ドローンはどのように機能しますか（そしてドローンテクノロジーとは何ですか）？

最初のドローンを購入したばかりか、しばらく使用しているが、実際にどのように機能するかわからず、もっと知りたい場合は、適切な場所に来ました。

コントローラー、ジョイスティック、アプリを使用すると、ビデオゲームをプレイするのと同じくらい簡単にドローンを飛ばすことができます。しかし、ドローン内には、ドローンが飛ぶことができるようにすべてが連携して機能する小さな部品があります。では、ドローンはどのように機能しますか？

ドローンの最も重要な部分は、オペレーティングシステムとフライトコントローラーです。バッテリーはローターに電力を供給し、プロペラを回転させて揚力を発生させます。フライトコントローラーは、加速度計、気圧計、磁力計、ジャイロスコープ、およびコントローラーによって収集されたデータを使用して、空中に留まります。

ドローンの機能を強化するその他の重要な機能には、GPS、障害物の検出と衝突の回避、カメラ、ソフトウェアなどがあります。

ドローンのすべてのコンポーネントがどのように機能し、それらがすべてドローンの飛行にどのように寄与するかについては、読み続けてください。

ドローンの飛行方法（UAVドローン推進技術）

ドローンには多くのことが入り、上向きの揚力を生み出し、さまざまな動きを実行します。このセクションでは、これらすべてがどのように機能するかについて説明します。しかしその前に、まずドローンの推進に役割を果たすすべてのコンポーネントをリストアップしましょう：

• モーター
• モーターベル
• モーターステーター
• プロペラ
• フライトコントローラー
• ベアリング
• 巻線

また、これらの各部分がどのように機能するかを説明する前に、いくつかの一般的なドローンの動きを定義しましょう。

• ヨー– これは、ドローンの前部が時計回りまたは反時計回りに回転するときです。
• ピッチ– これは、ドローンが移動する方向に応じてドローンが想定する傾きです。前方に加速するには、ドローンが前部を下げ、後部を持ち上げます。逆にするには、前部を持ち上げて後部を下げます。
• ロール– これは、ドローンが左または右に移動する動きです。

これらの各動作におけるプロペラとモーターの役割については、この記事の後半で説明します。

ドローンモーター

これは、推進システムの最も重要な部分の1つです。バッテリーはモーターに電力を供給し、モーターを高速で回転させます。その結果、モーターがプロペラを回転させ、揚力を生み出します。とても簡単ですよね？あまり。

モーターには主に2つのタイプがあります。ブラシレスおよびブラシ付きモーター。ブラシレスモーターは、効率的で耐久性があり、非常に高速で回転できるため、最も一般的に使用されています。

では、ブラシ付きモーターとブラシレスモーターの違いは何ですか？それはすべて、それらがどのように機能するかにかかっています。ただし、違いを説明する前に、違いを区別する主要な部分を定義しましょう。

• 固定子– 固定子は、巻線を備えたモーターのセクションです。これは磁場を提供する部分であり、磁場がローターの回転を開始します。磁場を発生させるために、固定子には銅線の巻線があり、電流が流れるたびに磁石に変わります。ほとんどの場合、固定子は静止しています。
• ローター– ローターは回転する部分であり、シャフトが回転し、それがプロペラを回転させます。
• エアギャップ– これは、ローターとステーターの間の距離です。大きいほど、モーターの効果は低くなります。
• モーターベル– これは、プロペラを時計回りまたは反時計回りに回転させる部分です。

ブラシ付きモーターとブラシレスモーターの両方に、固定子と回転子があります。しかし、ブラシ付きモーターでは、固定子は常に永久磁場を提供します。固定子は反対の極性を持つ回転子を囲み、整流子ブラシが電源と相互作用すると回転子の回転が発生します。

これらのブラシが電源に接触すると、ブラシ付きモーターは摩耗が早くなり、発生する熱によってドローンの摩耗が早まるため、効果がなくなります。

一方、ブラシレスモーターにはブラシがありません。代わりに、固定子はオンとオフを切り替え、必要に応じて磁場を提供します。固定子と回転子の間の引力と反発が回転の原因です。 また、ブラシ付きモーターのブラシのように接触がないため、発熱がなく、摩耗も最小限に抑えられます。

