Интересное о дронах с тепловизором
В мире все чаще мы видим применение беспилотных летательных аппаратов на практике. Сельскохозяйственники ведут учеты земель и обрабатывают поля. Геодезисты координируют границы объектов, производят оценка объемов карьеров и составляют цифровые модели рельефа. Общественная безопасность и аварийно-спасательные бригады ежедневно оказывают воздушную поддержку с воздуха в выполнении своих задач по поиску и спасению людей. Дроны в этом незаменимы. Высокомобильные аэрофотокамеры являются легко и быстроразвертываемыми для охвата обширных, сложных по рельфу местностей быстрее и эффективнее, чем обычные наземные средства. А дополнения с тепловизором и другой полезной нагрузкой позволяют собирать максимум данных с точной привязкой к местности.
Если говорить об использовании дронов в общественной безопасности, большинство операций по поиску и спасению людей, ликвидации ЧС проводят в вечернее и ночное время. Этому причиной стало внедрение систем ночного видения, которые гораздо более точно собирают информацию о пропавших или выявляют локации возгораний. К тому же по статистике, и сами чрезвычайные случаи возникают ближе к ночи.
Готовым решением для экстренных служб в этом случае является комплексное беспилотное решение с тепловизионным датчиком. Когда нужны буквально крупицы информации, именно поддержка с воздуха обеспечивает повышенной точности сбор данных с привязкой к месту. Это важно, когда нужно быстро и точно принимать решения о дальнейших действиях спасательных служб. Давайте разбираться по-порядку.
Что такое технология ночного видения?
Для понимания процессов, нужно начать с главного и определить, что есть технология ночного видения и почему она более востребована. Человеческое зрение так устроено, что мы определяем только то, что видим непосредственно. Это так называемый видимый свет. Видимый свет является частью электромагнитного спектра. Другие спектры — инфракрасные лучи, ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-лучи не воспринимаются человеческим глазом. И если человек способен только почувствовать это тепло, или инфракрасное излучение, но оно остается для него невидимым. То камера, в основе которой лежат определение незначительных изменений температуры окружающих объектов и пространства, улавливают эту самую инфракрасную энергию и обрабатывают картинку таким образом, что она становится понятна даже человеку.
Второе, что важно знать, не все объекты имеют точный тепловой след. Степень, с которой объект поглощает или отражает тепловые импульсы, называется коэффициентом излучения и может существенно варьироваться у разных объектов. Например, высоким показателем обладают камень, дерево, человек или животное. Низким — стекло, керамика (светоотражающие предметы).
В зависимости от специфики, ночное видение, или тепловизионная съемка осуществляются с помощью тепловизионного или датчика звездного неба.
Тепловизионные изображения
Тепловидение работаем путем обнаружения тепловой энергии и определения разниц температур тепловой сигнатуры, которая в свою очередь естественным путем излучается как живыми, так и неживыми объектами. В тепловизионных камерах установлена высокотехнологичная система объективов и датчиков, которая пропускает невидимые инфракрасные частоты для измерения температур поверхности объекта. Полученные данные используются процессором обработки изображений для создания так называемой термограммы или цветной карты, отображающей различные значения температуры.
Примерно так на визуальном изображении выглядят полученные данные с тепловизионной камеры. Эта палитра оттенков, как правило, имеет белые цвета, которые указывают на высокую температуру объектов, и темные, обозначающие холодные предметы. Палитра может быть и цветной в зависимости от настройки камеры. Этот тип более распространенный и отображает широкую цветовую гамму, где более горячие предметы отображаются яркими — красный, розовым, желтым, оранжевым цветами, а менее горячие зеленым, синим, черным. Чем шире цветовая палитра, тем совершеннее тепловизионная установка, тем более точно можно определить точную температуру на поверхности. Например, тепловизионная камера DJI Zenmuse H20T располагает двенадцатью вариантами цветовой палитры, что выражается в наличии 256 цветов для отображения в 8-битовом формате JPEG или MPEG-4.
Почему тепловизор используют ночью?
Как уже было сказано, тепло выделяют любые объекты и предметы вокруг. После захода солнца температура земли падает быстрее всего, в то время как другие объекты, особенно люди, которые излучают тепловые импульсы непрерывно, еще поддерживают тепло. Именно эту разницу видит тепловизор, что делает дроны с тепловизионными камерами важным решением для ночного видения, а также упрощает работу спасателям.
