Ce que les drones du futur peuvent faire

Le 11 octobre 2019, la surveillance de haute précision sur 50 km de l'ensemble de la route parcourue par le convoi du président chinois Xi Jinping en Inde par quatre drones conçus par l'Université Anna nous a fait s'interroger sur les possibilités jaillissant d'une résolution d'environ 3 cm à une altitude de 100 mètres.

Mais d'un autre côté, l'attaque de drones en Arabie saoudite en septembre 2019, qui a anéanti environ cinq pour cent de l'approvisionnement mondial en pétrole, et a fait écho à une question difficile. Les drones continueront-ils d'être les bienfaiteurs de l'humanité ou deviendront-ils une arme de destruction massive et de terrorisme à l'avenir ?

Trois facteurs existent avec les drones. Le besoin d'une bonne technologie, d'un investissement énorme et d'une adoption rapide. Les trois niveaux peuvent conspirer dans un scénario où les opportunités antithétiques de prospérité et de destruction peuvent coexister sous réserve de nos drones du futur.

Introduction aux drones

Un drone est un véhicule aérien sans pilote (UAV) qui peut être amené à voler de manière autonome par une unité distante dédiée. Il a la capacité d'effectuer certaines opérations dans les airs dictées par le programme informatique tandis que les commandes de mode de vol sont assistées par des dispositifs de suivi tels que le GPS.

L'origine des drones est attribuée au besoin réalisé par le gouvernement et l'armée de dispositifs de guerre intelligents depuis les années 1960. Pendant la guerre du Vietnam, l'armée américaine a activement utilisé des drones à des fins de surveillance, suivi par l'utilisation ultérieure par l'armée israélienne en 1982 pendant la guerre du Liban.

Cependant, avec les progrès de la technologie, les drones ont ensuite été personnalisés sous différentes formes pour de nombreuses applications commerciales. Pour le plus grand bénéfice de l'humanité, l'assistance a permis d'accéder à des situations pénibles, de retrouver des personnes disparues, de créer des cartes 3D, d'arpenter le paysage, la conservation de la faune, l'inspection des pipelines, la surveillance du trafic, les prévisions météorologiques et la lutte contre les incendies, l'agriculture, la photographie, la réalisation de vidéos, les projets universitaires.

Même les services de livraison, en particulier dans les situations de pandémie, peuvent trouver un avantage réconfortant pour nous tous.

Le coût des drones dépend de la taille et de la fonctionnalité. Les drones de la version mini qui tiennent dans la paume peuvent coûter moins de 100 $, tandis que les drones de qualité militaire qui tiennent dans un sac à dos peuvent coûter des dizaines de millions de dollars. L'un des plus gros drones militaires mesure 47,6 pieds de long, le MQ-4 Global Hawk, qui est plus large qu'un Boeing 737.

L'un des drones les plus populaires sur le marché était le DJI Phantom 3 connu pour sa cinématographie professionnelle. Le drone utilise une technologie de pointe héritée des derniers drones tels que le Mavic Air, le Phantom 4 Pro, l'Inspire 2, le Walkera Voyager 5, etc.

Comment fonctionnent les drones

Un drone est fait d'un matériau composite léger pour réduire le poids et fournir une couverture à haute altitude. Le fonctionnement du moteur est assuré par un système multi-hélices compact à couple élevé qui rend cet appareil hautement indépendant et fournit des fonctionnalités de sécurité de manière à ce que même si un moteur à l'intérieur de cet appareil cesse de fonctionner ; il continuera à voler car il sera soutenu par des hélices qui fonctionnent en groupe.

Ces hélices sont actionnées par des systèmes de contrôle au sol à distance (GSC) utilisant des ondes radio, y compris le Wi-Fi. La plupart de ces appareils contiennent des piles amovibles pour qu'il puisse rester en l'air pendant longtemps. Le temps de vol peut augmenter avec l'utilisation de batteries puissantes dans la conception.

Les taux de rotation et d'autres paramètres sont relayés par les gyroscopes et les capteurs à des ordinateurs qui utilisent des algorithmes pour ajuster le positionnement du drone. Cela maintient le drone en équilibre, en vol stationnaire et en se déplaçant vers l'avant, l'arrière ou verticalement.

Des algorithmes informatiques aident l'opérateur du drone à contrôler la descente du drone. Alors que le pilote du drone peut contrôler où et quand le drone se déplace, ce sont les algorithmes de positionnement de l'ordinateur qui assurent un niveau de stabilité automatique.

Les systèmes de navigation, tels que le GPS, sont fixés dans le nez d'un drone qui communique l'emplacement précis du drone. En option, un altimètre embarqué peut communiquer les vecteurs d'altitude et maintenir le drone à une altitude spécifique, si commandé par le contrôleur.

Technologies en évolution

Les derniers drones de haute technologie d'aujourd'hui surpassent les versions précédentes à bien des égards.

