โดรนทำงานอย่างไรและอะไรคือโดรนเทคโนโลยี

บทความนี้จะให้คำตอบให้เข้าใจง่ายๆว่าอะไรคือโดรนและโดรนทำงานอย่างไร โดรเทคโนโลยีมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเหมือนกับเป็นนวัตกรรมใหม่และเป็นการลงทุนขนาดใหญ่และเป็นการนำเอาโดรนที่มีประสิทธิภาพสูงเข้ามาสู่ตลาดทุกๆสองสามเดือนเลยทีเดียว
ด้านล่างนี้ เรามาถกกันเรื่องเทคโนโลยีอากาศยานไร้คนขับ UAV กับโดรนยอดนิยมที่สุดในตลาดซึ่งโดรนนี้มีเทคโนโลยีล่าสุดอยู่ในนี้ โดรนส่วนใหญ่จะมีระบบต่างๆรวมเข้าไว้ด้วยกันคล้ายๆกัน
เทคโนโลยียานพาหนะไร้คนขับของโดรนครอบคลุมทุกอย่างจากหลักอากาศพลศาสตร์ วัตถุต่างๆในการผลิตในเรื่องของกายภาพของอากาศยานไร้คนขับ ไปสู่แผงวงจร ชิปเซ็ท และซ๊อฟแวร์ซึ่งนั่นก็คือสมองของโดรน
โดรนที่เป็นที่นิยมมากที่สุดในตลาดก็คือ DJI Phantom 3 โดรนตัวนี้เคยเป็นที่นิยมอย่างมากพร้อมกับการถ่ายทำภาพยนตร์ทางอากาศแบบมืออาชีพ ในขณะที่ออกจะเก่าไปแล้วในขณะนี้ มันใช้เทคโนโลยีขั้นสูงมากมายซึ่งใช้อยู่ในโดรนรุ่นล่าสุด
อากาศยานไร้คนขับนี้เป็นอุดมคติที่จะอธิบายถึงโดรนเทคโนโลยีเพราะว่ามันรวมทุกอย่างไว้ในตัวเดียวกัน มันรวมเอาอากาศยานไร้คนขับ กล่องเข็มทิศและกล้องถ่ายรูปไว้และใช้บางอย่างของโดรนเทคโนโลยีเข้าสู่ตลาดในปัจจุบัน
เพียงสองสามเดือนตั้งแต่เขียนบทความนี้ โดรนที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงรุ่นใหม่ๆอย่างเช่น DJI Mavic Air, Phantom 4 Pro, Inspire 2 และ Walkera Voyager 5 ก็ได้เข้ามาสู่ตลาด การก้าวกระโดดอย่างรวดเร็วของนวัตกรรมโดรนเทคโนโลยีเป็นอะไรที่น่าทึ่งมาก ผมได้รวบรวมเอาโดรนเทคโนโลยีขั้นสูงล่าสุดเหล่านี้ไว้ในบทความด้านล่างนี้ ดังนั้นบทความนี้จึงทันสมัยรวมถึงลิงค์ต่างๆทั้งหมด

 

โดรนทำงานได้อย่างไร
เอกลักษณ์ของอากาศยานไร้คนขับสร้างขึ้นจากวัตถุขนาดเบาซึ่งประกอบด้วยหลายส่วนเพื่อลดน้ำหนักและเพิ่มความคล่องตัว วัตถุขนาดเบาเข้ามาเสริมโดรนทางการทหารเพื่อให้เคลื่อนที่ขึ้นไปในความสูงมากๆ
โดรนต่างๆถูกติดตั้งสถานะของศิลปะทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกันไปอย่างเช่นกล้องอินฟาเรด (อากาศยานไร้คนขับทางด้านการทหาร) ระบบบอกพิกัดและเลเซอร์ (อากาศยานไร้คนขับทางการทหาร) โดรนถูกควบคุมด้วยระบบเครื่องควบคุมระยะไกลและบางครั้งก็ควบคุมด้วยห้องนักบินภาคพื้นดิน
ระบบอากาศยานไร้คนขับมีอยู่สองส่วน คือตัวโดรนเองและระบบควบคุม ส่วนหัวของอากาศยานไร้คนขับมีพวกเซ็นเซอร์ต่างๆทั้งหมดและระบบการบิน ส่วนที่เหลือเป็นตัวโดรนที่เต็มไปด้วยระบบเทคโนโลยีเนื่องจากว่าไม่ต้องการเนื้อที่สำหรับให้คนอยู่ วัตถุชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่ใช้สำหรับสร้างโดรนประกอบด้วยชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนสูงมากซึ่งคอยซับการสั่นสะเทือนเพื่อลดเสียงและทำให้น้ำหนักเบาอีกด้วย

 

อะไรคือโดรน-เทคโนโลยีอากาศยานไร้คนขับ
ข้างล่างนี้เราตรวจสอบวิทยาศาสตร์และโดรนเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังอากาศยานไร้คนขับ DJI Phantom 3 เรายังมีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับโดรนเทคโนโลยีต่างๆล่าสุดจากโดรนรุ่นใหม่ล่าสุดในตลาดอีกด้วย มีลิงค์มากมายซึ่งคุณสามารถเข้าไปอ่านส่วนประกอบต่างๆจำนวนมากเกี่ยวกับโดรนเทคโนโลยี ยกตัวอย่างเช่น ในที่นี้คือบทความภาพรวมส่วนประกอบของโดรน บทความนี้จะทำให้คุณวิเคราะห์เกี่ยวกับส่วนประกอบแต่ละชิ้นที่มองเห็นได้ในโดรนส่วนใหญ่

 

