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Entender los sensores para drones

Los mejores sensores para drones

Entender los sensores para drones

Cuando los drones aparecen en una conversación informal, el enfoque suele estar en el factor «sexy». ¿A que altura y velocidad puede volar tu dron? ¿Qué tan maniobrable es? ¿Cuánta carga útil puede llevar? ¿Cuanto tiempo puede volar? Vamos a intentar entender los sensores para drones.

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Pero la verdadera salsa secreta en el estofado de tecnología de drones, el lado menos atractivo, se encuentra en los sensores de UAV. Esas cosas extrañas pegadas a la parte inferior o a los lados de ese sexy dron: los héroes olvidados, los caballos de batalla del sector de los drones.

Un dron sin una matriz de sensores decente a menudo no es más que un juguete de pasatiempo. Los drones comerciales dependen de sensores como LIDAR, térmicos y multiespectrales y de una serie de otros «doo-hickies» para inspeccionar minas y servicios públicos, analizar las condiciones de los cultivos, encontrar personas desaparecidas y recopilar datos científicos vitales.

Una inmersión profunda en el mundo de los sensores aéreos puede terminar en aguas profundas. Aquí hay una descripción general útil necesaria para entender los sensores para drones.

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Sensores pasivos vs activos

Para comprender mejor una descripción general de los sensores, debemos comprender la diferencia entre sensores activos y pasivos. Nota: muchas matrices de sensores a veces implementan una combinación de ambos.

Los sensores activos están bien activos. Emiten algún tipo de onda o radiación. Los ejemplos incluyen LiDAR, radar o sonar. Usando los sentidos humanos como analogía, un sensor activo se parece a su voz. Emite ondas sónicas cuando habla, gruñe, eructa, ríe o grita (con suerte no al mismo tiempo, consulte a un médico).

Los sensores pasivos detectan ondas o radiación y reciben información a medida que se detecta en el mundo natural. Tus ojos y oídos son sensores pasivos que reciben luz u ondas sónicas. Los ejemplos incluyen sensores infrarrojos / térmicos o cámaras especializadas.

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Sensor de Drones LiDAR

La tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging) se parece a su tecnología de radar hermana; pero, en lugar de emitir y liberar ondas de radio (la “r” en el radar), produce y mide pulsos láser rápidos.

El sensor se usa para medir la distancia desde sí mismo hasta su área objetivo. Lo hace calculando el tiempo entre la liberación del pulso y el momento en que el pulso se refleja y se recibe.

Cuando se combina con potentes ortomosaicos o software de análisis de datos, la funcionalidad LiDAR puede crear imágenes de superficie digital de alta resolución, cartografiar el terreno y la elevación a través del modelado 3D . También se puede recopilar y analizar en datos de nubes de puntos.

El juego final para la mayoría de las misiones de drones LiDAR es estudiar paisajes, sitios y terrenos para producir una nube de puntos en 3D. Los datos recibidos pueden luego ser procesados ​​por potentes computadoras para producir el modelo de salida deseado. La recopilación y el análisis de estos datos de precisión son útiles en varios sectores, incluidos la minería, la construcción , la inspección de servicios públicos y la agricultura .

LiDAR es una de las tecnologías de sensores más precisas; pero la precisión tiene un precio: los sistemas de alta gama pueden costar entre 50 000 y 100 000 Euros. Como resultado, a la mayoría de los usuarios les resulta más rentable contratar un servicio de drones. Además, muchas empresas de drones, como DJI, venden UAV con sensores LiDAR preinstalados.

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El negocio del sensor LiDAR

Como uno de los conjuntos de sensores más populares y precisos, LiDAR es un gran negocio. Un informe reciente de Mordor Intelligence señala:

“En 2019, el mercado de drones LiDAR se valoró en 38,16 millones de dólares y se prevé que alcance un valor de 229,55 millones de dólares en 2025, registrando una [tasa de crecimiento anual compuesta] del 34,88 por ciento durante el período de pronóstico, 2020-2025. El mercado de drones LiDAR está creciendo significativamente durante el período de pronóstico, debido al uso creciente de drones en varias verticales de usuarios finales, como aeroespacial y defensa, agricultura y silvicultura, y gestión de recursos naturales, minería y exploración de petróleo y gas, entre otros.»

Los principales proveedores de soluciones LiDAR incluyen Phoenix Lidar Systems, LidarUSA, Riegl Laser Measurement Systems, DraganFly UAS, Xena OnyxScan Advanced Lidar Systems, LidarUSA y Leddartech.

Los equipos LiDAR requieren tres componentes además del láser:

Los escáneres y la óptica determinan la velocidad a la que las imágenes se pueden escanear y desarrollar en un sistema de análisis, así como la resolución y el alcance de la imagen. Los métodos de escaneo incluyen espejos de plano oscilante dual, espejos poligonales, escáner de doble eje y acimut y elevación.

El fotodetector registra y «lee» las señales devueltas; hay dos tipos: detectores de estado sólido y fotomultiplicadores .

Los sistemas LiDAR aéreos u otros sistemas móviles también requieren una combinación de GPS y unidad de medición de inercia para proporcionar lecturas geográficas y posicionales precisas.

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Sensor de Drones Térmico

Como su nombre lo indica, los sensores térmicos miden la temperatura de la superficie. Cada objeto en la tierra (excepto un objeto en cero absoluto) emite una firma de calor. Los sensores térmicos capturan esa firma y comparten las señales con un analizador para proporcionar datos vitales en todo el espectro.

