用語 乗客を乗せずに飛行する航空機を表す用語は数多く存在する。
無人航空機 ( UAV )は、「動力付き航空機で、操縦者を乗せず、空気力学的な力 で揚力を得、自律飛行または遠隔操縦が可能で、使い捨てまたは回収可能で、致死性または非致死性のペイロードを搭載できるもの」と定義されています。 [ 14 ] UAVは 、軍事用途で一般的に使用される用語です。 [ 15 ] 弾頭付きミサイルは 、機体自体が弾薬であるため、一般的にUAVとはみなされませんが、プロペラベースのミサイルの特定の種類は、一般の人々やメディアによって「特攻ドローン」と呼ばれることがよくあります。また、一部の管轄区域では、UAVと 遠隔操作模型航空機 の関係が不明確です。米国FAAは現在、質量に関係なく、無人飛行機をUAVと定義しています。 [ 16 ] 同様の用語には、遠隔操縦航空機 ( RPA )と遠隔操縦航空機 ( RPAV )があります。
UAVとRPAVは、地上管制装置や航空機との通信システムも含む無人航空機システム (UAS )の構成要素とみなすこともできます。 [ 6 ] UASは 、米国国防総省 (DoD)と米国連邦航空局 (FAA)が2005年に策定した無人航空機システムロードマップ2005-2030に従って採用されました。 [ 17 ] 国際民間航空機関 (ICAO)と英国民間航空局 もこの用語を採用しており、欧州連合の単一欧州空域(SES)航空交通管理(ATM)研究 (SESAR共同事業)の2020年ロードマップでも使用されています。 [ 18 ] この用語は、航空機以外の要素の重要性を強調しています。地上管制局、データリンク、その他の支援機器などの要素が含まれます。同様の用語には、無人航空機システム (UAVS )と遠隔操縦航空機システム (RPAS )があります。[ 19 ] 同様の用語は多数使用されています。 2019年6月1日に発効した新規則に基づき、RPAS はカナダ政府によって「遠隔操縦航空機、その管制ステーション、コマンドおよび制御リンク、および飛行運用中に必要となるその他のシステム要素から構成される構成可能な要素のセット」と定義されました。[ 20 ]
一般的には、ドローン は軍用と民間のUAVの両方に適用されることが多いが、技術文書や規制文書では、UAV 、UAS 、RPAS 、または無人航空機などの用語が好まれる場合がある。 ドローン という用語は航空 の初期の頃から使用されており、 1920年代のフェアリー・クイーン 複葉水上機 や1930年代のデ・ハビランド・クイーン・ビー 複葉機のように、戦艦の砲撃訓練に使用される遠隔操縦の標的機 に適用されることがある。後の例としては、エアスピード・クイーン・ワスプ やマイルズ・クイーン・マーティ ネットがあり、最終的にはGAFジンディヴィク に置き換えられた。[ 21 ] この用語は一般的に使用されている。UAVを指す場合、無人で はなく無人という 用語が使用されることがある。 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
自律型ドローンは、クラウドコンピューティング、コンピュータビジョン、人工知能、機械学習、ディープラーニング、サーマルセンサーなど、人間の介入なしに任務を遂行するためのさまざまな高度な技術も採用しています。[ 25 ] レクリエーション用途では、空撮 ドローンは一人称視点ビデオ、自律機能、またはその両方を備えています。[ 26 ]
分類タイプ UAVは、重量やエンジンタイプ、最大飛行高度、運用上の自律性、運用上の役割などの設計構成に基づいて、他の航空機と同様に分類することができます。 米国国防総省 によると、UAVは以下の5つのカテゴリに分類されます。[ 27 ] [ 28 ]
UAVのその他の分類には以下が含まれます: [ 27 ]
航続距離と耐久性 UAVは、航続距離と滞空時間によって分類される場合、通常5つのカテゴリーに分けられます。[ 27 ]
サイズ UAVはサイズによって分類される場合、通常4つのカテゴリがあり、少なくとも1つの寸法(長さまたは翼幅)が次のそれぞれの制限を満たします。[ 27 ]
重さ ドローンは重量に基づいて5つのカテゴリーに分類できます。
NATOは以下に示すような同様の分類を使用しています。[ 1 ]
