Comment Fonctionnent Les Drones (Et Qu’est-ce que la Technologie Des Drones)?

Si vous venez d’acheter votre premier drone ou que vous les utilisez depuis un certain temps mais que vous ne savez pas comment ils fonctionnent vraiment et que vous êtes curieux d’en savoir plus, vous êtes au bon endroit. 

Les contrôleurs, les joysticks et les applications rendent le pilotage d’un drone aussi facile que de jouer à un jeu vidéo. Mais dans le drone, il y a de petites pièces qui fonctionnent toutes ensemble pour s’assurer que le drone peut voler. Alors, comment fonctionnent les drones?

Les parties les plus importantes d’un drone sont le système d’exploitation et le contrôleur de vol. Les batteries alimentent les rotors, ce qui les fait tourner les hélices et générer une portance. Le contrôleur de vol utilise les données recueillies par les accéléromètres, les baromètres, les magnétomètres, les gyroscopes et le contrôleur pour rester en l’air. 

Parmi les autres fonctionnalités importantes qui améliorent le fonctionnement d’un drone, citons le GPS, la détection d’obstacles et l’évitement des collisions, les caméras et les logiciels.

Veuillez continuer à lire pour savoir comment fonctionnent tous les composants d’un drone et comment ils contribuent tous au vol d’un drone.

Comment les drones volent (technologie de propulsion des drones UAV)

Beaucoup va dans le drone générant une portance ascendante et effectuant divers mouvements. Et dans cette section, nous allons discuter de la façon dont tout cela fonctionne. Mais avant cela, listons d’abord tous les composants qui jouent un rôle dans la propulsion d’un drone:

• Moteur
• Cloche de Moteur
• Stator de Moteur
• Hélice
• Contrôleur de vol
• Roulement 
• Liquidation

De plus, avant de discuter du fonctionnement de chacune de ces parties, définissons quelques mouvements de drones courants:

• Embardée – C’est à ce moment que la partie avant du drone tourne dans le sens horaire ou antihoraire.
• Pitch – C’est l’inclinaison que le drone assume en fonction de la direction dans laquelle il se déplace. Pour accélérer vers l’avant, les drones abaissent la section avant et soulèvent la section arrière. Pour faire marche arrière, ils soulèvent la partie avant et abaissent la partie arrière.
• Rouler – C’est le mouvement dans lequel un drone se déplace vers la gauche ou la droite. 

J’expliquerai le rôle des hélices et des moteurs dans chacun de ces mouvements plus loin dans l’article.

Moteurs de drones

C’est l’une des parties les plus cruciales du système de propulsion. Les batteries alimentent les moteurs, les faisant tourner à grande vitesse. En conséquence, les moteurs font tourner les hélices, créant une portance. Assez facile, non? Pas vraiment. 

Il existe deux principaux types de moteurs; moteurs brushless et brushless. Les moteurs sans balais sont les plus couramment utilisés car ils sont efficaces, durables et peuvent tourner à des vitesses très élevées. 

Alors, quelle est la différence entre les moteurs brossés et brushless? Tout se résume à leur fonctionnement. Mais avant d’expliquer les différences, définissons les principales parties qui les différencient.

• Stator – Un stator est la section d’un moteur qui a des enroulements. C’est la partie qui fournit un champ magnétique, qui initie ensuite la rotation dans le rotor. Pour créer un champ magnétique, les stators ont des enroulements de fil de cuivre qui se transforment en aimants chaque fois qu’un courant les traverse. Dans la plupart des cas, le stator est stationnaire.
• Rotor – Le rotor est la partie qui tourne, provoquant une rotation dans l’arbre, ce qui provoque ensuite une rotation des hélices.
• entrefer – C’est la distance entre le rotor et le stator. Plus il est grand, moins les moteurs seront efficaces. 
• Cloche de Moteur – C’est la partie qui fait tourner les hélices dans le sens horaire ou antihoraire.

Les moteurs brossés et brushless ont un stator et un rotor. Mais dans les moteurs à balais, le stator fournit en permanence un champ magnétique permanent. Les stators entourent un rotor, qui aura une polarité opposée, et une rotation dans le rotor se produira lorsque les balais du collecteur interagiront avec une alimentation électrique. 

Le contact de ces brosses avec l’alimentation rend les moteurs brossés inefficaces car ils s’usent plus rapidement, et la chaleur produite accélère le port du drone.

D’autre part, les moteurs sans balais manquent de brosses. Au lieu de cela, le stator s’allume et s’éteint, fournissant un champ magnétique si nécessaire. L’attraction et la répulsion entre le stator et le rotor sont à l’origine de la rotation. Et comme il n’y a pas de contact, comme avec les brosses dans les moteurs à balais, il n’y a pas de génération de chaleur et il y a un minimum d’usure. 

