Les drones, parfois appelés "UAV" pour "Unmanned Aerial Vehicles", accomplissent des tâches allant du plus banal au plus dangereux. Ces aéronefs ressemblant à des robots peuvent aussi bien secourir des victimes d'avalanches que déposer des produits alimentaires sur le pas de votre porte - et presque partout ailleurs.

DÉFINITION DU DRONE

Un drone désigne tout véhicule aérien qui reçoit des commandes à distance d'un pilote ou qui s'appuie sur un logiciel pour un vol autonome. De nombreux drones présentent des caractéristiques telles que des caméras pour collecter des données visuelles et des hélices pour stabiliser leurs schémas de vol. Des secteurs comme la vidéographie, la recherche et le sauvetage, l'agriculture et le transport ont adopté la technologie des drones. Développés à l'origine pour les industries militaire et aérospatiale, les drones ont trouvé leur place dans le grand public en raison des niveaux accrus de sécurité et d'efficacité qu'ils apportent. Ces drones robotisés fonctionnent sans pilote à bord et avec différents niveaux d'autonomie. Le niveau d'autonomie d'un drone peut aller du pilotage à distance (un humain contrôle ses mouvements) à l'autonomie avancée, ce qui signifie qu'il s'appuie sur un système de capteurs et de détecteurs LiDAR pour calculer ses mouvements. Les différents drones sont capables de se déplacer à des hauteurs et des distances variables. Les drones à très courte portée ont généralement la capacité de parcourir jusqu'à cinq kilomètres et sont principalement utilisés par les amateurs. Les drones à courte portée ont une portée d'environ 30 miles. Les drones à courte portée peuvent parcourir jusqu'à 90 miles et sont principalement utilisés pour l'espionnage et la collecte de renseignements. Les drones de moyenne portée ont une portée de 400 miles et peuvent être utilisés pour la collecte de renseignements, les études scientifiques et la recherche météorologique. Les drones à plus longue portée sont appelés drones "d'endurance" et ont la capacité d'aller au-delà de la portée de 400 miles et jusqu'à 3 000 pieds dans les airs. Comme les drones peuvent être contrôlés à distance et peuvent voler à des distances et des hauteurs variables, ils sont les candidats parfaits pour accomplir certaines des tâches les plus difficiles au monde. On peut les trouver en train d'aider à la recherche de survivants après un ouragan, de donner aux forces de l'ordre et aux militaires un œil dans le ciel lors de situations terroristes et de faire progresser la recherche scientifique dans certains des climats les plus extrêmes de la planète. Les drones ont même fait leur entrée dans nos foyers et servent de divertissement pour les amateurs et d'outil vital pour les photographes.

Comment fonctionnent les drones ?

De nombreuses pièces sont impliquées dans les coulisses pour permettre le fonctionnement sans faille des drones, il est donc important de se familiariser avec la technologie sans pilote ou à distance qui compose le système d'un drone. Qu'il s'agisse de transmettre des commandes ou de garantir un poids raisonnable, les pilotes doivent prendre en compte les différents facteurs qui font qu'un drone est adapté à des tâches spécifiques. Parmi les nombreuses variables en jeu, certains des composants les plus critiques d'un drone sont sa station de contrôle au sol (GCS), sa charge utile et ses liaisons de données.

Véhicules aériens sans pilote

Les drones sont communément appelés véhicules aériens sans pilote (UAV), alors que l'ensemble du système qui permet à un drone de fonctionner est un UAS (Unmanned Aerial System). L'UAV est le cœur de l'UAS et possède des ailes fixes ou une construction mono- ou multi-rotative pour le vol. Il existe également des drones plus légers que l'air, comme les dirigeables et les ballons, et de petits drones à ailes battantes.

DÉFINITION DU DRONE Un autre nom pour les drones est celui de véhicule aérien sans pilote (UAV), qui est un aéronef qui ne nécessite pas la présence physique d'un pilote à bord. Les drones sont souvent séparés en deux catégories : civils et militaires. Alors que les drones civils sont utilisés pour la livraison de colis et les loisirs, les drones militaires sont utilisés pour des missions de reconnaissance et pour effectuer des frappes offensives sur des cibles ennemies.

    Station de contrôle au sol (GCS) Les stations de contrôle au sol sont l'unité de contrôle centrale qui permet à un UAV de voler et à un UAS de fonctionner. Ces stations peuvent être aussi grandes qu'un bureau avec plusieurs vues ou aussi petites qu'un contrôleur portable ou même une application. Le GCS peut être contrôlé par l'utilisateur ou exploité via des satellites et est capable de contrôler le vol, de commander les capteurs de la charge utile, de fournir des relevés d'état, de planifier la mission et d'attacher le système de liaison de données.  

