Un aperçu des capteurs les plus importants pour un vol en drone

Les drones, également connus sous le nom de UAV (Unmanned Aerial Vehicles), ont gagné en popularité dans divers domaines tels que la photographie, la cartographie, l’agriculture, la surveillance, et bien d’autres. Ce succès est en grande partie attribuable à la technologie des capteurs embarqués, qui élargissent considérablement les capacités et les applications des drones.

Listons ensemble les différents capteurs émergents ainsi que leurs utilités, leurs caractéristiques techniques.

Les caméras

Pour commencer, les caméras sont parmi les capteurs les plus couramment utilisés sur les drones. Elles varient en résolution, en capacité de zoom, et en capacité à enregistrer des vidéos. Les applications incluent la photographie aérienne, la surveillance, la cartographie et la création de modèles 3D.Les caméras développées par la marque DJI, leader incontesté du marché, pour la gamme entreprise les plus utilisées sont les Zenmuse.

On retrouve plusieurs types de Zenmuse avec chacune leurs caractéristiques propres :

Zenmuse H20

Caméras intégrées : Zoom optique 23x, caméra grand angle 12 MP, caméra thermique radiométrique

Principales caractéristiques : Polyvalence avec trois caméras intégrées, adaptées à la cartographie, à la surveillance et aux inspections.

Zenmuse P1

Capteur : Full-Frame CMOS

Résolution photo : Jusqu’à 45 MP

Principales caractéristiques : Caméra de cartographie aérienne haute résolution, idéale pour les applications de cartographie et de modélisation 3D.

Zenmuse H20T

Caméras intégrées : Zoom optique 23x, caméra grand angle 12 MP, caméra thermique radiométrique, mesure laser

Zoom optique : 23x (zoom hybride)

Résolution thermique : Jusqu’à 640 x 512 pixels

Résolution visuelle : Jusqu’à 12 MP

Mesure laser : Distance effective jusqu’à 1200 m

Principales caractéristiques : Polyvalence avec quatre capteurs intégrés, idéale pour les missions de surveillance, de recherche et de sauvetage, et d’inspection.

Les capteurs Lidar

Zenmuse L1 et L2

Capteurs : Lidar, caméra RGB 20 MP

Zoom optique : 23x (zoom hybride) L2

Principales caractéristiques : Système de cartographie Lidar intégré avec une caméra RGB, adapté aux applications de cartographie et de modélisation 3D.

Il comprend non seulement le Lidar et la caméra RGB haute résolution, mais également une caméra zoom optique 23x. Cette combinaison offre une polyvalence supplémentaire pour les missions nécessitant à la fois une cartographie de haute précision et des capacités de zoom pour l’inspection détaillée.

Ces caméras Lidar sont conçues pour être montées sur des drones DJI, ce qui permet d’obtenir des données 3D détaillées à partir du ciel. Elles sont particulièrement utiles dans des domaines tels que la cartographie de précision, la topographie, la modélisation 3D, la gestion de l’environnement, et d’autres applications qui nécessitent une collecte de données géospatiales précise.

Les capteurs thermiques 

Les capteurs thermiques et infrarouges occupent une place importante au sein des drones. En effet, les caméras infrarouges jouent un rôle essentiel dans divers domaines d’application des drones. 

Dans l’agriculture, ces capteurs sont déployés pour surveiller la santé des cultures, détectant les variations de température qui pourraient indiquer des problèmes tels que la sécheresse ou les maladies des plantes. 

Les inspections énergétiques bénéficient également de ces capteurs, permettant d’identifier des anomalies thermiques dans les panneaux solaires, les lignes électriques et d’autres équipements. 

En recherche et sauvetage, les drones équipés de capteurs thermiques sont utilisés pour localiser des individus dans des conditions difficiles, tirant parti de la détection de la chaleur corporelle. 

Pour la surveillance environnementale, les capteurs infrarouges surveillent les variations de température dans des écosystèmes, contribuant à la détection des changements climatiques et à la gestion des ressources naturelles. 

Enfin, dans le domaine de la gestion des bâtiments, les capteurs thermiques facilitent les inspections pour identifier les pertes de chaleur et optimiser l’efficacité énergétique. 

Ces applications diverses démontrent l’importance cruciale des capteurs de température et infrarouges dans l’amélioration des capacités des drones pour des missions variées et complexes.

Les capteurs embarqués

D’autres capteurs, cette fois-ci, les capteurs embarqués et faisant partie intégrantes des drones permettent un retour d’information précieux aux utilisateurs lors du pilotage.

On retrouve parmi ces capteurs, les capteurs GPS (Global Positioning System) qui permettent aux drones de connaître leur emplacement avec une précision extrême. Cela est crucial pour la navigation, le suivi des itinéraires prédéfinis et la création de cartes topographiques.

