Planificateurs de vols de drones : L’intégration continue du LiDAR et des drones
Introduction aux planificateurs de vol
Un drone LiDAR est un véhicule aérien sans pilote (UAV) équipé de capteurs de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LiDAR). Un LiDAR est un capteur actif qui utilise des mesures inertielles pour corréler l’endroit où il se trouve sur la surface de la terre, ce qui permet d’obtenir une mesure directe de la terre. Ces mesures sont visualisées dans un nuage de points 3D qui permet de créer des cartes et des modèles 3D très précis et détaillés pour diverses applications. Les drones LiDAR offrent plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles d’arpentage, notamment la rentabilité, le gain de temps et la possibilité de capturer des données dans des zones inaccessibles ou dangereuses.
La précision des données est importante dans la collecte de données LiDAR, car les données et les produits dérivés doivent répondre à des normes de haute qualité. Le terme de précision est souvent utilisé de manière interchangeable avec celui d’exactitude, mais ils n’ont pas la même signification. L’exactitude fait référence à la précision géographique, tandis que la précision est la répétabilité d’une mesure. Dans le domaine du LiDAR pour drones, un système précis produira un nuage de points très fin, avec peu de « bruit » (terme désignant les variations et les irrégularités à l’intérieur du nuage de points). Les derniers capteurs LiDAR peuvent améliorer la précision en combinant les forces de différentes technologies de positionnement.
Les planificateurs de vol ou les applications de vol sont des logiciels qui permettent de planifier, d’exécuter et de contrôler les vols automatisés de drones à partir d’un ordinateur ou d’un appareil mobile. Ils comprennent généralement une liste de paramètres et d’instructions qui guident le drone tout au long d’une mission de vol. Par rapport à la planification manuelle des vols, les applications de vol permettent une planification rapide et précise des vols de drones, permettent à un drone de fonctionner de manière autonome et d’exécuter des travaux de grande capacité de manière efficace, précise et sûre. Les planificateurs de vol sont l’une des raisons pour lesquelles la cartographie par drone offre des avantages significatifs en termes de coût, de rapidité et de précision, par rapport aux méthodes d’arpentage traditionnelles.
Les avantages des planificateurs de vol pour les levés LiDAR
Les planificateurs de vol avancés combinent des outils de planification de vol standard avec des fonctionnalités spécifiques à l’application qui permettent de rationaliser les différents préparatifs avant le vol pour les levés LiDAR. Un plan de vol de drone pour une étude LiDAR est une combinaison déterminée d’instructions, y compris les coordonnées, la vitesse, l’altitude, la direction, le cap, et plus encore, qui servent à guider un drone dans l’accomplissement d’un vol et la capture de données cartographiques. Les planificateurs de vol comprennent généralement des listes de contrôle avant le vol, la planification des itinéraires, l’analyse du terrain en 3D, la vérification de la conformité aux règles de l’espace aérien et des fonctions de surveillance météorologique.
Exemple de caractéristiques
Pour les levés LiDAR complets, le logiciel de planification de vol avancé offre des fonctions spécifiques à l’application, telles que l’optimisation des itinéraires, les ajustements d’altitude et les configurations de chevauchement, afin de maximiser la couverture des données. De cette manière, les défis potentiels du LiDAR par drone, tels que la portée et la résolution limitées, peuvent être relevés.
Une autre caractéristique essentielle des planificateurs de vol à des fins de cartographie est la planification de vol par points de cheminement, qui permet à l’utilisateur de dessiner une zone cible sur une carte à l’aide de points, de lignes et de polygones, et de surveiller la position du drone en temps réel pendant le vol. Les trajectoires des points de cheminement des drones suivent un modèle irrégulier basé sur les caractéristiques uniques de la zone d’intérêt, mais les drones peuvent également suivre un modèle de grille ou une trajectoire de grille. Un planificateur de vol permet aux utilisateurs de sélectionner manuellement des points de passage que le drone doit survoler ou de désigner une zone de couverture et de concevoir un modèle de vol approprié.
Optimisation de la précision des données et des trajectoires de vol
En définissant des trajectoires de vol précises, la précision des données est assurée par l’utilisation d’un planificateur de vol : La précision des données LiDAR dépend de la vitesse et de l’altitude de vol, qui peuvent être gérées par un planificateur de vol. En utilisant des cartes d’altitude pour planifier une trajectoire de vol précise, le drone peut suivre ou s’adapter à la hauteur du terrain pendant le vol, de sorte qu’une hauteur de vol constante est maintenue à tout moment pendant toute la durée de la trajectoire de vol, ce qui garantit la cohérence et la précision des données.
Les planificateurs de vol peuvent rapidement trouver la trajectoire de vol optimale pour gagner du temps sur le terrain tout en couvrant la plus grande zone possible et en utilisant au mieux la durée de vie de la batterie du drone. Parce qu’un planificateur de vol peut prendre en compte de nombreux paramètres à la fois et optimiser les performances en fonction de chacun d’entre eux, l’efficacité globale est améliorée et le temps de mission sur le terrain est réduit.