ชนิดและขนาดของโดรน
โดรนมาในเรื่องของขนาดที่หลากหลาย พร้อมกับขนาดใหญ่ที่ส่วนใหญ่ใช้ในภารกิจทางการทหารอย่างเช่นโดรน Predator ต่อมาขนาดที่เป็นอากาศยานไร้คนขับซึ่งติดปีกและต้องการทางวิ่งขึ้นสั้น โดรนเหล่านี้โดยทั่วไปแล้วใช้ครอบคลุมพื้นที่กว้าง ทำงานในพื้นที่อย่างเช่นการสำรวจทางสภาพภูมิศาสตร์ หรือ เอาไว้ไล่สัตว์ป่าที่ลุกล้ำเข้ามา

 

โดรน VTOL
โดรนขนาดต่อมาเป็นที่รู้จักกันในนาม โดรน VTOL (โดรนที่ขึ้นในแนวดิ่ง) ส่วนมากเป็นเฮลิคอปเตอร์ที่มีสี่ใบพัด (quadcopters) แต่ไม่ใช่ทั้งหมด โดรน VTOL สามารถบินขึ้น บิน บินอยู่กับที่และบินลงได้ในแนวดิ่ง ความหมายของ VTOL จริงๆก็คือ “บินขึ้นและบินลงในแนวดิ่ง”
โดรนขนาดเล็กล่าสุดหลายชนิดอย่างเช่น DJI Mavic Air และ DJI Spark สามารถปล่อยให้บินได้จากมือของคุณเอง

 

ตำแหน่งเรดาร์ และ การกลับฐาน
โดรนล่าสุดหลายชนิดมี ระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลกเป็นคู่ Global Navigational Satellite System (GNSS) อย่างเช่น GPS และ GLONASS โดรนสามารถบินได้ทั้งระบบดาวเทียมนำทาง และแบบธรรมดาไม่มีดาวเทียมนำทาง ยกตัวอย่างเช่น โดรน DJI สามารถบินในแบบ P-Mode (GPS และ GLONASS) หรือแบบ ATTI ซึ่งไม่ใช้ดาวเทียมนำทาง
การบินโดรนให้มีความแม่นยำสูงเป็นสิ่งสำคัญในขณะทำการบินและในการใช้โดรนอย่างเช่นสร้างแผนที่สามมิติ การสำรวจภูมิทัศน์ และพันธกิจการค้นหาและกูภัย (SAR Search & Rescue)
ในขณะที่เฮลิคอปเตอร์สี่ใบพัดเปิดทำงานครั้งแรก มันค้นหาและตรวจจับระบบดาวเทียมนำทางต่างๆทั่วโลก ระบบดาวเทียมนำทางขั้นสูงสุดใช้เทคโนโลยีโครงข่ายดาวเทียม Satellite Constellation โดยพื้นฐานแล้ว โครงข่ายดาวเทียมคือกลุ่มของดาวเทียมต่างๆที่ครอบคลุมการทำงานประสานกันและพร้อมกันเพื่อให้ครอบคลุมต่อเนื่องกันเป็นอย่างดี การโคจรผ่านหรือครอบคลุมเป็นช่วงเวลาซึ่งดาวเทียมมองเห็นได้เหนือท้องฟ้าในท้องถิ่นนั้นๆ

เทคโนโลยีเรดาร์ที่อยู่ในโดรนจะส่งสัญญาณต่อไปยังจอแสดงผลของเครื่องควบคุมระยะไกล

  • สัญญาณแรงพอที่จะทำให้โดรนดาวเทียมนำทางทั่วโลกถูกจับสัญญาณและโดรนก็พร้อมที่จะบิน
  • จอแสดงตำแหน่งและพิกัดปัจจุบันของโดรนสัมพันธ์กับนักบินโดรน
  • บันทึกจุดฐานปล่อยเพื่อให้บินกลับฐานในลักษณะที่ปลอดภัย

 

โดรนรุ่นล่าสุดส่วนใหญ่มี 3 ชนิดที่บินกลับฐานด้วยโดรนเทคโนโลยีดังต่อไปนี้

  • นักบินนำร่องกลับสู่ฐานด้วยการกดปุ่มที่เครื่องควบคุมระยะไกลหรือในแอพพลิเคชั่น
  • ระดับแบตเตอรรี่ต่ำในขณะที่อากาศยานไร้คนขับจะบินกลับมาสู่ตำแหน่งฐานปล่อยโดยอัตโนมัติ
  • สัญญาณขาดหายระหว่างอากาศยานไร้คนขับและเครื่องควบคุมระยะไกลพร้อมกับอากาศยานไร้คนขับบินกลับมายังฐานปล่อยของมันโดยอัตโนมัติ

 

ลักษณะของโดรนขนาดเล็กบินกลับฐาน (Mavic Air RTH) ที่สามารถรู้สึกและพยายามอย่างมากที่จะหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางต่างๆในระหว่างบินกลับฐานโดยอัตโนมัติ การทำให้ Mavic Air RTH บินหลบหลีกสิ่งกีดขวางมีดังต่อไปนี้ถ้าแสงสว่างเพียงพอ

  • Mavic Air บินช้าลงในขณะที่รู้สึกถึงสิ่งกีดขวาง
  • มันจะหยุดและบินอยู่กับที่ แล้วบินย้อนกลับและบินสูงขึ้นไปจนกระทั่งรู้สึกได้ว่าไม่มีสิ่งกีดขวาง
  • ต่อไปก็เข้าสู่กระบวนการบินกลับฐานและ Mavic Air จะบินกลับไปสู่ฐานที่ความสูงใหม่

 

