O que é um Drone(UAV)

O que é um drone?

Um drone é uma aeronave não tripulada. Os drones são mais formalmente conhecidos como veículos aéreos não tripulados (UAVs) ou sistemas de aeronaves não tripuladas. Essencialmente, um drone é um robô voador que pode ser controlado remotamente ou voar de forma autônoma usando planos de voo controlados por software em seus sistemas embarcados , que funcionam em conjunto com sensores de bordo e um sistema de posicionamento global ( GPS ).

Os UAVs foram mais frequentemente associados aos militares. Eles foram inicialmente usados ​​para prática de tiro antiaéreo, coleta de inteligência e, mais controversamente, como plataformas de armas. Drones agora também são usados ​​em uma variedade de funções civis, incluindo o seguinte:

• busca e resgate
• vigilância
• monitoramento de tráfego
• monitoramento do tempo
• combate a incêndio
• uso pessoal
• fotografia com drone
• videografia
• agricultura
• Serviço de entrega

Como funcionam os drones?

Os drones têm duas funções básicas: modo de voo e navegação.

Para voar, os drones devem ter uma fonte de energia, como bateria ou combustível. Eles também têm rotores, hélices e um quadro. A estrutura de um drone é normalmente feita de um material composto leve para reduzir o peso e aumentar a capacidade de manobra.

Os drones exigem um controlador, que permite ao operador usar controles remotos para lançar, navegar e pousar a aeronave. Os controladores se comunicam com o drone usando ondas de rádio, como Wi-Fi .

Quais são os recursos e componentes comuns de drones?

Os drones têm um grande número de componentes, incluindo:

• controladores eletrônicos de velocidade, que controlam a velocidade e a direção de um motor;
• controlador de voo;
• módulo GPS;
• bateria;
• antena;
• receptor;
• máquinas fotográficas;
• sensores, incluindo sensores ultrassônicos e sensores para evitar colisões;
• acelerômetro , que mede a velocidade; e
• altímetro, que mede a altitude.

Os recursos do drone variam de acordo com o uso que é feito. Exemplos de recursos incluem:

• vários tipos de câmeras com recursos de alto desempenho, zoom e estabilização do gimbal e inclinação;
• inteligência artificial ( IA ) que permite ao drone seguir objetos;
• recursos de realidade aumentada que sobrepõem objetos virtuais no feed da câmera do drone;
• formato de armazenamento de mídia;
• tempo máximo de voo, que determina quanto tempo o drone pode permanecer no ar;
• velocidades máximas, incluindo subida e descida;
• precisão de pairar;
• alcance sensorial do obstáculo;
• altitude hold, que mantém o drone em uma altitude fixa;
• alimentação de vídeo ao vivo; e
• registros de voo.

Os sistemas de navegação, como o GPS, são normalmente alojados no nariz de um drone. O GPS em um drone comunica sua localização precisa ao controlador. Um altímetro a bordo pode comunicar informações de altitude. O altímetro também ajuda a manter o drone em uma altitude específica, se o controlador designar uma.

Os drones podem ser equipados com sensores, incluindo sensores de distância ultrassônicos, laser ou lidar, sensores de tempo de voo, sensores químicos e sensores de estabilização e orientação. Os sensores visuais oferecem dados de fotos e vídeos. Os sensores vermelho, verde e azul coletam comprimentos de onda visuais padrão vermelho, verde e azul, e os sensores multiespectrais coletam comprimentos de onda visíveis e não visíveis, como infravermelho e ultravioleta. Acelerômetros, giroscópios, magnetômetros, barômetros e GPS também são recursos comuns de drones.

Por exemplo, os sensores térmicos possibilitam aplicações de vigilância e segurança, como monitoramento de gado e detecção de assinatura de calor. Os sensores hiperespectrais ajudam a identificar minerais e vegetação e são ideais para uso na saúde das culturas, qualidade da água e composição da superfície.

Alguns drones usam sensores para detectar obstáculos e evitar colisões. Inicialmente, os sensores foram projetados para detectar objetos na frente do drone. Alguns drones agora fornecem detecção de obstáculos em cinco direções: frente, trás, abaixo, acima e lado a lado.