Ce sont des dispositifs qui utilisent des signaux provenant d’une constellation de satellites en orbite autour de la Terre pour déterminer la position précise d’un objet, dans ce cas, un drone. 

Les capteurs GPS reçoivent des signaux émis par plusieurs satellites GPS en orbite. En fonction du temps que prend chaque signal pour atteindre le capteur, ainsi que de l’emplacement connu des satellites, le capteur peut calculer la position tridimensionnelle exacte du drone. Ils permettent aux drones de naviguer de manière autonome en connaissant constamment leur position en temps réel. Cela est essentiel pour maintenir le drone sur la bonne trajectoire, éviter les obstacles et revenir à son point de départ de manière précise.

Grâce à ce système, les drones peuvent être programmés pour suivre des itinéraires spécifiques en utilisant des waypoints (points de passage) définis par l’utilisateur. Les capteurs GPS aident le drone à suivre ces itinéraires avec une grande précision, ce qui est particulièrement utile pour des missions répétitives ou des missions de cartographie.

Pour conclure sur les capteurs GPS, ils sont essentiels pour la création de cartes topographiques précises. En combinant les données de positionnement avec d’autres capteurs, tels que des caméras ou des capteurs Lidar, les drones peuvent cartographier des zones avec une grande résolution, produisant des cartes détaillées du relief, des structures et d’autres caractéristiques géographiques.

Pour poursuivre sur les capteurs embarqués dans le milieu des drones, on retrouve les capteurs ultrasoniques sont des dispositifs qui utilisent des ondes sonores à haute fréquence, au-delà de la plage audible pour l’oreille humaine, pour mesurer la distance entre le capteur et un objet, dans ce cas, le sol.

Les capteurs ultrasoniques émettent des impulsions sonores à une fréquence supérieure à 20 kHz. Ces ondes sonores se propagent jusqu’à ce qu’elles rencontrent une surface, puis elles sont réfléchies vers le capteur. En mesurant le temps que prend l’onde sonore pour voyager de l’émetteur au récepteur, le capteur peut calculer la distance entre lui-même et la surface.

Dans le contexte des drones, les capteurs ultrasoniques sont souvent utilisés pour la détection d’altitude. Ils permettent au drone de mesurer la distance entre lui-même et le sol en temps réel.

En détectant les variations de distance par rapport au sol, le drone peut corriger sa position verticale pour maintenir une altitude prédéfinie. Cela est particulièrement important lors du décollage, de l’atterrissage, et lors de vol à basse altitude.

Les capteurs ultrasoniques sont particulièrement utiles pour les drones volant en intérieur, où les signaux GPS peuvent être faibles ou indisponibles. Ils offrent une solution de détection d’altitude fiable indépendamment des signaux satellites.

Pour finir, on retrouve un troisième type de capteur embarqué à savoir les capteurs de pression atmosphérique qui mesurent la pression atmosphérique à une altitude donnée.

Les capteurs de pression atmosphérique exploitent le principe selon lequel la pression atmosphérique diminue avec l’altitude. Ils mesurent la pression de l’air à l’emplacement du drone et utilisent ces données pour estimer l’altitude. En général, à mesure que l’altitude augmente, la pression diminue, et vice versa.

Ils sont souvent utilisés en combinaison avec les capteurs GPS. La pression atmosphérique peut varier en raison des conditions météorologiques, et l’ajout de données de pression peut aider à corriger les erreurs de mesure GPS, améliorant ainsi la précision de la localisation.

Les données des capteurs de pression atmosphérique sont souvent utilisées pour aider à stabiliser le drone en maintenant une altitude constante. Cela est crucial pour des opérations de vol précises, notamment lors du décollage, de l’atterrissage et du vol à basse altitude.

Bien choisir ses accessoires de drone selon son besoin

En conclusion, les capteurs embarqués sur les drones constituent une palette diversifiée d’outils essentiels qui optimisent leurs performances dans une variété d’applications. 

Des caméras aux capteurs thermiques, en passant par les systèmes Lidar et les capteurs de pression atmosphérique, chaque capteur joue un rôle spécifique pour répondre aux besoins variés des utilisateurs.

La complémentarité entre ces capteurs offre une approche holistique, permettant aux drones de collecter des données précises, de naviguer de manière autonome, de maintenir une altitude stable et de fournir des informations cruciales pour des missions spécialisées. 

C’est cette synergie entre les capteurs qui fait des drones des outils polyvalents et performants dans des domaines tels que la cartographie, l’agriculture, la surveillance, la recherche et sauvetage, et bien d’autres. La technologie des capteurs embarqués continue d’évoluer, ouvrant la voie à de nouvelles opportunités et innovations dans le domaine des drones.

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