Беспилотный летательный аппарат

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА), обычно известный как беспилотный летательный аппарат, представляет собой самолет без пилота-человека на борту. БПЛА являются компонентом беспилотной авиационной системы (БАС); которые включают в себя БПЛА, наземный контроллер и систему связи между ними. Полет беспилотных летательных аппаратов может работать с разной степенью автономности: либо с дистанционным управлением человеком-оператором, либо автономно с бортовыми компьютерами.

По сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами БПЛА первоначально использовались для миссий слишком «тупыми, грязными или опасными» для людей. В то время как они возникли в основном в военных целях, их использование быстро расширяется в коммерческих, научных, рекреационных, сельскохозяйственных и других областях, таких как полицейская деятельность, операции по поддержанию мира и наблюдение, поставки продуктов, аэрофотосъемка, сельское хозяйство, контрабанда и беспилотные гонки.Гражданские БПЛА теперь значительно превосходят военные БПЛА с оценками более миллиона проданных к 2015 году, поэтому их можно рассматривать как раннее коммерческое применение автономных объектов, за которыми следуют автономные авто и домашние роботы.

классификация
БПЛА обычно относятся к одной из шести функциональных категорий (хотя многоплановые платформы планера становятся все более распространенными):

Цель и приманка – предоставление наземной и воздушной артиллерии цели, имитирующей вражеский самолет или ракету
Разведка – предоставление разведки на поле боя
Бой – обеспечение возможности атаки для миссий с высоким уровнем риска (см .: Беспилотный боевой воздушный автомобиль (UCAV))
Логистика – доставка грузов
Исследования и разработки – совершенствование технологий БПЛА
Гражданские и коммерческие БПЛА – сельское хозяйство, аэрофотосъемка, сбор данных

Военная система БПЛА США используется военными планировщиками для обозначения отдельных отдельных элементов самолета в общем плане использования.

Schiebel S-100, оснащенный легким многоцелевым ракетом
Транспортные средства могут быть классифицированы с точки зрения диапазона / высоты.Следующее было продвинуто [кем?] Как имеющее отношение к отраслевым событиям, таким как форум Uncanned Systems ParcAberporth:

Ручная высота 2000 футов (600 м), около 2 км
Закрыть высоту 5000 футов (1500 м), расстояние до 10 км
Высота НАТО на высоте 10000 футов (3000 м), расстояние до 50 км
Тактическая высота 18 000 футов (5500 м), около 160 км
MALE (средняя высота, длительная выносливость) до 30000 футов (9000 м) и дальность свыше 200 км
HALE (высокая высота, длительная выносливость) более 30 000 футов (9100 м) и неопределенный диапазон
Гиперзвуковая высокоскоростная сверхзвуковая (Мах 1-5) или гиперзвуковая (Маха 5+) 50 000 футов (15 200 м) или суборбитальная высота, составляют более 200 км
Орбитальная низкоорбитальная орбита (Мах 25+)
Перелет Лунной Земли-Луны в СНГ
Система управления несущим компьютером (CACGS) для БПЛА

Другие категории включают:

Хоббистские БПЛА – которые можно далее разделить на
Готовые к запуску (RTF) / Коммерческие-готовые (COTS)
Bind-and-fly (BNF) – требуется минимальное знание для взлета платформы
Почти готовый к лету (ARF) / Do-it-yourself (DIY) – требует значительных знаний, чтобы попасть в эфир
Голая рамка – требует значительных знаний и ваших собственных частей, чтобы получить ее в воздухе
Средние военные и коммерческие БПЛА
Большие боевые БПЛА
Боевые беспилотные летательные аппараты

Беспилотный универсальный самолет (первоначально 2-местный Pipistrel Sinus)
Самоходные самолеты превратились в беспилотные (а также пилотируемые беспилотные летательные аппараты или OpVs)

Классификации по весу самолетов довольно просты:

Микроавтобус (MAV) – самый маленький БПЛА, который может весить менее 1 г
Миниатюрный БПЛА (также называемый СУАС) – приблизительно менее 25 кг
Более тяжелые БПЛА