Roulements de moteur de drone

Les roulements sont souvent négligés et vous ne savez peut-être pas qu’ils existent à moins de vérifier les moteurs. Pourtant, ils sont très utiles pour minimiser l’entrefer mentionné précédemment et maintenir les rotors en place pendant leur rotation. 

En fait, si vos moteurs tombent en panne, il y a de fortes chances que les roulements soient le problème. En ce qui concerne les roulements, il existe des roulements blindés et non blindés. Les roulements blindés fonctionnent mieux pour les moteurs de drones, car les moteurs tournent à grande vitesse, générant des températures très élevées qui pourraient détruire les roulements. 

Hélices de drone

Les hélices doivent tourner dans différentes directions pour générer une portance et maintenir le drone en l’air. Dans chaque paire d’hélices, l’une tourne dans le sens horaire (CW) et l’autre dans le sens antihoraire (CCW).

En tournant, ils créent une zone de basse pression. L’air se déplace des régions à basse pression vers les régions à haute pression. C’est ainsi que le drone est capable de se déplacer vers le haut, le bas, l’avant ou l’arrière en fonction de la vitesse de rotation des hélices.

En outre, la quantité de poussée générée doit équilibrer le poids du drone, ce qui le déloge dans les airs. 

Nombre d’hélices 

La plupart des drones ont 4 hélices et sont connus sous le nom de quadricoptères. Cela n’est pas arrivé par hasard ou comme un moyen de donner aux drones leur apparence de signature. Il y a une raison derrière ça. Pour mieux l’expliquer, commençons par supposer qu’un drone avait une hélice.

Un tel drone générerait suffisamment de portance pour propulser le drone dans les airs, mais il sera très difficile de contrôler le drone car il n’a aucun moyen d’avancer ou de reculer. En outre, le drone tournera continuellement dans la direction opposée. C’est en fait selon le 3 de Newton^d Loi du mouvement; lorsque deux objets interagissent et sont en mouvement, ils s’affectent mutuellement dans des directions opposées.

Avoir un drone avec deux hélices serait également une option. Et en fait, cela aiderait à économiser de l’énergie sur la batterie. De plus, lorsque vous faites tourner les hélices dans des directions différentes, vous annulez le couple exposé par le drone à rotor unique. Cependant, il est encore difficile de contrôler un tel drone car il n’est pas stable.

Contrairement au drone à 2 hélices, un drone à 3 hélices n’est pas une option car il défait tout ce que le drone à 2 hélices résout. 

Et cela nous laisse seulement quatre hélices ou plus. Les quadricoptères ont l’équilibre parfait pour permettre aux drones de planer, d’avancer rapidement et de faire des manœuvres sans s’écraser. Ce qui se passe, c’est que tous les moteurs s’annulent, maintenant la stabilité et empêchant les rotations indésirables.

Plus d’hélices créent plus de stabilité, mais créent également plus d’attraction sur la batterie. Par conséquent, 4 hélices est le nombre idéal.

Mouvement directionnel

Pour survoler, tous les moteurs reçoivent une puissance égale et tournent à la même vitesse. 

Pour avancer, les hélices avant ralentissent, tandis que les hélices arrière augmentent leur vitesse. Cela fait avancer le drone en abaissant la partie avant.

Pour lacet, les moteurs en diagonale ralentiront, permettant au drone de tourner sur un axe à gauche ou à droite. 

Pour rouler, les rotors à gauche ou à droite sont ralentis en fonction de la direction dans laquelle vous souhaitez rouler. 

Fonctionnement des contrôleurs de vol (Applications d’émetteur, de Récepteur et de Smartphone)

Maintenant, toutes les manœuvres expliquées ci-dessus sont intégrées au drone, mais il y a une autre pièce du puzzle; les contrôleurs de vol. Pouvez-vous imaginer devoir contrôler manuellement les vitesses de différents rotors juste pour tourner le drone à droite ou à gauche? 

Et c’est pourquoi les drones ont besoin d’un contrôleur de vol, un appareil qui collecte les données des différents capteurs et utilise ces données pour contrôler le mouvement du drone. Le contrôleur de vol est une combinaison de matériel et de micrologiciel qui contient des algorithmes qui lui permettent de donner un sens à toutes les données qu’il reçoit des capteurs et des contrôleurs. 

Grâce à un processus appelé fusion de capteurs, le contrôleur de vol collecte toutes les données et les utilise pour prendre des décisions en temps réel. Un bon exemple d’algorithmes est le filtre de Kalman qui permet au contrôleur d’utiliser les données passées et présentes pour prendre des décisions précises.