ドローンモーターベアリング

ベアリングは見落とされがちで、モーターをチェックしないと存在がわからない場合があります。それでも、前述のエアギャップを最小限に抑え、ローターが回転するときにローターを所定の位置に維持するのに非常に役立ちます。

実際のところ、モーターが故障した場合、ベアリングが問題になる可能性があります。 ベアリングに関しては、シールド付きとシールドなしのベアリングがあります。シールドベアリングは、モーターが高速で回転し、ベアリングを破壊する可能性のある非常に高い温度を生成するため、ドローンモーターに最適です。

ドローンプロペラ

プロペラは、揚力を生成してドローンを空中に維持するために、さまざまな方向に回転する必要があります。プロペラの各ペアで、一方は時計回り（CW）に回転し、もう一方は反時計回り（CCW）に回転しています。

回転すると、低圧のゾーンが作成されます。空気は低圧領域から高圧領域に移動します。これが、ドローンが上下左右に移動できる方法です プロペラの回転速度によって異なります。

また、発生する推力の量は、ドローンの重量のバランスを取り、ドローンを空中に移動させる必要があります。

プロペラの数

ほとんどのドローンには4つのプロペラがあり、クワッドコプターとして知られています。これは偶然ではなく、ドローンに特徴的な外観を与える方法としても発生しませんでした。その背後には理由があります。それをよりよく説明するために、ドローンに1つのプロペラがあると仮定することから始めましょう。

このようなドローンは、ドローンを空中に推進するのに十分な揚力を生成しますが、前進または後進する方法がないため、ドローンを制御することは非常に困難です。その上、ドローンは反対方向に継続的に回転します。これは実際にはニュートンの運動の3法則によるものです。 2つのオブジェクトが相互作用して動いている場合、それらは反対方向に相互に影響します。

2つのプロペラを備えたドローンを持つこともオプションです。そして実際のところ、それはバッテリーの電力を節約するのに役立ちます。さらに、プロペラをさまざまな方向に回転させると、シングルロータードローンが示すトルクがキャンセルされます。ただし、そのようなドローンは安定していないため、制御するのは依然として困難です。

2プロペラドローンとは異なり、3プロペラドローンは2プロペラドローンが解決するすべてを元に戻すため、オプションではありません。

そして、これは私たちに4つ以上のプロペラだけを残します。クワッドコプターは、ドローンがホバリングし、前進し、クラッシュすることなく操縦できるようにするための完璧なバランスを備えています。何が起こるかというと、すべてのモーターが互いに打ち消し合い、安定性を維持し、不要な回転を防ぎます。

プロペラが多いほど安定性が増しますが、バッテリーの消費量も増えます。したがって、4つのプロペラが理想的な数です。

方向移動

ホバリングするには、すべてのモーターが同じ電力を受け取り、同じ速度で回転します。

前進するには、前部のプロペラが減速し、後部のプロペラが速度を上げます。これにより、前部を下げることでドローンが前方にピッチングします。

ヨーイングするには、斜めのパターンのモーターが減速し、ドローンが左または右の軸を中心に回転できるようになります。

ロールするには、ロールインする方向に応じて、左側または右側のローターの速度を落とします。

フライトコントローラーの仕組み（送信機、受信機、スマートフォンアプリ）

さて、上で説明したすべての操作はドローンに組み込まれていますが、パズルの別のピースがあります。フライトコントローラー。ドローンを右または左に回すためだけに、さまざまなローターの速度を手動で制御する必要があることを想像できますか？

そのため、ドローンにはフライトコントローラーが必要です。これは、さまざまなセンサーからデータを収集し、このデータを使用してドローンの動きを制御するデバイスです。フライトコントローラーは、ハードウェアとファームウェアの組み合わせであり、センサーとコントローラーから受信するすべてのデータを理解できるようにするアルゴリズムが含まれています。

