MENÜ

Drónok „támadása” I. - A „drónok” megjelenése és hasznosítása a mezőgazdaságban

Oldalszám: 91-92
dr. Milics Gábor, Pörneczi Attila 2015.09.02.

A köznyelvben elterjedt drón kifejezéssel azonosított fedélzeti pilóta nélküli repülő eszközök az élet számos területén jelentek meg, így a mezőgazdaság is keresi alkalmazásuk lehetőségét. A hadiiparból kiinduló alkalmazásokból gyorsan játékszer lett, majd mára eljutottak ezek az eszközök arra a megbízhatósági szintre, és arra az ár-érték arányra, amikor is érdemes elgondolkodni azok munkába állításán.

A látványos fel- és leszálláson kívül azonban a hordozóeszközök komoly munka elvégzésére is képesek. Kétrészes cikksorozatunkban ezen eszközök megismertetését és alkalmazási lehetőségeinek bemutatását tűztük ki célul.

 

Alapfogalmak

Az egyszerűség kedvéért alkalmazott drón elnevezés (a GPS kifejezés analógiájára) helytelenül terjedt el a köztudatban. Valójában a pilóta nélküli repülőgépek (angolul: Unmanned Aerial Vehicle, UAV) azaz szó szerint „személyzet nélküli légi járművek” kifejezés lenne a pontos elnevezés, ami még pontosabban a fedélzeti pilóta nélküliséget jelenti, hiszen a repülő eszközöket ideális esetben képzett „drónpilóták” irányítják. Az eszközöket több alternatív névvel is ismerhetjük, legismertebb közülük a Remotely Piloted (Aerial) Vehicle, RPV, vagyis „távolról irányított (légi) jármű”.



Mire használhatók ezek az eszközök?

A válasz igen egyszerű: repülésre. Önmagában egy UAV önállóan csupán arra jó, hogy felemelkedjen és repülni lehessen vele. Az eszközök repülése lehet autonóm üzemmódú, amikor is az előre betáplált útvonalon repül az eszköz, illetve távirányítású, amikor a földi irányító pilóta végzi az eszköz repülését. A gyakorlatban a felelősségteljes pilóták a két repülési típust ötvözni szokták: a felszállást teljes kontroll alatt hajtja végre egy gyakorlott pilóta, majd a felvételezést autonóm üzemmódban végzi a gép. Ekkor a földi irányító személyzet folyamatosan ellenőrzi a gép állapotát és helyzetét, majd a munka befejeztével a leszállást ismételten a pilóta felügyeli, a repülő eszközt ő teszi le a földre. Amint az látható, a repülés során folyamatos kontrollra van szükség. Ezért a jelenleg közhasználatban drónnak nevezett eszközöket a szakmai közösség már az UAS (Unmanned Aerial System) néven használja. Ebben a kifejezésben benne van az is, hogy a repülő eszközön kívül egy földi irányító rendszer (Ground Control Station – GCS), egy kommunikációs eszköz (Datalink) és egyéb kiegészítők is megjelennek a biztonságos repülés érdekében (1. kép).

1. kép: az UAS-t felépítő legfontosabb rendszerelemek
1. kép: az UAS-t felépítő legfontosabb rendszerelemek

Ahhoz, hogy a mezőgazdaságban értelme is legyen az alkalmazásának különböző érzékelőkkel, szenzorokkal kell felszerelni a repülő eszközöket. A pilóta nélküli légi járművekre (UAV) szerelhető szenzorok számos fajtája ismert, a folyamatos fejlesztések és a miniatürizálás egyre több szenzorfajta elhelyezését teszi lehetővé ezeken a távérzékelési hordozóeszközökön. A szenzorok közül legismertebb a láthatófény tartományú kamera. A ma kereskedelmi forgalomban előforduló eszközök többnyire már beépített kamerával, esetleg kamerákkal vannak felszerelve. A láthatófény tartományban a földfelszíni felbontás, a kamera súlya, illetve annak távvezérelhetősége függvényében számos eszköz áll rendelkezésre. Legelterjedtebbek a kisméretű, jó felbontású akciókamerák, amelyek közül a GoPro tör vezető szerepre. A felvételezéshez használhatók egyéb kameratípusok, mint például a multispektrális, a hőtartományú, a lézerszkenner (Lidar) és a hiperspektrális szenzorok, hiszen már ezek az eszközök is elérték azt a kis méretet és könnyű súlyt, amely alkalmassá teszi azokat a pilóta nélküli légi járművek korlátozott emelőképessége mellett is a felszerelésre. Megfelelő gép esetén egyszerre több kamera is felszerelhető a repülő eszközre, csökkentve ezzel a repülések számát és növelve az adatmennyiséget (2. kép).

2. kép: egy előre tekintő láthatófény tartományú kamerával, illetve több adatrögzítő kamerával ellátott UAV (forrás: FlyBySense)
2. kép: egy előre tekintő láthatófény tartományú kamerával, illetve több adatrögzítő kamerával ellátott UAV (forrás: FlyBySense)

Felmerülhet a kérdés, hogy miért van szükség több kamera felszerelésére is? A repülő eszköz és a kiegészítő szenzorok feladata a mezőgazdasági alkalmazások során – eltekintve a munkagépekről vagy munkafolyamatokról készített látványképektől, illetve látványvideóktól – elsősorban a földfelszínről, az azt takaró növényzetről, vagy talajról áttekintő képet készíteni. Repülésbiztonsági szempontból ugyanakkor indokolt egy előre tekintő kamera, amely a repülés irányába néz. Ez persze nem minden esetben hasznos, hiszen ezek az eszközök sok esetben nem csak előre haladnak, hanem oldal irányba, esetleg hátrafelé is képesek repülni, ekkor viszont az előre tekintő kamerák nem segítenek az esetleges akadályok észlelésében.