Comment tout cela fonctionne

Comme mentionné précédemment, les drones accélèrent, tournent, se noient lentement ou roulent en modifiant la vitesse des moteurs. Ainsi, une fois que le contrôleur de vol collecte les données des capteurs, il les envoie au Régulateur de vitesse électronique (ESC), qui les interprète ensuite en augmentant ou en réduisant la tension en fonction de l’action que vous souhaitez effectuer. 

Par exemple, si vous souhaitez accélérer vers l’avant, l’ESC réduira la tension des rotors avant pour les ralentir et augmenter la tension des hélices arrière.

Le contrôleur de vol reçoit également des informations des télécommandes. Tout ce que vous devez faire est de pousser les joysticks vers le haut, le bas, la gauche ou la droite, et la télécommande enverra ces commandes via un signal radio au drone. À l’autre extrémité, le drone dispose d’un récepteur qui reçoit ces signaux, les interprète et effectue la commande sur le drone. 

Si votre drone est contrôlé via un smartphone, le drone et l’appareil communiquent généralement par Wi-Fi. La plupart des drones ont leurs propres applications de drones, qui, lorsque vous les installez sur votre smartphone, vous permettent de contrôler facilement le drone avec ou sans la télécommande. Mais la portée peut être limitée par rapport à l’utilisation du contrôleur. 

Plage de fonctionnement

En parlant de portée (la distance la plus éloignée qu’un drone peut parcourir d’un contrôleur), elle peut varier de quelques pieds à plusieurs kilomètres en fonction du drone que vous utilisez et de la force de la connexion. Pour les drones jouets, c’est généralement quelques pieds, mais pour les drones consommateurs et prosommateurs comme les drones DJI, cela peut aller jusqu’à 5 miles. 

Pour en savoir plus sur la gamme de modèles de drones courants, consultez notre article sur la distance à laquelle un drone peut voler du contrôleur»

DJI s’est fait un nom dans le monde des drones grand public en construisant OcuSync, un système de communication avancé qui leur permet d’avoir une longue portée de fonctionnement. 

Pour certains drones, vous pouvez également acheter des prolongateurs de portée pour permettre au drone de fonctionner plus loin que prévu initialement. Cependant, vous devez également faire attention à la réglementation car, sauf autorisation, vous devez toujours faire voler votre drone à portée de vue.

Fonctionnement des capteurs (Le système IMU)

Parlons maintenant des différents capteurs que vous trouverez dans un drone. Mais avant de faire cela, il est important de reconnaître qu’un drone ne peut pas voler efficacement sans capteurs. Ces appareils sont aussi petits que la taille d’une fourmi, mais ce sont des mini-ordinateurs qui aident à mesurer l’environnement et à envoyer des données précises au contrôleur de vol, ce qui contribue grandement à stabiliser le vol d’un drone. Plus un drone a de capteurs, plus il tiendra compte des erreurs ou des forces qui agissent sur le drone pendant qu’il vole. Regardons chacun d’eux.

Accéléromètre

Aussi connu sous le nom de MEMS (micro electrical mechanical systems), les accéléromètres utilisent la technologie capacitive et piézoélectrique pour détecter l’accélération linéaire due à la gravité. En technologie capacitive, les condensateurs sont placés dans un motif parallèle. Tout changement des forces d’accélération affecte la distance entre ces condensateurs, affectant leur capacité et envoyant les signaux au contrôleur de vol. 

D’autre part, les mesures piézoélectriques d’orientation utilisent des cristaux microscopiques compactés à la suite d’une accélération. Un changement des forces d’accélération impacte la pression, ce qui modifie le poids et la résistance de ces cristaux. Les accéléromètres sont placés dans un motif à 3 axes afin de pouvoir détecter le mouvement et l’orientation d’un drone dans toutes les directions.

Gyroscope

Les gyroscopes sont une autre caractéristique vitale qui aide à stabiliser un drone. Ils sont constitués d’une roue tournant sur un axe. Cette roue tourne de telle sorte que, même si le drone s’incline, elle maintiendra toujours son équilibre. 

Les drones font face à un large éventail de forces dans les airs, y compris le vent et la gravité. En conséquence, il peut devenir très difficile de contrôler le drone, surtout lorsqu’il y a de grosses rafales de vent. Les gyroscopes sont conçus pour détecter toutes ces forces et les compenser, de sorte que le drone ne semblera pas affecté. 

Bien sûr, d’autres facteurs tels que la force du vent et le poids du drone s’appliqueront. Mais pour la plupart, les drones sembleront stables par vent modéré. Les gyroscopes convertissent également ces mouvements en signaux et les envoient à l’ESC. 