Charges utiles

Les drones, et plus précisément les drones, existent en différentes tailles et sont capables de transporter des charges utiles de taille tout aussi variable. Qu'il s'agisse de médicaments pour sauver des vies, de colis ou autres, les drones constituent une méthode de livraison efficace, mais ils doivent être construits en fonction de la tâche à accomplir. De nombreux drones sont capables de traverser rapidement des océans, tandis que d'autres peuvent être limités à quelques milliers de pieds. Certains drones peuvent être capables de transporter des centaines de livres, tandis que d'autres ne peuvent en transporter que moins de dix. Il est essentiel que les opérateurs choisissent le bon drone pour les aider à accomplir leur travail.  

Liens de données

Les liaisons de données agissent comme un centre de transmission qui permet au drone de communiquer avec l'opérateur au sol pendant le vol. Utilisant généralement la technologie des fréquences radio pour communiquer, la liaison de données fournit à l'opérateur des données cruciales telles que le temps de vol restant, la distance par rapport à l'opérateur, la distance par rapport à la cible, l'altitude de la vitesse de l'air, etc. Un contrôle de drone à 2,4 GHz pour le contrôle et à 5 GHz pour la vidéo fournira à l'opérateur environ quatre miles d'utilisation, tandis que les fréquences de 900 MHz pour le contrôle de vol et de 1,3 GHz pour le contrôle vidéo peuvent fournir plus de 20 miles d'utilisation - ajoutant à la liste des raisons pour lesquelles les pilotes doivent utiliser le bon drone pour la tâche qu'ils veulent accomplir.

Comment les drones volent-ils ?

Les drones dépendent d'un certain nombre de pièces qui fonctionnent ensemble afin d'accomplir des tâches dans des conditions changeantes. Les gyroscopes et les capacités de décollage et d'atterrissage verticaux (VTOL) facilitent le contrôle à distance des drones, tandis que les technologies GPS et LiDAR leur confèrent un sens aigu de l'orientation. Il faut toutes ces pièces pour créer un drone fonctionnel capable de balayer son environnement tout en supportant une série d'environnements.

Drones VTOL

De nombreux drones, généralement des drones multi-rotors, sont considérés comme des drones à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) en raison de leur capacité à décoller, voler, faire du surplace et atterrir en position verticale.

GNSS pour les drones

Présents dans de nombreux types de drones, les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) doubles, comme le GPS et le GLONASS, sont capables de fonctionner à la fois en mode non-satellite et en mode satellite, offrant ainsi une meilleure connectivité pendant les opérations. Le GNSS permet à la technologie de sécurité du retour au domicile de fonctionner sur un drone et peut être activé par la télécommande de la station au sol. Les pilotes peuvent ainsi être informés de la disponibilité d'un nombre suffisant de satellites GNSS pour que le drone puisse voler de manière autonome, de la position actuelle du drone par rapport au pilote et du "point d'origine" auquel le drone doit retourner. En plus d'être contrôlable par le contrôleur, le retour au domicile peut également être activé automatiquement lorsque la batterie est faible ou en cas de perte de contact entre le drone et le contrôleur.

Drones LiDAR

Les drones LiDAR sont équipés de capteurs LiDAR, qui étudient les paysages et compilent des données détaillées pouvant être utilisées pour construire des modèles 3D. Les drones équipés de LiDAR peuvent présenter des données bien plus précises que les drones dépourvus de cette technologie. En plus de faciliter la navigation sur diverses surfaces, le LiDAR permet aux drones de repérer des cibles dans les missions de recherche et de sauvetage, d'évaluer les cultures dans l'agriculture, etc.

Les gyroscopes dans les drones

Les gyroscopes consistent en une roue qui peut tourner dans n'importe quelle direction sur son axe et sont utilisés dans les drones pour mesurer la vitesse de rotation. Comme un gyroscope se concentre sur l'inclinaison d'un drone, il devient essentiel pour assurer la stabilité. Ainsi, les drones peuvent maintenir leur direction et offrir une expérience de vol fluide.

TYPES DE DRONES

Il existe plusieurs types de drones, chacun étant adapté aux exigences uniques de différents secteurs. Par exemple, certaines personnes ont besoin de drones légers pour tenir un appareil photo, tandis que d'autres ont besoin de drones robustes pour transporter des fournitures médicales lourdes. Par conséquent, les entreprises produisent des drones de quatre types principaux : hélicoptère mono-rotor, multirotor, à voilure fixe et à voilure fixe hybride VTOL.

