Wat de drones van de toekomst kunnen doen

Op 11 oktober 2019 deed de zeer nauwkeurige bewaking langs 50 km van de hele route die door het konvooi van de Chinese president Xi Jinping in India werd afgelegd door vier drones, ontworpen door Anna University, ons afvragen wat de mogelijkheden zijn die voortkomen uit zoiets als een resolutie van 3 cm op een hoogte van 100 m.

Maar aan de andere kant, de drone-aanval in Saoedi-Arabië in september 2019, die zo'n vijf procent van de wereldwijde olievoorziening wegspoelde, weergalmde een moeilijke vraag. Zullen drones doorgaan als de weldoeners van de mensheid of zullen ze in de toekomst een wapen worden voor massavernietiging en terrorisme?

Bij drones zijn er drie factoren. De behoefte aan goede technologie, enorme investeringen en snelle adoptie. Alle drie de niveaus kunnen samenspannen in een scenario waarin de tegengestelde kansen voor welvaart en vernietiging naast elkaar kunnen bestaan, afhankelijk van onze drones van de toekomst.

Inleiding tot drones

Een drone is een onbemand luchtvaartuig (UAV) dat kan worden gemaakt om autonoom te vliegen door een speciale externe eenheid. Het heeft de mogelijkheid om bepaalde operaties in de lucht uit te voeren die worden gedicteerd door het computerprogramma, terwijl de bediening van de vliegtuigmodus wordt ondersteund door volgapparatuur zoals GPS.

De oorsprong van drones wordt toegeschreven aan de behoefte die sinds de jaren zestig door de overheid en het leger aan intelligente oorlogsapparatuur is ontstaan. Tijdens de oorlog in Vietnam gebruikte het Amerikaanse leger actief drones voor bewakingsdoeleinden, gevolgd door het latere gebruik door het Israëlische leger in 1982 tijdens de oorlog in Libanon.

Met de vooruitgang in technologie werden drones later echter aangepast in verschillende vormen voor veel commerciële toepassingen. Het grote voordeel van de mensheid is hulp bij toegang tot schrijnende situaties, het vinden van vermiste mensen, het maken van 3D-kaarten, het onderzoeken van landschappen, natuurbehoud, pijpleidinginspectie, verkeersmonitoring, weersvoorspellingen en brandbestrijding, landbouw, fotografie, het maken van video's, academische projecten.

Zelfs bezorgdiensten, vooral in pandemische situaties, kunnen voor ons allemaal een geruststellend voordeel zijn.

De kosten van drones zijn afhankelijk van de grootte en functionaliteit. De mini-drones die in de handpalm passen, kosten misschien minder dan $ 100, terwijl de drones van militaire kwaliteit die in een rugzak passen tientallen miljoenen dollars kunnen kosten. Een van de grootste militaire drones is de 47,6 meter lange MQ-4 Global Hawk, die breder is dan een Boeing 737-vliegtuig.

Een van de meest populaire drones op de markt was de DJI Phantom 3 die bekend staat om zijn professionele cinematografie. De drone maakt gebruik van een geavanceerde technologie die is overgenomen door de nieuwste drones zoals de Mavic Air, Phantom 4 Pro, Inspire 2, Walkera Voyager 5, enz.

Hoe drones werken

Een drone is gemaakt van licht composietmateriaal om het gewicht te verminderen en dekking op grote hoogte te bieden. De motorwerking wordt bereikt door een compact multi-propellersysteem met hoog koppel dat dit apparaat zeer onafhankelijk maakt en faalveilige functies biedt op een manier dat zelfs als een motor in dit apparaat stopt met werken; het zal blijven vliegen omdat het steun krijgt van propellers die in een groep werken.

Deze propellers worden bediend door remote ground control systems (GSC) die gebruikmaken van radiogolven, waaronder wifi. De meeste van deze apparaten bevatten verwisselbare batterijen, zodat ze lang in de lucht kunnen blijven. De vliegtijd kan toenemen door het gebruik van krachtige batterijen in het ontwerp.