Компоненты БПЛА
Самоходные и беспилотные летательные аппараты того же типа, как правило, имеют узнаваемо сходные физические компоненты. Основными исключениями являются система управления кабиной и системой охраны окружающей среды или системы жизнеобеспечения.Некоторые БПЛА несут полезную нагрузку (например, камеру), которая весит значительно меньше, чем взрослый человек, и, как результат, может быть значительно меньше. Хотя они несут тяжелые грузы, вооруженные боевые БПЛА легче, чем их пилотируемые коллеги с сопоставимыми вооружениями.

Небольшие гражданские БПЛА не имеют жизненно важных систем и могут быть построены из более легких, но менее прочных материалов и форм и могут использовать менее надежные электронные системы управления. Для небольших беспилотных летательных аппаратов дизайн квадроцикла стал популярным, хотя этот макет редко используется для пилотируемых самолетов. Миниатюризация означает, что могут использоваться менее мощные двигательные технологии, которые не применимы для пилотируемых самолетов, таких как небольшие электродвигатели и батареи.

Системы управления для БПЛА часто отличаются от пилотируемых судов. Для дистанционного управления человеком камера и видеосвязь почти всегда заменяют окна кабины; радиопередающие цифровые команды заменяют физические элементы управления кабиной. Программное обеспечение автопилота используется как на пилотируемых, так и на беспилотных летательных аппаратах с различными наборами функций.

тело
Основное различие для самолетов – отсутствие зоны кабины и ее окон. Квадроциклы бесшумные являются распространенным форм-фактором для беспилотных летательных аппаратов с вращающимися крыльями, а хвостохранилища с моно- и двухобщинами являются общими для пилотируемых платформ.

Электропитание и платформа
Небольшие БПЛА в основном используют литий-полимерные батареи (Li-Po), в то время как большие автомобили полагаются на обычные самолеты. Масштаб или размер самолета не являются определяющей или ограничивающей характеристикой энергоснабжения БПЛА. В настоящее время [когда?] Плотность энергии Li-Po намного меньше, чем у бензина. Запись о путешествии для БЛА (построенная из древесины бальзы и майларской кожи) по всему Северному Атлантическому океану проводится бензиновым модельным самолетом или БПЛА.Manard Hill “в 2003 году, когда одно из его творений пролетел на 1,882 миль через Атлантический океан на менее чем галлон топлива”. См .: Электрическая мощность используется, поскольку для полета требуется меньше работы, а электродвигатели более тихие. Также, правильно спроектированное, отношение тяги к весу для электрического или бензинового двигателя, управляющего пропеллером, может зависать или подниматься вертикально. Самолет Botmite является примером электрического БПЛА, который может подниматься вертикально.

Схема устранения батареи (BEC) используется для централизации распределения мощности и часто содержит микроконтроллер (MCU). Более быстрая коммутация BEC уменьшает нагрев на платформе.

вычисления
Возможности вычислительной техники для БПЛА последовали за развитием вычислительной техники, начиная с аналоговых элементов управления и эволюционируя в микроконтроллеры, затем системы на кристалле (SOC) и одноплатные компьютеры (SBC).

Системное оборудование для небольших БПЛА часто называют контроллером полета (FC), бортовым контроллером (FCB) или автопилотом.

датчиков
Датчики положения и движения дают информацию о состоянии воздушного судна.Экстероцептивные датчики имеют дело с внешней информацией, например измерениями расстояния, в то время как экспроприоцептивные корреляции коррелируют с внутренними и внешними состояниями.

Некоммерческие датчики способны обнаруживать цели автономно, поэтому они используются для обеспечения безопасности и предотвращения столкновений.

Степени свободы (DOF) относятся к количеству и качеству датчиков на борту: 6 DOF подразумевают 3-осевые гироскопы и акселерометры (типичная единица измерения инерции – IMU), 9 DOF относится к IMU плюс компас, 10 DOF добавляет барометр, а 11 DOF обычно добавляют приемник GPS.