LES TYPES DE DRONES LES PLUS COURANTS

• Drones hélicoptères mono-rotor
• Drones multirotor
• Drones à ailes fixes
• Drones hybrides VTOL à ailes fixes

Drones hélicoptères mono-rotor

Les hélicoptères mono-rotor ressemblent à de petits hélicoptères et peuvent être alimentés au gaz ou à l'électricité. La pale unique et la possibilité de fonctionner au gaz contribuent à sa stabilité et lui permettent de voler sur de plus longues distances. Ces drones sont généralement utilisés pour transporter des objets plus lourds, notamment des systèmes LiDAR, qui peuvent être utilisés pour arpenter les terres, étudier les tempêtes et cartographier l'érosion causée par réchauffement climatique.

Drones multirotor

Les drones multirotors font généralement partie des drones les plus petits et les plus légers du marché. Ils ont une distance, une vitesse et une hauteur limitées, mais constituent le véhicule volant idéal pour les passionnés et les photographes aériens. Ces drones peuvent généralement passer 20 à 30 minutes dans les airs en transportant une charge utile légère, comme un appareil photo.

Drones à ailes fixes

Les drones à voilure fixe ressemblent à des avions normaux, où les ailes fournissent la portance au lieu des rotors, ce qui les rend très efficaces. Ces drones utilisent généralement du carburant au lieu de l'électricité, ce qui leur permet de planer dans les airs pendant plus de 16 heures. Comme ces drones sont généralement beaucoup plus grands, et en raison de leur conception, ils doivent décoller et atterrir sur des pistes, tout comme les avions. Les drones à voilure fixe sont utilisés par les militaires pour effectuer des frappes, par les scientifiques pour transporter de grandes quantités d'équipement et même par les organisations à but non lucratif pour livrer de la nourriture et d'autres biens dans des zones difficiles à atteindre.

Drones hybrides VTOL à ailes fixes

Les drones VTOL hybrides à aile fixe sont un mélange de drones à aile fixe et de drones à rotor, avec des rotors fixés aux ailes. Grâce à son approche hybride, cette technologie offre aux utilisateurs l'endurance d'un modèle à voilure fixe et les capacités de vol vertical d'un modèle à rotor. Les entreprises tirent parti de cette combinaison, en s'appuyant sur les drones hybrides VTOL à voilure fixe pour réduire davantage les délais de livraison tout en offrant une expérience de vol plus polyvalente.

À QUOI SERVENT LES DRONES ?

L'ARMÉE N'EST PAS LA SEULE INDUSTRIE QUI UTILISE DES DRONES. AUJOURD'HUI, LES DRONES AMÉLIORENT L'EFFICACITÉ ET LA SÉCURITÉ DE PRESQUE TOUTES LES INDUSTRIES IMAGINABLES. | IMAGE : SHUTTERSTOCK A quoi servent les drones ? UTILISATIONS ET APPLICATIONS DES DRONES

• Drones militaires
• Des drones pour la livraison
• Des drones pour les secours d'urgence
• Les drones dans l'agriculture
• Les drones dans l'espace
• Des drones pour la conservation de la faune et de l'histoire
• Les drones en médecine
• Les drones pour la photographie

Drones militaires

L'utilisation la plus ancienne, la plus connue et la plus controversée des drones est probablement celle de l'armée. Les armées britannique et américaine ont commencé à utiliser des formes très basiques de drones au début des années 1940 pour espionner les puissances de l'Axe. Les drones d'aujourd'hui sont beaucoup plus avancés que les drones d'antan, équipés d'imagerie thermique, de télémètres laser et même d'outils pour effectuer des frappes aériennes. L'un des plus importants drones militaires utilisés aujourd'hui est le MQ-9 Reaper. Cet appareil mesure 36 pieds de long, peut voler à 50 000 pieds dans les airs sans être détecté et est équipé d'une combinaison de missiles et d'outils de collecte de renseignements.

Des drones pour la livraison

Les drones de livraison sont généralement des drones autonomes utilisés pour transporter de la nourriture, des colis ou des marchandises jusqu'au seuil de votre porte. Ces véhicules volants sont connus sous le nom de drones de livraison du "dernier kilomètre", car ils sont utilisés pour effectuer des livraisons à partir de magasins ou d'entrepôts situés à proximité. Les détaillants et les chaînes d'épicerie de tout le pays se tournent vers les drones comme alternative de livraison plus efficace, au lieu de compter sur des chauffeurs de livraison avec des camions inefficaces. Ces drones peuvent transporter 55 livres de marchandises jusqu'à votre porte d'entrée sans que vous ayez à sortir de chez vous. Amazon, Walmart, Google, FedEx, UPS et de nombreuses autres grandes marques testent toutes différentes versions de drones de livraison.

