Актуальный гид по дронам. Часть 2

Промышленные БПЛА развиваются повсеместно в различных отраслях сельского хозяйства, строительства, геодезии, горном деле, поисково-спасательных операциях. Главными же их преимуществами являются высокая производительность, значительная экономия затрат на дорогостоящее оборудование, минимизация влияния “человеческого фактора”, и как следствие высокая безопасность при выполнении сложных технических работ по инспекциям и мониторингу труднодоступных и аварийных объектов. Сегодня, во второй части гида по беспилотным летательным аппаратом, актуальным на 2022 год, представляем обзор коммерческих дронов DJI для промышленного сектора и профессионального использования.

Выбирая дроны промышленного сегмента, сразу же стоит отметить, что они одновременно универсальны, но при этом используются для совершенно различных миссий. Например, DJI Matrice 300 RTK — мощный профессиональный беспилотник для проведения инспекций ЛЭП, трубопроводов и скважин, для мониторинга и контроля за объектами горнодобывающей промышленности. Mavic 2 Enterprise Advanced создан, по данным разработчиков, специально для проведения комплексных инспекций. За счет камеры высокого качества и тепловизионных датчиков, а также встроенных алгоритмов определения эпицентров возгорания и обнаружения заблокированных огнем людей беспилотник является незаменимым инструментом для служб спасения, групп быстрого реагирования и волонтеров-спасателей поисково-спасательных отрядов. Третий вариант — Inspire 2, который широко известен и используется в среде кинематографистов и маркетологов для съемки профессиональной рекламы и кино. Все же представленные дроны, и далее, которые мы разберем, обладают необходимым набором инструментов и функций для эффективной и быстрой работы, к тому же каждый может подобрать для себя устройство исходя из собственного бюджета и потребностей.

DJI Inspire 2

Как уже было сказано, китайский производитель беспилотных систем делает акцент на универсальности использования своих устройств, одновременно их узкой специализации. Вся серия Inspire изначально разрабатывалась в качестве инструмента для кинематографистов любого уровня: от начинающих до ведущих специалистов кино.

Итак, Inspire 2 является вторым в серии дронов, внешне представляет собой прочную конструкцию из сверхпрочного углеродного волокна, дополненную магниево-алюминиевым композитом для повышения прочности и функциональности квадрокоптера. В передней части “на носу” дрона расположились два маленьких датчика, которые отвечают за ориентацию устройства в пространстве, обнаружение и обход препятствий. Кроме того, по два датчика имеются в нижней части, отвечающие за сканирование поверхности и стабильный полет внутри помещений, а также датчик в верхней части, который обеспечивает защиту беспилотнику при наборе высоты. Также спереди имеется вмонтированная в корпус дополнительная FPV-камера для более удобного управления на высоких скоростях. Кроме того, это позволяет управлять дронов в команде: оператором и его помощником. Если у Inspire 1 команде приходилось наблюдать один и тот же поток с камеры, то камера FPV у Inspire 2 предназначена как раз для второго пилота. Главный оператор осуществляет непосредственно необходимую съемку, помощник отслеживает состояние беспилотника и окружающее пространство.

В задней части разместили двойной блок для батарей, которых здесь можно установить сразу две. Это увеличивает время полета в два раза, что дает колоссальное преимущество ввиду отсутствия необходимости приземляться для замены батарей.

К основам и важным преимуществам Inspire 2 стоит отнести возможность устанавливать полезную нагрузку на беспилотник в одном из трех вариантов: Zenmuse X4S, X5S и X7. Вторая камера обладает более мощной Micro 4/3-дюймовой CMOS матрице и поддерживает до 10 разных объективов, включая объективы с зумом. Система также поддерживает форматы сжатия видео CinemaDNG и Apple ProRes, которые актуальны для профессионалов кинематографа. Интересно, что даже после выхода X7 все еще наиболее востребованной у кинематографистов остается X5S. Если вы уже заметили, то камера обладает возможностями нового DJI Mavic 3. Та же матрица, а снимает камера в разрешении 5,2К и 4К с частотой 60 кадр/с, фотографии доступны в разрешении 20 Мп в форматах JPEG и RAW. Кроме того, Inspire 2 получил новую версию системы передачи видеопотока в режиме реального времени с качеством изображения Full HD при 50 кадр/с и HD при 60 кадр/с на расстояние до 7 километров.