Vous avez peut-être entendu parler des gyroscopes à 3 axes et des gyroscopes à 6 axes. Un drone n’a besoin que des gyroscopes à 3 axes, mais la plupart des fabricants de drones mentionneront un gyroscope à 6 axes car ils prennent en compte à la fois les gyroscopes et les accéléromètres.

Magnétomètre

Les magnétomètres mesurent le flux magnétique le long de l’axe de tangage, de lacet et de roulis, ce qui permet de détecter l’orientation du drone par rapport au pôle Nord magnétique. Lorsque vous volez dans des zones avec beaucoup d’interférences électromagnétiques, ou tout autre type d’interférence, les magnétomètres aident à collecter ces données et à les envoyer au contrôleur de vol.

Capteurs barométriques

Également connu sous le nom de capteurs de pression, les baromètres mesurent la pression atmosphérique pour aider à déterminer l’altitude du drone. Si vous avez rencontré une fonctionnalité appelée maintien d’altitude dans la plupart des drones à vendre, c’est l’un des capteurs qui rendent cette fonctionnalité possible. Parfois, les capteurs barométriques côtoient les capteurs GPS pour déterminer l’altitude d’un drone et la maintenir.

Capteurs de distance

Ces capteurs utilisent des lasers, des Lidar ou des ondes ultrasonores pour mesurer la distance devant un drone et détecter tout obstacle.

Lumières LED de drone

Tous les drones sont livrés avec des lumières LED. Et même si elles peuvent être considérées comme des décorations, ces lumières LED ont un but. Dans la plupart des cas, ils sont utilisés pour vous informer de l’état du drone. Nous avons couvert beaucoup de choses sur lumières LED de drone dans ce post, mais voici les principaux et ce qu’ils signifient.

• Rouge cela peut signifier des niveaux de batterie faibles, des erreurs IMU ou autres erreurs système, le mode RTH ou le mode agilité.
• Vert est également une couleur commune qui montre souvent que les niveaux de batterie conviennent au décollage ou pour montrer que le GPS s’est connecté à suffisamment de satellites.
• Blanc – Les LED de couleur blanche peuvent signifier une mauvaise connexion GPS ou son absence, ou que l’émetteur est éteint.
• Bleu – Le bleu peut signifier le Mode Aveugle ou le Mode de stabilité.
• Orange / Jaune – Ces couleurs peuvent signifier une mauvaise connexion GPS ou un mauvais étalonnage de la boussole qui doit être rectifié.
• Violet – Cette couleur est utilisée pour montrer que les modes Retour à la maison ou Suivi fonctionnent. Mais s’il clignote, cela peut signifier qu’il y a un problème avec ces modes. Il est également utilisé pour signifier le mode AP dans certains drones.

Voici un autre type de lumières LED.

• Feux Anticollision – Parfois appelés feux de navigation, ce sont les feux qui rendent votre drone visible de loin, aidant l’opérateur à l’empêcher de s’écraser sur d’autres drones ou d’autres objets. Selon les règlements de la FAA, y compris les récents règlements sur l’identification à distance, vous devez disposer de ces lumières si vous souhaitez voler de nuit. Ils peuvent être bleus, rouges, blancs, clignotants ou non, selon le modèle de drone.

REMARQUE: Différentes couleurs peuvent signifier différentes choses selon le drone que vous utilisez. C’est pourquoi il est important de toujours consulter votre manuel spécifique pour les directives.

GPS

Vous connaissez bien sûr le GPS de votre téléphone ou de votre voiture qui vous aide à naviguer, mais les drones l’ont aussi. L’installation du GPS dans les drones est l’une des raisons pour lesquelles les drones sont capables d’effectuer une collecte de données géolocalisées telles que l’arpentage et l’imagerie aérienne. Alors, comment ça marche ?

Pour que le GPS fonctionne, il doit y avoir un module GPS ou une puce placée dans le drone et les satellites en orbite autour de la terre. Actuellement, au moins 32 satellites GPS orbitent autour de la terre, également connus sous le nom de GLONASS (Système Mondial de Navigation par Satellite). GLONASS est un système satellitaire basé en Russie conçu pour les applications de positionnement des militaires et des civils.

Cependant, seulement environ 24 fonctionneront à un moment donné. Maintenant, un drone n’a pas besoin de se connecter aux 24 satellites. Ils doivent se connecter à au moins 8, mais plus le module peut se connecter à des satellites, mieux c’est. Le module communique avec ces satellites pour calculer sa position. 