NATO による無人航空機の分類
自律性の度合い ドローンは、飛行操作における自律性の度合いに基づいて分類することもできます。ICAOは、無人航空機を遠隔操縦航空機または完全自律航空機に分類しています。[ 30 ] 一部のUAVは、中間のレベルの自律性を提供します。たとえば、車両はほとんどの場合遠隔操縦されますが、基地への自動帰還操作が可能です。一部の航空機タイプは、有人またはUAVとしてオプションで飛行することができ、これには、有人またはオプション操縦UAV(OPV)に改造された有人航空機が含まれる場合があります。UAVの飛行は、人間のオペレーターによる遠隔制御、遠隔操縦航空機 (RPA )として、または 自動操縦 支援などのさまざまなレベルの自律性 で、人間の介入を一切必要としない完全自律航空機まで、運用できます。[ 31 ] [ 32 ]
高度 高度に基づいて、ParcAberporth Unmanned Systems Forumなどの業界イベントでは、以下のUAV分類が使用されています。
手持ち式、高度600m 、 通信 範囲約2km 高度5,000 フィート(1,500 メートル) 以内、最大射程10キロメートル NATO規格、高度10,000 フィート(3,000 メートル) 、最大射程50キロメートル 戦術高度18,000 フィート(5,500 メートル) 、航続距離約160キロメートル オス(中高度、長距離飛行可能) 高度 9,000m まで 、移動距離200km以上 高度30,000 フィート(9,100 メートル) 以上でのHALE(高高度長時間滞空) と無制限の航続距離 極超音速高速、超音速(マッハ1~5)または極超音速(マッハ5以上)、高度50,000 フィート(15,200 メートル) または準軌道高度、航続距離200キロメートル以上 低地球軌道(マッハ25以上) CIS月面地球-月間転送 無人航空機用コンピュータ支援キャリア誘導システム(CACGS)
複合基準 複合基準に基づく分類の一例として、米軍の無人航空システム (UAS)におけるUAVの分類が挙げられる。これは、UAVの重量、最大高度、および構成部品の速度に基づいて分類される。
リフトの種類
FFLO 前方飛行揚力のみは、 ICAO によって 航空機タイプ指定子FFLOで分類され、UAVは飛行機のようなドローンを指します。
VFHC ICAO によって航空機タイプ指定子VFHCで分類される 垂直飛行/ホバリング能力は、 回転翼を使用して揚力と移動の両方を行うドローンを指します。
電源 UAVは、動力源またはエネルギー源に基づいて分類することができ、これは飛行時間、航続距離、および環境への影響に大きく影響します。主な分類は以下のとおりです。
バッテリー駆動(電動): これらのUAVは充電式バッテリーを使用し、静音性とメンテナンスの軽減を実現していますが、飛行時間が制限される可能性があります。騒音レベルが低いため、都市環境やデリケートな作業に適しています。[ 33 ] 燃料駆動(内燃機関): ガソリンやディーゼルなどの従来の燃料を使用するこれらのUAVは、飛行時間が長いことが多いですが、騒音が大きく、メンテナンスも多く必要になる場合があります。これらは通常、長時間の飛行や重いペイロード容量を必要とする用途に使用されます。[ 34 ] ハイブリッド: 電気と燃料の動力源を組み合わせたハイブリッドUAVは、両方のシステムの利点をバランスよく活用し、性能と効率を向上させることを目指しています。この構成により、ミッションプロファイルの汎用性と、さまざまな運用要件への適応性が可能になります。[ 35 ] 水素燃料電池: 水素燃料電池は 、バッテリーよりも長い飛行時間を実現できる可能性があり、燃焼エンジンよりもステルス性(熱痕跡がない)に優れています。[ 36 ] 水素の高いエネルギー密度は、将来のUAV推進システムにとって有望な選択肢となります。[ 37 ] 太陽光発電式: ソーラーパネルを搭載したこれらのUAVは、特に高高度において太陽エネルギーを利用することで、飛行時間を延長できる可能性がある。太陽光発電式UAVは、長時間のミッションや環境モニタリング用途に特に適している可能性がある。[ 38 ] 原子力動力: 原子力動力は大型航空機向けに検討されてきたが、安全性の懸念や規制上の課題のため、UAVへの応用は依然として理論上の段階にとどまっている。この分野の研究は継続中だが、実用化には大きな障害が立ちはだかる。[ 39 ]
