Интеллектуальные функции в квадрокоптерах DJI и не только (Мануал для новичков)

Одной из наиболее отличительных особенностей современного дрона является интеллектуальный набор функций. Арсенал их разнообразен – от функции «Следуй за мной» до путевых точек и автоматического взлета и посадки.

Дроны постоянно становятся умнее, поскольку производители беспилотников конкурируют между собой самыми инновационными способами. А пилоты дронов только выигрывают от их достижений.

Как работают интеллектуальные функции в дронах?

Умные функции дрона обычно работают автономно или при помощи датчиков. Например, ActiveTrack в моделях DJI использует датчики камеры для поиска и отслеживания объекта/человека, устанавливая угол наклона камеры и траекторию дрона в соответствии с движениями этого объекта/человека.

Если вы хотите больше узнать об умных функциях дронов и о перспективах их развития, то эта статья предназначена вам. Мы подробно объясним наиболее популярные интеллектуальные функции и расскажем, что они делают, как работают и как их использовать.

Обладают ли дроны интеллектом

Спрашивать, разумны ли дроны, это все равно, что размышлять о том, голубое ли небо. Ответ однозначен – да.

Лишь с 2016 года американский авиационный регулятор FAA изменил свои ограничения, запустив на территории США коммерческое и развлекательное использование дронов в массовом масштабе. Менее чем за 10 лет, прошедших с тех пор, технологии дронов продвинулись до поистине невероятной степени.

Интеллектуальные функции все время развиваются, поскольку лидеры отрасли, такие как Autel и DJI, сражаются друг с другом в стремлении создать идеальный потребительский дрон.

Сегодняшние дроны оборудованы высококлассными датчиками и камерами, которые могут измерять пространство вокруг дрона, фиксировать объекты с высокой точностью и обнаруживать препятствия, чтобы дрон не разбился.

Функции Active Track и Dynamic Track в дронах

Итак, давайте углубимся в невероятные интеллектуальные функции, которые предлагают современные дроны, начав с двух популярных вариантов: Active Track и Dynamic Track.

Active Track

Функция Active Track («активное отслеживание»), которая в дронах DJI имеет написание ActiveTrack, – это один из двух режимов отслеживания, входящих в стандартный набор многих потребительских дронов.

Давайте рассмотрим на примере ActiveTrack от DJI, как работает эта невероятная технология. ActiveTrack использует пульт дистанционного управления или экран смартфона для определения местоположения людей или объектов поблизости. Эти объекты могут быть любыми, в том числе движущимися транспортными средствами.

ActiveTrack помечает объект съемки по вашему выбору, а затем точно следует за ним. Эта функция удобна для фотосъемки или видеозаписи одного объекта, например, для кадров в документальном стиле. При использовании функции DJI ActiveTrack вы можете регулировать высоту.

Что же стоит за этой технологией? Ответ зависит от конкретного дрона. Некоторые беспилотники используют GPS для данной функции. Более новые модели DJI имеют в арсенале алгоритмы искусственного интеллекта, улучшающие компьютерное зрение и помогающие ему видеть более четко.

Даже в этом случае ActiveTrack не является идеальной функцией. Если вы хорошо сливаетесь с окружающей средой, например, носите черную одежду в темной обстановке, эта интеллектуальная функция не сможет вести точно отслеживать вас. Этим алгоритмам также не нравится камуфляж по той же причине.

ActiveTrack от DJI использует функции безопасности дрона, такие как сенсорная и зрительная системы, для определения препятствий и безопасного полета, удерживая внимание на траектории движения человека или объекта.

Что такое динамическое отслеживание (Dynamic Track)

Давайте немного сменим тему и обсудим Dynamic Track («Динамическое отслеживание») –функцию, обычно встречающуюся в дронах Autel, таких как Nano+.

Динамическое отслеживание работает аналогично Active Track (или ActiveTrack). Оно предназначено для автономного отслеживания предметов или объектов, в соответствии с их скоростью. Функция Dynamic Track использует возможности искусственного интеллекта для создания интеллектуальных маршрутов во время полета дрона, чтобы он всегда мог отслеживать объект.

Благодаря двухъядерной технологии обнаружения объектов Autel Dynamic Track 2.0 может выявлять одновременно 64 объекта, будь то животные, транспортные средства или люди. Это наглядно показывает, насколько на самом деле удивительны технологии дронов.

В случае с Dynamic Track 2.0 вы можете использовать такие функции, как управление жестами, режим орбиты, режим точки зрения и режим параллельного отслеживания в рамках Dynamic Track.

Управление жестами позволяет делать фотоснимки и видеозаписи без помощи рук. В режиме орбиты дрон вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки вокруг выбранного объекта. Режим точки зрения фокусируется на одной цели (с регулируемыми параметрами высоты), а в режиме параллельного отслеживания дрон летает параллельно объекту.