исполнительные
Приводы БПЛА включают в себя цифровые электронные регуляторы скорости (которые контролируют обороты двигателей), связанные с двигателями / двигателями и пропеллерами, сервомоторы (для самолетов и вертолетов в основном), оружие, приводы полезной нагрузки, светодиоды и динамики.

Программного обеспечения
Программное обеспечение БПЛА называется стеком полета или автопилотом. БПЛА – это системы реального времени, требующие быстрого реагирования на изменение данных датчиков. В качестве примеров можно привести Raspberry Pis, Beagleboards и т. Д., Защищенные Navio, PXFMini и т. Д. Или созданные с нуля, такие как Nuttx, preemptive-RT Linux, Xenomai, Orocos-Robot Operating System или DDS-ROS 2.0.

Обзор стека стеков

Слой требование операции пример
Прошивка Срочный От машинного кода до выполнения процессора, доступа к памяти ArduCopter-v1.px4
Промежуточное Срочный Управление полетом, навигация, радиоуправление Чистое поле, ArduPilot
Операционная система Компьютер с интенсивным Оптический поток, предотвращение препятствий, SLAM, принятие решений ROS, Nuttx, дистрибутивы Linux, Microsoft IOT

Штабы с открытым исходным кодом в гражданском использовании включают:

ArduCopter
DroneCode (forked from ArduCopter)
CrazyFlie
KKMultiCopter
MultiWii
BaseFlight (forked from MultiWii)
CleanFlight (forked from BaseFlight)
BetaFlight (forked from CleanFlight)
iNav (forked from CleanFlight)
RaceFlight (forked from CleanFlight)
OpenPilot
dRonin (forked from OpenPilot)
LibrePilot (раздвоен из OpenPilot)
TauLabs (forked from OpenPilot)
Папарацци

Принципы Loop
БПЛА используют архитектуру с открытым контуром, замкнутым контуром или гибридным управлением.

Открытый контур. Этот тип обеспечивает положительный управляющий сигнал (более быстрый, медленный, левый, правый, вверх, вниз) без учета обратной связи с данными датчика.
Замкнутый контур. Этот тип включает обратную связь датчика для настройки поведения (уменьшите скорость, чтобы отразить попутный ветер, переместитесь на высоту 300 футов).ПИД-регулятор является общим. Иногда применяется форвард, перенося необходимость дальнейшего закрытия цикла.

Управление полетом
БПЛА могут быть запрограммированы для выполнения агрессивных маневров или посадки / посадки на наклонных поверхностях, а затем для подъема к лучшим точкам связи. Некоторые БПЛА могут контролировать полет с различной моделью полета, например, проекты VTOL.

БПЛА могут также внедряться на плоской вертикальной поверхности.

связи
Большинство БПЛА используют радио для дистанционного управления и обмена видео и другими данными. Ранние БПЛА имели только узкополосную восходящую линию связи.Пониженные ссылки появились позже. Эти двунаправленные узкополосные радиолинии передавали командный и контрольный (C & amp; C) и данные телеметрии о состоянии воздушных систем удаленному оператору. Для полетов с большим дальним ударом военные БПЛА также используют спутниковые приемники в составе спутниковых навигационных систем. В случаях, когда требуется передача видео, БПЛА будут осуществлять отдельную аналоговую видео-радиосвязь.

В самых современных БПЛА требуется передача видео. Поэтому вместо того, чтобы иметь 2 отдельных канала для трафика C & amp; C, Telemetry и Video, широкополосная связь используется для передачи всех типов данных по одной радиолинии. Эти широкополосные линии могут использовать методы качества обслуживания для оптимизации трафика C & amp; C для низкой латентности. Обычно эти широкополосные линии несут трафик TCP / IP, который может быть маршрутизирован через Интернет.