Что тогда представляет собой Zenmuse X7? Это новая 24-мегапиксельная кинематографическая камера формата Super-35 с динамическим диапазоном 14EV, способная снимать несжатое 35-мм видео в разрешениях 6К Adobe CinemaDNG и 5.2K Apple ProRes. В арсенале камеры четыре быстросъемных объектива с постоянным фокусным расстоянием, выполненные из легкого карбона. Для профессиональной съемки DJI разработали для Inspire 2 новую систему обработки изображений CineCore 2.1 позволяющую записывать видео в качестве до 6K с битрейтом 4.4 Гбит/с.

Кроме основ — камер на борту дрона, Inspire 2 имеет целый набор функций для интеллектуального полета, набора высоты и скорости, для построения траекторий и возвращения на место взлета. Управление с помощью пульта управления и через приложение DJI GO 4, которое было также разработано вместе с выходом устройства. Максимальное время полета беспилотника составляет 25х2, то есть почти час в небе благодаря двум аккумуляторам на борту. Скорость полета до 88,5 км/ч в спортивном режиме, а разгоняется устройство всего за пять секунд.

DJI Matrice 300 RTK

Самый, пожалуй, высокий спрос сегодня у пользователей промышленных отраслей именно на эту модель. И не зря. Matrice 300 RTK способен находиться в воздухе 55 минут, а с максимальной нагрузкой в 2,7 килограмма емкости аккумулятора хватит на 31 минуту. Беспилотник выдерживает температурные перепады от -20°С до +50°С, он маневренный и быстрый, способен выполнять сложные задачи в самый краткий период времени.

Уровень безопасности полета Matrice 300 RTK уникален за счет системы резервирования основных компонентов. Квадрокоптер оснащен двумя батареями, двумя инерциальными измерительными блоками (IMU), а также два барометрами и компасами. В случае неисправности одного из компонентов основную функцию на себя берет другой, так позволяя устройству безопасно продолжить полет или приземлиться в экстренной ситуации. Кроме того, беспилотник максимально защищен от аварий и столкновений с автоматической работой шести пар визуальных сенсоров для изучения обстановки во всех направлениях в режиме реального времени. Рабочий диапазон датчиков сверху и снизу составляет от 0,6 до 30 метров, боковых, передних и задних — от 0,7 до 40 метров. Кроме того, имеются шесть инфракрасных датчиков. Они позволяют определять расстояние до объектов, в том числе в условиях низкого и полного отсутствия света. Их рабочий диапазон 0,1 – 8 метров, а угол обзора 30°. Для полетов ночью также имеются встроенные сверху и снизу прожекторы с 5-метровым эффективным расстоянием обзора.

Кроме того, беспилотник оснащен технологией AirSense, которая отвечает за оповещение пилота о находящихся в воздушном пространстве других участников движения и связи с ними. Система работает в радиусе 20 километров, а также включает в себя данные о местоположении объектов, скорости их перемещения, траектории движения и высоте. M300 RTK способен также осуществлять экстренную посадку, если отказал один из моторов. Основные элементы управления перейдут в ручной режим, а пилот сможет безопасно приземлиться в заданном месте.

Как и в случае Inspire 2, беспилотник серии Matrice может нести на себе полезную нагрузку одновременно до 2,7 кг, то есть до двух камер. Из них: Zenmuse H20, H20T, XT S, XT2 и Z30. Первые две камеры являются гибридными с тепловизором, разработанными специально для промышленного M300 RTK. Камера H20 имеет основной 20-мегапиксельный модуль с 23-кратным гибридным оптическим зумом и поддержкой 4К с частотой 30 кадр/с, широкоугольный модуль 1/2,3″ CMOS с углом обзора 82,9°, эквивалентным фокусным расстоянием 24 мм и разрешением 12 Мп, а также модуль лазерного дальномера.

Более продвинутая Zenmuse H20T обладают четырьмя датчиками съемки. Это три описанных выше и четвертый — радиометрический модуль камеры с разрешением 640 × 512 пикселей для тепловой съемки с углом обзора 40,6°.

Также как у Inspire 2 у M300 RTK имеется широкоугольная камера FPV с углом обзора 145° и возможностью вести прямую трансляцию в формате 960р на расстоянии до 15 километров. Основным же ее применением является наблюдение за полетов вторым пилотом с данными об окружающей обстановке как визуально, так и с помощью камеры. Беспилотник оснащен вспомогательными интеллектуальными функциями для построения путевых точек и маршрутов Waypoints 2.0, Smart Pin & Track для проведения воздушной разведки, специализированный AI Spot-Check для автоматизации повторяющихся объектов, отслеживание объекта в кадре, Return To Home для возврата на место взлета при потере управления или при низком заряде батарей. Причем, что интересно, технология работает, оценивая доступные ресурсы для более точного, быстрого и безопасного возврата. Информация об этом передается на пульт управления пилота заранее, чтобы успеть среагировать и принять самостоятельно решение о необходимости приземления.