Dans les applications de drones, il y a des barres montrant la force d’une connexion GPS. Et comme mentionné précédemment, il y a même des lumières LED qui vous alerteront de tout problème avec le GPS. Si votre drone n’a pas accès à suffisamment de satellites, il risque de ne pas décoller. Certaines des raisons pour lesquelles vous obtenez peut-être une mauvaise connexion GPS incluent la couverture nuageuse, les grands arbres, les grands bâtiments ou les montagnes.

Maintenant que vous savez comment fonctionne le GPS, voici quelques-unes des façons dont il aide le fonctionnement du drone.

Maintien d’altitude

Comme mentionné précédemment, Les capteurs GPS et barométriques peuvent aider à maintenir l’altitude du drone. Certains drones sont livrés avec une limite d’altitude, et la FAA exige également que les drones maintiennent une altitude inférieure à 400 pieds. Cela étant, le GPS peut aider à détecter et à limiter un drone à une certaine altitude.

Planer

Également connu sous le nom de position hold, c’est là qu’un drone décolle et reste au même endroit et à la même altitude jusqu’à ce que vous commenciez à y introduire des instructions. Cela rend très facile, même pour les débutants, de piloter un drone. 

Lorsque vous n’êtes pas sûr des commandes, le drone ne bougera pas, il peut dériver un peu, surtout quand il y a du vent, mais il corrigera toujours cela.

Retour à la page d’accueil

C’est une autre caractéristique tout à fait nécessaire, en particulier dans les situations d’urgence telles que des niveaux de batterie faibles. Le retour à la maison permet au drone de revenir au point de décollage, et la meilleure façon de le faire est d’avoir les coordonnées de cet emplacement. 

C’est pourquoi il est important de calibrer correctement le GPS et de lui permettre de verrouiller l’emplacement de décollage. Lorsque vous avez fait cela, une fois que vous avez lancé la fonctionnalité RTH, vous ne perdrez pas le drone en cours de route. 

Certains drones lanceront automatiquement le RTH s’ils perdent la connexion, ont des niveaux de batterie faibles ou subissent des interférences.

Vol autonome (Waypoints)

Un drone peut désormais voler en pilote automatique grâce au GPS. Comment ? Tout ce que vous avez à faire est d’attribuer des waypoints, qui sont des coordonnées que le drone peut traverser. Si vous l’utilisez pour filmer, cartographier ou arpenter, vous pouvez vous concentrer sur la production de séquences de haute qualité pendant que le drone vole seul. 

Détection radar

Comme les avions ou les navires, les drones peuvent être détectés par radar. Tout se résume au fonctionnement du radar. Les systèmes radar sont conçus pour détecter les corps émettant des signaux radio. Et comme mentionné précédemment, les drones communiquent avec les contrôleurs via des signaux radio. 

Ainsi, vous pouvez concevoir un système qui identifie les signaux dans les plages de signaux de communication des drones et d’autres comportements que les drones présentent. En fait, de tels systèmes existent déjà. De bons exemples incluent Aeroscope de DJI, Espace aérien Galaxy et DeDrone.

Boussole interne et fonctions de sécurité intégrée

Les drones ont également des boussoles internes qui fonctionnent avec le GPS pour améliorer la stabilité et s’assurer que le drone est dans la bonne orientation. Le plus souvent, la boussole est livrée avec le module GPS. 

Lors de la configuration d’un drone, l’une des choses les plus vitales à faire consiste à calibrer la boussole. La plupart des drones ne décolleront pas à moins que la boussole ne soit calibrée, alors assurez-vous de vérifier comment procéder. 

Pour calibrer efficacement la boussole, assurez-vous d’être dans une zone largement ouverte, une zone sans interférence magnétique et sans équipement électronique. L’étalonnage est également important lorsque vous vous déplacez vers un autre emplacement. 

N’oubliez pas que si la boussole est mal calibrée, la plupart des fonctions GPS, y compris la recherche des satellites, ne fonctionneront pas.

Les boussoles de drones ont également des magnétomètres qui, comme je l’ai mentionné précédemment, détecteront les anomalies et aideront les contrôleurs de vol à prendre en compte tous les facteurs. Tout cela pour s’assurer que le drone est correctement orienté et éviter les envolées qui sont souvent causées par un mauvais GPS et des interférences électromagnétiques.

Technologie de détection d’obstacles et d’évitement de collision

En parlant de capteurs, j’ai mentionné que les drones utilisent un large éventail de technologies pour détecter les obstacles. Il s’agit notamment du LiDAR, de la vision monoculaire, du temps de vol, des ultrasons, de la vision stéréo et de l’infrarouge. 