อุปกรณ์ควบคุมความเสถียร IMU และตัวควบคุมการบิน
อุปกรณ์ความคุมความเสถียร (Gyro stabilization) เป็นหนึ่งในส่วนประกอบซึ่งทำให้โดรนมีความสามารถบินได้นิ่มนวล อุปกรณ์ควบคุมความเสถียรมีความจำเป็นในการบินแทบจะทันทีเพื่อบังคับการเคลื่อนไหวให้กับโดรน อุปกรณ์ควบคุมความเสถียรให้ข้อมูลการนำร่องที่สำคัญต่อศูนย์กลางควบคุมการบิน
หน่วยวัดความเสถียร IMU ทำงานด้วยการตรวจจับอัตราเร่งความเร็วในขณะนั้นที่ใช้มาตรวัดความเร็วหนึ่งหรือมากกว่านั้น หน่วยวัดความเสถียรตรวจจับการเปลี่ยนแปลงลักษณะการหมุนทรงตัวอย่างเช่น เอียง บิดตัวและหันด้วยการใช้อุปกรณ์ควบคุมความเสถียร หน่วยวัดความเสถียรบางอย่างรวมไปถึงเครื่องวัดความเข้มข้นสนามแม่เหล็กเพื่อช่วยเทียบกำหนดการนำเส้นทาง
อุปกรณ์ควบคุมความเสถียรเป็นส่วนประกอบอยู่ในหน่วยวัดความเสถียรและหน่วยวัดความเสถียรเป็นส่วนประกอบสำคัญชิ้นหนึ่งของตัวควบคุมการบินโดรน ตัวควบคุมการบินคือศูนย์รวมสมองของโดรน
นี่คือบทความอันดีเยี่ยมซึ่งครอบคลุมอุปกรณ์ควบคุมความเสถียรและเทคโนโลยีหน่วยวัดความเสถียรที่มีอยู่ในโดรน

 

การควบคุมมอเตอร์โดรนและการออกแบบใบพัด
มอเตอร์และใบพัดคือโดรนเทคโนโลยีซึ่งทำให้อากาศยานไร้คนขับทะยานขึ้นไปในอากาศและบินไปในทิศทางใดหรือบินอยู่กับที่ก็ได้ ในเฮลิคอปเตอร์สี่ใบพัด มอเตอร์และใบพัดทำงานเป็นคู่พร้อมกันด้วยมอเตอร์สองอันที่ใบพัดหมุนตามเข็มนาฬิกาและมอเตอร์อีกสองอันหมุนทวนเข็มนาฬิกา
มอเตอร์ทั้งหมดนั้นรับข้อมูลจากผู้ควบคุมการบินและตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในการควบคุมมอเตอร์โดรนเพื่อให้ทั้งบินอยู่กับที่และบินเคลื่อนที่ไป

 

ค่าตัวแปรการบินบนจอในเวลาจริง
ทำให้การติดตามการบินในระยะไกลได้ในขณะนั้นและมองเห็นในสิ่งที่โดรนของคุณเห็นอยู่ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ของคุณ

เทคโนโลยีเขตห้ามบิน
เพื่อที่จะเพิ่มความปลอดภัยให้การบินและป้องกันอุบัติเหตุการบินในพื้นที่หวงห้าม โดรนรุ่นล่าสุดจาก DJI และผู้ผลิตเจ้าอื่นๆรวมเอาคุณลักษณะของเขตห้ามบินรวมเข้าไว้ด้วย
เขตห้ามบินเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทคือ A และ B ผู้ผลิตเจ้าต่างๆสามารถปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงโดรนเทคโนโลยีเขตห้ามบินนี้ด้วยการใช้การปรับปรุงเฟริม์แวร์

 

พิกัดบอกตำแหน่งพร้อมที่จะบินในรูปแบบโดรนเทคโนโลยี
ในขณะที่เข็มทิศแสดงค่าการวัด โดรนก็จะตรวจหาพิกัดจากดาวเทียม เมื่อตรวจหาพิกัดได้มากกว่า 6 ตำแหน่งแล้ว มันจึงได้รับอนุญาตให้โดรนบินขึ้นได้ในตำแหน่งพร้อมที่จะบิน

 

เข็มทิศที่อยู่ภายในและระบบป้องกันภัย
อนุญาตให้อากาศยานไร้คนขับและระบบควบคุมระยะไกลรู้ถึงพิกัดการบินได้อย่างแม่นยำ การเปรียบเทียบของเข็มทิศต้องตั้งไปที่ฐานปล่อย ฐานปล่อยอยู่ในพิกัดซึ่งโดรนจะสามารถกลับมาได้ในกรณีที่สัญญาณหายไประหว่างตัวโดรนกับระบบควบคุมระยะไกล นี่จึงเป็นที่รู้จักกันว่า ระบบป้องกันภัย

 

