La richesse des plateformes de développement de drones

26th July 2019
Posted By : Victoria Chercasova
La richesse des plateformes de développement de drones

Ces dix dernières années, peu de technologies émergentes ont autant embrasé l’imagination du public que les véhicules aériens sans pilote (ou UAV, pour « Unmanned Aerial Vehicles »), plus communément appelés drones. Leur développement et leur utilisation étaient surtout réduits aux applications militaires par le passé. 

Cependant, l’important succès commercial et l’omniprésence des smartphones depuis la fin des années 2000 ont contribué à créer une combinaison parfaite d’avancées dans le domaine électronique et de réduction des coûts liée aux volumes, ce qui a permis d’observer une hausse de la popularité des drones ces dernières années. La production de contrôleurs de vol basés sur des microcontrôleurs, de capteurs tels que les accéléromètres et les gyroscopes, de caméras et systèmes de localisation GPS légers et peu onéreux ainsi que de technologies sans fil et de batteries avancées a entraîné la propagation rapide de petits quadrirotors à bas prix pour les consommateurs. 

L’horizon du marché pour les drones

La recherche commandée par la banque d’investissement Goldman Sachs a estimé que les technologies des drones atteindraient une taille de marché de 100 milliards de dollars d’ici 2020 dans les secteurs militaire, commercial et de la consommation. En dehors du secteur militaire (qui représente toujours 70 % du total), les chiffres de Gartner montrent que les drones pour les consommateurs dominent les ventes unitaires. Ils représentent 94 % des expéditions au total mais constituent seulement une petite part des revenus, les drones d’entrée de gamme ne coûtant généralement que quelques centaines d’euros. Les drones commerciaux, quant à eux, représentent certes 6 % seulement des volumes du marché unitaire, mais leurs prix nettement plus élevés (commençant généralement à plusieurs milliers d’euros et pouvant atteindre des dizaines de milliers dans de nombreux cas spécialisés) représenteraient plus de 60 % des revenus du marché non-militaire. 

Tandis que les ventes des drones pour les consommateurs croissent toujours à bon rythme, le marché commercial représente la meilleure opportunité, les ventes à l’unité augmentant encore plus rapidement et s’accompagnant de prix de vente bien plus élevés ; il est prévu qu’il atteigne 13 milliards de dollars d’ici 2020. Le marché commercial produit également les cas d’utilisation les plus convaincants à mesure que la technologie des drones évolue, ce qui aide à faire avancer le marché. 

Les drones peuvent remplacer de nombreuses méthodes traditionnelles d’opération, réduisant la durée et les coûts grâce au besoin moindre en interaction humaine et en infrastructures de sécurité. La photographie et la vidéo aériennes sont probablement les deux applications les plus communes pour ces pièces d’équipement, permettant aux agents immobiliers, aux organisateurs d’événements et aux propriétaires d’hôtels de produire des visuels professionnels facilement et à peu de frais. De plus, les drones devraient bientôt faire partie des opérations quotidiennes dans des secteurs aussi variés que la surveillance et la sécurité privées, la logistique, les assurances, l’agriculture et le journalisme. Selon l’entreprise d’analyse de l’industrie PwC, le secteur le plus prometteur semble être celui des travaux d’infrastructure, avec une valeur potentielle globale de 45 milliards de dollars, suivi par l’agriculture, puis par le transport. 

Les drones peuvent également améliorer l’analyse des données, aidant les entreprises à mieux comprendre et prévoir le rendement d’exploitation – et, dans certains secteurs, l’emploi de drones débouche même sur des opportunités et des modèles commerciaux entièrement nouveaux. Le cabinet de conseil en stratégie BCG estime que la flotte de drones industriels en Europe et aux États-Unis atteindra plus d’un million d’unités d’ici 2050 et vaudra 50 milliards de dollars, une grande partie de cette valeur étant liée aux services des drones et à la collecte de données. Les entreprises sous-traiteront probablement les opérations, la gestion et la maintenance des drones à des tiers. Les opérateurs de télécommunication pourront fournir des services de communication de données pour guider les drones et relayer les données qu’ils collectent. BCG estime en effet que les services à valeur ajoutée représenteront près de la moitié du marché total de 50 milliards de dollars. 