Mais c’est beaucoup de capteurs., Alors, comment les drones les utilisent-ils tous pour éviter les obstacles? En utilisant une combinaison de modélisation, d’algorithmes, d’apprentissage automatique et d’IA. Les algorithmes peuvent être formés sur l’apparence des différents objets, et ils « apprendront » à associer chaque objet qu’ils voient à ce qu’ils savent déjà pour déterminer s’il s’agit d’un obstacle ou non. 

Une autre technologie fascinante qui permet d’éviter les obstacles est SLAM (Localisation et Cartographie simultanées). Cette fonctionnalité permet aux drones de cartographier leur environnement actuel en fonction d’un environnement préinstallé et des données collectées par les capteurs. 

Évitement de collision

Maintenant, ce que je viens d’expliquer aide seulement un drone à détecter un objet devant lui. Mais pour qu’il évite l’objet, il devra calculer où se trouve exactement cet objet et trouver un itinéraire alternatif. Une façon pour les drones d’y parvenir est la stéréopsie ou la vision stéréo. 

Vous trouverez que la plupart des drones avancés auront deux caméras à l’avant. Une fois qu’ils obtiennent l’image de l’objet en 2 perspectives, ils peuvent calculer la perspective 3D par triangulation. Cela leur permet de visualiser leur environnement en 3D, en percevant à la fois la distance et la profondeur. 

Modes de vol intelligents

Comme souligné à plusieurs reprises dans cet article, les drones collectent activement des données, qui peuvent ensuite être utilisées pour tracer un chemin que le drone suivra, avec une entrée minimale du pilote. À l’aide d’un système d’exploitation (plus à ce sujet plus tard), vous pouvez également pré-programmer divers modèles de vol qu’un drone peut accomplir seul. Ceux-ci sont également connus sous le nom de modes de vol intelligents.

Outre la détection d’objets, cette technologie permet également aux drones d’identifier des objets, également appelés Follow-Me, ou ActiveTrack dans les drones DJI. En tant que tel, vous pouvez vous enfermer pendant le POI et faire du jogging, du patin ou participer à n’importe quelle activité, et le drone vous suivra tout en filmant tout en évitant les obstacles en cours de route. 

Les autres modes de vol intelligents incluent;

• Maintien d’Altitude
• Retour automatique à la Maison
• Mode de position (Mode P)
• Mode Attitude (Mode ATTI)
• TapFly – 
• Quickshots – Dronies, Hélice, Cercle, Fusée, etc.
• Points de Cheminement
• Mode Cinématique

Paramètres en temps réel

Aujourd’, les drones sont conçus pour communiquer leurs informations de télémétrie en temps réel au contrôleur ou à l’application. Cela inclut les niveaux de batterie, la connexion GPS, l’altitude et d’autres aspects du drone. 

Vous pouvez également recevoir des alertes lorsque vous dépassez une plage de fonctionnement, lorsque vous volez trop haut ou même lorsque vous volez dans des zones restreintes. Toutes ces informations facilitent la surveillance du drone et minimisent les accidents. 

Géofencing

Le géofencing est une fonctionnalité qui applique des restrictions et des alertes lorsqu’un drone pénètre dans un espace aérien restreint, également connu sous le nom de zones d’exclusion aérienne. Ces zones comprennent les bases militaires, la Maison Blanche, les aéroports, les prisons, etc. À moins que vous ne trouviez un moyen de contourner cette restriction, votre drone ne décollera pas dans ces régions. 

Cependant, tous les drones ne sont pas limités par le géofencing. Pour que cela fonctionne, le drone doit avoir un GPS et il doit être intégré à la carte contenant les zones d’exclusion aérienne. 

Systèmes d’exploitation de drones (Firmware)

Les drones peuvent tout simplement être considérés comme des ordinateurs volants. Comme nous l’avons établi, il se passe beaucoup de choses lorsqu’un drone décolle et lorsqu’il est dans les airs. Il existe des capteurs collectant des données, des communications avec le contrôleur, des hélices, des batteries et de nombreuses autres fonctions.

Mais qu’est-ce qui alimente tout ce système? Les drones ont un firmware, souvent construit sur le système d’exploitation Linux, bien que certains utilisent MS Windows. Il existe également plusieurs systèmes d’exploitation de drones open source que les fabricants peuvent utiliser au lieu d’en créer un à partir de zéro. Ceux-ci incluent;

• Code dronique de Linux
• FlytOS
• Autérion

Le micrologiciel du drone doit être mis à jour régulièrement pour s’assurer que tous les composants du drone fonctionnent comme il se doit ou pour introduire de nouvelles fonctionnalités. 

Logiciels et micrologiciels

Pour s’intégrer efficacement dans diverses industries, le développement de logiciels pour drones a augmenté. Voici quelques-unes des industries les plus populaires où les drones sont applicables, et le logiciel que les drones peuvent utiliser. 