デザイン 無人航空機の一般的な物理的構造 同種の有人機と無人機は、一般的に物理的な構成要素が類似している。主な例外は、操縦席 と環境制御システム または生命維持システム である。一部の無人機は、成人の体重よりかなり軽いペイロード(カメラなど)を搭載するため、機体サイズもかなり小さくなる。一方、武装した軍用無人機は、重いペイロードを搭載しているにもかかわらず、同等の武装を持つ有人機よりも軽量である。
小型の民間用無人航空機(UAV)には生命に関わる重要なシステムが 搭載されていないため、軽量だが強度に劣る素材や形状で製造でき、耐久性の低い電子制御システムを使用することも可能です。小型UAVではクワッドコプター 型が普及していますが、このレイアウトは有人航空機ではほとんど使用されていません。小型化により、有人航空機では実現不可能な、小型電気モーターやバッテリーといった低出力の推進技術を使用できるようになります。
UAVの制御システムは、有人機とは異なる場合が多い。遠隔操作の場合、コックピットの窓はほぼ必ずカメラとビデオリンクに置き換えられ、物理的なコックピットの制御装置は無線で送信されるデジタルコマンドに置き換えられる。オートパイロット ソフトウェアは、有人機と無人機の両方で使用され、機能セットは様々である。[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]
オーニソプター – 翼による推進鳥や昆虫を模倣した羽ばたき式のオーニソプターは 、マイクロUAV として飛行してきた。その本来持つステルス性は、スパイ任務に適している。
ハエにヒントを得た1g以下のマイクロUAVは、電源テザーを使用しているものの、垂直面に「着陸」することができています。[ 118 ] 他のプロジェクトでは、カブトムシや他の昆虫の飛行を模倣しています。[ 119 ]
コンピュータ制御システム マルチローター UAV用のCleanFlightまたはBaseFlightファームウェアで動作するフライトコントローラーUAVのコンピューティング能力は、コンピュータ技術の進歩に伴って発展し、アナログ制御から始まり、マイクロコントローラ、システムオンチップ (SOC)、シングルボードコンピュータ (SBC)へと進化してきた。
現代の無人航空機(UAV)制御システムハードウェアは、フライトコントローラ(FC)、フライトコントローラボード(FCB)、またはオートパイロットと呼ばれることが多い。一般的なUAVシステム制御ハードウェアは、通常、プライマリマイクロプロセッサ、セカンダリまたはフェイルセーフプロセッサ、および加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、気圧計などのセンサーを単一のモジュールに統合している。
2024年、EASAはEmbentionのオートパイロットに関するETSO-C198に準拠したUAVフライトコントローラーの最初の認証基準に合意した。UAVフライト制御システムの認証は、空域内でのUAVの統合と重要区域でのドローンの運用を容易にすることを目的としている。[ 120 ]
建築
ソフトウェア 最新のUAVは、アクチュエータを直接制御する低レベルのファームウェアから高レベルの飛行計画まで、幅広いソフトウェアスタックを実行します。最も低いレベルでは、ファームウェアがIMU [ 125 ] などのセンサーからの読み取りと、モーターなどのアクチュエータへのコマンドを直接制御します。制御ソフトウェア(オートパイロットと呼ばれることが多い)は、目標とする機体速度に基づいてアクチュエータの速度を計算する役割を担います。ハードウェアと直接やり取りするため、このソフトウェアは時間的に厳密であり、マイクロコントローラ 上で実行される場合があります。自律型ではないUAVの場合、このソフトウェアは無線通信も処理する場合があります。代表的な例として、PX4オートパイロットがあります。