Напоследок, главное — система позиционирования RTK, которой оснащен Matrice 300, отвечает за повышение точности данных через Глобальную навигационную спутниковую систему о нахождении беспилотника и его состоянии в текущий момент. Все данные отображаются на пульте управления DJI Smart Controller Enterprise, где пилот может отслеживать долготу и высоту полета, внешние климатические условия, состояние батарей, других компонентов, а также выявлять объекты, которые могут нанести урон вашему устройству.

Real Time Kinematic (RTK), или “кинематика в режиме реального времени”, или по-русски КРВ, – можно по-разному называть данную систему. В целом же она отвечает за получение информации с воздуха. Иными словами, это улучшенная система повышения точности данных, полученных через Глобальную навигационную спутниковую систему (GNSS) — GPS, ГЛОНАСС, GALILEO или COMPASS. Работа RTK осуществляется в режиме онлайн.

DJI Phantom 4 RTK

Phantom 4 RTK был разработан для специалистов, использующих дроны DJI в области геодезии, картографии и инспекций. Мы провели опрос среди пользователей дронов в этой области и пришли к выводу, что Phantom 4 RTK является инновационным решением для различных отраслей промышленности, которые, по нашему мнению, обладают спросом и потенциалом роста. Вот что говорит о своей разработке в DJI.

Все так и есть, а более продвинутый Phantom 4 RTK теперь оснащен двумя модулями для еще более точного позиционирования и уверенного полета и нахождения в воздушном пространстве. Это так называемый модуль RTK, работающий по данным GPS и Galileo, способен при значительной минимизации построения маршрута по точкам увереннее справляться с полетом и ориентации в пространстве. Он также получил функционал встроенной системы навигации, а также мощной системой обработки изображения и данных. Точность позиционирования RTK модуля в горизонтальной плоскости: 1 см+1 мд; точность позиционирования в вертикальной плоскости: 1,5 см+1 мд. В зонах, где отсутствует RTK покрытие, Phantom 4 RTK позволят использовать метод кинематики в постобработке (PPK — Post Processing Kinematic). Квадрокоптер захватывает исходные данные со спутника, а также данные эфемерид и сохраняет их в формате RTCM 3.2 (файл PPKRAW.bin).

Точная система обработки изображений осуществляется благодаря крупной 1-дюймовой CMOS матрицей с разрешением 20 Мп и механическим затвором, который исключает искажения изображений при съемке в движении. Это особенно полезно и необходимо при выполнении картографических работ, а также при инспекциях, где особенно необходима точность. Благодаря высокому разрешению, Phantom 4 RTK с высоты 100 метров может достичь размера пикселя на местности (GSD) — 2.74см.

Максимальное время полета Phantom 4 RTK составляет 30 минут, чего достаточно для выполнения миссий от начала и до конца. При необходимости продолжить работу требуется замена аккумулятора. За дальность полета отвечает технология OcuSync; она передает фото и видео в формате HD на расстоянии до 7 км. А кроме того, необходимо отметить важность еще одной технологии, которая разработана вместе с выходом устройства. Это новая система сбора точных данных TimeSync, которая обеспечивает подключение пульта ДУ к дрону и камере и контролирует в режиме реального времени работу контроллера, камеры и модуля RTK для стабильности их работы. Система позволяет получать самые точные метаданные, оптимизируя их с помощью фотограмметрических методов.

Для работы с Phantom 4 RTK разработано также специальное приложение DJI GS RTK и новый пульт дистанционного управления, с помощью которого можно управлять полетом и съемкой. Пульт управления оснащен ярким экраном, который позволит также планировать маршрут, следить за окружающей обстановкой и ходом выполнения работ.

DJI Mavic 2 Enterprise Advanced

Пожалуй, самый интересный продукт, представленный в конце 2020 года. Во-первых, он имеет сравнительно небольшие размеры, идентичные серии Mavic 2. В сложенном виде беспилотник имеет следующие габариты: 214 х 91 х 84 мм, а в разложенном состоянии его размер 322 х 242 х 84 мм. Складной дизайн и небольшие габариты позволяют легче и маневреннее выполнять различные сложные задачи.