Функции быстрых снимков (QuickShots) – что это такое

«Быстрые снимки» – это эксклюзивная интеллектуальная функция в дронах DJI линеек Spark, Mini, и Mavic.

Эта автономная функция позволяет вам снимать фото и видео в соответствии с заданными движениями дрона, которые остаются неизменными, независимо от того, сколько раз вы повторяете эту функцию. Сняв видео в QuickShots, вы можете использовать приложение дрона, смартфон или пульт дистанционного управления, чтобы отредактировать видео и отправить его в социальные сети.

Далее мы рассмотри функции QuickShots более подробно.

«Астероид» (Asteroid)

Если вы выбрали режим «Астероид», дрон сначала полетит назад, затем вверх. После того, как снимок сделан, квадрокоптер возвращается в исходную точку.

«Астероид» полезен для панорамной съемки, где вы поднимаетесь на верхнюю точку, а затем падаете вниз. Однако вы не можете установить расстояние или направление полета для этой функции.

DJI рекомендует 50 метров пространства над вашим дроном и 40 метров позади него для наилучших результатов

Функция «Астероид» доступна в моделях Mini 3 Pro, Mavic 3, Air 2S, Mavic Air 2 и Air 3.

«Бумеранг» (Boomerang)

В режиме «Бумеранг» дрон движется по овальной траектории вокруг объекта, затем летит от объекта вверх и опускается обратно к объекту. Овал имеет ось, определяющую начальную и конечную точки дрона.

Компания DJI предлагает использовать радиус 10 метров над дроном и 30 метров вокруг него. Вы можете задать направление полета, но важно соблюдать предписанные производителем расстояния.

Функция «Бумеранг» присутствует в следующих дронах: Mini 3 Pro, Mavic 3, Air 2S, Mavic Air 2, Mini 2 и Air 3.

«Спираль» (Helix)

Как вы могли догадаться по названию, «Спираль» – это функция QuickShots, при которой дрон вращается вокруг объекта. Беспилотник сначала поднимается, затем опускается, совершая при этом круги. Вы можете настроить направление и дальность полета, но последний показатель регулируется только у некоторых моделей.

Функцию «Спираль» можно обнаружить во многих аппаратах DJI, включая Mini 3 Pro, Air 3, Mini 4 Pro, Mavic 3, Air 2S, Mavic Air, Mavic Mini и Mini SE.

«Круг» (Circle)

Функция QuickShots с таким названием позволяет дрону вращаться вокруг объекта по вашему выбору. Вы можете установить направление полета, но не можете регулировать расстояние.

Данный вариант «Быстрых снимков» имеется в таких моделях, как Mini 3 Pro, Air 2S, Mavic Air 2, Mavic 3, Air 3 и всех дронах Mini.

«Ракета» (Rocket)

Эта функция используется при взлете дрона. Ваш дрон поднимется на заданную высоту с камерой, направленной вниз, чтобы обеспечить невероятные кадры на высоте сотен футов. Более того, вы можете отрегулировать полетное расстояние на некоторых дронах

«Ракета» есть в арсенале таких аппаратов, как Mini 3 Pro, Air 3, Mini 4 Pro, Mavic 3, Air 2S, Mavic Air 2, Mini 2, Mavic Mini и Mini SE.

Dronie

Последний режим «Быстрых снимков» называется Dronie, что можно перевести как «селфи с дрона». При выборе этой опции дрон сначала отлетит назад, а затем устремится вверх и вперед. Камера при этом фокусируется на одном объекте, снимая видео во время полета. Иногда вы можете установить расстояние полета, но это зависит от модели.

Функция Dronie совместима с такими аппаратами, как Mini 3 Pro, Air 3, Mini 4 Pro, Mavic 3, Air 2S, Air 2, Mini 2, Mavic Mini и Mini SE.

Как работают датчики предотвращения препятствий

Автономные функции дронов великолепны, и они входят в число лучших интеллектуальных функций, которые могут предложить БПЛА.

Однако эти функции нельзя реализовать без датчиков предотвращения столкновений. И на рынке появляется все больше моделей, которые имеют такие сенсоры, что позволяет сохранить их для использования в долгосрочной перспективе.

Как работают эти датчики? При решении такой сложной задачи, как обход препятствий, это связано не с одним датчиком, а с набором сенсоров, работающих в тандеме. Вот что вам нужно знать.

Обнаружение препятствий на дронах DJI: инструкция для новичков

Датчики для отслеживания и следования за объектами

Датчики квадрокоптера способны отслеживать объекты по пути их движения. В ходе полета они различают людей, животных, транспортные средства и другие типы объектов.