Радиосигнал со стороны оператора может быть выдан либо из:

Наземный контроль – человек, управляющий радиопередатчиком / приемником, смартфоном, планшетом, компьютером или оригинальным значением военной наземной станции управления (GCS). Недавно было продемонстрировано управление носимыми устройствами, распознавание человеческого движения, мозговые волны человека.
Удаленная сетевая система, такая как спутниковые дуплексные линии передачи данных для некоторых военных держав. Переходящее цифровое видео по мобильным сетям также вошло в потребительские рынки, в то время как прямой контроль над БПЛА вверх по сетке celullar и LTE был продемонстрирован и находится в испытаниях.
Другой самолет, выступающий в качестве ретрансляционной или мобильной станции управления – военный пилотируемый беспилотный состав (MUM-T).
Протокол MAVLink становится все более популярным для передачи данных управления и контроля между наземным управлением и транспортным средством

автономия
ИКАО классифицирует беспилотные летательные аппараты как самолеты с дистанционным управлением или полностью автономные. Фактические БПЛА могут предлагать промежуточные степени автономии. Например, транспортное средство, которое дистанционно управляется в большинстве ситуаций, может иметь автономную операцию возврата к базе.

Базовая автономия исходит от проприоцептивных датчиков. Продвинутая автономия требует ситуационной осведомленности, знаний об окружающей среде, окружающих самолет, от экстериоцептивных датчиков: слияние датчиков объединяет информацию с нескольких датчиков.

Основные принципы
Один из способов достижения автономного управления использует несколько уровней контура управления, как в иерархических системах управления. С 2016 года петли низкого уровня (т.е. для управления полетом) гаснут так же быстро, как 32 000 раз в секунду, тогда как петли более высокого уровня могут циклически повторяться один раз в секунду. Принцип заключается в том, чтобы разложить поведение самолета на управляемые «куски» или состояния с известными переходами. Типы иерархической системы управления варьируются от простых сценариев до конечных автоматов, деревьев поведения и иерархических планировщиков задач. Наиболее распространенным механизмом управления, используемым в этих слоях, является ПИД-регулятор, который может использоваться для достижения наведения для квадроцикла, используя данные из ИДУ для расчета точных входов для электронных регуляторов скорости и двигателей.

Примеры алгоритмов среднего уровня:

Планирование маршрута: определение оптимального пути прохождения транспортного средства во время выполнения задач и ограничений миссии, таких как препятствия или требования к топливу
Генерация траектории (планирование движения): определение управляющих маневров, которые необходимо предпринять, чтобы следовать заданному пути или переходить из одного места в другое
Регулирование траектории: ограничение транспортного средства в пределах некоторой толерантности к траектории

Развернутые иерархические планировщики задач БПЛА используют такие методы, как поиск государственного дерева или генетические алгоритмы.

Функции автономии
Производители БПЛА часто создают конкретные автономные операции, такие как:

Самоуровень: стабилизация положения на осях тангажа и рулона.
Удержание высоты: самолет поддерживает свою высоту с помощью барометрических или наземных датчиков.
Наведение / удержание позиции: держите уровень и рулон, устойчивый рывок и высоту, сохраняя положение с помощью GNSS или инерциальных датчиков.
Безголовый режим: регулировка высоты тона относительно положения пилота, а не относительно осей транспортного средства.
Беззаботное: автоматическое управление рулоном и рысканием при движении по горизонтали
Взлет и посадка (с использованием различных самолетов или наземных датчиков и систем, см. Также: Autoland)
Отказоустойчивость: автоматическая посадка или возврат к дому при потере управляющего сигнала
Возвращение на родину: Вернитесь к месту взлета (часто набирайте высоту сначала, чтобы избежать возможных препятствий, таких как деревья или здания).
Follow-me: поддерживать относительное положение движущегося пилота или другого объекта с использованием GNSS, распознавания изображений или маяка самонаведения.
Навигация по путевой точке GPS: использование GNSS для перехода к промежуточному местоположению на пути движения.
Орбита вокруг объекта: похоже на Follow-me, но непрерывно обведите цель.
Предварительно запрограммированная пилотаж (например, рулоны и петли)

функции
Полная автономия доступна для конкретных задач, таких как воздушная заправка или коммутация на базе заземления; но задачи более высокого уровня требуют больших вычислительных, измерительных и исполнительных возможностей. Один из подходов к количественному определению автономных возможностей основан на терминологии ООДА, как это было предложено Исследовательской лабораторией ВВС США 2002 года, и используется в следующей таблице:

Средние уровни автономии, такие как реактивная автономия и высокие уровни с использованием когнитивной автономии, уже достигнуты в некоторой степени и являются очень активными областями исследований.