เทคโนโลยีโดรนที่มองเห็นการถ่ายทอดภาพสด
FPV หมายถึง ภาพที่บุคคลที่บังคับโดรนมองเห็น และกล้องถ่ายภาพเคลื่อนไหวนั้นถูกติดตั้งอยู่ในเสาวิทยุของอากาศยานไร้คนขับและถ่ายทอดภาพเคลื่อนไหวส่งลงมายังนักบินโดรนที่อยู่ภาคพื้นดิน นักบินที่กำลังบินอากาศยานเหมือนกับอยู่ในเครื่องบินจริงแทนที่จะมองแหงนดูอากาศยานจากภาคพื้นดิน
FPV ทำให้อากาศยานไร้คนขับบินสูงขึ้นไปเท่าที่จะสูงได้และไกลเท่าที่จะไกลได้ดีกว่ามองจากภาคพื้นดินเสียอีก บุคคลที่บังคับโดรนทำให้การบินมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งกีดขวางต่างๆรอบๆ
มันยังทำให้อากาศยานไร้คนขับบินในร่มได้อย่างง่ายดาย ผ่านป่าและอาคารต่างๆซึ่งมันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะบินจากพิกัดตายตัวบนภาคพื้นดินแล้วมองดูโดรนขึ้นไปในระยะไกล
การเติบโตและพัฒนาไปอย่างรวดเร็วของสหพันธ์การแข่งขันโดรนจะเป็นไปไม่ได้เลยหากปราศจากเทคโนโลยีการส่งภาพเคลื่อนไหวสด FPV
เทคโนโลยี FPV นี้ ใช้สัญญาณวิทยุเพื่อส่งถ่ายและรับภาพเคลื่อนไหวสด โดรนมีระบบรับคลื่นวิทยุไร้สายหลายสถานีเครื่องส่ง FPV ภายในเครื่องที่มาพร้อมกับเสาอากาศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวโดรน ภาครับสัญญาณของภาพเคลื่อนไหวสดสามารถเป็นทั้งอุปกรณ์ควบคุมระยะไกล คอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือแม้กระทั่งโทรศัพท์มือถือ
ภาพเคลื่อนไหวสดที่ถูกส่งเข้ามาสัมพันธ์กับความแรงของสัญญาณระหว่างการควบคุมโดรนภาคพื้นดิน โดรนรุ่นล่าสุดอย่างเช่น DJI Mavic และ Phantom 4 Pro มีความสามารถส่งภาพเคลื่อนไหวสดได้ไกลถึง 4.3 ไมล์ หรือ 7 กิโลเมตร โดรน Phantom 4 Pro และ Inspire 2 ใช้ระบบส่งสัญญาณรุ่นล่าสุดคือ DJI Lightbridge2
โดรนอย่างเช่น DJI Mavic Pro ใช้ตัวควบคุมสัญญาณแบบรวมและขั้นตอนอัจฉริยะเพื่อกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับการส่งภาพความคมชัดสูงโดยการลดความเร็วในการส่งข้อมูลและเพิ่มพิสัยและความน่าเชื่อถือสูงสุด
ภาพเคลื่อนไหวสดและพิสัยของการรับส่งข้อมูลคือโดรนเทคโนโลยีอันน่าทึ่ง โปรดอ่านบทความ ที่ชื่อว่า “Understanding FPV Live Video Transmission”

 

FPV กับเครือข่าย 4G/LTE
ในปี ค.ศ. 2016 การรับส่งภาพเคลื่อนไหวสดผ่านเครือข่าย 4G/LTE เป็นแบบไม่จำกัดพิสัยและความเร็วภาพต่ำ โดรนเทคโนโลยีตัวนี้คือ Sky Drone FPV และประกอบไปด้วยกล้อง ฐานข้อมูลจำเพาะและระบบ 4G/LTE อันทันสมัย

 

เฟิร์มแวร์และพอร์ทผู้ช่วยนักบิน
ระบบควบคุมการบินที่สื่อสารกับผู้ช่วย PC ผ่านทางสายเชื่อมต่อ Micro-USB สิ่งนี้คือองค์ประกอบของ UAV และยกระดับเฟิร์มแวร์ของโดรน
คำอธิบายง่ายมากเกี่ยวกับโดรนนี้ก็คือว่ามันเป็นคอมพิวเตอร์ติดกล้องหรือติดเซนเซอร์ที่บินได้นั่นเอง เหมือนกับคอมพิวเตอร์ โดรน ที่มีเฟิร์มแวร์ซึ่งก็คือซอฟต์แวร์ซึ่งคอยสั่งองค์ประกอบทางกายภาพในอากาศยานหรือผู้ควบคุมอุปกรณ์ระยะไกล
ผู้ผลิตโดรนรายต่างๆปล่อยเฟิร์มแวร์คุณภาพสูงเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องต่างๆและเพิ่มคุณลักษณะใหม่ต่างๆเข้าไปในอากาศยาน หน่วยควบคุมสัญญาณระยะไกลหรือซอฟต์แวร์หากแต่ว่ามันถูกใช้เพื่อให้บินโดรน

 

LED อุปกรณ์ชี้วัดการบิน
อุปกรณ์เหล่านี้เห็นได้ข้างหน้าและข้างหลังโดรน ข้างหน้าของ LED ระบุส่วนหัวของโดรน ตัวชี้วัดการบินของ LED อยู่ส่วนหลังมีไฟสว่างขึ้นระบุถึงสถานการณ์การบินของโดรน ณ ขณะนั้นในขณะที่แบตเตอรี่การบินถูกเปิด

 

ระบบอุปกรณ์ควบคุมสัญญาณระยะไกล UAV
อุปกรณ์สื่อสารไร้สายตัวนี้ใช้คลื่นวิทยุย่าน 5.8 GHz โดรนและระบบอุปกรณ์ควบคุมสัญญาณระยะไกลออกมาจากโรงงานเป็นคู่

 

อุปกรณ์รับสัญญาณระยะไกล UAV
เทคโนโลยีภาครับสัญญาณคลื่นย่าน 5.8 GHz ปุ่มเชื่อมต่ออยู่ใต้ UAV

 

เทคโนโลยีขยายพิสัย UAV
อุปกรณ์การสื่อสารไร้สายตัวนี้ซึ่งทำงานด้วยคลื่นวิทยุย่าน 2.4 GHz คลื่นย่านนี้ใช้ขยายพิสัยการสื่อสารระหว่างโทรศัพท์มือถือหรือแท็บเล็ตและโดรนอยู่ในพื้นที่เปิดโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง
ระยะรับส่งสัญญาณได้ไกลถึง 700 เมตร ส่วนต่อขยายพิสัยแต่ละส่วนมีที่อยู่ MAC และชื่อเครือข่าย (SSID) เป็นเอกลักษณ์เฉพาะ
โดรนรุ่นล่าสุดบางรุ่นที่แกะออกจากกล่องสามารถบินได้โดยใช้พิสัยการบินไกลถึง 4.3 ไมล์ (7กิโลเมตร) ผลิตภัณฑ์ต่อขยายพิสัยการบินอย่างเช่น FPV เป็นที่นิยมมากซึ่งสามารถต่อขยายพิสัยการบินได้ไกลขึ้นอีก

