Le drone : qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?

Qu’est-ce qu’un drone ?

Un drone est un aéronef sans pilote. Les drones sont plus officiellement connus sous le nom de véhicules aériens sans pilote (UAV) ou de systèmes d’aéronefs sans pilote. Essentiellement, un drone est un robot volant qui peut être contrôlé à distance ou voler de façon autonome en utilisant des plans de vol contrôlés par logiciel dans ses systèmes intégrés, qui fonctionnent en conjonction avec des capteurs embarqués et un système de positionnement global (GPS).

Les drones sont le plus souvent associés à l’armée. Ils étaient initialement utilisés pour l’entraînement au tir anti-aérien, la collecte de renseignements et, de manière plus controversée, comme plateformes d’armes. Aujourd’hui, les drones sont également utilisés dans une série de rôles civils, dont les suivants :

la recherche et le sauvetage
surveillance
surveillance du trafic
surveillance de la météo
lutte contre les incendies
usage personnel
photographie par drone
vidéographie
agriculture
services de livraison

Comment fonctionnent les drones ?

Les drones ont deux fonctions de base : le mode de vol et la navigation.

Pour voler, les drones doivent disposer d’une source d’énergie, comme une batterie ou du carburant. Ils ont également des rotors, des hélices et un cadre. Le cadre d’un drone est généralement constitué d’un matériau composite léger pour réduire le poids et augmenter la maniabilité.

Les drones nécessitent un contrôleur, qui permet à l’opérateur d’utiliser des télécommandes pour lancer, diriger et faire atterrir l’appareil. Les contrôleurs communiquent avec le drone à l’aide d’ondes radio, comme le Wi-Fi.

Quelles sont les caractéristiques et les composants courants des drones ?

Les drones comportent un grand nombre de composants, notamment :

des régulateurs de vitesse électroniques, qui contrôlent la vitesse et la direction d’un moteur ;
un contrôleur de vol ;
le module GPS
une batterie ;
une antenne ;
récepteur ;
caméras ;
des capteurs, y compris des capteurs à ultrasons et des capteurs de prévention des collisions ;
un accéléromètre, qui mesure la vitesse ; et
un altimètre, qui mesure l’altitude.

Les caractéristiques des drones varient en fonction de l’utilisation qui en est faite. Voici quelques exemples de caractéristiques :

divers types de caméras avec des capacités de haute performance, de zoom et de steadycam à cardan et d’inclinaison ;
une intelligence artificielle (IA) qui permet au drone de suivre des objets ;
des fonctions de réalité augmentée qui superposent des objets virtuels sur le flux de la caméra du drone ;
le format de stockage des médias ;
la durée maximale de vol, qui détermine combien de temps le drone peut rester en l’air ;
les vitesses maximales, y compris l’ascension et la descente ;
la précision du vol stationnaire
la portée de détection des obstacles ;
le maintien en altitude, qui maintient le drone à une altitude fixe ;
le flux vidéo en direct ; et
les journaux de vol.

Les systèmes de navigation, tels que le GPS, sont généralement logés dans le nez du drone. Le GPS d’un drone communique sa position précise au contrôleur. Un altimètre embarqué peut communiquer des informations sur l’altitude. L’altimètre aide également à maintenir le drone à une altitude spécifique si le contrôleur en désigne une.

Les drones peuvent être équipés de capteurs, notamment de capteurs de distance à ultrasons, laser ou lidar, de capteurs de temps de vol, de capteurs chimiques et de capteurs de stabilisation et d’orientation. Les capteurs visuels offrent des données fixes et vidéo. Les capteurs rouges, verts et bleus recueillent les longueurs d’ondes visuelles standard rouges, vertes et bleues, et les capteurs multispectraux recueillent les longueurs d’ondes visibles et non visibles, comme l’infrarouge et l’ultraviolet. Les accéléromètres, les gyroscopes, les magnétomètres, les baromètres et le GPS sont également des caractéristiques courantes des drones.

Par exemple, les capteurs thermiques permettent des applications de surveillance et de sécurité, comme la surveillance du bétail et la détection des signatures thermiques. Les capteurs hyperspectraux aident à identifier les minéraux et la végétation, et sont idéaux pour la santé des cultures, la qualité de l’eau et la composition des surfaces.

Certains drones utilisent des capteurs pour détecter les obstacles et éviter les collisions. Au départ, les capteurs étaient conçus pour détecter les objets situés devant le drone. Certains drones permettent désormais de détecter les obstacles dans cinq directions : devant, derrière, en dessous, au-dessus et d’un côté à l’autre.

Pour atterrir, les drones utilisent des systèmes de positionnement visuel avec des caméras orientées vers le bas et des capteurs à ultrasons. Les capteurs à ultrasons déterminent la proximité du drone par rapport au sol.