Applications commerciales pour les drones

Lorsqu’ils pensent aux drones, la plupart des individus s’imaginent des applications militaires ou de consommation. Et s’ils prennent les applications commerciales en considération, beaucoup penseront aux drones de livraison, une application qui bénéficie d’une importante couverture médiatique. Cependant, il faut reconnaître que les drones de livraison font encore face à des obstacles significatifs en matière de logistique et de réglementation. La portée des drones commerciaux va bien au-delà de cette application : les possibilités pour de tels équipements sont variées et ne cessent de s’étendre. 

Cartographie et inspection – Les responsables d’installations se tournent vers les drones pour des opérations telles que l’inspection des toits, des antennes-relais, des plateformes offshore, des panneaux solaires, des éoliennes, des gazoducs et oléoducs, des lignes électriques, des voies ferrées, des routes et des ponts. La sécurité et l’efficacité sont améliorées en utilisant des caméras équipées de capteurs à imagerie infrarouge ou haute définition. Les études de site et la planification de construction bénéficient également des drones équipés de capteurs LIDAR, qui permettent de cartographier les sites de construction potentiels au centimètre près. Les archéologues ne dépendent plus des pilotes d’avion léger ou d’images satellitaires fixes pour étudier des sites de fouille potentiels. Les drones leur permettent d’obtenir une imagerie de haute qualité à basse altitude ; ils peuvent ainsi mieux planifier où creuser et gagner du temps sur le site. En outre, l’imagerie peut être utilisée pour documenter visuellement les découvertes lorsqu’elles sont mises au jour. 

Agriculture et infrastructure – L’agriculture est pionnière dans l’utilisation de la technologie des drones pour améliorer les récoltes, gagner du temps et réduire les coûts, utilisant des nuées de drones en réseau maillé pour semer des graines, épandre des engrais et des pesticides ainsi que pour surveiller les cultures ou le bétail. Une autre utilisation émergente pour les drones est la fourniture de points d’accès sans fil aériens, ce qui s’avèrerait utile dans des situations telles que la reprise après sinistre, les événements sportifs ou musicaux à forte participation ou dans des parties du mondes moins développées, où les coûts d’installation d’une infrastructure de télécommunication traditionnelle sont prohibitifs. 

Urgences et secours médical – Les drones sont déployés dans les pays dépourvus d’établissements de soins adéquats pour livrer des médicaments d’importance vitale, du sang pour les transfusions et des appareils médicaux technologiques spécialisés aux victimes situées dans des endroits isolés. Dans le même temps, la Federal Aviation Administration (FAA) commence à approuver de tels services aux États-Unis, ciblant initialement les endroits très reculés ou ruraux. Les opérations de recherche et de secours utilisent également les drones, non seulement pour localiser des personnes disparues, mais également pour fournir des ressources telles que de la nourriture, de l’eau, des trousses de premiers soins et des appareils de communication jusqu’à ce que les sauveteurs puissent atteindre physiquement les individus. Les drones sont en train d’être adaptés à la lutte contre les incendies (intégrant des matériaux spéciaux et des éléments de conception destinés à lutter contre les hautes températures), ce qui aide à réduire les risques en matière de sécurité, puisqu’ils peuvent se charger des tâches d’exploration, et permet aux humains de se concentrer sur des activités de plus haut rang comme le sauvetage des victimes et la maîtrise de l’incendie lui-même. Utilisant des outils tels que les altimètres, les scanners laser et les centrales à inertie (IMU), les drones sont davantage en mesure de naviguer sûrement dans les bâtiments, où les signaux GPS ne sont pas fiables. 