Plan de vol sur 2 500 hectares de forêt tropicale en Ouganda avec un drone Quantum-Systems VTOL Trinity F90+ équipé d’un lidar Qube 240 (traité dans la YellowScan CloudStation). L’Avion Jaune
Intégration transparente des planificateurs de vol aux systèmes LiDAR
Les planificateurs de vol sont des logiciels qui ne sont généralement pas fournis avec un drone commercial, et qui doivent donc être achetés et téléchargés séparément. Les planificateurs de vol sont généralement disponibles en deux versions : les solutions commerciales prêtes à l’emploi (COTS) et les solutions sur mesure. Les COTS offrent un niveau de fonctionnalité de base et sont mis à disposition directement par les fournisseurs de logiciels, tandis que les solutions sur mesure sont créées pour répondre aux besoins et exigences spécifiques du marché, notamment en matière de cartographie et de navigation. Ces derniers sont également connus sous le nom de planificateurs de vol avancés, car ils offrent des fonctionnalités avancées pour des applications spécifiques, telles que les applications LiDAR.
Intégration avec les systèmes LiDAR
Pour répondre aux exigences des applications industrielles LiDAR, les développeurs de plans de vol collaborent étroitement avec les différents fournisseurs de systèmes LiDAR afin que le matériel et les logiciels soient bien intégrés. Pour les utilisateurs finaux, cela signifie par exemple que le planificateur de vol dispose d’un ensemble d’outils LiDAR intégrés pour calibrer l’IMU du drone et recueillir des nuages de points LiDAR précis et exacts. Cet ensemble d’outils leur permet également de sélectionner le capteur LiDAR de leur choix afin de s’assurer que les capacités individuelles de ce capteur sont exploitées pendant le vol du drone.
La synergie entre les planificateurs de vol avancés et les systèmes LiDAR se traduit également par des options de personnalisation pour des applications LiDAR spécifiques, telles que des balayages verticaux complexes (comme la capture de façades de bâtiments ou de falaises rocheuses), des balayages de zones ou la cartographie de couloirs (rivières, lignes électriques). La compatibilité et l’optimisation des différents scénarios de levés LiDAR sont assurées par la planification des vols en fonction d’un champ de vision (FOV) spécifique, l’inclusion de calibrages en huit pendant les missions pour améliorer la précision du drone, et la façon dont le drone effectue les virages pour garantir la précision des données.
Exemple : UgCS
L’une de ces solutions COTS pour la cartographie LiDAR est UgCS, un logiciel de contrôle au sol pour la planification des missions et le contrôle des vols des drones. Il a été mis au point par SPH Engineering, une société spécialisée dans le développement de la technologie des drones. UgCS est compatible avec les drones les plus courants et comprend des fonctionnalités telles que la planification de levés LiDAR avec calibrage automatique de l’IMU, le suivi complet du terrain en 3D et des outils intégrés de photogrammétrie, de corridor et de balayage vertical. Il est utilisé pour des applications telles que le LiDAR, les inspections verticales, la photogrammétrie, les inspections de lignes électriques et les enquêtes par vidéo en direct.
L’ensemble d’outils UgCS pour la planification de missions LiDAR permet de réduire les erreurs humaines et de libérer tout le potentiel du LiDAR. Pour ce faire, le pilote doit calibrer correctement l’IMU (généralement au moins deux fois par vol). Bien que les fabricants de LiDAR recommandent des modèles de calibration différents, UgCS supporte les modèles de calibration les plus populaires, y compris la figure en huit et la forme en U.
Outre l’étalonnage de l’IMU, le pilote d’un drone doit maintenir une hauteur de vol et un espacement entre les lignes de balayage corrects pour garantir la couverture et la densité des points, et s’assurer que le drone effectue les bons virages et le bon balayage des lignes pour minimiser l’accumulation des erreurs de l’IMU et les secousses excessives du LiDAR au-dessus de la zone d’intérêt. Le FOV doit être spécifié manuellement par le pilote, et tant le FOV que l’altitude affectent l’espacement des lignes. Il s’agit de deux paramètres distincts que l’utilisateur doit entrer dans le planificateur de vol, parmi de nombreux autres qui se passent d’explications.
Principaux avantages
Les clients qui ont utilisé UgCS pour la cartographie basée sur le LiDAR ont mentionné des avantages clés tels que la programmation multi-mission et la configuration intuitive de la mission pour une mise en œuvre rapide. La possibilité de télécharger des MNT et des géométries personnalisées au format KML est particulièrement utile pour les levés à haute résolution, de même qu’une connexion Wi-Fi stable entre l’ordinateur qui exécute le planificateur de vol et le drone. Les vols LiDAR entièrement autonomes sont désormais possibles du décollage à l’atterrissage grâce à une nouvelle figure d’initialisation intégrée.