Несмотря на высокую чувствительность, тепловизионные камеры могут зависеть от множества факторов, таких как время суток, состояние поверхности и отражательная способность объекта. Атмосферные условия также могут существенно снижать точность температурных измерений. Искажать данные могут задымления, пыль, мусор, а также любые защитные покрытия на объекте. В таких сценариях датчики звездного света могут дополнительно принести помощь службам экстренного реагирования.
Датчики звездного света
Это вид тепловизионной камеры, который работает по принципу сбора не тепловых сигнатур, а любого небольшого количества света, который берется из выделяемых излучений звезд и луны. Такое естественное освещение датчику позволяет более точно определять поверхность и тепловую разницу.
Говоря техническим языком, раньше камеры ночного видения с датчиками звездного света использовали технологию, называемую оптоэлектронным улучшением изображения. Здесь свет проходит через несколько линз и объектив для усиления изображения, которые преобразует входящие фотоны в электроны. Затем эти электроны попадают на покрытый люминофором экран, создавая характерные светящиеся зеленые изображения. В какой-то степени это напоминает картинки игровых форматов через призму прицела автомата в стрелялках.
Современные датчики используют технологию, называемую цифровым улучшением изображения, которая является более новой версией традиционной технологии усиления света. При цифровом улучшении изображения CMOS-сенсор используется для преобразования света в цифровые сигналы. Затем эти сигналы усиливаются электронным способом и увеличиваются в несколько раз для большей четкости, прежде чем проецироваться на экран в виде изображений в видимом свете.
Датчики Starlight имеют более широкую диафрагму и меньшее значение выдержки, чтобы больше света попадало в камеру. Датчики работают вместе с алгоритмами, которые подавляют шум изображения и улучшают качество изображения. Дроны ночного видения используют цифровое улучшение изображения, поскольку оно обеспечивает более компактную, легкую и универсальную полезную нагрузку.
БПЛА ночного видения
Кажется, на бумаге все звучит достаточно сложно, но в действительности принцип действия дронов с тепловизионной камерой крайне прост. Хороший пример тому – гибридный подвес DJI Zenmuse H20T с двумя камерами (обычной и тепловизионной). Камера оснащена визуальной 20-мегапиксельной камерой с зумом, 12-мегапиксельной широкоугольной камерой, лазерным дальномером, охватывающим расстояния от 3 м до 1200 м, и радиометрической тепловизионной камерой 640 x 512 пикселей. В этом случае решение является незаменимым благодаря работе в комплексе камер ночного и визуального видения.
Усовершенствованный Mavic 2 Enterprise Advanced
Такие дроны с уже встроенным тепловизором, как Mavic 2 Enterprise Advanced, могут измерять температуру объектов в затрудненных условиях тумана или задымленности. Для быстрой и точной идентификации объектов беспилотник имеет на борту два датчика: камеру 48 мегапикселей с 1/2 ”CMOS-сенсором и тепловизионную камеру с разрешением HD 640×512 пикселей. Во время работы между камерами можно переключаться, чтобы оператору было удобнее определять место и локацию съемки, а затем проводить тепловые измерения.
Именно с помощью этого беспилотника в основе осуществляются поиски пропавших группой волонтеров “Лиза Алерт”, а также поисковыми отрядами в Нижегородской, Псковской, Ленинградской областях и в Республике Беларусь. По словам владельца M2EA и действующего спасателя по Нижегородской области Андрея Калинина, по меньшей мере в 15 раз эффективнее использовать квадрокоптер для поиска пропавших. По региону было найдено с помощью дрона 9 человек только за короткий период лето-осень 2020 года. Беспилотник также используют для работы в приграничных зонах для выявления нелегальных пересечений границ, выявления браконьеров, нарушителей лесных хозяйств, незаконной вырубки и охоты, при патрулировании шахт, на строительных площадках и в других уязвимых отраслях.
Незаменимый Matrice 300 RTK с Zenmuse H20N и H20T
Matrice 300 RTK является широкоформатной платформой в качестве беспилотного решения для многих промышленных отраслей. Благодаря возможности использования одновременно до трех полезных нагрузок, платформа действительно является незаменимой. Беспилотник летает до 55 минут, широкоугольная FPV-камера обеспечивает широкий обзор для эффективного контроля и наблюдения вне зависимости от сложности миссии. В паре с датчиком H20T можно легко отслеживать температуру объектов, при этом усовершенствованные возможности ПО позволяют устанавливать оповещения, если температура превышает определенные значения, а также в режиме реального времени проверять температуру выбранных целей по касанию на него через экран пульта дистанционного управления.