Полетный контроллер

Беспилотник может сканировать территорию, намечать потенциальные препятствия и отправлять эти данные на чип полетного контроллера.

Алгоритмы предотвращения столкновений в контроллере помогают дрону зависать, останавливаться и изменять высоту во время полета, чтобы предотвратить столкновения с возникшими на пути препятствиями.

Объединение данных датчиков

Датчики предотвращения столкновений функционируют совместно при помощи объединения данных датчиков.

Эта методология объединяет данные от нескольких датчиков, чтобы составить более четкую и точную картину того, какие препятствия могут встретиться во время полета. Эта технология также известна как слияние мультисенсорных данных.

Алгоритмы предотвращения столкновений

Алгоритмы, встроенные в датчики предотвращения препятствий, позволяют дрону обнаруживать объекты и избегать их.

Какими бы умными ни были сами датчики, они полностью полагаются на алгоритм, подсказывающий им, как работать, что оценивать и как избегать препятствий.

Датчики обхода препятствий

Давайте обсудим более подробно сами датчики, так как они бывают разного типа.

• Ультразвуковые датчики определяют потенциальные препятствия при помощи посредством высокочастотного звука. Датчики измеряют, сколько времени потребуется, чтобы звук вернулся, чтобы вычислить расстояние до преграды.
• Времяпролетные датчики (ToF/Time-Of-Flight) включают в себя источник света, интерфейс и линзу для сбора больших объемов данных и формирования отчета о препятствиях.
• Инфракрасные сенсоры обнаруживают отраженный свет и создают тепловые карты, показывающие, какие препятствия могут находиться поблизости.
• Датчики объемного видения обладают функциональностью 3D и обеспечивают визуальное восприятие очень высокого уровня.

Одновременная локализация и картографирование

Последней функцией датчиков для предотвращения столкновений является одновременная локализация и картографирование (сокращенно SLAM). Датчики с технологией SLAM создадут карту местности, корректируя ее на основе измерений во время полета.

Как работает механический подвес

Многие дроны оснащены механическим подвесом, особенно топовые модели с более высокой ценой.

Подвес предназначен для стабилизации. Он традиционно крепится к камере, позволяя пилотам летать и снимать видео и фотографии без тряски, размытости и вибраций, портящих готовый материал.

Подвес обладает функциями обнаружения движения, удерживая камеру под постоянным углом, независимо от того, как вы перемещаете дрон. Механический подвес создает механическое усилие, которое контроллер подвеса считывает как электронный сигнал.

Микроэлектромеханические системы (или МЭМС/MEMS), например, гироскоп или акселерометр, принимают динамические нагрузки (сила инерции, гравитация, ускорение силы тяжести). Системы MEM будут перемещаться в зависимости от динамической нагрузки, а другие механические подвесы – нет.

Механические подвесы построены на осевой системе. Самые простые модели имеют одну ось, но у большинства их три. Они управляют креном, рысканием и тангажем. Крен – это степень бокового наклона, тангаж – это наклон вверх или вниз, а рыскание перемещает камеру подвеса влево или вправо, не наклоняя дрон.

4-осевые подвесы встречаются только в самых дорогих дронах. Эта новая технология позволяет поворачивать камеру на 90 градусов, чтобы плавно переключаться между портретным и ландшафтным режимами.

Что такое подвес в квадрокоптерах (Объяснение для новичков)

Как беспилотник возвращается и приземляется

Функция «Возвращение домой» (принятое сокращение RTH) является стандартом для дронов всех ценовых категорий.

Вы можете выбрать домашнюю (исходную) точку, запрограммировав ее перед полетом. RTH базируется на технологии GPS, чтобы считывать координаты и прокладывать маршрут к исходной точке. Степень точности и эффективность GPS-системы зависит от конкретного дрона.

К примеру, DJI Mini 3 Pro использует комбинацию систем геопозиционирования BeiDou, Galileo и GPS в своей функции «Возвращение домой», что обеспечивает более высокую точность при возвращении к месту запуска.

В большинстве сценариев пилоты предпочитают использование RTH. Однако функция может активироваться автоматически в некоторых случаях, например, при низком уровне заряда аккумулятора или в случае, если было прервано соединение между дроном и пультом управления. Это делает RTH не просто удобной функцией, но также механизмом безопасности.

Возврат домой на квадрокоптерах: как работает, особенности и лучшие модели.

Как дрон определяет свое направление

Вы полностью осознаете, в каком направлении вы приказываете своему дрону лететь, используя смартфон или пульт дистанционного управления, но вы всегда задавались вопросом: как сам дрон определяет свое направление? Для этого есть гироскоп.