Реактивная автономия
Реактивная автономия, такая как коллективный полет, предотвращение столкновений в реальном времени, выравнивание стен и выравнивание по коридору, зависит от телекоммуникационной и ситуационной осведомленности, предоставляемой датчиками дальности: оптическим потоком, лидарами (легкие радары), радарами, гидролокаторами.

Большинство датчиков диапазона анализируют электромагнитное излучение, отражаются от окружающей среды и поступают на датчик. Камеры (для визуального потока) действуют как простые приемники. Лидары, радары и сонары (со звуковыми механическими волнами) излучают и принимают волны, измеряя время прохождения туда и обратно. БПЛА не требуют излучения, уменьшая общее потребление.

Радары и гидролокаторы в основном используются для военных применений.

Реактивная автономия в некоторых формах уже достигла потребительских рынков: она может быть широко доступна менее чем за десятилетие.

Одновременная локализация и сопоставление
SLAM объединяет одометрию и внешние данные для представления мира и положения БПЛА в нем в трех измерениях. Навигация на высотной высоте не требует больших вертикальных полей обзора и может опираться на координаты GPS (что делает его простым сопоставлением, а не SLAM).

Двумя связанными областями исследований являются фотограмметрия и LIDAR, особенно в средах с низкой высотой и в помещении.

Крытый фотограмметрический и стереофотограмметрический SLAM был продемонстрирован с помощью четырехкопий.
Проверены платформы Lidar с тяжелыми, дорогостоящими и ручными традиционными лазерными платформами. Исследования направлены на решение себестоимости продукции, 2D-3D-расширение, соотношение мощности и дальности, вес и размеры. Приборы для определения дальности ближнего радиуса действия коммерциализируются для возможностей зондирования на малых расстояниях. Исследование исследует гибридизацию между световой эмиссией и вычислительной мощностью: фазовыми матричными пространственными модуляторами света и частотно-модулированными непрерывными волнами (FMCW), перестраиваемыми MEMS вертикально-резонаторными поверхностно-излучающими лазерами (VCSEL).

Роящиеся
Роботное роение относится к сетям агентов, которые могут динамически перенастраиваться, когда элементы покидают или входят в сеть. Они обеспечивают большую гибкость, чем многоагентное сотрудничество. Рождение может открыть путь к объединению данных.Некоторые био-вдохновленные полёты используют рулевое поведение и флокирование. [Разъяснение необходимо]

Будущий военный потенциал
В военном секторе американские хищники и жнецы создаются для контртеррористических операций и в зонах военных действий, в которых у противника не хватает достаточной огневой мощи для их сбивания. Они не предназначены для противовоздушной обороны или воздушной борьбы. В сентябре 2013 года начальник командования ВВС США заявил, что нынешние БПЛА «бесполезны в оспариваемой обстановке», если только пилотируемые самолеты не защищают их. В отчете исследовательской службы Конгресса США (CRS), опубликованном в 2012 году, предполагалось, что в будущем БПЛА могут выполнять задачи, помимо разведки, наблюдения, разведки и забастовок; в отчете CRS перечислены воздушно-воздушные бои («более сложная будущая задача») как возможные будущие начинания. Интегрированная дорожная карта Министерства обороны FY2013-2038 предусматривает более важное место для беспилотных летательных аппаратов в бою. Проблемы включают расширенные возможности, взаимодействие с человеческим БПЛА, управление увеличенным информационным потоком, увеличение автономности и разработку боеприпасов, специфичных для БПЛА. Проект систем систем DARPA или General Atomics может предвидеть будущие сценарии войны, причем последний раскрывает рой Avenger, оснащенный системой защиты от высокоэнергетических жидкостных лазеров (HELLADS).