• Tournage et Photographie – Lightworks, iMovie, VSDC Free Video Editor, HitFilm Express et Davinci Resolve.
• Arpentage, Cartographie et Photographie Aérienne – DroneDeploy, Pix4D, ArcGIS, Cartes simplifiées et PrecisionHawk.
• Construction – 3DR, PixPro et Datumate.
• Agriculture – SLANTRANGE, Agé.

Caméra

Grâce aux avancées technologiques, il est désormais possible d’attacher des caméras de haute qualité aux drones. Comme déjà mentionné, les drones jouent désormais un rôle majeur dans le tournage et la photographie, là où nous avions auparavant besoin d’hélicoptères et d’autres équipements coûteux. 

Pour un prix modéré, il est possible de trouver un drone capable de filmer en 4K à 30 images par seconde. Un bon exemple qui est à la fois un drone de loisir et un drone professionnel est le DJI Mavic Mini 2. La série Mavic, en particulier les drones Mavic Air, sont parmi les meilleurs drones de photographie pour les photographes débutants et expérimentés grâce à leur facilité d’utilisation, leurs temps de vol prolongés, leurs excellents appareils photo et leurs systèmes de contrôle de vol avancés.

Des drones comme la série Autel Robotics EVO II peuvent même filmer en résolution 8K. Et les drones comme la série Inspire de DJI comportent le Zenmuse X7, qui peut filmer en résolution 6K, et ils ont joué un rôle déterminant dans le tournage de nombreux films à succès. 

Outre la prise de vue en haute résolution, certains drones ont également une fonction de zoom, qui permet aux drones de regarder de près les objets, même lorsqu’ils sont à distance. Selon le drone que vous utilisez, la fonction de zoom peut avoir une légère perte ou un zoom sans perte. DJI a le Zenmuse Z30 avec un zoom allant jusqu’à 180x, ce qui est l’un des plus grands que vous trouverez dans un drone prosumer.

Pour en savoir plus sur les meilleurs drones de caméra disponibles, consultez notre article ici » 

Cardans et contrôle de l’inclinaison

Même si les drones ont des systèmes de stabilité avancés, ils ne sont toujours pas très stables, ce qui serait mauvais pour le tournage car ce mouvement rendrait les images inutiles. Heureusement, il existe des cardans qui aident à stabiliser les caméras indépendamment de la turbulence. 

Même les drones bon marché ont maintenant des cardans, principalement des cardans à 3 axes, qui stabilisent les caméras dans toutes les directions. Ces cardans permettent des images lisses et claires, compensant le mouvement du drone.

Pour ceux qui n’ont pas de cardans, certains sont compatibles avec des systèmes de cardan tiers.

Transmission vidéo en direct

Il est maintenant très courant de trouver des drones capables de relayer des séquences vidéo, également appelées FPV (Vue à la première personne). 

Tout cela est rendu possible par la connectivité Wi-Fi et les signaux radio entre le drone et les contrôleurs. Les drones ont un émetteur qui collecte les séquences vidéo et les envoie comme signal au contrôleur. 

À l’autre extrémité, le drone aura une antenne ou un récepteur qui recevra le signal et le convertira en une vidéo que vous pourrez visionner sur l’écran du smartphone. Ou vous pouvez acheter des lunettes FPV qui donnent l’impression d’être assis dans le cockpit du drone. Le FPV est également une composante majeure de la course de drones, un sport en pleine croissance. 

Bien qu’il n’ait que quelques années, il existe plusieurs ligues de course de drones telles que le Multi GP et le DRL, où les pilotes de drones s’affrontent pour des milliers de dollars et bénéficient d’offres de parrainage tout comme les athlètes professionnels réguliers. Ces courses sont également diffusées en direct à la télévision, donnant aux autres pilotes et amateurs une vue et une sensation de l’adrénaline impliquée dans une telle course.

Autres capteurs de drones

L’une des meilleures choses à propos des drones est la capacité de transporter une charge utile. Par conséquent, si vous souhaitez étendre son application et son utilité, il vous suffit de trouver un appareil approprié à ajouter au drone, et l’un de ces appareils est des capteurs.

 Outre les capteurs que j’ai mentionnés plus tôt qui aident le drone à naviguer, vous pouvez fixer des capteurs multispectraux pour les applications agricoles, des capteurs Lidar pour l’inspection de la construction ou des capteurs thermiques pour l’analyse des incendies. 

Même les caméras sont des capteurs qui fonctionnent en lumière visible. Ces capteurs sont du matériel, et les données que vous en obtenez peuvent être analysées à l’aide du logiciel que j’ai mentionné précédemment pour obtenir des informations significatives cruciales dans la prise de décision. 