Гироскоп – это встроенный инструмент с осью и колесом. Колесо крепится к оси, что позволяет ему вращаться вокруг нее.

Вращаясь, гироскоп определяет, как движется аппарат, и определяет, как улучшить его баланс, при этом придерживаясь выбранного пилотом направления.

Могут ли дроны быть автономными

Без сомнения, могут. Мало того, они уже автономны. Многие функции, которые мы рассмотрели в этом руководстве, автономны на 100%.

Иными словами, если вы даете дрону команду что-то сделать, например, полететь в режиме QuickShots, то аппарат делает это самостоятельно, без вашего ручного вмешательства. Режимы отслеживания и функция возвращения домой также выполняются автоматически.

Увидим ли мы когда-нибудь полностью автономный дрон? Возможно, но это лишит полет удовольствия. Впрочем, для решения чисто технических задач это вполне подойдет.

Путевые точки – как они работают

«Путевые точки» (Waypoints) – это одна из лучших и наиболее настраиваемых умных функций в дроне.

Вы устанавливаете путевые точки по своему усмотрению, рисуя их на карте используя палец и приложение для смартфона либо экран пульта дистанционного управления. Беспилотный аппарат будет летать в соответствии с выбранными вами путевыми точками, что позволит вам создать собственную траекторию полета.

Вы должны выбрать безопасный, стабильный маршрут для полета, чтобы ваш дрон по возможности не сталкивался с препятствиями. Вы можете настроить путевые точки, выбрав шаг подвеса, скорость и высоту в дополнение к траектории полета.

Пилотам нравится вся свобода, которую предлагают путевые точки, и вы можете сохранять свои путевые точки и повторять этот путь столько, сколько захотите, в том или другом месте.

Какая технология лежит в основе путевых точек? В случае с маршрутными точками DJI для получения информации о полете используются спутниковые карты и GPS.

Как дрон сохраняет устойчивость в время полета

Стабильность летательного аппарата имеет решающее значение для получения высококачественных и пригодных к употреблению видеокадров, особенно при работе над коммерческими проектами.

Дрон остается устойчивым благодаря гироскопу, который обеспечивает ориентацию, сигналу GPS и подвесу. Дроны также обладают определенной степенью устойчивости к ветру. Обычно она представлена уровнями, которые служат для измерения устойчивости дрона в ветреных условиях.

Эксплуатация дрона в пределах этих параметров позволяет ему сохранять горизонтальное положение. Но что будет при слишком сильном ветре?

Может ли беспилотник сохранять равновесие при сильном ветре

Может ли дрон сохранять стабильное положение при сильном ветре, зависит от уровня его ветроустойчивости. Дополнительными факторами здесь выступают являются размер и вес БПЛА.

Если вам нравится летать быстро и совершать головокружительные трюки, то большой и тяжелый дроном вряд ли будет вашим выбором. Однако его массивность позволяет лучше противостоять ветру. Дроны небольшого размера могут оказаться под ударом сильного ветра, что поставит под угрозу их устойчивость и безопасность.

Большинство дронов могут выдерживать ветер со скоростью от 20 до 23 миль в час (32-37 км/ч, или 9-10 метров в секунду). Некоторые дроны DJI превышают норму. Например, FPV-дрон Avata может летать при скорости ветра до 23,6 миль в час (38 км/ч – 10,5 м/с). Mavic 3 и Mavic 3 Classic способны летать при ветре 26,7 миль в час (43 км/ч – 12 м/с).

Соблюдение вашим дроном уровня сопротивления ветру имеет решающее значение для обеспечения безопасного полета. Многие сторонние приложения для дронов, представленные сегодня на рынке, включают в себя данные о ветре. Вы можете узнать, насколько сильным будет ветер, даже не выходя из дома или офиса.

Какое будущее умных функций дрона

У нас нет блестящего хрустального шара, который бы позволил заглянуть в будущее и узнать, как будут там выглядеть дроны. Однако можно позволить себе высказать несколько прогнозов.

Дроны, несомненно, будут становиться умнее. Это кажется очевидным. Скорей всего, камеры станут более интуитивно понятными, автономные функции умножатся, а возможности слежения будут продолжать совершенствоваться.

Благодаря этим развивающимся интеллектуальным функциям дрон получит улучшенную технологию обхода препятствий и отличную дальность передачи сигнала, чтобы отправлять отснятый материал и транслировать его в прямом эфире.

Как и в случае с другими новшествами, когда будут разработаны новые интеллектуальные функции, они сначала появятся в дронах более высокого класса от таких крупных производителей, как Autel и DJI.

Дешевые дроны для начинающих будут использовать более старые технологии в течение нескольких лет, пока последняя волна интеллектуальных функций не станет распространенной и более доступной.