次のレベルでは、自律アルゴリズムが上位レベルの目標に基づいて目標速度を計算します。例えば、軌道最適化 [ 126 ] を使用して、目標位置に基づいて飛行軌道を計算することができます。このソフトウェアは必ずしも時間制約が厳しくなく、 Linux などのオペレーティングシステムを実行するシングルボードコンピュータ上で、時間制約を緩和して実行できる場合が多くあります。
深層強化学習は、特に連続的な3次元環境のナビゲーションや自律的な意思決定の改善のために、UAVの飛行制御についても研究されています。[ 127 ] 同様に、AI駆動の自動化は、電子ドローン検出データと物理的な追跡カメラを自動的にリンクして「ハンズフリー」のターゲット追跡を行うことでオペレーターの認知負荷を軽減するために、対UAS(C-UAS)システムにもますます適用されています。[ 128 ]
ループの原理 マルチローター機の典型的な飛行制御ループ UAV(無人航空機)は、開ループ制御、閉ループ制御、またはハイブリッド制御アーキテクチャを採用している。
オープンループ – このタイプは、センサーデータからのフィードバックを組み込むことなく、正の制御信号(速く、遅く、左、右、上、下)を提供します。 閉ループ – このタイプはセンサーフィードバックを組み込んで動作を調整します(追い風を反映するために速度を落とし、高度を300フィートまで上げます)。PIDコントローラーが一般的です。 フィードフォワード が使用される場合もあり、その場合はさらにループを閉じる必要性が高まります。[ 129 ]
コミュニケーション UAVは、制御や映像などのデータの交換に 無線機 を使用する。初期のUAVは狭帯域 アップリンクのみを備えていたが、後にダウンリンクが追加された。これらの双方向狭帯域無線リンクは、機体システムの状況に関するコマンド&コントロール(C&C)データやテレメトリ データを遠隔地のオペレーターに送信する。
最新のUAV(無人航空機)アプリケーションのほとんどでは、映像伝送が必須となっています。そのため、C&C(指揮統制)、テレメトリ、映像トラフィック用に個別のリンクを用意する代わりに、ブロードバンドリンクを使用してあらゆる種類のデータを伝送します。これらのブロードバンドリンクは、 QoS(サービス品質 )技術を活用し、インターネット経由でルーティング可能なTCP/IPトラフィックを伝送できます。
オペレーター側からの無線信号は、以下のいずれかから発信される可能性があります。
現代のネットワーク規格はドローンを明示的に考慮しており、そのため最適化が含まれています。5G規格では、超高信頼性かつ低遅延の通信を使用しながら、ユーザープレーンの遅延を1msに削減することが義務付けられています。[ 132 ]
リモートID 通信技術によってサポートされるUAV間の協調。リモートIDメッセージ(UAVの座標を含む)はブロードキャストされ、衝突のない航行に使用できます。[ 133 ]
自律性 UAVの自律性の度合い UAVの自律性のレベルは大きく異なります。UAVメーカーは、次のような特定の自律動作を組み込むことがよくあります。[ 134 ]
自己水平維持:ピッチ軸とロール軸における姿勢安定化。 高度維持:航空機は気圧および/またはGPSデータを使用して高度を維持します。 ホバリング/位置保持: GNSS または慣性センサーを使用して位置を維持しながら、水平なピッチとロール、安定したヨー方向と高度を維持します。ヘッドレスモード:機体の軸ではなく、操縦者の位置を基準としたピッチ制御。 心配無用:水平移動中の自動ロールおよびヨー制御 離陸および着陸(様々な航空機または地上センサーおよびシステムを使用。「自動着陸 」も参照) フェイルセーフ:制御信号喪失時の自動着陸または自動帰還 帰還:離陸地点まで飛行して戻る(多くの場合、途中で木や建物などの障害物を避けるために、まず高度を上げる)。 フォローミー:GNSS、画像認識 、またはホーミングビーコンを使用して、移動するパイロットまたはその他の物体に対する相対位置を維持する。 GPSウェイポイントナビゲーション:GNSSを使用して、移動経路上の途中地点までナビゲートする。 物体の周囲を周回する:フォローミー に似ているが、ターゲットの周りを継続的に周回する。 事前にプログラムされた曲技飛行 (ロールやループなど) 事前プログラムされた配送(配送ドローン) 自律能力を定量化するアプローチの1つは、2002年の米国空軍研究所の 報告書で提案されたOODA 用語に基づいており、右側の表で使用されています。[ 135 ]