 

คุณลักษณะแอพพลิเคชั่นโทรศัพท์มือถือทำหน้าที่สถานีภาคพื้นดิน
ปัจจุบันนี้โดรนต่างๆสามารถบินได้ด้วยอุปกรณ์ควบคุมระยะไกลหรือจากแอพพลิเคชั่นโทรศัพท์มือถือซึ่งสามารถดาว์นโหลดได้จาก Google Play หรือ จาก Apple Store. แอพพลิเคชั่นนี้ทำหน้าที่ควบคุมโดรนเต็มประสิทธิภาพ ผู้ผลิตแต่ละรายจะมีแอพพลิเคชั่นเป็นของตัวเองอย่างเช่น แอพพลิเคชั่น Go 4 จาก DJI

 

กล้องประสิทธิภาพสูง
โดรนรุ่นล่าสุดจาก DJI, Walkera, Yuneec และผู้ผลิตรายอื่นๆจำนวนมาก ปัจจุบันนี้รวมเอากล้องซึ่งสามารถถ่ายภาพเคลื่อนไหวในระบบ 4k และสามารถถ่ายภาพนิ่งได้ถึง 12 เมกะพิกเซล
โดรนรุ่นแรกๆหลายรุ่นใช้กล้องไม่เหมาะกับการถ่ายภาพทางอากาศ ภาพเคลื่อนไหวทางอากาศเหล่านี้ได้ภาพเพี้ยนเพราะเป็นเลนส์มุมกว้าง
อย่างไรก็ดี ภาพเคลื่อนไหว 4k จากโดรนรุ่นล่าสุดอย่างเช่น DJI Inspire1, Phantom 3 Professional และ Phantom 4 ติดกล้องที่ออกแบบมาใช้ได้ดีเป็นพิเศษกับการถ่ายภาพยนตร์และภาพนิ่งทางอากาศ

 

โดรนกับกล้องซูม
ในปี ค.ศ. 2016 และ 2017 ตัวแกนมอเตอร์ติดกล้องและกล้องซูมแบบดิจิตอลโดยรวมออกมาสู่ตลาดจำนวนมาก
DJI ปล่อยรุ่น Zenmuse Z3 ซึ่งได้รวมเอากล้องซูมถ่ายภาพทางอากาศและกล้องถ่ายภาพนิ่งไว้ในตัวเดียวกัน Zenmuse Z3 ซูมได้เจ็ดเท่าประกอบด้วยออปติคอล 3.5x และ lossless ซูมแบบดิจิตอล 2x สร้างช่วงความยาวจุดรวมแสงได้เท่ากับ 22 ถึง 77 มิลลิเมตร เหมาะสำหรับใช้ทางด้านอุตสาหกรรม
แล้วในเดือนตุลาคม ปีค.ศ. 2016 DJI ได้ปล่อยกล้องรุ่น Zenmuse Z30 ออกมา กล้องรุ่น Zenmuse Z30 อันทรงพลังนี้เป็นกล้องที่รวมเอากล้องซูมถ่ายภาพทางอากาศที่มี 30x ออปติคอล และ 6x ซูมแบบดิจิตอล รวมกำลังขยายได้ถึง 180เท่า ส่งผลให้ใช้ทางด้านอุตสาหกรรมมากยิ่งขึ้นเช่น ตรวจสอบเสาส่งสัญญาณโทรศัพท์หรือกังหันลมเพื่อดูโครงสร้าง สายไฟ โมดุล และส่วนประกอบที่ตรวจจับความเสียหาย โดรนรุ่น Zenmuse เข้ากันได้กับ DJI Matrice range
โดรน Walkera Voyager 4 ออกมาพร้อมกับกล้องซูมได้ 18x อย่างเหลือเชื่อ กล้องซูม 18x ออปติคอล ที่ติดอยู่ใน Voyager 4 สามารถถ่ายภาพได้รอบทิศโดยไม่มีอะไรมาขวางกั้น มันสามารถถ่ายภาพแบบ 4k ได้ถึง 30 เฟรม ต่อ วินาที ระบบรับส่งภาพความละเอียดสูงใช้เทคโนโลยีความเสถียร Gimbal แบบไม่มีแปรง 3 แกน
โดรน Walkera ยังได้ปล่อยรุ่นล่าสุด Voyager 5 ออกมา รุ่นนี้มีกล้องซูม 30x ออปติคอล มันยังรวมระบบต่างๆไว้อย่างเหลือเฟือเช่น GPSคู่ แกนหมุนคู่และแบตเตอรี่ 3 ก้อน มันยังมีตัวตรวจจับความร้อนและกล้องมองภาพกลางคืนในที่มีแสงน้อยเป็นตัวเลือกอีกด้วย

 

ตัวยึดกล้องและตัวควบคุมความเอียง
เทคโนโลยีตัวยึดกล้องมีความสำคัญต่อการจับภาพทางอากาศ ฟิล์ม หรือ ภาพสามมิติให้มีคุณภาพ ตัวยึดคอยป้องกันไม่ให้กล้องสั่นสะเทือนอันเกิดจากตัวโดรน ตัวยึดกล้องยังสามารถทำให้คุณเอียงกล้องได้ในขณะที่ทำการบิน สร้างมุมต่างๆพิเศษเฉพาะ หลายๆรุ่นมีตัวยึดกล้องให้มีความเสถียรสามแกนพร้อมกับวิธีการทำงานสองแบบคือ แบบ Non-FPV และ FPV
โดยปฏิบัติแล้วโดรนรุ่นล่าสุดทั้งหมดมีทั้งตัวยึดกล้องและกล้องเข้าไว้ด้วยกันอยู่แล้ว ผู้นำในเทคโนโลยีขายึดกล้องถ่ายภาพทางอากาศก็คือ DJI พร้อมกับพิกัด Zenmuse ของพวกเขา คุณสามารถหาอ่านเพิ่มเติมได้ที่ drone gimbal design here.