フライトコントローラーは、センサーフュージョンと呼ばれるプロセスを通じて、すべてのデータを収集し、それを使用してリアルタイムで意思決定を行います。アルゴリズムの良い例は、コントローラーが過去と現在のデータを使用して正確な決定を下せるようにするカルマンフィルターです。

すべての仕組み

前述のように、ドローンはモーターの速度を変更することにより、速度を上げたり、回転したり、ゆっくりと溺れたり、転がったりします。したがって、フライトコントローラーがセンサーからデータを収集すると、それを電子速度コントローラー（ESC）に送信します。その後、ESCは、実行するアクションに応じて電圧を増減することにより、データを解釈します。

たとえば、前方に加速したい場合、ESCはフロントローターの電圧を下げて減速し、リアプロペラの電圧を上げます。

フライトコントローラーは、リモートコントローラーからも情報を受け取ります。ジョイスティックを上下左右に押すだけで、リモコンがこれらのコマンドを無線信号でドローンに送信します。一方、ドローンには、これらの信号を受信して​​解釈し、ドローンにコマンドを実行する受信機があります。

ドローンがスマートフォンで制御されている場合、ドローンとデバイスは通常Wi-Fi経由で通信します。ほとんどのドローンには独自のドローンアプリがあり、スマートフォンにインストールすると、リモコンの有無にかかわらずドローンを簡単に制御できます。ただし、コントローラーを使用する場合と比較して、範囲が制限される場合があります。

動作範囲

範囲（ドローンがコントローラーから移動できる最も遠い距離）と言えば、使用しているドローンと接続の強さに応じて、数フィートから数マイルまで変化する可能性があります。おもちゃのドローンの場合、通常は数フィートですが、DJIドローンのような消費者向けおよびプロシューマー向けのドローンの場合、5マイルにもなることがあります。

DJIは、長い動作範囲を可能にする高度な通信システムであるOcuSyncを構築することにより、消費者向けドローンの世界で名を馳せてきました。

一部のドローンでは、レンジエクステンダーを購入して、ドローンが当初の規定よりもさらに動作できるようにすることもできます。ただし、許可されていない限り、ドローンは常に視線内で飛行する必要があるため、規制にも注意を払う必要があります。

センサーの仕組み（IMUシステム）

それでは、ドローンに搭載されているさまざまなセンサーについて説明しましょう。ただし、その前に、ドローンはセンサーなしでは効果的に飛行できないことを認識することが重要です。これらのデバイスはアリのサイズと同じくらい小さいですが、周囲を測定し、正確なデータをフライトコントローラーに送信するのに役立つミニコンピューターであり、ドローンの飛行を安定させるのに大いに役立ちます。ドローンが持つセンサーが多ければ多いほど、ドローンが飛行するときにドローンに作用するエラーや力の原因となります。それぞれを見てみましょう。

加速度計

MEMS（微小電気機械システム）とも呼ばれる加速度計は、容量性および圧電技術を使用して、重力による線形加速度を検出します 。容量性技術では、コンデンサは並列パターンで配置されます。加速力の変化は、これらのコンデンサ間の距離に影響を与え、それらの静電容量に影響を与え、フライトコントローラーに信号を送信します。

一方、圧電は加速の結果として圧縮された微視的な結晶を使用して配向を測定します。加速力の変化は圧力に影響を与え、これらの結晶の重量と抵抗が変化します。加速度計は3軸パターンで配置されているため、ドローンのあらゆる方向の動きと向きを検出できます。

ジャイロスコープ

ジャイロスコープは、ドローンを安定させるのに役立つもう1つの重要な機能です。それらは、軸を中心に回転するホイールで構成されています。このホイールは、ドローンが傾いてもバランスを保つように回転します。

ドローンは、風や重力など、空中でさまざまな力に直面します。その結果、特に突風が大きい場合、ドローンの制御が非常に困難になる可能性があります。ジャイロスコープは、これらすべての力を検出して補正するように設計されているため、ドローンは影響を受けていないように見えます。