Sécurité et piratage

Comme ce sont des ordinateurs volants, les drones peuvent être piratés, et ils peuvent également être utilisés pour pirater d’autres systèmes ou même espionner d’autres personnes. Et la mauvaise nouvelle est qu’il n’est pas si difficile de pirater un drone. 

Un pirate peut pirater votre drone et télécharger des images que vous avez prises ou même utiliser le drone pour pirater votre réseau domestique. Ils peuvent également pirater et prendre le contrôle du drone grâce à un processus appelé usurpation de GPS, où ils guident le drone vers de “fausses” coordonnées. Dans cet esprit, vous trouverez ci-dessous quelques moyens d’empêcher le piratage de votre drone.

• Mises à jour du firmware – Comme mentionné précédemment, les fabricants de drones mettent régulièrement à jour le firmware. Pour vous assurer que votre drone est protégé, assurez-vous toujours d’utiliser le firmware le plus récent.
• Utiliser un VPN pour empêcher l’accès à votre réseau par des tiers.
• Protégez votre smartphone et vos ordinateurs portables avec un antivirus. Lorsque vous transférez des images entre le drone et le smartphone ou utilisez le smartphone pour contrôler le drone, vous exposez votre drone à des attaques de logiciels malveillants.
• Si possible, définir manuellement le Retour au point d’origine.
• Utilisez un mot de passe fort sur votre application et votre réseau domestique.
• Limiter le nombre de personnes utiliser le réseau domestique à un moment donné.

Types et utilisations de Drones

Maintenant que nous savons comment fonctionnent les drones, examinons les principaux types de drones et comment ils sont mieux utilisés.

Drones multi-rotors

Également appelés quadricoptères, ce sont les types de drones les plus populaires. Ce sont aussi les drones dont je parlais pour expliquer le système de propulsion. Ils ont au moins quatre rotors, bien que certains d’entre eux puissent en avoir plus. 

Leur petite taille, leur agilité, leur vitesse et leur maniabilité leur permettent de trouver des applications dans de nombreuses industries, notamment l’agriculture, le tournage et l’inspection industrielle. Le seul problème avec ces drones est que le système de propulsion consomme beaucoup d’énergie. En conséquence, leurs batteries ne durent pas longtemps.

Drones à voilure fixe

C’est un autre type de drone populaire. Contrairement aux drones multi-rotors qui ont des hélices, ces drones ont des ailes fixes, similaires à celles que vous trouverez sur les avions. Ils ont besoin d’une sorte de système de piste ou de catapulte pour décoller. Mais une fois qu’ils le font, ils conservent de l’énergie, ce qui leur permet de voler longtemps. 

Ils ont été très utiles en agriculture, comme les drones SenseFly, et en arpentage, comme les drones Delair.

Drones à rotor unique

Ce sont tout simplement de minuscules hélicoptères qui reposent sur un seul rotor. Ils contrôlent leur vitesse, leur roulis, leur tangage et leur lacet en ajustant l’angle du rotor. La plupart des drones à rotor unique que vous trouverez sont des jouets. Pourtant, il existe également des modèles avancés plus grands avec la capacité de transporter des charges utiles lourdes, et ils peuvent également être alimentés au gaz au lieu de batteries ordinaires. 

Drones hybrides ou VTOL

VTOL signifie Décollage et atterrissage verticaux, qui sont des drones qui utilisent le temps de vol prolongé d’un drone à voilure fixe et le décollage vertical et la maniabilité d’un multirotor. Cela en fait les drones les plus polyvalents, mais ils sont également assez chers. Un bon exemple est les drones Wingtra, qui sont très utiles pour l’arpentage et la cartographie.

Autres catégories

Vous pouvez également classer les drones en fonction de leur utilisation, notamment:

• Drones jouets
• Drones grand public
• Drones professionnels
• Drones de course
• Drones GPS

Les drones à voilure fixe, multi-rotors, mono-rotor et VTOL peuvent entrer dans l’une de ces catégories en fonction de la façon dont ils sont construits et de leurs caractéristiques.

Pour en savoir plus sur les types de drones et leurs utilisations, consultez notre article ici »

Conclusion

Et voilà, vous l’avez. Si vous êtes nouveau dans le monde des drones, vous pouvez mettre en signet ce post, car je suis allé tout expliquer comment chaque aspect fonctionne, les types et certains problèmes associés aux drones. Y a-t-il un aspect que vous pensez que j’ai manqué et que vous aimeriez que j’aborde? Veuillez nous le faire savoir!

Ces informations sont tirées de drone blog.