 

โดรนถ่ายภาพยนตร์ไม่มีตัวยึดกล้อง
ที่ CES 2017 บริษัทแห่งหนึ่งชื่อว่า Ambarella ได้ประกาศถึง ชิป H22 สำหรับติดกล้องในโดรน ชิป H22 นี้ให้กล้องถ่ายทำภาพเคลื่อนไหวความคมชัดสูง 4K และรวมเอาความเสถียรของภาพอิเลคทรอนิกส์ไว้ จึงไม่จำเป็นต้องมีตัวยึดกล้อง

 

โดรนที่มาพร้อมกับตัวเซนเซอร์
Multispectral, Lidar, Photogrammetry, เห็นภาพในที่แสงน้อยตอนกลางคืน และ เซ็นเซอร์ตรวจจับความร้อน นำมาใช้กับโดรนในขณะนี้เพื่อใช้ในการสร้างแบบจำลองและภูมิประเทศแบบสามมิติ แผนที่วัดระดับความสูงพื้นดินแบบดิจิตอล (DEMS) ให้ข้อมูลอันแม่นยำเกี่ยวกับสุขภาพของพืช ดอกไม้ สัตว์ ไม้พุ่ม และต้นไม้ต่างๆ
ในปีค.ศ. 2016 โดรนที่ใช้ Time-of-Flight sensors ได้เข้ามาสู่ตลาด เซนเซอร์ ToF ซึ่งสามารถใช้ได้ด้วยตัวเองหรือพร้อมกับระบบเซ็นเซอร์ดังที่ได้กล่าวมาแล้วเพื่อให้มีทางออกอันหลากหลายผ่านข้ามหลายส่วน
เซ็นเซอร์กล้องตรวจจับระยะไกลสามารถใช้เพื่อตรวจหาวัตถุ การนำทางในร่ม หลบหลีกสิ่งกีดขวาง แสดงท่าทางการบิน ติดตามวัตถุ การรับรู้ วัดปริมาตร วัดปฏิกิริยาความสูง ถ่ายภาพสามมิติ เติมสีสันความเป็นจริงให้กับเกมส์ และอื่นๆอีกมากมาย
พร้อมกับ Lidar และการถ่ายภาพทำแผนที่ โดรนจะถูกโปรแกรมให้บินเหนือพื้นที่ที่ระบุไว้ด้วยการใช้จุดเชื่อมต่อ GPS แบบอัตโนมัติ กล้องที่ติดอยู่กับโดรนจะถ่ายภาพต่างๆที่ระยะห่าง 0.5 ถึง 1 วินาที ภาพต่างๆเหล่านี้จะเป็นภาพต่อกันด้วยการใช้ซอฟต์แวร์พิเศษเพื่อสร้างภาพสามมิติ
DroneDeploy เป็นหนึ่งในบรรดาผู้นำในการสร้างซอฟต์แวร์การทำแผนที่สามมิติสำหรับภาคการเกษตร ซอฟต์แวร์รุ่นล่าสุดเรียกว่า Fieldscanner จะทำงานอยู่ในโดรนรุ่นล่าสุดส่วนใหญ่
การถ่ายภาพที่มีความคมชัดสูงด้วยโดรนที่มั่นคงนั้นเป็นเรื่องที่สำคัญมาก การใช้ซอฟแวร์ photogrammetry ในการประมวลผลภาพในแผนที่และแบบจำลองจริงเป็นสิ่งสำคัญเช่นเดียวกัน ยกตัวอย่างซอฟแวร์การจับภาพแผนที่สำหรับโดรนมีดังนี้

  • ซอฟแวร์สำหรับทำแผนที่สามมิติ ของ Dronedeploy
  • ซอฟแวร์ Pix4D Mapper Photogrammetry
  • ซอฟแวร์ AutoDesk ReCap Photogrammetry
  • ซอฟแวร์ Maps Made Easy – Orthophoto and 3D Models
  • ซอฟแวร์ 3DF Zephyr Photogrammetry
  • ซอฟแวร์ Agisoft PhotoScan Photogrammetry
  • ซอฟแวร์ PrecisionHawk Precision Mapper / Viewer
  • ซอฟแวร์ Open Drone Map
  • ซอฟแวร์ ESRI Drone2Map For ArcGIS

 

เทคโนโลยีการตรวจจับวัตถุและการหลีกเลี่ยงการชนกัน
โดรนจำนวนมากมีอุปกรณ์ที่มาพร้อมกับระบบการหลีกเลี่ยงการชนกัน ระบบที่มองเห็นในโดรนเหล่านี้ใช้ เซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุ เพื่อตรวจหาสิ่งแวดล้อมรอบๆในขณะที่ซอฟต์แวร์ทำงานตามลำดับขั้นตอนและเทคโนโลยี SLAM ผลิตภาพต่างๆเข้าไปสู่แผนที่สามมิติทำให้ตัวควบคุมการบินรับรู้และหลีกเลี่ยงวัตถุ ระบบต่างๆ ระบบเซ็นเซอร์ต่างๆดังต่อไปนี้กำลังรวมกันอีกครั้งเพื่อรับรู้และหลีกเลี่ยงวัตถุคือ