もちろん、風の強さやドローンの重量などの他の要因も適用されます。しかし、ほとんどの場合、ドローンは穏やかな風で安定しているように見えます。ジャイロスコープはまた、これらの動きを信号に変換し、ESCに送信します。

3軸ジャイロスコープと6軸ジャイロスコープについて聞いたことがあるかもしれません。ドローンに必要なのは3軸ジャイロスコープだけですが、ほとんどのドローンメーカーは、ジャイロスコープと加速度計の両方を考慮しているため、6軸ジャイロについて言及します。

磁力計

磁力計は、ピッチ、ヨー、およびロール軸に沿った磁束を測定します。これは、磁北極に対するドローンの向きを検出するのに役立ちます 。電磁干渉やその他の種類の干渉が多い地域を飛行する場合、磁力計はこのデータを収集してフライトコントローラーに送信するのに役立ちます。

気圧センサー

圧力センサーとも呼ばれる気圧計は、大気圧を測定してドローンの高度を測定します 。販売中のほとんどのドローンで高度保持と呼ばれる機能に遭遇した場合、これはこの機能を可能にするセンサーの1つです。気圧センサーがGPSセンサーと連携して、ドローンの高度を判断して維持する場合があります。

距離センサー

これらのセンサーは、レーザー、Lidar、または超音波を使用して、ドローンの前方の距離を測定し、障害物を検出します。

ドローンLEDライト

すべてのドローンにはLEDライトが付属しています。そして、それらは装飾として見ることができますが、これらのLEDライトは目的を果たします。ほとんどの場合、これらはドローンのステータスを通知するために使用されます。この投稿ではドローンLEDライトについて多くのことを取り上げましたが、主なものとその意味を以下に示します。

• 赤 低バッテリーレベル、IMUまたはその他のシステムエラー、RTHモード、または敏捷性モードを意味する可能性があります。
• 緑 また、バッテリーレベルが離陸に適していること、またはGPSが十分な衛星に接続されていることを示すのに適していることを示す一般的な色でもあります。
• 白– 白色のLEDは、GPS接続が不十分であるか、GPS接続がないか、送信機がオフになっている可能性があります。
• 青– 青はブラインドモードまたは安定モードを意味します。
• オレンジ/イエロー– これらの色は、GPS接続が不十分であるか、コンパスのキャリブレーションが不十分であり、修正が必要なことを意味している可能性があります。
• 紫– この色は、ホームに戻るモードまたはフォローミーモードが機能していることを示すために使用されます。ただし、点滅している場合は、これらのモードに問題がある可能性があります。一部のドローンでAPモードを示すためにも使用されます。

以下は別の種類のLEDライトです。

• 衝突防止ライト– ナビゲーションライトと呼ばれることもあるこれらのライトは、ドローンを遠くから見えるようにし、オペレーターが他のドローンや他の物体に衝突するのを防ぐのに役立ちます。最近のリモートID規制を含むFAA規制によると、夜間に飛行する場合は、これらのライトが必要です。ドローンのモデルに応じて、青、赤、白、点滅、または点滅しない場合があります。

注 ：使用しているドローンによって、色が異なると意味が異なる場合があります。そのため、ガイドラインについては常に特定のマニュアルを確認することが重要です。

GPS

もちろん、あなたはあなたがナビゲートするのを助けるあなたの電話または車のGPSに精通しています、しかしドローンもそれを持っています。ドローンにGPSをインストールすることは、ドローンが測量や航空画像などの位置ベースのデータ収集を実行できる理由の1つです。それで、それはどのように機能しますか？

GPSが機能するには、地球を周回するドローンと衛星にGPSモジュールまたはチップが配置されている必要があります。現在、少なくとも32個のGPS衛星が地球を周回しており、GLONASS（グローバルナビゲーション衛星システム）としても知られています。 GLONASSは、軍隊や民間人による測位アプリケーション用に設計されたロシアベースの衛星システムです。

ただし、常に機能しているのは約24個だけです。現在、ドローンは24個の衛星すべてに接続する必要はありません。少なくとも8つに接続する必要がありますが、モジュールが接続できる衛星の数が多いほど、より良い結果が得られます。モジュールはこれらの衛星と通信して、その位置を計算します。