Para o pouso, os drones usam sistemas de posicionamento visual com câmeras voltadas para baixo e sensores ultrassônicos. Os sensores ultrassônicos determinam o quão perto o drone está do solo.

Quais são os tipos de drones disponíveis?

Existem dois tipos principais de plataformas de drones:

1. rotor, incluindo rotor único e multi-rotor, como tricópteros, quadricópteros, hexacópteros e octocópteros; e
2. de asa fixa, que incluem os drones híbridos de decolagem e aterrissagem vertical ( VTOL ) que dispensam pistas.

Os drones não militares geralmente são pessoais e amadores ou aeronaves comerciais.

Drones pessoais

Muitos drones pessoais estão disponíveis para uso do consumidor. Eles se tornaram ofertas padrão de Black Friday e Cyber ​​Monday, oferecendo vídeo HD e recursos de câmera estática. Os operadores geralmente são iniciantes que procuram simplesmente pilotá-los por diversão ou corrida. Esses drones geralmente pesam 10 libras ou menos; eles podem ser tão leves quanto menos de uma libra.

Alguns drones pessoais populares incluem o seguinte:

• Autel EVO II oferece vídeo de alta qualidade.
• DJI FPV Combo foi desenvolvido para corridas.
• DJI Air 2S é um bom aparelho para iniciantes, com design dobrável e tecnologia de sensores.
• DJI Mavic 3 é um poderoso drone de câmera com detecção de obstáculos omnidirecional.
• DJI Mini 2, com cerca de 242 gramas, é um dos drones mais leves.
• O Parrot Anafi é compacto com recursos avançados de estabilização que o tornam resistente ao vento.
• O PowerVision PowerEgg X voa em qualquer clima, pousa na água, possui recursos de IA e se converte em uma câmera portátil.
• Ryze Tello é classificado como alto para iniciantes.

Drones comerciais

Drones mais fortes e mais capazes também estão disponíveis para uso em ambientes comerciais. A Insitu, uma empresa da Boeing, oferece o ScanEagle, um UAV com envergadura de 10 pés e pesa 35 libras. A Insitu também constrói o Integrator, uma aeronave de 80 libras com envergadura de 16 pés. Os drones insitu não decolam das pistas. Em vez disso, eles usam recursos de VTOL nos lançadores e no sistema de recuperação da empresa. Os sensores disponíveis incluem geradores de imagens eletro-ópticos, geradores de imagens infravermelhos de onda média, marcadores infravermelhos e telêmetros a laser.

Em 2018, a Boeing anunciou que havia prototipado um veículo aéreo de carga VTOL elétrico não tripulado capaz de transportar uma carga útil de até 500 libras.

Drones amarrados são outra opção. Eles estão fisicamente ligados a uma estação base. Os sistemas conectados podem resolver o desafio de fornecimento de energia que muitos drones enfrentam se o cabo fornecer uma fonte de alimentação direta. Por exemplo, a estação de tethering de drone Safe-T da Elistair oferece 2,5 kW de potência e pode voar a alturas de mais de 200 pés, com taxas de transferência de dados de até 200 Mbps.

Além de Insitu e Elistair, outros fabricantes de drones comerciais incluem:

• Robótica 3D
• DJI
• Hubsan
• Tecnologias Identificadas
• A medida
• Papagaio
• PrecisionHawk
• Yuneec

Aplicações de drones comerciais e empresariais

O uso de drones não militares aumentou na última década. Além dos aplicativos de vigilância e entrega, os UAVs são usados ​​para jornalismo de drones , busca e salvamento, resposta a desastres, proteção de ativos, monitoramento de vida selvagem, combate a incêndios, retransmissão de comunicações, saúde e agricultura.

A integração de drones e tecnologia de internet das coisas ( IoT ) criou muitos aplicativos corporativos. Drones trabalhando com redes de sensores IoT em terra podem ajudar empresas agrícolas a monitorar terras e plantações; empresas de energia pesquisam linhas de energia e equipamentos operacionais; e seguradoras monitoram propriedades para sinistros e apólices.

Um experimento de 2015 em Austin, Texas, mostrou uma maneira de combinar drones e IoT. Uma empresa de tecnologia de segurança se uniu a uma startup de drones para caçar beacons Zigbee para fornecer uma visão geral das redes IoT presentes em áreas residenciais e comerciais da cidade. As empresas relataram que os resultados foram rápidos e instrutivos.

Da logística à agricultura e à segurança, os veículos aéreos não tripulados e a IoT costumam fazer parte da mesma discussão. Eles oferecem um componente de conectividade e interatividade onipresentes.

Outros exemplos de como a melhor tecnologia de drone é usada incluem o seguinte:

• Agricultura. Drones medem e registram a altura das plantações. Eles usam a tecnologia de sensoriamento remoto lidar que ilumina a cultura com um laser e calcula a distância medindo o que é refletido de volta. Isso pode ajudar os agricultores a otimizar a produção agrícola e promover práticas agrícolas sustentáveis.
• Monitoramento biológico. Drones com sensores biológicos voam para áreas inseguras para fazer leituras da qualidade do ar ou da água . Eles também podem verificar a presença de microrganismos específicos e elementos atmosféricos.
• Monitoramento de incêndios florestais. Os bombeiros usam drones para pesquisar uma área afetada para determinar a extensão dos danos e a rapidez com que um incêndio está se espalhando. As imagens tiradas fornecem detalhes dos danos.
• Cobertura esportiva. As redes de televisão usam drones para capturar imagens de eventos esportivos, como filmagens gravadas e ao vivo, que de outra forma seriam difíceis de capturar. O uso de drones deve estar em conformidade com os regulamentos da S. Federal Aviation Administration (FAA), bem como com as regras da liga esportiva, local e agência de aplicação da lei local.

A história dos drones

Os drones remontam à Itália de 1849, quando Veneza lutava por sua independência da Áustria. Soldados austríacos atacaram Veneza com balões de ar quente, hidrogênio ou hélio, equipados com bombas.

A primeira aeronave sem piloto controlada por rádio foi usada na Primeira Guerra Mundial. Em 1918, o Exército dos EUA desenvolveu o experimental Kettering Bug, uma aeronave não tripulada “bomba voadora”, que nunca foi usada em combate.

O primeiro drone geralmente usado apareceu em 1935 como uma reformulação em tamanho real do biplano de Havilland DH82B “Queen Bee”. Foi equipado com um rádio e controles operados por servomecanismo no banco traseiro. O avião podia ser pilotado convencionalmente a partir do banco da frente, mas geralmente voava não tripulado para artilheiros de artilharia em treinamento para atirar.

O termo drone data desse uso inicial, uma brincadeira com a nomenclatura “Queen Bee”.

A tecnologia UAV continuou a ser de interesse dos militares, mas muitas vezes não era confiável e cara. Depois que surgiram preocupações sobre o abate de aviões espiões, os militares revisitaram o tema dos veículos aéreos não tripulados. Os drones militares logo assumiram papéis lançando folhetos e atuando como iscas de espionagem.

Em 1982, a Força Aérea de Israel usou UAVs para acabar com a frota síria com perda mínima de forças israelenses. Os UAVs israelenses atuaram como iscas, atrapalharam a comunicação e ofereceram reconhecimento de vídeo em tempo real.

Os drones continuaram a ser um pilar nas forças armadas como parte da IoT militar , desempenhando as seguintes funções:

• inteligência
• vigilância aérea
• proteção de força
• busca e resgate
• localização de artilharia
• Seguimento e aquisição de alvos
• avaliação de danos de batalha
• reconhecimento
• armamento

Alguns marcos recentes de drones incluem o seguinte:

• 2006. A Agência de Alfândega e Proteção de Fronteiras dos EUA usou pela primeira vez UAVs para monitorar a fronteira dos EUA e do México.
• Final de 2012. Chris Anderson, editor-chefe da revista Wired , aposentou-se para se dedicar à sua empresa de drones, a 3D Robotics Inc. A empresa começou se especializando em drones pessoais para amadores. Hoje, comercializa UAVs para fotografia aérea e videografia. Também vende para empresas de construção, telecomunicações e segurança pública.
• Final de 2013. O CEO da Amazon, Jeff Bezos, anunciou um plano para usar drones comerciais para entrega de produtos.
• julho de 2016. Reno, Nev., a startup Flirtey venceu a Amazon. Ele entregou com sucesso um pacote a um residente em Nevada usando um drone comercial.
• Setembro de 2016. O Instituto Politécnico da Virgínia e a Universidade Estadual, trabalhando com o Project Wing, uma unidade da Alphabet Inc. , proprietária do Google , testou entregas de drones. Eles começaram com burritos de um restaurante Chipotle local.
• Outubro de 2016. A Zipline, com sede em São Francisco, lançou um serviço de entrega de sangue e medicamentos para hospitais em Ruanda.
• Março de 2021. A Zipline começou a fornecer vacinas COVID-19 para profissionais de saúde em Gana como parte da iniciativa COVAX das Nações Unidas.
• Agosto de 2021. O Projeto Wing da Alphabet anunciou que ultrapassaria a marca de 100.000 entregas de drones, o que é mais um passo para provar que a entrega de drones em escala é possível.

Recepção de UAV e regulamentos de drones

A rápida adoção de drones na última década gerou reclamações e preocupações sobre privacidade, segurança e proteção. Voyeurs e paparazzi usam drones para obter imagens de pessoas em suas casas e outros locais antes considerados privados. Os drones também são usados ​​em locais inseguros, como áreas urbanas e perto de aeroportos.

O crescimento no uso de drones comerciais e pessoais também criou o potencial de colisões no ar e perda de controle do drone. Preocupações específicas sobre drones voando muito perto de aeronaves comerciais levaram a pedidos de regulamentação.

Muitos países estabeleceram regulamentos de UAV . À medida que o uso de drones cresce em popularidade, as leis estão mudando continuamente. Pilotos de drones pessoais e comerciais devem verificar as leis do país e localidade em que estão operando os dispositivos.

Na China, voar acima de 400 pés requer uma licença de drone da Administração de Aviação Civil da China. Drones pesando mais de 15 libras também exigem uma licença, e as zonas de exclusão aérea devem ser respeitadas.

No Reino Unido, a Autoridade de Aviação Civil (CAA) restringe drones de voar acima de 500 pés. Qualquer drone com peso superior a meio quilo deve ser registrado no CAA. A agência também publicou seu “Dronecode”:

• D não voe perto de aeroportos ou aeródromos.
• Lembre-se de ficar abaixo de 400 pés e a pelo menos 150 pés de distância de prédios e pessoas.
• O observe seu drone em todos os momentos.
• Nunca voe perto de aeronaves.
• Aprecie com responsabilidade.

Até 2006, era ilegal pilotar drones comerciais sob os regulamentos da FAA. Voos não comerciais eram permitidos abaixo de 400 pés apenas se os operadores seguissem a Circular Consultiva 91-57, Model Aircraft Operating Standards, publicada em 1981. As mudanças nas regras dos EUA seguiram a cronologia abaixo:

2005. A FAA emitiu suas primeiras diretrizes sobre UAVs.

2006. A FAA emitiu sua primeira licença comercial para drones.

2007.  A FAA publicou uma política de operação de drones.

2012.  A Lei de Modernização e Reforma da FAA de 2012 foi lançada. Incluía a Seção 333, que dava ao Secretário de Transportes dos EUA autoridade para aprovar o uso de drones comerciais caso a caso.

2014.  Apenas duas empresas nos EUA foram autorizadas a operar drones comerciais.

2015. Uma política provisória da FAA que rege o uso de pequenos drones para certos usos comerciais abaixo de 200 pés foi lançada. A FAA anunciou que aprovou mais de 1.000 pedidos de drones comerciais. Continua a aprovar a uma taxa de aproximadamente 50 candidaturas por semana.

2016. A FAA relaxou ainda mais suas restrições. Sob seu Regulamento de Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas Pequenas, Parte 107, a FAA emitiu 3.100 licenças de drones somente em 2016.

A Parte 107 impõe limites à operação de drones autônomos ou semiautônomos. Entre outras coisas, a FAA de 2016 determinou:

• As aeronaves não tripuladas devem permanecer dentro da linha de visão visual do piloto remoto em comando e da pessoa que manipula os controles de voo de um pequeno sistema de aeronave não tripulada, ou, alternadamente, dentro do VLOS do observador visual.
• Os drones devem permanecer o tempo todo perto o suficiente do piloto remoto no comando e da pessoa que manipula os controles de voo para que essas pessoas sejam capazes de ver a aeronave sem a ajuda de qualquer dispositivo que não seja lentes corretivas.
• Os VANTs não podem operar sobre pessoas que não participem diretamente de sua operação, sob uma estrutura coberta ou dentro de um veículo estacionário coberto.
• A operação é permitida apenas durante o dia ou crepúsculo civil – 30 minutos antes do nascer do sol oficial a 30 minutos após o pôr do sol oficial, hora local – com iluminação anticolisão apropriada;
• Os UAVs devem ceder o direito de passagem a outras aeronaves.

2018. A Lei de Reautorização da FAA de 2018 foi assinada em 5 de outubro de 2018. Ela estabeleceu novas condições para o uso de drones recreativos. As regras da FAA diferem para uso comercial e pessoal de drones. Por exemplo, um Certificado de Piloto Remoto emitido pela FAA é necessário para pilotar drones comercialmente e UAVs comerciais devem ser registrados e voar a ou menos de 100 mph. Ambos os pilotos recreativos e comerciais estão limitados a uma altura máxima de 400 pés.

2021. A FAA modifica gradualmente a Parte 107 do Regulamento de Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas Pequenas. Ele mudou a regra de Operação de Pequenos Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas sobre Pessoas em abril de 2021 para permitir operações de rotina sobre pessoas e, em alguns casos, à noite. Essa mudança altera a regra original de 2016 que exigia operações somente à luz do dia e não permitia que os UAVs operassem sobre qualquer pessoa que não participasse da operação.

As leis de uso de drones variam de acordo com o estado . Por exemplo, municípios no Arizona que possuem dois ou mais parques públicos devem permitir drones em pelo menos um deles. Uma lei de Minnesota exige que os operadores de drones comerciais paguem uma licença de operações comerciais e tenham seguro de drones. Dependendo do estado, os usuários de drones pessoais podem precisar passar por um teste de segurança ou obter uma licença. Por exemplo, em Massachusetts, todos os usuários de drones são obrigados a passar no teste de segurança recreativo UAS. A FAA desenvolveu esse teste e recomendou que todos os usuários recreativos o fizessem.

Treinamento em tecnologia de drones

A educação com drones está se expandindo. A Universidade Aeronáutica Embry-Riddle tem sido um centro de treinamento para a indústria da aviação. Agora oferece um Bacharelado em Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas e um Mestrado em Sistemas Não Tripulados .

Existem vários recursos de autoestudo disponíveis para indivíduos que também desejam se tornar pilotos de drones comerciais certificados.

Quais são as perspectivas futuras para a tecnologia de drones?

As previsões para o mercado de drones são agressivas e otimistas.

• A Grandview Research previu que a receita do mercado de drones comerciais atingirá US$ 501,4 bilhões em 2028, acima dos US$ 20,8 bilhões em 2021.
• A MarketsAndMarkets disse que o mercado de serviços de drones crescerá para US$ 40,7 bilhões até 2026, acima dos US$ 13,9 bilhões em 2021.
• A Association for Unmanned Vehicle Systems International previu que a indústria de drones criará mais de 100.000 empregos nos EUA até 2025.

Drones e aeronaves não tripuladas se tornarão um componente de muitas empresas e organizações governamentais. Espera-se que a evolução de tecnologias complementares como 5G, realidade aumentada e visão computacional impulsione o crescimento do mercado de drones e melhore a comunicação e a inteligência dos drones.

À medida que o uso de drones pessoais e comerciais aumenta, as agências governamentais refinarão suas regras e regulamentos. Os drones também apresentarão novas vulnerabilidades de segurança e vetores de ataque.

À medida que os drones continuam a ganhar popularidade nas empresas, a integração com redes IoT corporativas bem construídas se tornará cada vez mais importante. Conheça os 7 componentes do desenvolvimento de infraestrutura de IoT na empresa.