  • Vision Sensor
  • Ultrasonic
  • Infrared
  • Lidar
  • Time of Flight (ToF)
  • Monocular Vision

 

ชุดเครื่องมือกันตก
ช่วยให้รักษาสมดุลและกล้องที่ติดอยู่กับอากาศยานไร้คนขับ

 

ซอฟต์แวร์แก้ไขภาพเคลื่อนไหว
การมีซอฟต์แวร์วิดีโอที่มีคุณภาพเป็นส่วนสำคัญสำหรับการส่งผลการประมวล โดรนรุ่นล่าสุดต่างๆสามารถถ่ายภาพในระบบไฟล์ดิบ Adobe DNG ซึ่งหมายความว่าข้อมูลภาพต้นฉบับทั้งหมด จะถูกเก็บไว้เพื่อการประมวลผลในภายหลัง

 

เทคโนโลยีระบบปฏิบัติการในโดรน
อากาศยานไร้คนขับส่วนใหญ่ใช้วินโดว์ระบบ Linux มากกว่าระบบ Microsoft มูลนิธิ Linux มีโครงการปล่อยโครงการในปีค.ศ. 2014 เรียกโครงการนี้ว่าโครงการรหัสโดรน (Dronecode project).
โครงการ รหัสโดรนเป็นแบบแหล่งข้อมูลเปิด โครงการความร่วมมือซึ่งผนวกข้อมูลที่มีอยู่และแหล่งข้อมูลเปิดในอนาคตในโครงการอากาศยานไร้คนขับต่างๆเข้าไว้ด้วยกันภายใต้โครงสร้างไม่หวังผลประโยชน์ที่บริหารจัดการโดยมูลนิธิ Linux ผลที่ได้เป็นของส่วนรวม แบ่งปันพื้นที่แหล่งข้อมูลเปิดเพื่ออากาศยานไร้คนขับ (UAV)

 

โดรนรักษาความปลอดภัยและการโจรกรรมข้อมูล
โดรนบางทีก็เหมือนกับคอมพิวเตอร์ที่บินได้ ที่มาพร้อมกับระบบปฏิบัติการ ตัวควบคุมการบินและแผงวงจรหลักคอมพิวเตอร์ที่มีรหัสโปรแกรมที่สามารถถูกโจรกรรมข้อมูล โดรนถูกพัฒนาเพื่อให้บินไปรอบๆเพื่อค้นหาโดรนลำอื่นๆและเจาะข้อมูลที่อยู่ในโดรนเครือข่ายไร้สาย ตัดขาดจากเจ้าของและเข้าครอบครองโดรนลำนั้น อย่างไรก็ตาม มีแนวทางปฏิบัติเพื่อปกป้องโดรนของท่านให้พ้นจากนักโจรกรรมข้อมูล

 

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดของโดรน
DJI มีขนาดคำสั่งซื้อขนาดใหญ่จากผู้บริโภคและตลาดโดรนมืออาชีพ โดรนล้ำหน้าล่าสุดพร้อมกับเทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตรมีดังต่อไปนี้:

    • DJI Mavic Air – เป็นโดรนขนาดเล็กรุ่นมืออาชีพล่าสุด ประกอบด้วยกล้อง 4k และบินได้นิ่งมาก สามารถหลีกเลี่ยงการชน มันยังสามารถบินด้วยการใช้ลักษณะท่าทางมือและใช้เทคโนโลยีจดจำใบหน้าได้
    • DJI Spark – โดรนถ่ายภาพตนเองขนาดเล็กซึ่งสามารถบินขึ้นได้จากอุ้งมือของคุณเอง
    • DJI Mavic Pro – โดรนพับได้ขนาดเล็กที่มาพร้อมกับติดเซนเซอร์ด้านหน้าและบินลงต่ำเพื่อหลบหลีกการชน บินนิ่งมากและมีความสามารถถ่ายภาพยนตร์ได้ 4k
    • DJI Phantom 4 Pro – ที่มาพร้อมกับเทคโนโลยี “มองเห็น” หลบหลีกการชน เป็นโดรนเอนกประสงค์รวมถึงการถ่ายภาพยนตร์ไร้สาย 4k ถ่ายภาพและการทำแผนที่จากภาพถ่ายทางอากาศ
    • DJI Inspire 2 – การออกแบบและมอเตอร์ที่จดสิทธิบัตร เป็นโดรนเอนกประสงค์สำหรับมืออาชีพที่ใช้ถ่ายทำภาพยนตร์ไร้สาย 5k ถ่ายภาพ ทำแผนที่จากภาพถ่ายทางอากาศ การสำรวจข้อมูลระยะไกลและถ่ายภาพตรวจจับความร้อน
    • Yuneec Typhoon H Pro – ใช้สิทธิบัตร Intel “Realsense” เทคโนโลยีหลบหลีกการชน เหมาะสำหรับการถ่ายภาพและภาพยนตร์ไร้สายแบบมืออาชีพ
    • Walkera Voyager 5 – โดรนรุ่นล่าสุดที่ดีมากจาก Walkera ตัวเลือกกล้องรวมซูมออพติคอล 30เท่า อินฟาเรดตรวจจับความร้อนและยังเป็นกล้องที่ใช้ได้ในที่ที่มีแสงน้อยอีกด้วย
    • Walkera Vitus Starlight – โดรนสำหรับผู้ใช้ทั่วไปขนาดเล็กจาก Walkera คุณสมบัติเซนเซอร์หลบหลีกสิ่งกีดขวางและกล้องที่ใช้ได้ในที่ที่มีแสงน้อย
    • DJI Matrice 200 เฮลิคอปเตอร์สี่ใบพัดเชิงพาณิชย์ – ใช้แบตเตอรรี่มากเป็นคู่ IMU และระบบนำทางด้วยดาวเทียม คุณสามารถติดตั้งกล้องสองตัวใต้เฮลิคอปเตอร์สี่ใบพัด (ตัวอย่างเช่น กล้องตรวจับความร้อนและกล้องซูม) อีกทั้งยังสามารถติดตั้งกล้องอยู่บนตัว Matrice 200 ซึ่งสามารถทำการสำรวจสะพานต่างๆได้อย่างง่ายดาย โดรน Marice 200 ใช้เลเซอร์ ToF ติดตั้งเพื่อหลบหลีกการชน 6 ทิศทาง ความถี่เหนือเสียงและเซนเซอร์ตรวจจับการมองเห็น
    • DJI Matrice 600 – โดรนเชิงพาณิชย์หลายใบพัดเป็นโดรนฐานถ่ายภาพยนตร์ไร้สายขนานแท้ มีทางเลือกในการติดตั้งกล้อง Zenmuse 7ตัวที่แตกต่างกัน