ドローンアプリには、GPS接続の強さを示すバーがあります。また、前述のように、GPSの問題を警告するLEDライトもあります。ドローンが十分な衛星にアクセスできない場合、ドローンは離陸しない可能性があります。 GPS接続が不十分になる理由には、雲量、高い木、高い建物、山などがあります。

GPSがどのように機能するかがわかったので、ドローンの機能を支援する方法をいくつか以下に示します。

高度保持

前述のように、GPSと気圧センサーはドローンの高度を維持するのに役立ちます 。一部のドローンには高度制限があり、FAAでは400フィート未満の高度を維持するようにドローンに要求しています。この場合、GPSはドローンを検出して特定の高度に制限するのに役立ちます。

ホバー

ポジションホールドとも呼ばれます。これは、ドローンが離陸し、指示を送り始めるまで同じ場所と高度に留まる場所です。これにより、初心者でもドローンを飛ばすことが非常に簡単になります。

コントロールがわからない場合、ドローンは動かず、特に風が強いときに少しドリフトする可能性がありますが、常にそれを修正します。

家に帰る

これは、特にバッテリー残量が少ないなどの緊急時に、非常に必要なもう1つの機能です。家に戻ると、ドローンは離陸地点に戻ることができます。そのための最善の方法は、その場所の座標を取得することです。

そのため、GPSを正しく調整し、離陸位置をロックできるようにすることが重要です。これを行った後、RTH機能を開始すると、途中でドローンを失うことはありません。

一部のドローンは、接続が失われたり、バッテリーレベルが低い場合、または干渉が発生した場合に、自動的にRTHを開始します。

自律飛行（ウェイポイント）

GPSのおかげで、ドローンは自動操縦で飛行できるようになりました。どのように？あなたがしなければならないのは、ドローンが飛ぶことができる座標であるウェイポイントを割り当てることです。撮影、マッピング、測量に使用している場合は、ドローンが自力で飛行しながら、高品質の映像を作成することに集中できます。

レーダー探知

飛行機や船のように、ドローンはレーダーで検出できます。それはすべて、レーダーがどのように機能するかに要約されます。レーダーシステムは、無線信号を放射する物体を検出するように設計されています。そして前述のように、ドローンは無線信号を介してコントローラーと通信します。

したがって、ドローンの通信信号範囲内の信号や、ドローンが示すその他の動作を識別するシステムを設計できます。実際のところ、そのようなシステムはすでに存在しています。良い例としては、DJIのAeroscope、AirSpace Galaxy、DeDroneなどがあります。

内部コンパスとフェイルセーフ機能

ドローンには、GPSと連携して安定性を高め、ドローンが適切な方向にあることを確認する内部コンパスもあります。多くの場合、コンパスにはGPSモジュールが付属しています。

ドローンをセットアップするとき、行うべき最も重要なことの1つは、コンパスのキャリブレーションを含みます。ほとんどのドローンは、コンパスが調整されない限り離陸しないので、その方法を確認してください。

コンパスを効果的に調整するには、広く開いた場所、磁気干渉や電子機器のない場所にいることを確認してください。 別の場所に移動する場合も、キャリブレーションは重要です。

コンパスが正しく調整されていない場合、衛星の検索を含むほとんどのGPS機能が機能しないことを忘れないでください。

ドローンコンパスには磁力計もあります。これは、前述したように、異常を検出し、フライトコントローラーがすべての要因を考慮するのに役立ちます。これはすべて、ドローンの向きが適切であることを確認し、GPSや電磁干渉の低下によって引き起こされることが多いフライアウェイを防ぐためです。

障害物の検出と衝突回避のテクノロジー

センサーについて話すとき、ドローンは障害物を検出するために幅広い技術を使用していると言いました。これらには、LiDAR、単眼ビジョン、飛行時間、超音波、ステレオビジョン、および赤外線が含まれます。