Камера Zenmuse H20N включает в себя два датчика Starlight с масштабированием, две тепловизионные камеры с разрешением 640 x 512 пикселей и 8-кратным зумом, а также лазерный дальномер с дальностью обнаружения от трех до 1200 метров. Экран пульта управления может делиться надвое как и в случае с Mavic 2 Enterprise Advanced для более удобной работы.
Matrice 30T с камерой FPV с низкой освещенностью
Новый флагманский беспилотник DJI M30T отличается не только компактными размерами и маневренностью при сложных миссиях, но также он несет на борту 48-мегапиксельный 1/2 ”CMOS-сенсорный датчик с 16-кратным оптическим и 200-кратным цифровым зумом, 12-мегапиксельную широкоугольную камеру, лазерный дальномер и радиометрическую тепловизионную камеру 640 x 512 пикселей. Встроенный датчик FPV оптимизирован для работы в ночное время, позволяя видеть в широком формате и определять цели в условиях сниженного света или полной темноты.
Что нужно знать о дронах с тепловизором
Согласно действующим правилам использования воздушного пространства в России, чтобы осуществлять полеты любого воздушного судна (управляемого пилотом или беспилотного авиационного судна; с максимальной взлетной массой от 150 грамм), необходимо провести ряд обязательных действий и согласований как с органами местной власти, так и с оперативными органами Единой системы организации воздушного движения. В стране действуют некоторые ограничения по полетам, включая полеты только в зоне прямой видимости, в светлое время суток, на высоте менее 150 метров от земной или водной поверхности и не менее 5 километров от взлетно-посадочных площадок аэродромов и аэропортов, вне диспетчерских зон аэродромов гражданской авиации, районов аэродромов (вертодромов) государственной и экспериментальной авиации, запретных зон, зон ограничения полётов, специальных зон, воздушного пространства над местами проведения публичных мероприятий, официальных спортивных соревнований, а также охранных мероприятий, проводимых в соответствии с Федеральным законом “О государственной охране”.
В первую очередь перед использованием беспилотного летательного аппарата необходимо зарегистрировать судно и обратиться в компетентные органы с пояснением целей использования БПЛА. Если речь об экстренных ситуациях во время ликвидации ЧС, при поисково-спасательных мероприятиях, ваше согласование на полет и помощь службам МЧС будет рассмотрено значительно быстрее. На практике это может занять всего один час.
Для полетов ночью беспилотник должен быть оснащен подсветкой для предотвращения столкновений. Все платформы от DJI, в нашем случае Mavic 2 Enterprise Advanced, Matrice 300 RTK и Matrice 30T имеют встроенные маяки в верхней и нижней частях, что позволяет идентифицировать в воздухе судно в условиях низкой освещенности и ночью. Кроме того, технология с приемником ADSB делает дрон видимым для других участников воздушного пространства, включая вертолеты и самолеты.
Для безопасной эксплуатации беспилотного летательного аппарата необходимо следовать некоторым полезным правилам:
- Составьте предполетный контрольный список и следуйте ему. Особенно это важно в условиях полетов с низким освещением. В случае экстренных ситуаций вам так или иначе будет проще ориентироваться, если у вас будет план действий;
- Отклонитесь от центра полета на 5-10 градусов, чтобы компенсировать любые ночные слепые зоны. Также поскольку поддерживать визуальную линию обзора ночью сложнее через пульт управления, лучше привлечь для этого второго пилота, который будет наблюдать за обстановкой собственными глазами;
- Если вы не знакомы с местностью, где собираетесь использовать беспилотник, заранее изучите место и особенности рельефа по картам;
- Ночью лучше поднимать воздушное судно во избежание любых потенциальных препятствий, таких как деревья и линии электропередач. Средняя высота для беспилотника во время поисковых миссий составляет 200-300 метров. Над лесом — до 500 метров;
- Если вы потеряли ориентацию в пространстве, не можете определить нахождение дрона в небе, как можно скорее верните устройство в место стартового взлета;
- Можно использовать посадочную площадку и подсветку для нее, чтобы не потерять из виду место приземление. Так вы всегда сможете безопасно вернуть беспилотник обратно;
- Перед началом работ проверьте погоду. В дождь, сильный ветер, снег и туман лучше воздержаться от полетов.
Еще больше новостей и полезной информации вы найдете на наших страницах в социальных сетях:
