Dron w chmurze
Na przestrzeni ostatnich lat bezzałogowe systemy powietrzne na dobre zadomowiły się w naszej przestrzeni powietrznej. Dynamika wzrostu tego biznesu, a także możliwości techniczne aktualnych konstrukcji mogą przyprawić o zawrót głowy. Dron jest jedynie częścią większego i mocno zdefragmentowanego systemu służącą zbieraniu danych. Za ich przetwarzania i analizę coraz częściej odpowiedzialna jest chmura obliczeniowa. Wyjaśniamy w jaki sposób chmura obliczeniowa współpracuje z bezzałogowymi statkami powietrznymi.
W Dilectro mieliśmy niesamowitą okazję przyglądać się rozwojowi bezzałogowych statków powietrznych praktycznie od początku ich wykorzystania w polskiej przestrzeni powietrznej.
Dilectro powstało w 2015 roku, kiedy to bezzałogowe systemy powietrzne były nowością traktowaną jako ciekawostka technologiczna. Bardzo szybko okazało się, że są potężnym narzędziem oddziałowującym na praktycznie każdy aspekt naszego życia oraz funkcjonowania nowoczesnych organizacji.
Lotnictwo bezzałogowe jest bardzo mocno powiązane z rynkiem nowych
technologii
Bezzałogowe statki powietrzne bazują na najnowszych rozwiązaniach technologicznych wykorzystując standardy komunikacji bezprzewodowej, chmurę obliczeniową oraz algorytmy sztucznej inteligencji czy uczenia maszynowego.
Polska jest jedynym krajem w Unii Europejskiej, który posiada w pełni przygotowane przepisy prawne na szczeblu krajowym oraz międzynarodowym. Liberalne podejście oraz wczesna adaptacja bezzałogowych statków powietrznych z lotnictwem załogowym sprawiła, że w Polsce mamy do czynienia z jednymi z najbardziej rozbudowanych i zaawansowanych bezzałogowych systemów powietrzny w całej Europie.
Dron to jedynie składowa część bezzałogowego systemu powietrznego
Warto zwrócić uwagę na fakt, że „dron” jest jedynie częścią składową znacznie większego systemu, którego celem jest pozyskanie i przetworzenie danych. To właśnie informacje są kluczowym produktem wytwarzanym przez bezzałogowe systemy powietrzne.
Bezzałogowy system powietrzny z języka angielskiego znany również jako UAS (Unamanned Aircraft System) składa się z:
– Pilota – osoby posiadającej odpowiednie uprawnienia do wykonywania operacji lotniczych z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych;
– Operatora dronowego (element opcjonalny) – organizacji zarządzającej flotą bezzałogowych statków powietrznych oraz posiadającej certyfikowanych pilotów i przygotowane procedury wykonywania operacji lotniczych o podwyższonym ryzyku;
– Podsystemu łączności – wszystkich elementów, które odpowiadają za łączność bezzałogowego statku powietrznego z aparaturą sterującą, dodatkowymi modułami/sensorami oraz oprogramowaniem odpowiedzialnym za działanie całego systemu, przetwarzanie oraz przechowywanie danych;
– Platformy – drona dostosowanego do wykonywania operacji lotniczej np. quadrocoptera (wielowirnikowca) lub płatowca VTOL (pionowego startu i lądowania);
– Sensorów – głównego elementu systemu przenoszonego z wykorzystaniem bezzałogowego statku powietrznego, który służy do pozyskania danych;
– Danych – wszystkich informacji pozyskanych i przetwarzanych przez wszystkie elementy wchodzące w skład bezzałogowego systemu powietrznego.
Gwałtowny rozwój bezzałogowych systemów powietrznych na przestrzeni
ostatnich lat
W momencie startu Dilectro w 2015 roku mapa drogowa dronów składała się głównie z firm badawczych, instytutów naukowych czy też uczelni wyższych, które badały możliwości wykorzystania lotnictwa bezzałogowego w ramach działań R&D. Nie było wtedy jeszcze mowy o wysokiej komercjalizacji dronów i ich powszechnym wykorzystaniu w publicznej przestrzeni powietrznej. Warto zaznaczyć również, że większość konstrukcji były to produkty nisko-seryjne budowane przez entuzjastów oraz małe, lokalne biznesy.
Mapa drogowa dronów z 2022 roku jest kilkukrotnie większa od swojego odpowiednika z 2015 roku. Znajdziemy na niej znacznie więcej firm. Co istotne na liście znajduje się mnóstwo korporacji o światowym zasięgu, które zatrudniają setki osób. Zdywersyfikował się również podział organizacji dronowych na organizacje zajmujące się: sprzętem, oprogramowaniem, sensorami, dodatkami czy integracją wszystkich elementów w bezzałogowe systemy powietrzne. Kluczową rolę odgrywają aktualnie aplikacje i usługi chmurowe.
Dane – najważniejszy produkt pozyskiwany przez bezzałogowy system
powietrzny
Najważniejszym produktem pozyskiwanym z dronów są dane, które mają ogromną wartość dla klientów końcowych. Coraz więcej firm widzi potencjał danych pozyskiwanych z bezzałogowych systemów powietrznych i inwestuje w dedykowane oprogramowanie, które służy do jego przetwarzania.
Jak wyglądają dane pozyskane z bezzałogowych systemów powietrznych? W praktyce granicą wykorzystania dronów do pozyskania danych jest jedynie nasza wyobraźnia. Do najczęściej zbieranych danych zaliczamy:
– Chmurę punktów – dokładne odwzorowanie terenu z powietrza;
– Ortofotomapy – mapy cyfrowe terenu do projektowania i zarządzania etapami inwestycji budowlanych;
– Cyfrowe modele terenu – cyfrowe odwzorowanie uksztaltowania terenu w 3D przydatne przy realizacji inwestycji ziemnych czy badania objętości surowców;
– Cyfrowego bliźniaka – dokładnie odwzorowanie stanu rzeczywistego w przestrzeni cyfrowej do poddawania analiz, testów, prób,
– Indeksację roślin – rolnictwo 4.0 oraz rolnictwo precyzyjne wykorzystuje te dane do analizy roślin i upraw, stanu wegetacji, planowania dosiewów, oprysków czy monitorowania efektywności upraw
– Mapy termalne – szczególnie przydatne do inspekcji farm fotowoltaicznych oraz wykrywania usterek poszczególnych paneli.
– Materiały foto – wideo dla infrastruktury krytycznej oraz bezpieczeństwa – dane z powietrza wykorzystywane są do nadzorowanie, sprawdzania efektywności, zasadności wykorzystania , defektów i anomalii w działaniu infrastruktury krytycznej. Są również niezbędne do zachowania bezpieczeństwa publicznego. Często są poddawane analizie w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem narzędzi AI/uczenia maszynowego.
W wyżej wymienionych zastosowaniach bezzałogowy statek powietrzny jest tylko pewnym elementem układanki. Służy do pozyskania danych, które są później odpowiednio przetwarzane przez chmurę obliczeniową.
W jaki sposób chmura obliczeniowa wspiera bezzałogowe systemu powietrzne?
Jaki jest schemat przetwarzania danych pozyskanych z bezzałogowego systemu powietrznego przez chmurę obliczeniową?
Zasadniczo możemy podzielić go na cztery powiązane ze sobą etapy:
– Akwizycję – pozyskanie wszystkich elementów niezbędnych do wykonania operacji lotniczej – bezzałogowego statku powietrznego, operatora, uprawnień, zgodności z przepisami prawnymi;
– Procesowanie – wykonanie operacji lotniczej w celu pozyskania surowych danych;
– Analizę – przeanalizowanie pozyskanych danych z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania wspieranego przez chmurę obliczeniową;
– Przechowywanie – backup danych poddanych analizie oraz surowych plików pozyskanych z bezzałogowego systemu powietrznego.
Dla przykładu stworzenie cyfrowego bliźniaka średniej wielkości zakładu produkcyjnego lub obiektów infrastruktury krytycznej z zachowaniem odpowiedniej dokładności wymaga wykonania tysięcy zdjęć w wysokiej rozdzielczości z dokładnością do zaledwie kilku centymetrów, które trzeba później scalić. Proces taki z wykorzystaniem wysokowydajnej stacji roboczej może zająć wiele godzin. Z tego powodu wykorzystywana jest chmura obliczeniowa udostępniająca nieograniczoną moc obliczeniową na żądanie oraz pamięć masową z dostępem z dowolnego miejsca na ziemi, która jest automatycznie poddawana backupowi.
Wraz z chmurą obliczeniową dane pozyskane z bezzałogowych statków powietrznych przetwarzane są przez sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe. Elementy te wykorzystywane są, aby automatycznie i autonomicznie wykonywać wybrane czynności np. monitorowanie infrastruktury krytycznej.
Jak wyglądać będzie przyszłość wykorzystania chmury obliczeniowej w
bezzałogowych systemach powietrznych?
W praktyce bezzałogowe systemy powietrzne nie są w stanie w pełni wykorzystać swoich możliwości bez chmury obliczeniowej. Danych jest dużo, a będzie ich coraz więcej, co uniemożliwia łatwe ich przetwarzanie z wykorzystaniem podzespołów drona, jego aparatury czy pojedynczego komputera.
Przepisy prawne pozwalają wdrażać drony na coraz szerszą skalę, co oznacza coraz większą liczbę danych do przetworzenia.
Na rynku pojawiają się coraz lepsze i dokładniejsze moduły payload dla dronów – tj. kamery i sensory, które zbierają dane w coraz lepszej jakości – wyższej rozdzielczości oraz częstotliwości odświeżania. Pozyskujemy coraz lepsze dane, ale stają się one jednocześnie coraz cięższe. Dzięki 5G i rozproszonym środowisku jakim jest chmura obliczeniowa możemy je szybko i sprawnie przetwarzać i później magazynować.
Wydłużanie czasu i zasięgu dronów również umożliwia to kolejne trendy pozwalające na zbieranie coraz większej ilości danych.
Chmura obliczeniowa ma ogromny wpływ na rozwój masowych operacji flot oraz rojów dronów. Dzięki możliwościom chmury obliczeniowej możemy zdalnie zarządzać wieloma bezzałogowymi statkami powietrznymi oraz łączyć je w całość, aby wykonywać złożone operacje wieloma statkami. W przypadku tego wykorzystania musimy jednak zaczekać na odpowiednie przepisy prawne umożliwiające wykonywanie tego typu operacji lotniczych
Chmura obliczeniowa to także możliwość skorzystania z AI i uczenia maszynowego oraz wprowadzenie dronów z autonomią poziomu 5 – samodzielne podejmowanie decyzji dotyczącej wykonywanej operacji lotniczej.
Podsumowując, wykorzystanie chmury obliczeniowej w bezzałogowych systemach powietrznych otwiera nowe perspektywy i możliwości w dziedzinie lotnictwa. Drony stają się bardziej inteligentne, efektywne i wszechstronne dzięki analizie danych w chmurze, przetwarzaniu obrazów w czasie rzeczywistym, planowaniu tras lotu i przechowywaniu dużych ilości danych. Przewiduje się, że rozwój tej technologii będzie kontynuowany, a bezzałogowe systemy powietrzne wspierane przez potężne zasoby chmury obliczeniowej, będą odgrywały coraz ważniejszą rolę w wielu dziedzinach życia.