アメリカ海軍のノースロップ・グラマン社製X-47B無人戦闘機実証機が、空中給油機から空中給油を受けている。 空中給油 [ 136 ] や地上でのバッテリー切り替えなどの特定のタスクには完全な自律性が利用可能です。
利用可能な機能や開発中の機能には、集団飛行、リアルタイム衝突回避 、壁追従、回廊中心化、同時位置特定とマッピング、群知能 、[ 137 ] コグニティブ無線 、機械学習 などがあります。このような状況において、コンピュータビジョンは 飛行の安全性を自動的に確保する上で重要な役割を果たすことができます。
持久力 UEL UAV-741ヴァンケルエンジンは、無人航空機(UAV)の運用に使用され、AAI RQ-7シャドウに搭載されている。 小型(1kg未満 )ドローンの飛行時間と質量の関係[ 121 ] UAVの飛行時間は、人間のパイロットの生理的能力によって制限されるものではない。
小型軽量で振動が少なく、出力重量比が高いことから、ヴァンケル式ロータリーエンジンは 多くの大型無人航空機(UAV)に採用されています。エンジンのローターは焼き付くことがなく、降下時の急激な冷却にも影響を受けにくく、高出力時でも冷却のために燃料混合比を濃くする必要がありません。これらの特性により燃料消費量が削減され、航続距離や積載量が増加します。
ドローンの適切な冷却は、ドローンの長期的な耐久性にとって不可欠です。過熱とその後のエンジン故障は、ドローンの故障の最も一般的な原因です。[ 143 ]
水素燃料電池は 、水素を動力源として、小型無人航空機の航続時間を数時間まで延長できる可能性がある。[ 144 ] [ 145 ]
マイクロ航空機の航続時間は、これまでのところ羽ばたき翼型UAVが最も優れており、次いで飛行機、マルチローター機がレイノルズ数が 低いため最下位となっている。[ 121 ]
太陽光発電式無人航空機(UAV)は、1974年にアストロフライト・サンライズによって初めて提唱された概念であり、数週間の飛行時間を実現している。
高度20km(12マイル、または60,000フィート)を超える高度で 最長5年間運用できるように設計された太陽光発電式大気衛星(「アトモサット」)は、低軌道衛星よりも経済的かつ多用途に任務を遂行できる可能性がある。想定される用途としては、 気象観測 用ドローン 、災害復旧 、地球画像撮影 、通信などが挙げられる。
マイクロ波電力伝送またはレーザー電力ビームによって駆動される電動UAVは、その他の潜在的な長時間飛行ソリューションである。[ 146 ]
高耐久性UAVのもう一つの用途としては、戦場を長時間「見つめる」(ARGUS-IS、Gorgon Stare、Integrated Sensor Is Structureなど)ことで、戦場の出来事を記録し、それを逆再生して戦場の活動を追跡することが挙げられる。
開発後期段階にある英国のPHASA-35 軍用ドローンの繊細さゆえに、大気圏の最初の12マイルの乱気流を通過するだけでも危険な試みである。しかし、65,000フィートで24時間滞空したことがある。エアバスのゼファーは2023年に70,000フィートに到達し、64日間飛行した(目標は200日間)。これは、運用能力に関して「擬似衛星」とみなされるほど、準宇宙に十分近い。 [ 156 ]
アプリケーション イラン革命防衛隊地上部隊 のクッズ・モハジェル-6無人戦闘機に 、2発のガエム 精密誘導弾が装備されている。 近年、自律型ドローンは、目視外飛行(BVLOS)[ 161 ] が可能であることに加え、生産性の最大化、コストとリスクの削減、現場の安全、セキュリティ、規制遵守の確保[ 162 ] 、パンデミック時の人的労働力の保護[163]など、さまざまな応用分野を変革し始めています。また 、Amazon Prime Air が実証したように、荷物の配送や医療物資の重要な配送など、消費者関連のミッションにも使用できます。
UAVには、民間、商業、軍事、航空宇宙分野において数多くの用途がある。[ 4 ] これらには以下が含まれる。
一般的な レクリエーション 、災害救援 、考古学、 生物多様性 と生息地 の保全、[ 164 ] 法執行 、犯罪 、テロリズム 。コマーシャル 航空監視 、映画製作 、[ 165 ] ジャーナリズム 、科学研究 、測量 、貨物輸送 、鉱業 、製造業 、林業 、太陽光発電 、熱エネルギー 、港湾 、農業 。