 

ระบบการบินอัจฉริยะ
โดรนรุ่นล่าสุดต่างๆเหล่านี้มีตัวควบคุมการบินอัจฉริยะและในโหมด Follow Me, ใช้งานการติดตาม จุดหมายที่ถูกกำหนด บินกลับฐานและอื่นๆอีกมากมาย Phantom 4 Pro จาก DJI มีรูปแบบการบินอัจฉริยะที่อิสระมากที่สุดกว่าโดรนอื่นๆ Phantom 4 Pro มีรูปแบบการบินอัจฉริยะดังต่อไปนี้:

    • Active Track ใช้บินตามคนได้โดยอัตโนมัติ (ข้อมูลส่วนตัว, ส่องสว่างเฉพาะจุด, บินวน
    • Draw Waypoints วาดจุดหมายที่กำหนด
    • TapFly แตะหน้าจอให้โดรนบินไปตรงจุดหมายที่ต้องการ
    • Terrain Follow Mode บินเกาะพื้นไม่ว่าพื้นสูงต่ำจะทำการปรับระดับสูงต่ำตามพื้นดินโดยอัตโนมัติ
    • Tripod Mode ทำให้โดรนบินอยู่กับที่ ไปทางซ้าย ขวา หมุนตัว ลักษณะการบินจะช้ากว่าปกติ
    • Gesture Mode บินโดรนโดยใช้สัญลักษณ์มือออกคำสั่ง
    • S-Mode (Sport) ควบคุมเสถียรภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์
    • P-Mode (Position) บินรักษาตำแหน่ง
    • A-Mode (Altitude) บินกำหนดความสูง
    • Beginner Mode โหมดสำหรับผู้เริ่มต้น
    • Course Lock เพื่อเล่นกับมุมกล้องตามใจเรา
    • Home Lock ควบคุมการบินโดยไม่คำนึงถึงด้านหน้าของตัวลำ (Headless) เปลี่ยนทิศทางการควบคุมให้ประสานกับจุดขึ้นบิน
    • Obstacle Avoidance หลบหลีกสิ่งกีดขวาง

 

การใช้โดรน
โดรนนั้นมีการใช้การจราจรหลากหลาย ขณะที่คุณติดกล้องหรือเซนเซอร์อย่างเช่น LiDAR, Thermal, ToF, Multispectral และอื่นๆ แล้วพิสัยการใช้โดรนเพียงแค่รักษาพิสัยไม่ให้ขยายออกไป นี่คือรายการใช้โดรนอย่างยอดเยี่ยม

 

เทคโนโลยีภาพเคลื่อนไหวอันดีเลิศที่อยู่ในโดรน
เบื้องล่างนี้ผมมีวิดีโอสองรายการที่อธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับโดรนเทคโนโลยี วีดีโอแรกเป็นของRaffaello D’Andrea นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำ UAV ซึ่งทำให้เราเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับซอฟต์แวร์วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยี UAV เขาถกเรื่องขั้นตอนวิธีทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฏีการควบคุมและการออกแบบตามรูปแบบ

โดรนกับภารกิจทางการทหาร
วีดีโอด้านล่างนี้อธิบายทั้งวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบันและในอนาคตที่อยู่เบื้องหลังอากาศยานไร้คนขับทางด้านการทหารอย่างเช่น Predator และ Reaper
โดรนทางด้านการทหารขนาดกลางสองแบบนี้ซึ่งในปัจจุบันที่ใช้อยู่คือ MQ-1B Predator และ MQ-9 Reaper สองแบบนี้ใช้กันอย่างกว้างขวางในอัฟกานิสถานและปากีสถาน
โดยส่วนตัวแล้ว ผมสนใจและหลงใหลในโดรนเทคโนโลยีและการใช้งานในชีวิตประจำวันเพื่อช่วยในธุรกิจ, อาชีพ,และงานอดิเรกต่างๆมากกว่า สองสามปีก่อน โดรนที่มีเทคโนโลยีจากทหารปูเส้นทางมาสู่ผู้ใช้โดรนในเชิงธุรกิจและใช้โดรนทั่วไป
สองสามปีที่ผ่านมา เรามองเห็นการลงทุนในโดรนกันขนานใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคส่วนธุรกิจและผู้ใช้ทั่วไป โดรนเทคโนโลยีและนวัตกรรมทะยานไปข้างหน้าในสองสามปีที่ผ่านมา


ที่มาบทความ : Fintan Corrigan บันทึก : เมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม 2561
สืบค้นจาก : https://www.dronezon.com/learn-about-drones-quadcopters/what-is-drone-technology-or-how-does-drone-technology-work/

Copyright © 2018 LEARN : อาณาจักรภูมิสารสนเทศ อาณาเขตแห่งการเรียนรู้