Szkolenia na drony – od automatyzacji do autonomiczności dronów
Drony automatyczne (wykorzystywane również do szkoleń dronowych) często są mylnie utożsamiane z dronami autonomicznymi. Nagminnie oba pojęcia są używane wymiennie, co jest oczywistym błędem, choć od pełnej automatyzacji jest już tylko niewielki krok do osiągnięcia autonomiczności.
Drony automatyczne – krótka charakterystyka
By zrozumieć, czym charakteryzują się automatyczne loty dronami (AUT) należałoby zacząć od definicji pojęcia automatyzacji. Automatyka to dziedzina techniki i nauki, która zajmuje się zagadnieniami sterowania procesami np. technologicznymi lub przemysłowymi. Z kolei automatyzacja dotyczy sposobów zmniejszenia roli lub całkowitego wyeliminowania udziału człowieka – w tym przypadku – w czynnościach związanych ze sterowaniem bezzałogowym statkiem powietrznym.
Mówimy zatem o dronach automatycznych bardziej w kontekście ich automatyzacji, czyli maksymalnego odciążenia operatora drona UAVO podczas lotu.
Drony komercyjne – mimo, że w znacznej większości zachowały możliwość sterowania nimi w sposób manualny przez operatora – mogą realizować cały lot lub jego elementy w sposób automatyczny. Co więcej, nie tyczy się to jedynie zaawansowanych konstrukcji BSP – tego typu funkcje możemy znaleźć w najpopularniejszych dronach cywilnych, używanych chociażby do lotów szkoleniowych VLOS, FPV, rekreacyjnych i w celu filmowania lub fotografowania z powietrza.
Do procedur realizowanych w sposób automatyczny w tego typu dronach należą np.:
- samoczynny start i lądowanie (realizowane automatycznie jedynie po zainicjowaniu procedury przez operatora);
- lot po wyznaczonej i zaprogramowanej trasie;
- automatyczne podążanie za wyznaczonym obiektem;
- filmowanie obiektu poprzez automatyczny lot wokół niego (POI – Point Of Interest);
- procedura powrotu do domu w przypadku utraty połączenia radiowego lub bardzo niskiego napięcia pakietu zasilającego RTH.
Wszystkie operacje automatyczne realizowane przez drona charakteryzuje fakt, że są inicjowane przez operatora lub programowaneprzez niego w ten sposób, że operator wie dokładnie jaką procedurę i w jaki sposób zrealizuje BSP. Ciężko jednak mówić w takich przypadkach o dronach stricte automatycznych. Wprawdzie realizują one procedury automatyczne, ale jest to jedynie część funkcjonalności drona sterowanego manualnie przez operatora.
Za drony w pełni automatyczne można by uznać konstrukcje, które realizują loty według określonej procedury i od początku do końca bez udziału operatora UAVO.
Za przykład może posłużyć sytuacja, w której bezzałogowy statek powietrzny BSP jest używany do monitoringu określonego terenu i robi to cyklicznie o określonych porach lub lot jest inicjowany automatycznie w przypadku nieautoryzowanego wtargnięcia na chroniony obszar. Ingerencja człowieka ogranicza się tu jedynie do kontrolowania wykonywanych procedur lotu, ale nie wpływa on bezpośrednio na przebieg każdego takiego lotu.
Automatyczne a autonomiczne BSP
Autonomiczność w maszynach jest związana z możliwością podejmowania przez nie samodzielnych decyzji. Drony automatyczne realizują procedury w sposób wcześniej zaprogramowany i przewidziany. W przypadku dronów autonomicznych można mówić o poziomie ich niezależności w działaniu.
W pełni autonomiczny dron potrzebowałby mechanizmów sztucznej inteligencji (AI), by we właściwym momencie lotu podjąć samodzielną decyzję o wykonaniu uniku lub innego manewru, który nie został z góry zaprogramowany dla danej sytuacji, lecz wynika z analizy wielu czynników płynących z otoczenia i jest optymalnym rozwiązaniem w danych warunkach.
Dzięki pełnej autonomiczności drony same mogłyby wyznaczać swoją trasę przelotu i nawigować po niej samodzielnie. Mogłyby wykorzystywać również pokładowe czujniki do niezależnej analizy sytuacji w powietrzu i na ziemi.
W przytoczonym wyżej przykładzie monitorowania terenu z powietrza, umożliwiłoby to realizowanie lotów w mniej przewidywalny sposób i przeczesywanie terenu w oparciu o otrzymywane na bieżąco informacje z czujników (np. kamer, radarów) – a nie tylko poprzez lot po wytyczonej z góry trasie i fotografowanie konkretnych punktów na mapie.
Pięć poziomów autonomiczności dronów
Aby wyjaśnić i opisać poszczególne etapy w kwestii autonomiczności dronów najlepiej posłużyć się utworzonymi pięcioma poziomami. Najważniejsze kwestie zostały omówione w tabeli poniżej:
| Poziom | Stopień automatyzacji | Unikanie przeszkód przez drona | Krótka charakterystyka | Obecne metody wdrażania |
|---|---|---|---|---|
| 0 | Brak | Brak | Sterowanie w 100% ręczne przez operatora | Wyścigi (rekreacja) |
| 1 | Niski | Wykrywanie, alarmowanie | Dron pozostaje pod kontrolą operatora. Dron może kontrolować jedną istotną funkcję. | Inspekcja i nadzór, lokalizacja i wykrywanie, fotografia i filmowanie, ochrona i bezpieczeństwo, monitorowanie. |
| 2 | Częściowy | Wykrywanie, alarmowanie | Dron pozostaje pod kontrolą operatora. Może jednak przejąć pozycję i wysokość pod pewnymi warunkami. | Mapowanie, geodezja, dostawa. |
| 3 | Warunkowy | Wykrywanie, unikanie | Operator interweniuje w sytuacjach awaryjnych, dron może wykonywać operacje samodzielnie przy określonych warunkach. | Mapowanie, geodezja, ochrona i bezpieczeństwo. |
| 4 | Wysoki | Wykrywanie, nawigowanie | Nie ma operatora. Dron posiada system zapasowy więc jeśli coś się nie powiedzie – będzie dalej działać. | Fotografia i filmowanie |
| 5 | Pełny | Wykrywanie, nawigowanie | Dron będzie zdolny do wykorzystywania AI narzędzi, aby planować swoje loty jako autonomiczny system. | Nie ma jeszcze przykładów na tym poziomie. Jest to przyszłość. |
Podsumowując, lot automatyczny to operacja, w której dron realizuje automatycznie start i lądowanie oraz wykonuje trasę, która została wcześniej zaprogramowana. Operator w tym czasie musi pełnić zdalny nadzór nad operacją, by w razie wystąpienia sytuacji niebezpiecznej bezzwłocznie przejąć stery. W przyszłości być może – rozwój branży BSP – umożliwi wykonywanie operacji dronami w pełni autonomicznymi, bez konieczności programowania trasy czy czuwania nad BSP.