土木用途 ジップライン社の 航空機がルワンダの基地から発進し、血液製剤を輸送する。民間(商用および一般)ドローン市場は中国企業が支配的である。中国メーカーのDJI だけで2018年の民間市場シェアの74%を占めており[ 190 ] 、他の企業は5%を超えていない[ 191 ] 。これらの企業は、米国からの監視と制裁が強まっているにもかかわらず、2023年までに世界市場シェアの70%以上を維持し続ける[ 192 ] 。米国内務省は2020年にDJIドローンの機体群を地上待機させ、司法省はDJIおよびその他の外国製UAVの購入に連邦資金を使用することを禁止した[ 193 ] [ 194 ] 。DJIに続くのは、米国企業の3D Robotics 、中国企業のYuneec 、Autel Robotics 、フランス企業のParrot である。[ 191 ] [ 195 ] 2025年には、中国のドローン企業が世界のUAV市場シェアの90%を占め、DJIが世界市場の80%を占めた。[ 196 ] [ 197 ]
2021年5月現在、米国FAA には873,576機のUAVが登録されており、そのうち42%が商用、58%がレクリエーション用に分類されている。[ 198 ] 2018年のNPDの調査によると、消費者はより高度な機能を備えたドローンをますます購入しており、500ドル以上と1000ドル以上の市場セグメントの両方で33%の成長が見られた。[ 199 ]
民間のUAV市場は、軍事用市場に比べて比較的新しい。先進国と発展途上国の両方で企業が同時に出現している。初期段階のスタートアップの多くは、米国の場合のように投資家から、またインドの場合のように政府機関から支援と資金提供を受けている。[ 200 ] 一部の大学は研究およびトレーニングプログラムまたは学位を提供している。[ 201 ] 民間団体も、レクリエーション用および商業用UAVの両方のオンラインおよび対面トレーニングプログラムを提供している。[ 202 ]
消費者向けドローンは、消費者向け製品のコスト効率の良さから、世界中の警察や軍事組織で広く使用されています。2018 年以降、イスラエル軍は軽偵察任務に DJI UAV を使用しています。[ 203 ] [ 204 ] [ 179 ] DJI ドローンは、 2017 年以降、中国の新疆 警察で使用されています[ 205 ] [ 206 ] 、また2018 年以降、アメリカの 全米の警察で使用されています。 [ 207 ] [ 208 ] ウクライナとロシアは、ロシアによるウクライナ侵攻 中に、商用 DJI ドローンを広範囲に使用しました。[ 99 ] これらの民間の DJI ドローンは、ウクライナとロシアの双方を戦場で支援するために、政府、愛好家、および国際的な寄付によって調達されました。それらは、軍に採用されたドローン愛好家によって飛行されることが多かった。 DJIドローンの普及は、その市場支配力、手頃な価格、高性能、信頼性に起因する。[ 100 ] [ 209 ]
航空写真 ドローンは写真や映画撮影で空撮を行うのに最適であり、この目的で広く使用されています。[ 165 ] 小型ドローンは操縦者とカメラマンの精密な連携を必要とせず、同じ人が両方の役割を担います。プロ仕様の映画用カメラを搭載した大型ドローンは通常、ドローン操縦者とカメラアングルやレンズを制御するカメラオペレーターがいます。たとえば、映画制作で使用されるAERIGON映画用ドローンは2人で操作されます。[ 210 ] ドローンは危険な場所、遠隔地、またはその他の方法ではアクセスできない場所へのアクセスを可能にします。
農業、林業、環境学 トレーラーに搭載された農業用ドローンの設置 食料生産に対する世界的な需要が指数関数的に増加し、資源が枯渇し、農地が減少し、農業労働力がますます不足するにつれて、従来の方法よりも便利でスマートな農業ソリューションが緊急に必要とされており、農業用ドローンとロボット産業は進歩すると予想されています。[ 211 ] 農業用ドローンは世界中で持続可能な農業の構築に役立てられており、新世代の農業につながっています。[ 212 ] このような状況では、植生の状態を正確に記述し、圃場全体に栄養素、農薬、または種子を正確に散布するのに役立つツールと方法論の両方で革新が広がっています。[ 7 ]