De rotatiesnelheden en andere parameters worden door de gyroscopen en sensoren doorgegeven aan computers die algoritmen gebruiken om de positionering van de drone aan te passen. Hierdoor blijft de drone in balans, blijft hij constant zweven en beweegt hij vooruit, achteruit of verticaal.

Computeralgoritmen helpen de drone-operator bij het controleren van de afdaling van de drone. Terwijl de dronepiloot kan bepalen waar en wanneer de drone beweegt, zijn het de positioneringsalgoritmen van de computer die zorgen voor een automatisch stabiliteitsniveau.

Navigatiesystemen, zoals GPS, zijn bevestigd in de neus van een drone die de precieze locatie van de drone doorgeeft. Optioneel kan een hoogtemeter aan boord de hoogtevectoren communiceren en de drone op een specifieke hoogte houden, als de controller dit opdraagt.

Evoluerende technologieën

De nieuwste high-tech drones van vandaag overtreffen met succes eerdere versies op verschillende manieren.

• Systemen voor het vermijden van botsingen - Obstakeldetectiesensoren worden gebruikt om de omgeving te scannen, terwijl software-algoritmen de beelden produceren in 3D-kaarten waardoor de drone obstakels kan detecteren en vermijden. Het meest populaire voorbeeld is de nieuwste DJI Mavic 2 Pro en Mavic 2 Zoom, die aan alle zes de kanten obstakeldetectie hebben.
• Geen Fly Zone-functie – Om de vliegveiligheid te vergroten en ongevallen te voorkomen in beperkte gebieden die zijn gereguleerd en gecategoriseerd door FAA (Federal Aviation Administration), bevatten de nieuwste drones van DJI en andere fabrikanten een "No Fly Zone"-functie die een waarschuwing geeft bij het betreden van deze zones.
• FPV Live Video Transmissie – De op FPV (First Person View) gebaseerde technologie bestaat uit een videocamera die op de drone is gemonteerd en de live video uitzendt met behulp van het radiosignaal naar de piloot op de grond. Dit geeft de piloot op de grond realtime ervaring aan boord, waardoor de drone veel hoger en verder kan vliegen dan wanneer je vanaf de grond naar het vliegtuig kijkt.
• Slimme interface – De meeste drones van tegenwoordig kunnen worden bestuurd met een afstandsbediening of met een smartphone-app, die kan worden gedownload van Google Play of de Apple Store. Zo'n fabrikantspecifieke app zorgt voor volledige controle over de drone.

Nieuwe gebieden en zakelijke vooruitzichten

De drones die voor commerciële toepassingen worden gebruikt, floreren. Dit geeft verschillende bedrijven een grootschalige kans om hun inkomsten te vergroten en de wereldeconomieën op onvoorstelbare manieren te helpen groeien.

• Verzenddiensten – Volgens de recente rapporten ontwikkelen Google en Amazon hun eigen drones zodat zendingen in veel kortere tijd per vliegtuig kunnen worden afgeleverd. Facebook is van plan gigantische drones te ontwikkelen om het signaal naar afgelegen locaties te brengen voor internettoegang.

  In 2018 kondigde Boeing aan dat het een prototype had gemaakt van een onbemand elektrisch VTOL-vrachtvliegtuig (CAV) dat een laadvermogen van maximaal 500 pond kan vervoeren. Als onderdeel van WEF's "Medicine from the sky"-initiatief heeft Telangana Govt een raamwerk aangenomen om drones te gebruiken voor de laatste mijl levering van essentiële medische benodigdheden zoals bloed en medische monsters in een poging om de toegang tot gezondheidszorg voor gemeenschappen over de hele wereld te vergroten. staat. Drones worden ook gebruikt door nieuwsverslaggevers om informatie te verzamelen van ontoegankelijke locaties.