しかし、それは非常に多くのセンサーです。では、ドローンは障害物を回避するためにそれらすべてをどのように利用するのでしょうか。モデリング、アルゴリズム、機械学習、AIを組み合わせて使用​​します。アルゴリズムは、さまざまなオブジェクトがどのように見えるかについてトレーニングすることができ、それらは、見るすべてのオブジェクトを、それが障害物であるかどうかを判断するために、すでに知っているものと関連付けることを「学習」します。

障害物の回避を可能にするもう1つの魅力的なテクノロジーは、 SLAM（同時ローカリゼーションとマッピング）です。この機能により、ドローンは、事前にインストールされた既存の環境とセンサーによって収集されたデータに基づいて、現在の環境をマッピングできます。

衝突回避

さて、今説明したことは、ドローンが前方の物体を検出するのに役立つだけです。ただし、オブジェクトを回避するには、このオブジェクトが正確にどこにあるかを計算し、代替ルートを見つける必要があります。ドローンがそれを達成する1つの方法は、立体視またはステレオビジョンによるものです。

最先端のドローンの前面には2台のカメラがあります。 2つの遠近法でオブジェクトの画像を取得すると、三角測量によって3D遠近法を計算できます。 これにより、距離と奥行きの両方を認識しながら、環境を3Dで表示できます。

インテリジェントな飛行モード

この記事で何度か強調されているように、ドローンは積極的にデータを収集しており、パイロットからの最小限の入力で、ドローンがたどる経路を計画するために使用できます。オペレーティングシステムの助けを借りて（これについては後で詳しく説明します）、ドローンが単独で達成できるさまざまな飛行パターンを事前にプログラムすることもできます。これらはインテリジェントフライトモードとも呼ばれます。

このテクノロジーは、オブジェクトの検出に加えて、ドローンがオブジェクトを識別できるようにします。これは、Follow-Me、またはDJIドローンのActiveTrackとも呼ばれます。そのため、POIとして自分自身をロックし、ジョギング、スケート、または任意のアクティビティに参加することができます。ドローンは、途中の障害物を避けながら、撮影中にあなたをフォローします。

その他のインテリジェントな飛行モードには次のものがあります;

• 高度保持
• 自動帰宅
• 位置モード（Pモード）
• 姿勢モード（ATTIモード）
• TapFly –
• クイックショット– Dronies、Helix、Circle、Rocketなど。
• ウェイポイント
• シネマティックモード

リアルタイムパラメータ

現在、ドローンは、リアルタイムのテレメトリ情報をコントローラーまたはアプリに伝達するように設計されています。これには、バッテリーレベル、GPS接続、高度、およびドローンの他の側面が含まれます。

また、動作範囲を超えた場合、高すぎる場合、または制限されたエリアを飛行した場合でも、アラートを受け取ることができます。このすべての情報により、ドローンの監視が容易になり、クラッシュが最小限に抑えられます。

ジオフェンス

ジオフェンスは、ドローンが飛行禁止空域とも呼ばれる制限された空域に入るときに制限とアラートを適用する機能です。これらのゾーンには、軍事基地、ホワイトハウス、空港、刑務所などが含まれます。この制限を回避する方法を見つけない限り、これらの地域にいるときにドローンが離陸することはありません。

ただし、すべてのドローンがジオフェンスによって制限されているわけではありません。それが機能するためには、ドローンはGPSを備えている必要があり、飛行禁止区域を含む地図と統合されている必要があります。

ドローンオペレーティングシステム（ファームウェア）

ドローンは、最も簡単に飛んでいるコンピューターと考えることができます。私たちが確立したように、ドローンが離陸するとき、そしてそれが空中にある間、多くのことが起こります。データを収集するセンサー、コントローラーとの通信、プロペラ、バッテリー、その他多くの機能があります。

しかし、このシステム全体に何が力を与えているのでしょうか。ドローンにはファームウェアがあり、多くの場合Linuxオペレーティングシステム上に構築されていますが、MSWindowsを使用するものもあります。メーカーがゼロから構築する代わりに使用できるオープンソースのドローンオペレーティングシステムもいくつかあります。これらには以下が含まれます;