Des drones pour les secours d'urgence

Parfois, il n'est pas assez sûr d'envoyer des humains dans une situation de sauvetage, en raison de l'ampleur ou de la gravité de la catastrophe. C'est là que les drones interviennent. Dans le cas d'un bateau chaviré ou d'une personne qui se noie, les autorités peuvent lancer un véhicule sous-marin autonome (AUV) dans l'eau pour participer au sauvetage. En cas d'avalanche, des drones sont déployés pour rechercher les personnes prises dans la neige. Le constructeur d'aéronefs Kaman a même mis au point un hélicoptère sans pilote, appelé K-MAX, conçu pour transporter plus de 2 000 kg de marchandises. Le K-MAX a déjà été utilisé en Chine et en Australie pour aider à combattre les incendies.

Les drones dans l'agriculture

Les drones se sont avérés bénéfiques pour l'industrie agricole également, en présentant aux agriculteurs plusieurs façons d'optimiser leurs exploitations pour maximiser l'efficacité et réduire les contraintes physiques. La réalisation d'enquêtes sur le terrain, l'ensemencement des champs, le suivi du bétail et l'estimation du rendement des cultures sont tous facilités par l'utilisation de drones tout en faisant gagner un temps précieux aux professionnels de l'agriculture.

Les drones dans l'espace

La NASA et l'armée de l'air américaine ont testé secrètement des avions sans pilote destinés à voyager dans l'espace. L'UAV X-37B est le drone ultra-sécurisé de l'armée de l'air qui ressemble à une navette spatiale miniature. Il tourne discrètement autour de la Terre depuis deux ans, établissant le record du plus long vol d'un aéronef sans pilote (781 jours et plus). Bien que vague, l'armée de l'air a déclaré que "les objectifs principaux du X-37B sont doubles : technologies de vaisseaux spatiaux réutilisables pour l'avenir de l'Amérique dans l'espace et exploitation d'expériences qui peuvent être ramenées et examinées sur Terre." Il semble que les drones soient devenus une priorité lorsqu'il s'agit de l'avenir de l'exploration spatiale et de l'innovation.

Des drones pour la conservation de la faune et de l'histoire

Les drones constituent une alternative moins coûteuse et plus efficace pour la conservation de la faune. Le suivi des populations d'animaux sauvages est presque impossible avec des humains au sol. Le fait d'avoir un œil dans le ciel permet aux défenseurs de la faune de suivre des groupes d'animaux errants, allant des orangs-outans de Bornéo aux bisons des grandes plaines, afin d'avoir une meilleure idée de la santé de leurs espèces et de leurs écosystèmes. Les drones de conservation sont également des outils parfaits dans la lutte contre le braconnage en Asie et en Afrique. Les drones sont également utilisés pour les efforts de reforestation dans le monde entier. Ces drones parcourent les sols des forêts décimées par les incendies et larguent des vaisseaux remplis de graines, d'engrais et de nutriments qui aideront un arbre à renaître de ses cendres. Depuis le début des années 1990, environ 300 millions d'hectares de terres ont été déboisés. Ce qui prendrait environ 300 ans aux humains pour reboiser peut être réalisé plus efficacement grâce à la technologie des drones planteurs de graines. Enfin, les drones jouent un rôle déterminant dans les efforts de conservation historique. Les drones sont utilisés pour cartographier en 3D des sites historiques tels que Tchernobyl, les sites de la Grèce antique à Ephèse, en Turquie, et les cimetières juifs dans toute l'Europe. Le point d'observation permet aux spécialistes de la préservation historique de trouver des indices sur la culture et l'architecture tout en utilisant l'imagerie 3D pour recréer des sites perdus.