UAVの使用は、観測や逆火を 起こすための火工品の発射などを通じて、山火事の発見と消火を支援するためにも研究されている。[ 213 ]
UAVは現在、営巣する海鳥、アザラシ、さらにはウォンバットの巣穴などの野生生物の調査にも広く使用されている。[ 214 ]
エンターテインメント ドローンは芸術や広告目的で夜間のショー にも使用されており、主な利点は花火よりも安全で静かで環境に優しいことです。花火ショーの代替または補助として使用することで、フェスティバルの財政的負担を軽減できます。さらに、ドローンは花火を運ぶことができるため、花火を補完し、その過程で新しい形の芸術作品を生み出すことができます。[ 215 ] [ 216 ] [ 217 ]
ドローンは、VR機能の有無にかかわらず、レースにも使用できる。
環境モニタリング UAS(無人航空機システム)またはUAV(無人航空機)は、環境モニタリング において、空間的にも時間的にも超高解像度または極超高解像度の新世代調査を実現するという大きな利点をもたらします。[ 218 ] これにより、衛星データと現地モニタリングの統合が可能になります。これは、自然生態系および農業生態系の記述を強化するための膨大な数の活動を刺激してきました。最も一般的な用途は次のとおりです。
これらの活動は、写真測量 、サーモグラフィー 、マルチスペクトル画像、3Dフィールドスキャン、ガス検知器 、正規化植生指数 マップなど、さまざまな測定方法を用いて実施できます。
人道支援 ドローンは人道支援や災害救援の分野でますます活用されており、遠隔地への食料、医薬品、必需品の配送や、災害前後の画像マッピングなど、幅広い用途で使用されている。[ 235 ]
安全とセキュリティ 米国農務省が山火事の近くで無人航空機を飛行させる危険性について警告するポスター
脅威
迷惑行為 UAVは、意図しない衝突や他の航空機との干渉、意図的な攻撃、パイロットや管制官の注意をそらすなど、さまざまな方法で空域の安全を脅かす可能性があります。ドローンと飛行機の衝突の最初の事例は、2017年10月中旬にカナダのケベックシティで発生しました。[ 241 ] ドローンと熱気球の 衝突の最初の記録は、2018年8月10日に米国アイダホ州ドリッグス で発生しました。気球に大きな損傷はなく、乗っていた3人に怪我はありませんでしたが、気球のパイロットは国家運輸安全委員 会にこの事件を報告し、「この事件が自然、空域、規則や規制に対する敬意についての議論を生み出すのに役立つことを願っています」と述べました。[ 242 ] 主要空港への、またはその付近での無許可のUAV飛行は、商業便の長期停止を引き起こしました。[ 243 ]
2018年12月、ドローンがガトウィック空港で大きな混乱を 引き起こし、イギリス陸軍の出動が必要となった。[ 244 ] [ 245 ]
米国では、山火事の近くを飛行すると、最高2万5000ドルの罰金が科せられる。しかし、2014年と2015年には、カリフォルニア州の消火活動における航空支援が、レイク火災 [ 246 ] やノース火災 [ 247 ] [ 248 ] など、何度か妨害された。これに対し、カリフォルニア州議会は、消防士が制限空域に侵入した無人航空機を無力化できるようにする法案を提出した[ 249 ] 。その後、FAAはほとんどの無人航空機の登録を義務付けた。
セキュリティ上の脆弱性 2017年までに、ドローンは刑務所に禁制品を投下するために使われるようになった。[ 250 ]
2009年に発生したプレデターUAVのビデオストリームハイジャック事件[ 251 ] 以降、UAVのサイバーセキュリティへの関心は大きく高まっています。この事件では、イスラム過激派が安価な市販の機器を使用してUAVからビデオフィードをストリーミングしていました。別のリスクとしては、飛行中のUAVをハイジャックしたり妨害したりする可能性が挙げられます。複数のセキュリティ研究者が市販のUAVの脆弱性を公開しており、場合によっては攻撃を再現するための完全なソースコードやツールを提供していることもあります[ 252 ] 。 2016年10月に開催されたUAVとプライバシーに関するワークショップでは、連邦取引委員会の研究者が3種類の異なる消費者向け クアッドコプター をハッキングできることを示し、UAVメーカーはWi-Fi信号の暗号化やパスワード保護の追加といった基本的なセキュリティ対策によってUAVのセキュリティを強化できると指摘しました[ 253 ] 。