Когнитивное радио
В когнитивном радио [технология, требующая уточнения] могут быть применены БПЛА.

Возможности обучения
БПЛА могут использовать распределенные нейронные сети.

рынок
военный
На мировом рынке военных БПЛА доминируют компании, базирующиеся в США и Израиле. По объемам продаж США в 2017 году занимали более 60% доли военного рынка. Четыре из пяти ведущих военных БПЛА – американцы, включая General Atomics, Lockheed Martin, Northrop Grumman и Boeing, а затем китайская компания CASC. Израильские компании в основном сосредоточены на малой системе наблюдения за БЛА и по количеству беспилотников Израиль экспортировал 60,7% (2014) БПЛА на рынок, в то время как США экспортируют 23,9% (2014 год); Крупнейшими импортерами военного БПЛА являются Великобритания (33,9%) и Индия (13,2%). Только в Соединенных Штатах эксплуатировалось более 9000 военных БПЛА в 2014 году. General Atomics является доминирующим производителем в продуктовой линейке Global Hawk и Predator / Mariner.

штатский
На гражданском рынке беспилотных летательных аппаратов доминируют китайские компании.У китайского производителя беспилотных летательных аппаратов только в 2017 году на долю гражданского общества приходится 75% доли гражданского населения, прогнозируя глобальные продажи в размере $ 11 млрд. В 2020 году. Затем следуют французская компания Parrot с 110 млн долларов США и американская компания 3DRobotics с 21,6 млн долларов США в 2014 году. По состоянию на март 2018 года более одного миллион беспилотников (878 000 человек и 122 000 коммерческих) были зарегистрированы в FAA США. 2018 NPD указывают на то, что потребители все чаще покупают беспилотные летательные аппараты с более продвинутыми функциями с 33-процентным ростом как в рыночных сегментах $ 500 +, так и в $ 1000 +.

Гражданский рынок БПЛА относительно новый по сравнению с военными. Компании одновременно появляются как в развитых, так и в развивающихся странах. Многие начинающие стартапы получили поддержку и финансирование от инвесторов, таких как в Соединенных Штатах и ​​правительственных учреждений, как в Индии. Некоторые университеты предлагают исследовательские и учебные программы или степени. Частные лица также предоставляют онлайн-программы и индивидуальные программы обучения как для развлекательного, так и для коммерческого использования БПЛА.

Потребительские беспилотники также широко используются военными организациями во всем мире из-за экономически эффективного характера потребительского продукта. В 2018 году израильские военные начали использовать серии беспилотных летательных аппаратов DJI Mavic и Matrice для легкой разведки, поскольку гражданские беспилотные летательные аппараты легче использовать и имеют более высокую надежность. DJ-дроны также являются наиболее широко используемой коммерческой беспилотной воздушной системой, которую применяла армия США.

Освещенные беспилотные летательные аппараты начинают использоваться в ночных дисплеях для художественных и рекламных целей.

Транспорт
AIA сообщает, что крупные грузовые и пассажирские дроны должны быть сертифицированы и введены в течение следующих 20 лет. Ожидается, что с 2018 года будут проведены большие беспилотные летательные аппараты; короткоходные, малоэтажные грузовые автомобили за пределами городов с 2025 года; дальнемагистральные грузовые рейсы к середине 2030-х годов, а затем пассажирские рейсы к 2040 году. Расходы должны увеличиться с нескольких сотен миллионов долларов на исследования и разработки в 2018 году до 4 млрд. долл. США к 2028 году и 30 млрд. долл. США к 2036 году.

Вопросы развития

Имитация животных – этология
Осколочные орнитоптеры, имитирующие птиц или насекомых, являются полем исследований в microUAV. Их неотъемлемая стелс рекомендует им шпионские миссии.

