перевёрнутой «V» создаёт впечатление, что без катастрофы этот аппарат приземлиться не способен.

Его разработка началась в середине 1990-х и изначально его называли «беспилотным воздушным судном» [Unmanned Aerial Vehicle, UAV]. Это поменялось 21 октября 2001 года, в статье в Washingon Post от автора Боба Вудворда [Bob Woodward] под названием «ЦРУ велели ‘любыми средствами’ уничтожить Бен Ладена».

Если вам не нравится, что слово «дрон» применили к квадрокоптеру Phantom, обвинять вы можете двоих. Первый – Хэнсон В. Болдуин, военный редактор New York Times. За 40 лет карьеры он использовал слово «дрон» для описания всего, от самолётов-мишеней до крылатых ракет. Второй – Боб Вудворд из Washington Post. Он отвечал за Уотергейт, а также заново ввёл в обиход слово «дрон».

Спутниковое позиционирование

Сейчас дроны средней и выше ценовой категории оборудованы сразу двойной системой спутникового позиционирования. Более дешевые модели обладают обычно только GPS.

Что дает спутниковая система дрону:

• С помощью спутников работает функция «Возврат домой» при нажатии всего лишь одной кнопки;
• Ваш дрон не потеряется;
• Точное позиционирование в пространстве;
• Полностью автоматический облет заданных точек на карте без участия пилота.

Также, спутниковая навигация спасет дрон, если:

• Аккумулятор почти разрядился — дрон сам полетит на точку взлета;
• Потерян сигнал с аппаратуры управления — дрон сам полетит на точку взлета.

Перед началом полета важно, чтобы дрон «поймал» нужное количество спутников, обычно это не менее 8 спутников. В противном случае, данные функции работать не будут, что может привести к неприятностям, например, к потере дрона.

Функция обнаружения препятствий и предотвращение столкновения

Современные дроны имеют функцию предотвращение столкновения, основанную на технологии SLAM при использовании нескольких специальных датчиков, таких как:

• Объемный датчик;
• Ультразвуковой датчик;
• Инфракрасный датчик;
• Лидар;
• Лазер (ToF);
• Прибор искусственного зрения.

Используя эти датчики, алгоритмы (программное обеспечение) полетного контроллера дрона, умеет на лету создавать 3D карты, позволяя дрону «видеть» мир и препятствия.

Еще пару лет назад, дроны могли обнаруживать препятствия только спереди, но теперь они могут сканировать пространство со всех сторон. Так умеет, например, Mavic 2 PRO. Технология называется APAS и помогает пилотам управлять дроном. При виде препятствия, квадрокоптер его облетит, а если это сделать невозможно, то просто зависнет на месте.

Такую функцию имеют не только дроны от DJI. В 2023 появился дрон Skydio 2 с полным сканирование пространства со всех сторон. У него 6 камер на борту в разрешении 4К непрерывно оценивают обстановку вокруг. Видео, в котором показывается и то, как видит квадрокоптер пространство вокруг себя:

Языковые трудности, около 1965-2000

13 июня 1963 года статья в Рейтер рассказала о совместном британско-канадском предприятии по постройке беспилотных наблюдательных самолётов. [7] Репортёр, обладавший знаниями о двух предыдущих десятилетиях развития БПЛА, написал, что «об этом проекте говорили, как о дроне».

Термин «дрон» впоследствии начал вытесняться новым и более неуклюжим названием «беспилотного воздушного судна» [unmanned aerial vehicle, UAV]. Слово, использовавшееся для всего, от летающих мишеней до подсистем космических аппаратов, постепенно заменяли.

Термин UAV впервые публично появился в отчёте Минобороны США в 1972 году. Термин «удалённо пилотируемые аппараты» [remotely piloted vehicle, RPV] впервые появился в официальных документах в конце 1980-х. От слова «дрон» произошли тысячи немного различающихся терминов в 60-х, 70-х и 80-х годах.

Инженеры строили дроны для наблюдения над коммунистическим Китаем на скорости в 3 Маха. Они запатентовали дрон для стыковки космических аппаратов. Для охоты и потопления подлодок. В ВВС брали старые самолёты, раскрашивали в оранжевый цвет и называли их дронами-мишенями. Они распространились по поверхности Земли, и их прекратили называть дронами.

В 70-х, 80-х и 90-х термин «дрон» применялся к самолётам-мишеням, и с таким значением используется и сегодня. В остальных областях военного применения, обширных числом, появились новые термины для беспилотных аппаратов.

Можно спорить о том, почему появилось так много терминов. Военная и космическая отрасль никогда не стеснялись обилия акронимов и пригоршней случайных буквенных обозначений, разбросанных в отчётах в целях соблюдения секретности. Откуда враг узнает о наших действиях, если мы сами ничего не понимаем?

Вопрос, могут ли новые возможности дронов оправдать большое количество новых акронимов, остаётся открытым. Создаётся впечатление, что новые акронимы просто придумывали новые капитаны, майоры и инженеры Пентагона или десятка аэрокосмических компаний.