• Samenwerking met IoT – Een geïntegreerd systeem van drones met IoT-sensornetwerken op de grond kan landbouwbedrijven helpen bij het monitoren van land en gewassen, energiebedrijven bij het inspecteren van hoogspanningslijnen en operationele apparatuur en verzekeringsmaatschappijen bij het bewaken van eigendommen op claims en polissen. In 2015 werd een experiment uitgevoerd in Austin, Texas, waarbij drones met succes de IoT-netwerken ontdekten die aanwezig waren in woon- en werkgebieden van de stad.
• Meting en schatting – Drones kunnen de hoogte van gewassen, gebouwen en bergen meten en registreren. Dit wordt gedaan met behulp van remote sensing-technologie, Lidar genaamd, die het doel verlicht met een laser en afstand en hoogte berekent door te meten wat wordt teruggekaatst.
• Atmosferische studies – Drones kunnen naar onveilige en ontoegankelijke gebieden vliegen om de luchtkwaliteit te meten, te controleren op de aanwezigheid van specifieke micro-organismen of atmosferische elementen en zelfs aardbevingen te detecteren.
• Live-opname –  Sporttelevisienetwerken gebruiken tegenwoordig drones om beelden van sportevenementen vast te leggen die anders moeilijk te verkrijgen zouden zijn.

Gezien het enorme aantal nieuwe toepassingen, volgen hier enkele recente zakelijke voorspellingen over de drone-economie:

• PricewaterhouseCoopers heeft de servicemarkt voor op drones gebaseerde bedrijven gewaardeerd op meer dan $ 127 miljard, met als topindustrieën infrastructuur op $ 45,2 miljard, landbouw op $ 32,5 miljard en transport op $ 13,0 miljard.
• De Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI) voorspelt dat de drone-industrie tegen 2025 meer dan 100.000 Amerikaanse banen zal creëren en $ 82 miljard aan de Amerikaanse economie zal toevoegen.
• Goldman Sachs voorspelt een markt van $ 100 miljard voor drones tussen 2016 en 2020, waarbij het leger het grootste deel daarvan uitmaakt met uitgaven van $ 70 miljard. Geschat wordt dat consumentendrones een aandeel van $ 17 miljard in die markt zullen innemen, waarbij het gebruik door commerciële en civiele overheden $ 13 miljard zal uitmaken.
• Het Instituut voor Ontwapeningsonderzoek van de Verenigde Naties citeerde in zijn rapport uit 2017 dat de wereldwijde markt voor drones tegen 2022 vier keer groter kan zijn dan in 2015 en een nettowaarde van $ 22 miljard zal overschrijden, inclusief drones die worden gebruikt voor zowel militaire als niet-militaire doeleinden .

Bovenstaande gegevens geven duidelijk aan dat drones een blijvertje zijn, en dat geldt ook voor de dreiging die ze vormen als ze in onveilige handen landen.

Bedreigingen door proliferatie

Hoe indrukwekkend drones ook lijken, voorlopig kunnen ze in de toekomst gevaarlijke wapens worden. De toenemende populariteit van drones en het gebruiksgemak is een reden voor een aantal privacy-, beveiligings- en veiligheidsproblemen. Daarom wordt het steeds belangrijker om een ​​manier te vinden waarop ze veilig kunnen samenleven met bemande vliegtuigen.