Во-вторых, M2EA имеет уникальный двойной датчик камеры с тепловизором и визуальным сенсором, а также поддерживает установку модуля RTK и 32-кратного зума. Тепловизионная камера обладает разрешением HD 640×512 пикселей с частотой кадров 30 Гц. Кроме того, снимать можно в формате R-JPEG, где данные о температуре объектов помещены внутрь каждого пикселя. В свою очередь это позволяет проводить дополнительный анализ снимков с помощью специального инструмента для температурного анализа DJI Thermal Analysis Tool. Оператор съемки при этом остается на безопасном расстоянии, а информация об объекте в полном объеме поступает ему на пульт управления. Также имеется возможность измерения температуры участка территории. В этом режиме пилоту дается четыре показателя: средний, минимальный и максимальный температурные показатели на площадке, а также точная геолокация каждого из них.

Вторая, визуальная камера оснащена 1/2-дюймовой CMOS матрицей, снимающей в разрешении 48 Мп, а также видео в разрешении 4К с частотой 30 кадр/с и Full HD с частотой 60 кадр/с. Дальность полета благодаря встроенной системе OcuSync 2.0 составляет 10 км (FCC)/ 6 км (CE) со съемкой в разрешении Full HD и HD. Нельзя не упомнить важнейшее дополнение визуального датчика обеспечивать 32-кратный цифровой зум и 16-кратный тепловизионный зум. Также имеется 4-кратный зум без потери качества при съемке Full HD. Это позволяет пилоту находится вдалеке от беспилотника, с максимальной точностью выполняя задачи по инспекции и мониторингу объектов и территорий и выявляя самые малейшие детали.

Главным отличием Mavic 2 Enterprise Advanced является возможность установки модуля RTK на борту. О нем мы уже сказали выше, что он позволяет максимально точно собирать необходимые данные при инспектирования линий электропередач, во время поисково-спасательных операций и при мониторинге сложных объектов. Модуль позволяет создавать до 240 путевых точек маршрута, что обеспечивает возможность проведения автоматизированных и детальных миссий в сложных условиях полета. Первая версия Mavic 2 Enterprise ограничивалась созданием 99 точек маршрута, что почти в 2,5 раза уступает потенциалу Advanced.

Максимальное время полета M2EA — 31 минута при скорости 72 км/ч. Батареи беспилотника оснащены функцией самонагрева, рабочий температурный диапазон составляет от -10°C до +40°C.

Ну все, он идеален во всем, и казалось бы, больше нечего добавить в завершение. Но нет. У M2EA значительно обновилась система безопасного полета и управления данными. Неизменной осталась система обнаружения препятствий по всем направлениям (восемь видеодатчиков высокого разрешения и два инфракрасных сенсора). Новыми появилась возможность шифрования данных с помощью защищенной сети Local Data Mode. При ее активации через приложение DJI Pilot автоматически блокируются отправка или получение любого вида файла, данных, фото или видео, связанных с полетом и выполнением рабочих задач. В случае попытки перехвата информации оператор может воспользоваться протоколом шифрования данных AES-256. Все данные попадают в засекреченную паролем папку, который остается известен только оператору. При попытке взлома системы дрон полностью выключается.

Такая система позволяет работать над засекреченными объектами государственной важности, при выполнении инспекции ЛЭП и на других объектах. Также имеется возможность использовать засекреченный режим полета (Discreet Mode), который как бы убирает ваш дрон с радаров и отключает любую подсветку, чтобы устройство оставалась невидимым в темное время суток.

Выбирая Mavic 2 Enterprise Advanced в качестве рабочего инструмента, вы получаете в дополнение аксессуары для обеспечения полета на более высоком уровне. Это пульт управления DJI Smart Controller с ярким 5,5-дюймовым экраном 1080р, который отображает четкую картинку, даже если вы запускаете дрон при неблагоприятных условиях окружающей среды и в ночное время. Это прожектор с яркость 2400 люмен для полетов при низкой освещенности, в туман, смог или ночью.

Модуль динамика особенно пользуется популярностью у поисковиков для передачи сообщений потерявшимся. Громкоговоритель имеет максимальную мощность 100 децибел и работает на расстоянии до 1 метра. Пилот может записать обращение и отправить дрон к конечной точке для передачи информации другому пилоту или группе. Его также можно использовать для пролета над объектами и территориями с целью оповещения. Наконец, аксессуар в виде маяка с радиусом действия до 5 километров, чтобы беспилотник оставался заметен на участкам другим участникам воздушного движения.