Nano Hummingbird является коммерчески доступным, в то время как суб-1g microUAV, вдохновленные мухами, хотя и с использованием силового троса, могут «приземляться» на вертикальных поверхностях.

Другие проекты включают беспилотных «жуков» и других насекомых.

Исследования исследуют миниатюрные датчики оптического потока, называемые глазки, имитирующие сложные глаза насекомых, образованные из нескольких граней, которые могут передавать данные в нейроморфные чипы, способные обрабатывать оптический поток, а также расхождения интенсивности света.

выносливость
Выносливость БПЛА не ограничена физиологическими возможностями пилота-человека.

Из-за небольшого размера, малой массы, низкой вибрации и высокой мощности к весу вращающиеся двигатели Ванкеля используются во многих крупных БПЛА. Их роторы двигателя не могут захватить; двигатель не подвержен ударному охлаждению во время спуска и не требует обогащенной топливной смеси для охлаждения при большой мощности. Эти атрибуты уменьшают расход топлива, увеличивают дальность или полезную нагрузку.

Надлежащее охлаждение дронов важно для долговременной выносливости. Перегрев и последующий отказ двигателя являются наиболее распространенной причиной отказа дрона.

Водородные топливные элементы, использующие водородную энергию, могут продлить срок службы небольших БПЛА до нескольких часов.

Выносливость на воздушном транспорте до сих пор наилучшим образом достигается с помощью БПЛА с закрывающимися крыльями, за которым следуют плоскости и мультитроры, которые остаются последними из-за более низкого числа Рейнольдса.

Солнечно-электрические БПЛА, концепция, первоначально отстаиваемая AstroFlight Sunrise в 1974 году, достигла времени полета в течение нескольких недель.

Солнечные атмосферные спутники («атмосаты»), предназначенные для работы на высотах более 20 км (12 миль или 60 000 футов), при условии, что пять лет могут потенциально выполнять обязанности более экономично и с большей универсальностью, чем спутники с низкой земной орбитой. Вероятные приложения включают мониторинг погоды, аварийное восстановление, наземное изображение и связь.

Электрические БПЛА, работающие от СВЧ-передачи или лазерного излучения, являются другими потенциальными решениями по выносливости.

Еще одно приложение для высокопроизводительного БПЛА должно было бы «долго смотреть» на поле битвы (ARGUS-IS, Gorgon Stare, Integrated Sensor Is Structure) для записи событий, которые затем можно было бы воспроизвести назад, чтобы отслеживать действия на поле боя.

Длительные выносливые полеты

БЛА Время полета
часы: минуты
Дата Заметки
Boeing Condor 58:11 1989 Самолет в настоящее время находится в Музее авиации Хиллера.
Общий атомный GNAT 40:00 1992
TAM-5 38:52 11 августа 2003 года Самый маленький БПЛА, чтобы пересечь Атлантический океан
QinetiQ Zephyr Solar Electric 54:00 Сентябрь 2007 г.
RQ-4 Global Hawk 33:06 22 марта 2008 г. Установите рекорд выносливости для полномасштабного, беспилотного летательного аппарата.
QinetiQ Zephyr Solar Electric 82:37 28-31 июля 2008 г.
QinetiQ Zephyr Solar Electric 336: 22 9-23 июля 2010 г.

надежность
Повышение надежности нацелено на все аспекты БПЛА, используя технологии устойчивости и отказоустойчивости.

Индивидуальная надежность обеспечивает надежность контроллеров полета, чтобы обеспечить безопасность без избыточной избыточности для минимизации затрат и веса.Кроме того, динамическая оценка огибающей полета позволяет использовать УБЛ, устойчивые к повреждениям, с использованием нелинейного анализа с использованием специальных контуров или нейронных сетей. Обязательство программного обеспечения БПЛА сводится к проектированию и сертификации программного обеспечения пилотируемого авионики.

Устойчивость роя включает в себя поддержание эксплуатационных возможностей и реконфигурирование заданий при сбоях устройства.