• Systèmes anticollision – Des capteurs de détection d'obstacles sont utilisés pour scanner les environs, tandis que des algorithmes logiciels produisent les images en cartes 3D permettant au drone de détecter et d'éviter les obstacles. L'exemple le plus populaire est celui des derniers DJI Mavic 2 Pro et Mavic 2 Zoom, qui détectent les obstacles sur les 6 côtés.
• Fonctionnalité de zone d'exclusion aérienne – Afin d'augmenter la sécurité des vols et de prévenir les accidents dans les zones réglementées et classées par la FAA (Federal Aviation Administration), les derniers drones de DJI et d'autres fabricants incluent une fonction « No Fly Zone » qui donne un avertissement à l'entrée dans ces zones.
• Transmission vidéo en direct FPV – La technologie basée sur FPV (First Person View) consiste en une caméra vidéo qui est montée sur le drone et diffuse la vidéo en direct à l'aide du signal radio au pilote au sol. Cela donne une expérience à bord en temps réel au pilote au sol permettant au drone de voler beaucoup plus haut et plus loin qu'on ne peut le faire en regardant l'avion depuis le sol.
• Interface intelligente – La plupart des drones actuels peuvent être pilotés à l'aide d'une télécommande ou d'une application pour smartphone, téléchargeable sur Google Play ou l'Apple Store. Une telle application spécifique au fabricant permet un contrôle total du drone.

Nouveaux domaines et perspectives commerciales

Les drones utilisés pour des applications commerciales fleurissent. Cela donnera à différentes entreprises une opportunité à grande échelle d'augmenter leurs revenus et d'aider les économies mondiales à se développer de manière inimaginable.

• Services d'expédition – Selon des rapports récents, Google et Amazon développent leurs propres drones afin que les expéditions puissent être livrées par voie aérienne dans un délai beaucoup plus court. Facebook envisage de développer des drones géants pour transporter le signal vers des endroits éloignés pour l'accès à Internet.

  En 2018, Boeing a annoncé avoir prototypé un véhicule aérien cargo (CAV) VTOL électrique sans pilote pouvant transporter jusqu'à 500 livres de charge utile. Dans le cadre de l'initiative « Médecine venue du ciel » du WEF, Telangana Govt a adopté un cadre pour utiliser des drones pour la livraison du dernier kilomètre de fournitures médicales essentielles telles que du sang et des échantillons médicaux dans le but d'améliorer l'accès aux soins de santé pour les communautés à travers le Etat. Les drones sont également utilisés par les journalistes pour collecter des informations à partir d'endroits inaccessibles.

• Collaboration avec l'IoT – Un système intégré de drones avec des réseaux de capteurs IoT au sol peut aider les entreprises agricoles à surveiller les terres et les cultures, les entreprises énergétiques à surveiller les lignes électriques et les équipements opérationnels et les compagnies d'assurance à surveiller les propriétés pour les réclamations et les polices. En 2015, une expérience a été menée à Austin, au Texas, au cours de laquelle des drones ont réussi à repérer les réseaux IoT présents dans les quartiers résidentiels et commerciaux de la ville.
• Mesure et estimation – Les drones peuvent mesurer et enregistrer la hauteur des cultures, des bâtiments et des montagnes. Cela se fait en utilisant la technologie de télédétection appelée Lidar qui illumine la cible avec un laser et calcule la distance et la hauteur en mesurant ce qui est réfléchi.
• Études atmosphériques – Les drones peuvent voler vers des zones dangereuses et inaccessibles pour mesurer la qualité de l'air, vérifier la présence de micro-organismes ou d'éléments atmosphériques spécifiques, et même détecter des tremblements de terre.
• Enregistrement en direct –  Les chaînes de télévision sportives utilisent aujourd'hui des drones pour capturer des séquences d'événements sportifs qui seraient autrement difficiles à acquérir.

Compte tenu de la multitude de nouvelles applications, voici quelques prévisions commerciales récentes sur l'économie des drones :

• PricewaterhouseCoopers a évalué le marché des services aux entreprises basées sur des drones à plus de 127 milliards de dollars, les principaux secteurs étant l'infrastructure à 45,2 milliards de dollars, l'agriculture à 32,5 milliards de dollars et les transports à 13,0 milliards de dollars.
• L'Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI) prévoit que l'industrie des drones créera plus de 100 000 emplois aux États-Unis et ajoutera 82 milliards de dollars à l'économie américaine d'ici 2025.
• Goldman Sachs prédit un marché de 100 milliards de dollars pour les drones entre 2016 et 2020, l'armée représentant la majeure partie de ce marché avec des dépenses de 70 milliards de dollars. On estime que les drones grand public occuperont une part de 17 milliards de dollars de ce marché, l'utilisation commerciale et civile par les gouvernements représentant 13 milliards de dollars.
• L'Institut des Nations Unies pour la recherche sur le désarmement a cité dans son rapport de 2017 que le marché mondial des drones pourrait être multiplié par quatre d'ici 2022 par rapport à sa valeur de 2015 et dépasser une valeur nette de 22 milliards de dollars, ce qui inclut les drones utilisés à des fins militaires et non militaires .