Sport et divertissement – La Drone Racing League, une ligue de course de drones, a récemment conclu des accords sur plusieurs années avec les réseaux de télévision pour diffuser ses compétitions naissantes. Les pilotes de drone eux-mêmes représentent des groupes démographiques très variés que l’on ne retrouve généralement pas dans les sports traditionnels, ce qui aide les courses de drones à éliminer les obstacles géographiques et à séduire un public plus jeune. Ce point pourrait être essentiel pour attirer et maintenir une base d’abonnés pour les entreprises médiatiques traditionnelles. Les drones sont également utilisés comme alternative aux feux d’artifices et à la pyrotechnie dans des systèmes SPAXEL (« space + pixel »), dans lesquels des nuées de drones dotés de systèmes d’éclairage LED sont combinés de manière dynamique pour créer de magnifiques effets lumineux. 

Plateformes de développement de drones

Le grand nombre et l’étendue des applications de drones stimulent la demande pour des capacités sur mesure afin de couvrir des cas d’utilisation spécifiques. Une large gamme de plateformes de développement de drones peut aider les ingénieurs concepteurs à trouver l’équilibre entre cette demande et le besoin de réduire le délai de commercialisation, en combinant une fonctionnalité de niveau professionnel éprouvée avec des options de personnalisation et une configurabilité maximales.

La carte d’évaluation STEVAL-FCU001V1 de STMicroelectronics est une unité de contrôle de vol (FCU) pour les conceptions de drones quadrirotors de petite et moyenne taille (utilisant des moteurs CC avec ou sans balais). Évolutive et efficace, avec un échantillon de micrologiciel pour accélérer le développement, la FCU aide les concepteurs à évaluer la performance des capteurs IMU en condition de vol. La carte comprend un microcontrôleur 32 bits et peut être contrôlée par une télécommande RF externe standard ou par Bluetooth en utilisant un smartphone ou une tablette. Elle inclut également une puce pour la charge de batterie, un module inertiel avec un gyroscope et un accéléromètre numériques à basse consommation ainsi qu’un magnétomètre intégré et des capteurs de pression pour prendre en charge les applications de navigation 3D. Les connecteurs SWD, I2C et USART sont disponibles pour le développement de micrologiciels et le débogage et pour prendre en charge des modules RF ou des capteurs externes supplémentaires. 

Figure 1 : carte d’évaluation STMicroelectronics STEVAL-FCU001V1. 

La plateforme de développement DFRobot UAV V3 comporte un DCS de 16 bits, un accéléromètre à trois axes et des gyroscopes à deux axes. Seule, elle peut être utilisée pour développer un contrôleur IMU à trois axes, et en y ajoutant récepteur GPS, elle peut former la base d’un contrôleur d’UAV. Elle est fournie avec un micrologiciel à autotest qui sert de point de départ pour développer votre propre micrologiciel de navigation et de contrôle. Un micrologiciel de pilote automatique open source entièrement fonctionnel est également disponible. 

La plateforme Aero pour les UAV d’Intel fournit aux concepteurs une plateforme complète qui intègre des technologies de communication, de calcul et des capteurs pour des applications de drone intelligentes. Destiné aux développeurs de drones commerciaux, aux chercheurs universitaires et aux étudiants créant des applications de drone sophistiquées, le kit de drone Aero Ready-to-Fly est un quadrirotor testé en vol et entièrement assemblé, équipé pour faire décoller rapidement les applications. Il est fabriqué autour de la puissante carte de calcul Aero, équipée des technologies de vision et de profondeur RealSense (permettant aux développeurs de développer des algorithmes avancés pour la prévention des collisions, etc.) et opérant avec un système d’exploitation open source Linux. Le logiciel PX4 Autopilot, préchargé sur la FCU (qui comprend un microcontrôleur 32 bits, une IMU, un magnétomètre et des capteurs d’altitude), fournit un ensemble open source complet pour le vol. Les développeurs peuvent également fabriquer leurs propres drones en combinant les capacités de calcul, de stockage, de communication et d’entrée/sortie flexibles de la carte de calcul Aero avec le kit Vision Accessory à trois caméras et le kit Enclosure, un assemblage en plastique de deux pièces destiné à maintenir les deux composants, avec des options de montage pour permettre une fixation facile à la plupart des structures d’UAV. 

 

Figure 2 : plateforme Intel Aero UAV.

 

Figure 3 : illustration de drone.

 

 


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