Приложения
Существует множество гражданских, коммерческих, военных и аэрокосмических приложений для БПЛА. Они включают:

гражданского
Бедствие, археология, охрана (мониторинг загрязнения и борьба с браконьерством), правоохранительная деятельность, преступность и терроризм
коммерческий
Воздушный надзор, кинопроизводство, журналистика, научные исследования, геодезия, грузовой транспорт и сельское хозяйство
военный
Разведка, атака, разминирование и целевая практика

Существующие БПЛА
БПЛА разрабатываются и развертываются во многих странах мира. Из-за их широкого распространения нет исчерпывающего списка БПЛА.

Экспорт БПЛА или технологии, способной перевозить 500 кг полезной нагрузки не менее 300 км, во многих странах ограничен режимом контроля за ракетными технологиями.

Безопасность и охрана

Воздушное движение
БПЛА могут угрожать безопасности воздушного пространства различными способами, включая непреднамеренные столкновения или другие помехи другим самолетам, преднамеренные атаки или отвлекающие пилоты или диспетчеры полетов. Первый инцидент столкновения беспилотных самолетов произошел в середине октября 2017 года в Квебеке, Канада. Первый зарегистрированный случай столкновения беспилотников с воздушным шаром произошел 10 августа 2018 года в Дриггсе, штат Айдахо, США; хотя не было никакого существенного ущерба воздушному шару или каких-либо травм для его 3-х человек, пилот воздушного шара сообщил об инциденте в NTSB, заявив, что «я надеюсь, что этот инцидент поможет создать беседу о уважении к природе, воздушному пространству, правилам и правилам «.

Вредоносная программа
БПЛА могут быть загружены опасными полезными грузами и разбиты на уязвимые объекты.Полезные грузы могут включать взрывчатые вещества, химические, радиологические или биологические опасности. БПЛА с вообще не смертельными полезными нагрузками могут быть взломаны и введены в злонамеренные цели. Анти-БПЛА разрабатываются государствами для противодействия этой угрозе. Это, однако, сложно. Как сказал д-р Дж. Роджерс в интервью A & amp; T «В настоящее время существует большая дискуссия о том, каким лучшим способом является противодействие этим небольшим БПЛА, независимо от того, используются ли они любителями, вызывающими неприятность или более зловещей манерой террористического актера ».

К 2017 году дроны использовались для разложения контрабанды в тюрьмы.

Уязвимости системы безопасности
Интерес к кибербезопасности БПЛА значительно возрос после того, как в 2009 году произошел инцидент с захватом видеоролика Predator UAV, где исламские боевики использовали дешевое готовое оборудование для потоковой передачи видеопотоков из БПЛА. Другим риском является возможность захвата или блокировки БПЛА в полете. Некоторые исследователи безопасности обнародовали некоторые уязвимости в коммерческих БПЛА, в некоторых случаях даже предоставляя полный исходный код или инструменты для воспроизведения своих атак. Исследователи из Федеральной торговой комиссии в октябре 2016 года продемонстрировали, что им удалось взломать три различных потребительских квадроцикла и отметили, что производители БПЛА могут сделать свои БПЛА более безопасными благодаря основным мерам безопасности шифрования Wi-Fi сигнал и добавление защиты паролем.

Пожары
В Соединенных Штатах, летящий вблизи лесного пожара, наказывается штрафом в размере максимум 25 000 долларов США. Тем не менее, в 2014 и 2015 годах, авиационная поддержка в авиации в Калифорнии несколько раз тормозилась, в том числе в Озере Огонь и Северном Огне. В ответ законодатели Калифорнии представили законопроект, который позволит пожарным отключить БПЛА, которые вторглись в ограниченное воздушное пространство.Позднее FAA потребовала регистрации большинства БПЛА.

Использование БПЛА также исследуется, чтобы помочь обнаружить и бороться с лесами, будь то наблюдение или запуск пиротехнических устройств, чтобы начать обратные последствия.