侵略 多くの無人航空機(UAV)に危険なペイロードが搭載され、標的に墜落した事例が報告されている。ペイロードには、爆発物、化学兵器、放射性物質、生物学的危険物などが含まれている場合もあれば、含まれる可能性もある。一般的に非致死性のペイロードを搭載したUAVであっても、ハッキングされて悪意のある目的に利用される可能性がある。こうした脅威に対抗するため、各国は探知から電子戦、他のUAVを破壊するように設計されたUAVに至るまで、対UAVシステム(C-UAS)の開発と配備を進めている。
こうした発展は困難にもかかわらず実現した。J.ロジャースが2017年のA&T誌のインタビューで述べたように、「趣味で使う人がちょっとした迷惑をかけている場合も、テロリストがもっと悪質な目的で使う場合も、こうした小型無人航空機に対抗する最善の方法は何かについて、現在大きな議論が交わされている」。[ 255 ]
対策
対無人航空システム ローマで携帯型ドローン妨害装置を手に持つ イタリア陸軍 第17高射砲連隊「スフォルツェスカ」の兵士たち対ドローン砲システム 悪意のある無人航空機の使用により、対無人航空システム (C-UAS)技術の開発が進められています。ディープラーニングに基づく機械学習アルゴリズムの開発により、市販のカメラによる無人航空機の自動追跡と検出の精度が向上しました。 [ 256 ] また、再識別方法により、異なる視点とハードウェア仕様を持つ複数のカメラ間で無人航空機を自動的に識別することも可能です。[ 257 ] Aaronia AARTOSなどの商用システムは、主要な国際空港に設置されています。[ 258 ] [ 259 ] 無人航空機が検出されると、運動エネルギー(ミサイル、発射体、または別の無人航空機)または非運動エネルギー(レーザー、マイクロ波、通信妨害)で対抗できます。[ 260 ] アイアンドーム などの対空ミサイルシステムも、C-UAS技術で強化されています。1機または複数の敵対的な無人航空機に対抗するために、スマート無人航空機群を利用することも提案されています。[ 261 ]
小型戦術UAVの脅威の増大に対処するため、世界中でさまざまな対UAS(C-UAS)システムが開発されてきました。これには、レーダー、電気光学センサー、無線周波数検出、妨害技術を組み合わせた多層アプローチが含まれます。その中には、 Elbit Systemsが開発したReDrone™スイート [ 262 ] [ 263 ] などのシステムがあり、民間および軍事環境におけるドローンの検出と軽減のための固定構成と可搬構成の両方が含まれています。Elbitが開発したRed Sky 2システムは、複数のセンサーとエフェクターを統合し、低高度の空中脅威から戦略的な場所を保護するように設計されています。[ 264 ] AirSightなどの他の開発者は、C-UASのソフトウェアとシステム統合レイヤーを専門としており、AIと機械学習を使用してセンサーデータを分析して、複雑な環境におけるドローンの検出と脅威評価を行っています。これは、AirGuard V3.18システムの発売によって実証されています。[ 128 ]
参考文献
注記 ↑ ウクライナ語 : Сили безпілотних систем、СБС 、ローマ字表記 : Syly bezpilotnykh システム、SBS 、点灯。 「 「パイロットレスシステム軍 」」 ロシア語 : Войска беспилотных систем [ВБС] 、ローマ字 : Voyska bespilotnykh sistem [VBS] 、点灯。 「 「パイロットレスシステム部隊 」」
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外部リンク インテリジェントドローンが戦争の未来をどのように形作っているか( 2018年5月2日、ウェイバックマシン に アーカイブ済み、ローリングストーン誌)