• Linuxのドローンコード
• FlytOS
• オーテリオン

すべてのドローンコンポーネントが正常に機能していることを確認したり、新しい機能を導入したりするには、ドローンファームウェアを定期的に更新する必要があります。

ソフトウェアとファームウェア

さまざまな業界に効果的に適合するために、ドローン用のソフトウェアの開発が増えています。以下は、ドローンが適用可能であり、ドローンが使用できるソフトウェアである最も人気のある業界の一部です。

• 撮影と写真 – Lightworks、iMovie、VSDC Free Video Editor、HitFilm Express、およびDavinciResolve。
• 測量、地図作成、航空写真 – DroneDeploy、Pix4D、ArcGIS、Maps Made Easy、PrecisionHawk。
• 建設 – 3DR、PixPro、およびDatumate。
• 農業 – SLANTRANGE、AgEagle。

カメラ

技術の進歩のおかげで、高品質のカメラをドローンに取り付けることが可能になりました。すでに述べたように、ドローンは現在、ヘリコプターやその他の高価な機器が必要だった撮影や写真撮影で主要な役割を果たしています。

手頃な価格で、30fpsで4Kで撮影できるドローンを見つけることができます。ホビードローンとプロドローンの両方の良い例は、DJI Mavic Mini 2です。Mavicシリーズ、特にMavic Airドローンは、使いやすさ、長時間の飛行のおかげで、初心者や経験豊富な写真家にとって最高の写真ドローンです。時代、優れたカメラ、高度な飛行制御システム。

Autel Robotics EVO IIシリーズのようなドローンは、8K解像度で撮影することもできます。また、DJIのInspireシリーズのようなドローンは、6K解像度で撮影できるZenmuse X7を備えており、多くの大ヒット映画の撮影に役立っています。

一部のドローンは、高解像度での撮影に加えて、ズーム機能も備えています。これにより、ドローンは、離れた場所にいてもオブジェクトを間近で見ることができます。使用しているドローンに応じて、ズーム機能は軽度のロスまたはロスレスズームのいずれかになります。 DJIには最大180倍のズームを備えたZenmuseZ30があります。これは、プロシューマードローンで最も大きいものの1つです。

ジンバルとチルトコントロール

ドローンは高度な安定性システムを備えていますが、まだあまり安定していません。その動きによって映像が役に立たなくなるため、撮影には適していません。ありがたいことに、乱気流に関係なくカメラを安定させるのに役立つジンバルがあります。

安価なドローンでさえ、カメラをあらゆる方向に安定させるジンバル、主に3軸ジンバルを備えています。これらのジンバルは、ドローンの動きを補正して、滑らかでクリアな画像を可能にします。

ジンバルを持たない人のために、サードパーティのジンバルシステムと互換性のあるものもあります。

ライブビデオ送信

現在では、FPV（First Person View）とも呼ばれるビデオ映像を中継できるドローンを見つけることが非常に一般的です。

これはすべて、ドローンとコントローラー間のWi-Fi接続と無線信号によって可能になります。ドローンには、ビデオ映像を収集し、それを信号としてコントローラーに送信する送信機があります。

もう一方の端では、ドローンにはアンテナまたは受信機があり、信号を受信して​​、スマートフォンの画面で表示できるビデオに変換します。または、ドローンのコックピットに座っているような気分にさせるFPVゴーグルを購入することもできます。 FPVは、急成長しているスポーツであるドローンレースの主要コンポーネントでもあります。

ほんの数年前ですが、Multi GPやDRLなどのいくつかのドローンレーシングリーグがあり、ドローンパイロットは数千ドルを競い合い、通常のプロのアスリートと同じようにスポンサー契約を楽しんでいます。これらのレースはテレビの生放送でもストリーミングされ、他のパイロットや愛好家にそのようなレースに関係するアドレナリンの見方と感触を与えます。

その他のドローンセンサー

ドローンの最も優れている点の1つは、ペイロードを運ぶ能力です。したがって、そのアプリケーションと有用性を拡張したい場合、あなたがしなければならないのは、ドローンに追加するのに適したデバイスを見つけることだけであり、それらのデバイスの1つはセンサーです。