• Privacybedreigingen - Deze ondeugende spionnen in de lucht kunnen foto's maken van individuen in hun huizen of andere privélocaties. Een tijdschrift als Splash News verzamelde bijvoorbeeld ongeveer 200 fotosets van kleine afleveringen uit het leven van de beroemdheden. Er zijn ook drones gevonden in potentieel onveilige gebieden zoals stedelijke locaties en nabij luchthavens.
• Aanrijdingen – Het toenemende droneverkeer kan leiden tot botsingen in de lucht en verlies van dronecontrole. De dreiging van drones die te dicht bij commerciële vliegtuigen vliegen, heeft geleid tot oproepen tot regulering. Zo schoot Iran in juni 2019 een Amerikaanse militaire bewakingsdrone neer. De impact was de afschrikking van belangrijke luchtvaartroutes over de hele wereld om een ​​per ongeluk aanvallen te voorkomen bij het betreden van het luchtruim van het land.
• De mogelijkheid van civiele aanvallen – Drones zijn relatief goedkoper in vergelijking met conventionele wapens en kunnen toch veel destructievere resultaten behalen. Het is deze gemakkelijk te verkrijgen, gebruiksvriendelijke en onfeilbare technologie die het tot een aantrekkelijk massavernietigingswapen maakt. In een onderzoek uit 2017 zei het United Nations Institute for Disarmament Research (UNIDR) dat dezelfde kenmerken die drones aantrekkelijk maken voor militairen, gewapende drones bijzonder vatbaar kunnen maken voor misbruik. Volgens een rapport in de Penn Political Review is bekend dat veel gewapende groepen zoals de Houthi-rebellen, de Libanese Hezbollah, Hamas, Libische milities, Oekraïense separatisten, Koerdische Peshmerga, Al Qaeda in Syrië en de Colombiaanse FARC drones bezitten en gebruiken. Bovendien bewijst het recente geval van de drone-aanval op de oliefaciliteit van Saudi Aramco hoe de dure antiraketdetectiesystemen ondoeltreffend worden voor drones vanwege hun lage hoogte en lage snelheid.
• Hacken – Drones zijn in sommige opzichten als vliegende computers met een besturingssysteem en software met programmeerbare code die kan worden gehackt. Drones zijn ontwikkeld om rond te vliegen op zoek naar andere drones, hun draadloze netwerk te hacken, de eigenaar te ontkoppelen en de controle over te nemen.

Veiligheidsvoorschriften door de overheid

In de loop van de tijd hebben regelgevers over de hele wereld stappen ondernomen om mogelijk misbruik van drones te voorkomen.

• China: Elke drone die meer dan 15 pond weegt of hoger dan 400 voet vliegt, vereist een vergunning van de Civil Aviation Administration of China (CAAC).
• VK: De Civil Aviation Authority (CAA) verplicht de registratie voor drones die meer dan een half pond wegen en verbiedt het vliegen boven 500 voet.
• VS: De FAA legt specifiek bepaalde voorschriften op, zoals het Remote Pilot-certificaat voor commerciële drones en registratie voor snelheden tot 100 mph, alleen daglichtactiviteiten met geschikte antibotsingsverlichting en het verbod op UAV-vluchten boven niet-deelnemers onder een overdekte structuur of in een overdekt stilstaand voertuig.
• Europa: SESAR (Single European Sky ATM Research) plant de uitrol van U-space Foundation-diensten, waaronder e-registratie, e-identificatie en drone-geofencing en volledige integratie met de bemande luchtvaart om interferentie en botsingen met commerciële vliegtuigen te voorkomen.

Conclusie

Drones zijn de spectaculaire geschenken van technologie. Hun grootschalige expansie inspireert bijna alle landen om hun drones voor verschillende toepassingen te ontwikkelen. Een drone van nu is een combinatie van alle geavanceerde technologieën zoals microcontrollers, gps, wifi en sensorunits. Ze moeten op een gesynchroniseerde manier werken, wat veel bedrijven en start-ups zaken oplevert. Bovendien maakt de overvloed aan drone-kits, gemakkelijk te leren programmeertalen en cursusmateriaal op internet het voor beginners gemakkelijk om een ​​drone te bouwen en te coderen.

De rol van de overheid is in een dergelijk scenario essentieel om de ontwikkeling van goedkope detectiesystemen af ​​te dwingen. Dergelijke systemen moeten geavanceerd genoeg zijn om kwaadwillende drones op te sporen en strenge regels op te stellen. Opdat de indringers deze kostbare technologie niet misbruiken.