Warum Drone Engineering saugt (und wie es besser wird)

Trotz unserer internationalen Besessenheit mit Drohnen – ihre phantastischen Kräfte und erschreckende Auswirkungen – die Wahrheit ist, dass sie eine unglaublich unreif Technologie. Und wie unreifen Technologien, das bedeutet, dass sie nicht ganz alle sind, was, die Sie durchgedreht sind um zu sein.

In der Tat sind Drohnen durch einen ganzen Haufen von technischen Problemen, die ihre Verbreitung gehindert sind, stark eingeschränkt. Hier sind einige der größten Probleme hält sie zurück – und die Art und Weise Ingenieure planen sie in Zukunft zu beheben.

Erbärmliche Leistung

Einer der großen Reize von Drohnen – abgesehen von der Tatsache, dass sie unbemannte – ist, dass sie leicht und wendig. Aber ihre geringe Größe und geringes Gewicht hat seinen Preis: sie können nicht viel im Wege der Nutzlast oder Energiequelle, für diese Angelegenheit tragen. Die Flugzeit von den meisten Drohnen nachschlagen, und Sie werden bitter enttäuscht. Parrots $500 AR Drone 2.0 können nur 12 Minuten auf einem standard-Akku, verwalten, während auch AeroVironments Militär-Spec Shrike VTOL nur 40 Minuten in der Luft erreicht. Sie sind zwar beide kommerziellen Copter und Flächenflugzeuge Designs können ein wenig länger fliegen: die Sensefly eBee kann beispielsweise verwalten bis zu 45 Minuten, wenn Sie Glück haben, und geflügelte militärische Drohnen können für ein oder zwei Stunden in der Luft bleiben. Je nachdem, wie man es betrachtet ist es enttäuschend.

Wo liegt also das Problem? Nun, noch nicht genau wie in allen anderen Bereichen der Technik, Batterie Wissenschaft nur mit Innovationsgeschwindigkeit aufrechtgeerhalten. "Time of Flight aber langsam verbessern, wird da Batterie-Technologie noch in Armut", erklärt Henri Seydoux, CEO von Parrot. Natürlich gibt es Überschwemmungen der Batterieforschung geht über Hunderte von Universitäten und industrielle Forschung und Entwicklung Labors, aber in den letzten zehn Jahren Batterie-Tech hat sich kaum verbessert. Lithium-Ionen-bleibt die beste Wette, und das ist immer noch schwer und der begrenzten Kapazität. Was für Drohnen erforderlich ist, ist ein geringes Gewicht, hohe Dichte macht Stromquellen und Batterien nicht in der Lage, die seit einiger Zeit liefern.

Aber nicht alles verloren hat. Die Zukunft der Drohne macht verlassen nicht auf Batterien allein. "Menschen mit Solarzellen auf dem Flügel, experimentieren", erklärt James Mazeika von AeroVironment. "Vielleicht sogar Brennstoffzellen." Es ist unwahrscheinlich, dass einem dieser ersetzt Batterien vollständig jederzeit schnell, aber: Solarzellen eine vernünftige Größe nicht annähernd genug Strom liefern, und Brennstoffzellen sind immer noch eine ziemlich unreifen Technologie selbst. Aber eine Kombination von zwei oder mehr bequem Drohnen in die Luft länger halten konnte.

Mangelnde Autonomie

Sobald Sie halten bedeutet mehr, Sie wollen in der Lage sein, immer mehr mit ihm, und das zu tun eine Drohne in der Luft, interessantere Flugrouten. Der springende Punkt der Drohnen ist, dass auf einer bestimmten Ebene sie autonom funktionieren; Sie sind an die zumindest in der Lage, vorprogrammierte Flug Regelungen zu folgen, oder besser noch, in der Lage, auf ihre Umgebung reagieren. Natürlich ist es unwahrscheinlich – wir hoffen! —, dass jemand würde jeder Traum eine weaponized Drohne vollständig autonom zu machen, aber es wäre ein echter Segen für Verbraucher Modelle und Kleinstunternehmen militärischen Aufklärung Handwerk.