Entender los sensores de drones

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Al igual que el cerebro y los ojos trabajan juntos para producir una sensación de color, los sensores térmicos, un sensor pasivo, recopilan y envían datos al «cerebro de hardware» de la matriz que puede expresar modelos de color visibles para la evaluación humana.

La mayoría de los drones utilizan una combinación de una cámara de infrarrojos especial junto con la matriz de sensores térmicos. Los sensores térmicos se utilizan ampliamente en el campo de la inspección de drones .

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Usos de los sensores térmicos en Drones

  • Determinar la salud de los cultivos en cientos de acres midiendo los cambios en la temperatura ambiente de un cultivo a otro;
  • Identificación de equipos de sobrecalentamiento;
  • Facilitación de inspecciones de construcción detalladas para la suscripción de seguros;
  • Evaluar la magnitud de los incendios incontrolados (así como evaluar los daños);
  • Descubrir ineficiencias energéticas;
  • Encontrar personas perdidas (excursionistas heridos, niños desaparecidos o personas mayores) sin mencionar a los sospechosos fugitivos.

En 2016, un dron térmico salvó la vida de un hombre. Usando un  dron SkyRanger  equipado con sensores térmicos, la Policía Provincial de Ontario encontró a un paciente con demencia que desapareció por la noche en una zona rural y boscosa. Una hora después del despliegue, el sensor detectó la firma de calor del hombre. Los equipos de rescate localizaron fácilmente al hombre en un campo de maíz y lo trataron con éxito por una hipotermia leve.

Por todo esto es importante entender los sensores para drones y sus utilidades.

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Sensor de Drones Multiespectral

Al igual que la retina humana, los sensores estándar «perciben» la luz en tres longitudes de onda: rojo, verde y azul. Esta comparativa nos ayuda a entender los sensores para drones. Los sensores multiespectrales (como su nombre lo indica) detectan y recopilan el espectro RGB y las longitudes de onda invisibles para el ojo humano, como la radiación infrarroja cercana (NIR) y la radiación infrarroja de onda corta. ¿Recuerda la visión del monstruo en la película Predator (no Arnold)? Ahora lo tienes.

Una vez que un sensor multiespectral captura los datos, se puede comparar con otras temperaturas base cercanas en el suelo. A partir de ahí, los analizadores de datos pueden producir mapas ortomosaicos que se pueden utilizar para tomar decisiones informadas sobre la salud de los cultivos, la cobertura de árboles, la eficiencia de los paneles solares, los puntos problemáticos de los oleoductos / gasoductos, etc. Los sensores también pueden identificar ineficiencias energéticas en techos y otros componentes estructurales como torres o puentes.

Como ventaja adicional, un sensor multiespectral se puede «ajustar» para cumplir con los parámetros de misión específicos de un usuario.

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Sensor de Drones Hiperespectral

Los sensores multiespectrales funcionan bien dentro de un número limitado de bandas de energía. Cuando se requiere precisión “con esteroides”, como en viticultura, estudios de minerales y estudios químicos detallados del terreno, los sensores hiperespectrales pueden proporcionar entre 100 y 200 bandas espectrales de datos por píxel.

Un ejemplo ideal sería la silvicultura. Las bandas multiespectrales pueden distinguir árboles de arbustos. Hiperespectral puede identificar especies exactas de árboles. La captura de cantidades tan densas de detalles también significa que los datos hiperespectrales se miden en terabytes en lugar de gigabytes.

“Los sensores hiperespectrales son como un bisturí que le permite diseccionar exactamente lo que está sucediendo dentro de bandas muy estrechas de contenido espectral”, dice Jason San Souci, experto en detección remota de PrecisionHawk. «Los sensores multiespectrales son una espada amplia que recopila datos espectrales menos intensivos».

Los escaneos hiperespectrales implementan dos métodos: empujar-escoba y batir-escoba.

El escaneo con escoba es más completo, ya que captura un conjunto completo de datos espectrales al mismo tiempo que el dron vuela hacia adelante. Una línea de sensores escanea en dirección perpendicular al rumbo del dron. Como resultado, una matriz de barrido puede detectar el área objetivo durante un período de tiempo más largo, lo que permite un conjunto de datos más denso, por eso es importante entender los sensores para drones.

El método de escoba y escoba emplea un espejo para escanear un camino específico de modo que la luz se envíe a un detector. A continuación, los datos se pueden recopilar por píxel.

Otra ventaja del escaneo hiperespectral es su capacidad para crear un «hipercubo» tridimensional. Mientras se representan las dimensiones normales (x / y, arriba y abajo), el modelo de cubo agrega una tercera dimensión que detalla los datos espectrales. En esencia, el usuario termina con una porción cúbica del área del suelo para examinar en detalle.

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Mejorando el mundo con Drones

La tecnología de sensores y drones son realmente las chuches de este mercado. La combinación de los dos ha revolucionado el análisis de datos remotos. Mejores datos significa cultivos más nutritivos y de mayor rendimiento; mayor eficiencia energética, más vidas salvadas en operaciones precisas de búsqueda y rescate y prácticas de manejo forestal más productivas. En resumen, la tecnología de sensores basada en drones está haciendo del mundo un lugar mejor.

Esperamos que esta información para entender los sensores para drones le haya resultado útil. Si desea contactar por alguna duda en su decisión de compra o en servicios profesionales de drones, no dude en ponerse en contacto.

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