A repülő eszközök két nagy csoportja különböztethető meg azok szárnyfelépítése és repülési tulajdonságai alapján. Az egyik a merevszárnyú, a másik a forgószárnyú eszközök csoportja. A két rendszer között alapvető különbség, hogy a merevszárnyú eszközök területteljesítménye sokkal jobb, bár a fel és leszálláshoz valamivel nagyobb a helyigényük. Kisebb területek, azaz néhány tíz hektár felvételezéséhez azonban a forgószárnyú eszközök alkalmazása indokoltabb. A területteljesítményt és az eszközök árát összevetve szintén a forgószárnyú eszközök bizonyulnak előnyösebbnek.

A mezőgazdaságban is alkalmazott merevszárnyas repülőgépek jelenleg mind elektromos motorral szereltek, deltaszárnyasak, és a vázukban kialakított helye van az ahhoz a típushoz optimális kameráknak és szenzoroknak. Ilyenek lehetnek például a svájci SenseFly által gyártott eBee vagy az amerikai Trimble UX5 (3. kép).

Drón 1_03

Drón 1_04
3. kép: eBee és Trimle UX5

Érdekességként megemlíthető, hogy korábban elterjedt volt a belsőégésű motorral szerelt változat is (4. kép).

Drón 1_05

kép: Meteor 3R és Meteor 3MA magyar fejlesztésű merevszárnyú repülők (forrás: fbsc.hu)
4. kép: Meteor 3R és Meteor 3MA magyar fejlesztésű merevszárnyú repülők (forrás: fbsc.hu)

Az elektromos motorral hajtott merevszárnyú gépek akkumulátorról üzemelnek, repülési idejük akár az 50–60 percet is elérheti. Mivel teljesen automatikus vezérléssel látták el őket egy repüléssel akár 12 km2 területet is le tudnak repülni, persze magasságtól függően. Ezek a gépek vagy kézből, vagy indító állványról indulnak, a második esetben azért, hogy az emberi hibákat minél jobban kiküszöböljék. Természetesen a földi irányítónak a megtervezett útvonaltól ezeknél a gépeknél is lehetősége van eltérni, azaz az automatikus repülési útvonalat meg lehet szakítani és a gépet le lehet vezényelni a földre.

A forgószárnyú, pilóta nélküli járművek (5. kép) előnye a merevszárnyas gépekkel szemben, hogy bárhol stabilan tudnak lebegni, ez különösen a gyümölcsösökben vagy erdők megfigyelésekor lehet fontos. Hátrányuk viszont a sok motor miatt a nagy energiafogyasztás, ezért repülési idejük és hatótávolságuk lényegesen kisebb a merevszárnyú repülőkénél.

Drón 1_07

Drón 1_08
5. kép: DJI F550 és a Microkopter repülő eszközei (forrás: saját kép)

Mielőtt bárki is túl az érdeklődésen és hobbirepülésen azon gondolkodna, hogy azonnal beszerez egy saját repülő eszközt érdemes elgondolkodni arról, hogy rendelkezik-e elegendő affinitással, hogy kezelje, programozza, javítsa a gépet, illetve ha használható felvételeket szeretne, tudja-e alkalmazni az adott szoftvereket egy kiértékelésre alkalmas felvétel elkészítéséhez. Jelenleg az tűnik járható útnak, hogy a célfeladat és célterület nagyságának függvényében meghatározott géptípusok üzemeltetését érdemes a piacon már elérhető szolgáltatásként igénybe venni.

Ezzel elkerülhető egyben a szabályozás körül még mindig homályos aggodalom is. Jelenleg a hazai szabályozás várva várt megjelenése hiányában az UAV-ket alkalmazók és ellenzők eltérő állásponton vannak. Van, aki szerint hivatalos szabályozás hiányában – megfelelő biztonsági, adatvédelmi és etikai szabályokat betartva – a repülés lehetőségét nem szabadna korlátozni, mások szerint a jelenleg érvényes szabályozás hiányában a korábbi törvényeket figyelembe véve kell ezeket az eszközöket alkalmazni, azaz repülési engedélyeket, avagy légtérhasználati engedélyt kell kérni a repülési hatóságtól, ami minimum 30 napot vesz igénybe. Könnyen belátható, hogy ez a gyakorlattól nagyon messze van. A „drónokat” alkalmazók közül is egyre többen vannak, akik szerint a megoldás egy olyan önszabályozó rendszer gyakorlatba is átültethető alkalmazása lehet, amely kellő mértékben enged szabad felhasználást bizonyos géptípusok részére (ez a hobby repülés, vagy játék kategória), azonban a komolyabb gépeknél megköveteli a repülési hatóság felé a bejelentést, illetve lajstromba vételt, a légtérhasználat önkéntes bejelentését, felelősségbiztosítás meglétét, valamint a képzést bizonyító dokumentumokat is.

A „drónokat” üzemeltető közösség felelősségteljes tagjai már rendelkeznek olyan felülettel, ahol a repüléseiket bejelentik (dronhive.com), így mintegy légteret foglalva maguknak, ezzel is biztosítva a biztonságos repüléseket.

A gépkiválasztás, az üzemeltetés, az adatnyerés és feldolgozás tehát megfelelő szakértelmet kíván, de jelenleg úgy tűnik, hogy a mezőgazdaság számára is tartogathat lehetőséget a távérzékelésnek ezen formája. Hogy mire lehet használni, és milyen lehetőségek vannak a „drónok” alkalmazására, arról a cikksorozat következő számában lesz szó.

Milics Gábor, Pörneczi Attila