Les données ci-dessus indiquent clairement que les drones sont là pour rester, tout comme la menace qu'ils représentent s'ils atterrissent entre des mains dangereuses.

Menaces dues à la prolifération

Peu importe à quel point les drones peuvent paraître impressionnants, pour l'instant, ils peuvent devenir des armes dangereuses à l'avenir. La popularité croissante des drones et leur facilité d'utilisation sont à l'origine d'un certain nombre de problèmes de confidentialité, de sécurité et de sécurité. Par conséquent, il est de plus en plus urgent de trouver un moyen pour eux de coexister en toute sécurité avec des aéronefs pilotés.

• Menaces à la vie privée - Ces espions malicieux dans le ciel peuvent prendre des photos d'individus chez eux ou dans d'autres lieux privés. Par exemple, un magazine comme Splash News a rassemblé environ 200 séries de photos de petits épisodes de la vie des célébrités. Des drones ont également été trouvés dans des zones potentiellement dangereuses telles que des zones urbaines et à proximité d'aéroports.
• Collisions – L'augmentation du trafic de drones peut entraîner des collisions en vol et une perte de contrôle des drones. La menace de drones volant trop près des avions commerciaux a suscité des appels à la réglementation. Par exemple, en juin 2019, l'Iran a abattu un drone de surveillance militaire américain. L'impact a été la dissuasion des principales routes aériennes à travers le monde pour éviter les attaques par erreur en entrant dans l'espace aérien du pays.
• La possibilité d'attaques civiles – Les drones sont relativement moins chers que les armes conventionnelles et pourtant peuvent produire des résultats bien plus destructeurs. C'est cette technologie facile à obtenir, à utiliser et à toute épreuve qui en fait une arme de destruction massive attrayante. Dans une étude de 2017, l'Institut des Nations Unies pour la recherche sur le désarmement (UNIDR) a déclaré que les mêmes caractéristiques qui rendent les drones attrayants pour les militaires peuvent rendre les drones armés particulièrement susceptibles d'être utilisés à mauvais escient. Selon un rapport de la Penn Political Review, de nombreux groupes armés tels que les rebelles Houthis, le Hezbollah libanais, le Hamas, les milices libyennes, les séparatistes ukrainiens, les peshmergas kurdes, Al-Qaïda en Syrie, les FARC colombiennes sont connus pour posséder et utiliser des drones. En outre, le cas récent de l'attaque par drone de l'installation pétrolière Saudi Aramco prouve à quel point les coûteux systèmes de détection anti-missile deviennent inefficaces pour les drones en raison de leur faible altitude et de leur faible vitesse.
• Piratage – Les drones sont à certains égards comme des ordinateurs volants transportant un système d'exploitation et des logiciels avec un code programmable qui peut être piraté. Les drones ont été développés pour voler à la recherche d'autres drones, pirater leur réseau sans fil, déconnecter le propriétaire et prendre le contrôle.

Règlements de sécurité du gouvernement

Au fil du temps, les régulateurs du monde entier ont pris des mesures pour empêcher une éventuelle utilisation abusive des drones.

• Chine : Tout drone pesant plus de 15 livres ou volant à plus de 400 pieds nécessite une licence de l'Administration de l'aviation civile de Chine (CAAC).
• Royaume-Uni : La Civil Aviation Authority (CAA) rend obligatoire l'enregistrement des drones pesant plus d'une demi-livre et interdit de voler au-dessus de 500 pieds.
• États-Unis : La FAA impose spécifiquement certaines réglementations telles que le certificat de pilote à distance pour les drones commerciaux et l'enregistrement pour des vitesses allant jusqu'à 100 mph, les opérations de jour uniquement avec un éclairage anti-collision approprié et l'interdiction de l'exploitation d'UAV sur des non-participants sous une structure couverte ou à l'intérieur d'un véhicule stationnaire couvert.
• Europe : SESAR (Single European Sky ATM Research) prévoit le déploiement de services de fondation de l'espace U, y compris l'enregistrement électronique, l'identification électronique et le geofencing par drone et l'intégration complète avec l'aviation habitée pour éviter les interférences et les collisions avec les avions commerciaux.

Conclusion

Les drones sont les dons spectaculaires de la technologie. Leur expansion à grande échelle incite presque tous les pays à développer leurs drones pour différentes applications. Un drone d'aujourd'hui est une combinaison de toutes les technologies avancées telles que les microcontrôleurs, le GPS, le Wi-Fi et les capteurs. Ils doivent travailler de manière synchronisée, ce qui donne du travail à de nombreuses entreprises et start-ups. En outre, la profusion de kits de drones, de langages de programmation faciles à apprendre et de matériel de cours sur Internet permet aux novices de construire et de coder facilement un drone.

Le rôle du gouvernement est vital dans un tel scénario pour imposer le développement de systèmes de détection à faible coût. De tels systèmes devraient être suffisamment avancés pour détecter les drones malveillants et établir des réglementations strictes. De peur que les intrus abusent de cette précieuse technologie.