Les drones en médecine

Comment faire parvenir des fournitures médicales aux personnes vivant dans des zones difficiles d'accès ? Quel outil pourriez-vous utiliser pour livrer des organes aux patients transplantés ? Les drones sont la réponse à ces deux questions. En ce moment, des drones sont utilisés pour acheminer des fournitures médicales d'urgence et des marchandises vers des communautés isolées de l'Alaska rural. Au lieu de s'en remettre aux traîneaux à chiens, aux motoneiges ou aux ambulances qui ne supportent pas la neige, les habitants de l'Alaska font confiance aux drones pour recevoir rapidement des fournitures médicales vitales. Les drones sont également utilisés pour livrer les organes donnés aux patients transplantés. Récemment, un rein a été transporté par un drone spécialement conçu d'un hôpital du Maryland à un autre en un peu moins de cinq minutes. Cela pourrait réduire la lenteur alarmante avec laquelle les dons arrivent habituellement (s'ils arrivent tout court). Habituellement, les organes sont livrés par des vols affrétés ou commerciaux. Les retards et les erreurs de jugement entraînent des retards dangereux de deux heures ou plus pour 4 % de toutes les livraisons d'organes. Les drones peuvent réduire considérablement ces délais tout en offrant une méthode de transport d'organes plus sûre et sécurisée.

Les drones pour la photographie

Les drones ont été une aubaine pour les photographes qui utilisent des drones pour prendre de vastes photos aériennes. Vous vous êtes déjà demandé ce que c'était que d'avoir une vue d'ensemble de votre ville, plage ou immeuble préféré ? Il existe des drones spécialement conçus pour la photographie qui offrent une nouvelle façon de photographier certaines de vos destinations préférées depuis le ciel.

Faut-il un permis pour piloter un drone ?

Jusqu'en 2016, les entreprises commerciales qui utilisaient la technologie des drones étaient tenues de posséder une licence de pilote, quel que soit leur secteur d'activité. Cependant, de nouvelles réglementations gouvernementales sont entrées en jeu, qui obligent les personnes pilotant des drones à des fins commerciales à obtenir un certificat de pilote à distance en passant un test de connaissances aéronautiques. L'examen consiste en 60 questions à choix multiples, portant sur des sujets tels que la réglementation relative aux privilèges de qualification des systèmes aériens sans pilote (UAS), les limitations et les opérations de vol, les effets de la météo sur les performances des UAS, les procédures d'urgence, la réglementation des aéroports, la prise de décision, la maintenance, etc. Pour pouvoir passer l'examen, il faut avoir au moins 16 ans, être capable de lire, comprendre, parler et écrire l'anglais, et être en assez bonne condition physique et mentale pour piloter un drone.

Quels sont les défis posés par les drones ?

Les drones offrent plusieurs solutions aux défis émergents et persistants des industries. Cependant, beaucoup ont exprimé leur inquiétude quant à l'impact négatif potentiel de la croissance de ces appareils.

Les drones et la vie privée

Les drones étant équipés de caméras pour fonctionner, ce qui permet souvent aux opérateurs de prendre des photos et d'enregistrer des vidéos, beaucoup ont manifesté leur mécontentement à l'idée d'être capturés sans leur consentement. Plusieurs lois existent pour empêcher les drones de trop empiéter sur la vie privée des autres, mais de nombreux utilisateurs choisissent d'ignorer ces lois.

Espace aérien pour les drones

Depuis que les drones occupent l'espace aérien et que nombre d'entre eux sont capables d'atteindre des hauteurs rivalisant avec celles d'un avion à réaction, des inquiétudes ont été exprimées quant à la possibilité que les drones provoquent ou exacerbent des catastrophes et des situations d'urgence. Les drones sont souvent difficiles à repérer sur les radars du trafic aérien et présentent de nouveaux obstacles pour les pilotes d'avion et d'hélicoptère en vol. Dans certains cas, la présence d'un drone peut même empêcher les avions de secours d'apporter leur aide, comme dans les régions du sud-ouest américain touchées par les incendies de forêt.

Crashs de drones

Qu'ils soient dans les airs ou au sol, tous les aéronefs pilotés par l'homme présentent un risque inhérent d'écrasement, même s'ils sont sans pilote. Les drones fonctionnent avec des batteries limitées, possèdent des hélices qui tournent rapidement pour assurer la sustentation et peuvent tomber de très grandes hauteurs, ce qui représente un risque important pour les personnes, les biens et l'environnement à mesure que le nombre de drones utilisés augmente.

Les drones et la cybersécurité

À mesure que les drones gagnent en popularité dans la vie quotidienne et militaire, ils deviennent une cible plus importante pour les cyberattaques. Les pirates peuvent fournir de fausses coordonnées GPS pour prendre le contrôle d'un drone, et ils peuvent même intercepter les données transmises entre un drone et sa télécommande. Les gens doivent prendre des précautions supplémentaires pour protéger les drones et les informations qu'ils stockent, comme la mise en place d'un logiciel antivirus, l'adoption de correctifs pour les micrologiciels et l'utilisation de mots de passe forts.