ドローンのナビゲートに役立つ前述のセンサーに加えて、農業用途向けのマルチスペクトルセンサー、建設検査用のLidarセンサー、または火災分析用の熱センサーを取り付けることができます。

カメラでさえ、可視光で機能するセンサーです。これらのセンサーはハードウェアであり、センサーから取得したデータは、前述のソフトウェアを使用して分析し、意思決定に不可欠な意味のある情報を取得できます。

セキュリティとハッキング

ドローンは飛行中のコンピューターであるため、ハッキングされる可能性があります。また、他のシステムにハッキングしたり、他の人をスパイしたりするためにも使用できます。そして悪いニュースは、ドローンにハッキングするのはそれほど難しくないということです。

ハッカーは、ドローンをハッキングして、撮影した映像をダウンロードしたり、ドローンを使用してホームネットワークをハッキングしたりする可能性があります。また、GPSスプーフィングと呼ばれるプロセスを通じてドローンをハッキングして制御することもできます。このプロセスでは、ドローンを「誤った」座標に誘導します。そのことを念頭に置いて、ドローンがハッキングされるのを防ぐ方法をいくつか以下に示します。

• ファームウェアのアップグレード– 前述のように、ドローンメーカーは定期的にファームウェアを更新しています。ドローンが保護されていることを確認するには、常に最新のファームウェアを使用していることを確認してください。
• VPNを使用する 部外者によるネットワークへのアクセスをブロックします。
• アンチウイルスでスマートフォンとラップトップを保護する 。ドローンとスマートフォンの間で映像を転送したり、スマートフォンを使用してドローンを制御したりすると、ドローンがマルウェア攻撃にさらされることになります。
• 可能であれば、手動で[ホームに戻る]ポイントを設定します 。
• 強力なパスワードを使用する アプリとホームネットワークで。
• 人数を制限する 特定の時間にホームネットワークを使用します。

ドローンの種類と用途

ドローンがどのように機能するかがわかったところで、主な種類のドローンとその最適な使用方法を見てみましょう。

マルチロータードローン

クワッドコプターとも呼ばれるこれらは、最も人気のあるタイプのドローンです。それらは、推進システムを説明するときに私が話していたドローンでもあります。それらには少なくとも4つのローターがありますが、さらに多くのローターを持つことができるものもあります。

Their small size, agility, speed, and maneuverability allow them to find applications in many industries, including agriculture, filming, and industrial inspection. The only issue with these drones is the propulsion system consumes a lot of energy. As a result, their batteries don’t last long.

固定翼ドローン

This is another popular type of drone. Unlike the multi-rotor drones that have propellers, these drones have fixed wings, similar to those you’ll find on planes. They need some sort of runway or catapult system to take off. But once they do, they conserve energy, allowing them to fly for long.

They’ve been quite useful in agriculture, such as the SenseFly drones, and in land survey, such as the Delair drones.

Single-rotor drones

These are simply tiny helicopters that rely on one rotor. They control their speed, roll, pitch, and yaw by adjusting the angle of the rotor. Most of the single-rotor drones you’ll find are toys. Still, there are also larger advanced models with the ability to carry heavy payloads, and they can also be powered by gas instead of regular batteries.

Hybrid or VTOL drones

VTOL stands for Vertical Take-Off and Landing, which are drones that utilize the extended flight time of a fixed-wing drone and the vertical taking off and maneuverability of a multirotor. This makes them the most versatile drones, but they are also quite expensive. A good example is the Wingtra drones, which are very useful in surveying and mapping.

Other categories

You can also categorize drones based on how they are used, which include:

• Toy drones
• Consumer drones
• Professional drones
• Racing drones
• GPS drones

Fixed-wing, multi-rotor, single-rotor, and VTOL drones can fit in any of these categories depending on how they are built and their features.

結論

そして、あなたはそれを持っています。 If you are new to the world of drones, you can bookmark this post, for I went all out to explain how every aspect works, the types, and some issues associated with drones. Is there any aspect that you think I missed and you would like me to address? Please let us know!