Ein Fahrzeug, das sich selbst steuert ist aber kein leichtes Unterfangen. Denken Sie für einen Moment wie lange Google war auf seine fahrerlose Auto arbeiten. Nun stell dir vor, versuchen, etwas zu machen, die fliegt und ist in der Lage, völlig unabhängige Antriebs- und Steuerungstechnik. Es ist eine wahnsinnige Herausforderung, die stützt sich auf genaue Datenerfassung und dadurch den Sinn davon in Echtzeit. Es ist sicherlich möglich, eine Drohne eine einfache Route alleine fliegen zu bekommen – die Sensefly eBee, zum Beispiel kann gerne fliegen Routen, mit denen es Antenne Karten zu erstellen, ohne einen Schweiß zu brechen. Aber fliegen durch etwas voller Gefahren – sagen, einen Wald – ist viel schwieriger. Derzeit ist die Navigation durch komplexe Hindernisparcours mit Geschwindigkeit über die Möglichkeiten praktisch jede kleine Drohne in Existenz.

Das Problem ist die richtige Kombination von Sensoren, um Gewicht zu minimieren und maximieren Sie die Menge der verfügbaren Daten finden. Die wahrscheinliche Lösung liegt in etwas wie jedermanns Lieblings-Haushalt-Sensor: die 3D-Kameras die Kinect zu fahren. "Die Drohne kann seine Umwelt zu rekonstruieren, und fliegen – Ausweichen vor Hindernissen – von selbst," erklärt Seydoux. Der Plan ist, schrumpfen die 3D sensing-Technologie zu einem Punkt, wo eine leichte Drohne, zusammen mit der Verarbeitung Grunzen zu sichten, die Daten in Echtzeit durchführen können. Glücklicherweise sind wir in der Lage, wo das relativ schnell passieren kann. "Wirklich autonomen Flug; Ich denke in zwei Jahren haben wir es", sagt Seydoux.

Spektrale Fehlbetrag

Wenn Drohnen allgegenwärtig geworden gonna sind, per definitionem es wird werden viele von ihnen im Umlauf am Himmel – private und kommerzielle, Zivil und militärisch. Und wenn der Himmel voll sind, es ist auch ziemlich viel Kontrolle Signale und Daten-Verbindungen erforderlich, Sie kommunizieren mit dem Boden sein. RF-Spektrums ist leider schon mit einem Aufschlag – und es ist nicht klar, dass es genug gehen Runde vorzusehen, die Drohnen, die unweigerlich in den Himmel bringt. "Es gibt einfach nicht genug Spektrum hindurch gehen, wenn Drohnen sind wirklich in den zivilen Sektor zu brechen", erklärt Mazeika.

Vielleicht am wichtigsten ist, das bedeutet, dass Drohnen derzeit gezwungen sind, ungeschützte Funkfrequenzen verwenden – im Gegensatz zu bemannten Luftfahrzeugen, die profitieren Sie von den Luxus von geschützten Frequenzbändern. Das klingt nicht wie eine große Sache, aber ungeschützten Bands sind anfällig für unbeabsichtigte oder vorsätzliche Störungen. Und das letzte, was braucht eine Drohne ist ein Verlust von seiner Steuersignale in den unpassendsten Momenten.

Die Regierung weiß, dass dies Problem, und es ist Meißeln entfernt zu finden oder erstellen oder neue Spektrum speziell für Drohnen, aber das ist eine lange, langsame Aufgabe. Das größte Problem? "Die Telefone Träger weiterhin Spektren in allen Teilen der Welt zu kaufen, die derzeit verwendet werden, aber nicht werden nicht verfügbar in der Zukunft", seufzt Mazeika. Es wird nicht leicht zu Spektrum aus den Händen der Träger Ringen sein – nicht zuletzt, da gibt es eine bevorstehende Daten Crunch sowie. So realistisch bleibt uns in einer Position, wo wir versuchen und machen das Beste aus der Bandbreite, die wir bereits haben müssen. Obwohl dies nicht unmöglich ist, ist es sicherlich nicht gleich um die Ecke. Bleibt zu hoffen, dass es mit der Geschwindigkeit mithalten kann an dem Drohnen fruchtbarer werden.

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