Capture du logiciel de planification de vol UgCS © UgCS
Tendances futures et innovations
En raison des avantages qu’offrent les drones LiDAR par rapport aux méthodes d’arpentage traditionnelles, l’adoption des drones LiDAR dans différents secteurs d’activité devrait augmenter dans les années à venir. L’adoption du LiDAR par drone dans différents secteurs, tels que la construction/leslevés, les infrastructures, l’urbanisme, les transports, la sylviculture et l’environnement, a été considérable et continuera de croître. La popularité croissante des véhicules autonomes et le besoin de données cartographiques à haute résolution profiteront également au marché des drones LiDAR.
La synergie existante entre les fournisseurs de logiciels de planification avancée des vols et les fabricants de systèmes LiDAR profitera à la poursuite de l’intégration du matériel et des logiciels afin de faciliter la saisie de données LiDAR pour de nouvelles applications industrielles destinées à différents marchés. Les progrès de la technologie LiDAR, tels que les capteurs LiDAR plus légers et plus compacts, l’amélioration des capacités de vol des drones et l’intégration de logiciels pour le traitement et l’analyse des données, favoriseront l’adoption de cette technologie par le marché. Ces avancées technologiques sont susceptibles de trouver leur chemin vers les planificateurs de vol avancés afin d’exploiter au maximum les possibilités des nouveaux capteurs LiDAR, de capturer et de traiter un maximum de données LiDAR de haute qualité en un minimum de temps, ce qui contribuera à améliorer l’efficacité.
Système LiDAR YellowScan Navigator monté sur le drone Acecore Noa
Conclusion
Cet article traite du rôle crucial des planificateurs de vol dans l’optimisation des levés LiDAR pour les drones. Les planificateurs de vol sont des applications logicielles qui fournissent les outils nécessaires aux pilotes de drones pour planifier et exécuter leurs vols avec plus de précision, d’efficacité et de sécurité. Un planificateur de vol avancé, tel que le logiciel de planification de mission et de vol UgCS de SPH Engineering, offre des fonctionnalités supplémentaires pour une collecte efficace des données LiDAR des drones et rationalise les préparatifs avant le vol pour les drones équipés de LiDAR, par exemple grâce à des outils LiDAR spécifiques, notamment le suivi du terrain et l’étalonnage de l’IMU à des intervalles de temps et de distance déterminés au cours du vol. En raison des nombreux avantages qu’offrent les planificateurs de vol avancés pour les projets LiDAR par drone, notamment l’amélioration de la collecte de données et des gains d’efficacité, leur utilisation est vivement encouragée pour votre prochaine étude LiDAR par drone.
Questions fréquemment posées sur les planificateurs de vol
Qu'est-ce qu'un planificateur de vol pour drone et pourquoi est-il essentiel pour les levés LiDAR ?
Un planificateur de vol est un outil logiciel conçu pour planifier, exécuter et contrôler les vols automatisés de drones. Il joue un rôle crucial dans les levés LiDAR en assurant une collecte précise et efficace des données, optimisant ainsi le processus global de levés.
Comment les planificateurs de vol améliorent-ils les préparatifs avant le vol ?
Les planificateurs de vol avancés vont au-delà des outils standard, en offrant des fonctionnalités spécifiques à l’application qui rationalisent les préparatifs avant le vol. Il s’agit notamment d’optimiser les trajectoires de vol, d’ajuster les paramètres pour des capteurs LiDAR spécifiques et d’assurer la conformité avec les exigences de l’enquête.
Quelles sont les caractéristiques à rechercher pour optimiser les performances de l'enquête ?
Lorsque vous choisissez un planificateur de vol, tenez compte de caractéristiques telles que la compatibilité, la facilité d’utilisation, les capacités de suivi en temps réel et la possibilité de personnaliser les trajectoires de vol. Ces caractéristiques contribuent à une acquisition plus précise et plus efficace des données LiDAR.
Un planificateur de vol pour les levés LiDAR peut-il contribuer à garantir la sécurité et le respect des réglementations ?
Oui, de nombreux planificateurs de vol intègrent des dispositifs de sécurité et des outils de mise en conformité avec la réglementation. Il peut s’agir de géofencing pour limiter les déplacements des drones, de listes de contrôle avant le vol et de l’intégration d’informations sur l’espace aérien pour garantir la sécurité et la légalité des opérations d’arpentage.
En quoi l'intégration de fonctionnalités spécifiques aux applications est-elle bénéfique pour les levés LiDAR effectués à l'aide de drones ?
Les fonctionnalités spécifiques des planificateurs de vol LiDAR pour UAV répondent aux exigences particulières des levés LiDAR. Il peut s’agir du suivi automatique du terrain, de la prévisualisation des nuages de points et d’outils permettant d’ajuster les paramètres de vol en fonction des caractéristiques spécifiques des capteurs LiDAR utilisés, ce qui permet d’optimiser la collecte des données.
