Tổng quan máy bay không người lái và quy định hiện hành

Tổng quan máy bay không người lái và quy định hiện hành

Từ những năm 1950 thế giới đã biết đến máy bay không người lái. Cho đến nay, việc ứng dụng máy bay không người lái vào hầu hết các lãnh vực. Từ ứng dụng trong giao thông, nông nghiệp, đo đạc bản đồ cho đến lãnh vực giao hàng…Vậy máy bay bay không người lái có những loại nào, cùng tìm hiểu nhé.

Giới thiệu về máy bay không người lái (UAV)

Thiết bị bay không người lái (Unmanned Aircraft Vehicle) là tên gọi chỉ chung cho các loại máy bay không có người lái ở buồng lái, hoạt động độc lập và thường được điều khiển từ xa từ trung tâm hay bộ điều khiển.Gồm các dạng:

  • Máy bay theo nghĩa truyền thống được trang bị hệ thống điều khiển tự động, được gọi là UAS (Unmanned Aircraft System), xuất hiện từ những năm 1950 và đã từng phục vụ việc do thám và thực hiện trinh sát chiến trường, giám sát các mục tiêu…

Một số Quốc gia như Ấn Độ, Hoa Kỳ thì UAV được ứng dụng nhiều trong quân sự, đặc biệt là không quân. Nó cũng là vũ khí cực kỳ khó chịu và nguy hiểm khi được gắn thêm tên lửa…

Ví dụ UAV có tên MQ-9 Reaper do hãng General Atomics chế tạo đưa vào sử dụng trong Không quân Hoa Kỳ, Hải quân Hoa Kỳ, Không quân Ý, và Không quân Hoàng gia Anh

  • Phương tiện bay kiểu mới, được chế tạo rất đa dạng, có kích thước và công suất động cơ nhỏ đến trung bình, khi bay phát ra tiếng như tiếng ong bay nên được gọi là drone (con ong đực).
  • Các DRONE có lắp camera để quan sát, và thường được gọi là flycam.

Hiện tại, tuỳ theo ứng dụng mà phân thành các loại :

  • Máy bay không người lái nông nghiệp
  • Máy bay không người lái giao hàng
  • Phương tiện bay siêu nhỏ (micro)
  • Máy bay đa cánh quạt
  • Máy bay không người lái chở người
  • Máy bay không người lái 4 cánh được ứng dụng phổ biến trong nghiên cứu, chụp ảnh, quay phim,…
  • Máy bay chiến đấu không người lái, UAV vũ trang

Thực tế ở Việt Nam, không chỉ riêng đội ngũ kỹ thuật Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Hợp Nhất Bách Việt mà cả các công ty khảo sát đều sử dụng phổ biến loại loại Drone 4 cánh quạt.

Đặc tính cơ bàn của UAV 4 cánh là có thể cất cánh thẳng đứng, tính ổn định cao, linh động trong các địa hình phức tạp.

Hình 1 UAV dân dụng (trái); UAV cho nông nghiệp (phải)
Hình 1 UAV dân dụng (trái); UAV cho nông nghiệp (phải)

Các loại UAV cánh quạt phổ biến

Thiết bị UAV của hãng Trimble

Trimble là nhà phát triển máy thu (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) có trụ sở tại Sunnyvale, California. Công ty gồm có các sản phẩm máy đo khoảng cách laser (Laser rangefinder), thiết bị bay không người lái, hệ thống dẫn đường quán tính và công cụ xử lý phần mềm. Công ty được thành lập vào tháng 11 năm 1978.

Đặc trưng của hãng là dòng Trimble ZX5 (hình 2) dùng trong khảo sát địa hình, với các thông số đặc trưng”

–         Kiểu cất cánh/ Hạ cánh: thẳng đứng

–         Giới hạn thời tiết: Ổn định trong gió lên tới 36 km/h

–         Tần số liên lạc và điều khiển: 2.4GHz

–         Khả năng tải trọng: 2,3 kg

–         Kích thước: 85 x 49 cm

–         Pin: 2 x 6600 mAh 14,8 V

–         Máy ảnh: 16 MP với ống kính 14mm có thể hoán đổi cho nhau

–         Thời gian bay: 20 phút

–         Mức trần tối đa: 3000 m trên mực nước biển

–         Phạm vi giao tiếp và kiểm soát: lên tới 2 km

Hình 2 A Trimble ZX5 B. AscTec Falcon 8
Hình 2 A Trimble ZX5 B. AscTec Falcon 8

UAV của hãng AscTec – Falcon 8

AscTec (tên đầy đủ Ascending Technologies) Công ty công nghệ được thành lập vào năm 2007 tại Krailling, Đức bởi bốn nhà tiên phong trong công nghệ UAV: Michael Achtelik, Klaus-Michael Doth, Daniel Gurdan và Jan Stumpf.

AscTec Falcon 8 đã được sản xuất hàng loạt từ năm 2009 và là máy bay hàng đầu về chụp ảnh trên không chuyên nghiệp trong các lĩnh vực chụp ảnh trên không, quay phim, kiểm tra công nghiệp, khảo sát cũng như chụp ảnh nhiệt và chuyên dụng.

UAV của hãng AscTec - Falcon 8
Hình 3 UAV của hãng AscTec – Falcon 8

Giống như tất cả các hệ thống của Asceinating Technologies, nó đại diện cho chất lượng, an toàn và độ tin cậy thông qua tiến trình. Đúng với tiền đề: Công nghệ tuyệt vời! Hệ thống Intel Falcon 8+ Intel đã mở đường cho công nghệ máy bay không người lái trong tương lai – được sản xuất tại Đức.

Hệ thống chuyến bay – tính năng và tiêu chuẩn:

Xác minh dữ liệu cảm biến tự động: Trước khi cất cánh, các giá trị tham số hệ thống và cảm biến quan trọng được đánh giá trong vòng vài giây. Chỉ sau khi kiểm tra thành công, mới có thể cất cánh.

Tính linh hoạt thông qua plug – & – play-Solution: dễ dàng thay đổi tải trọng của mình. Một camera gắn được tự động xác định và thiết lập đúng. Tất cả các chức năng có thể truy cập kịp thời tại trạm mặt đất di động.

Ba chế độ bay cho mọi trường hợp: phi công có quyền truy cập vào chế độ GPS, chế độ bay cao và chế độ thủ công. Dễ dàng chuyển đổi trong một chuyến bay nếu cần thiết.

Kiểm tra chuyến bay trực tiếp vĩnh viễn: hệ thống chuyến bay gửi tất cả dữ liệu chuyến bay liên quan đến trạm mặt đất di động trong thời gian thực, cung cấp tín hiệu hình ảnh và âm thanh.

Tăng cường an toàn trong trường hợp khẩn cấp: Trong trường hợp mất toàn bộ liên kết, chế độ an toàn sẽ chiếm quyền điều khiển để bắt đầu thao tác hạ cánh tự động. Lựa chọn giữa: Hạ cánh trực tiếp, trở về “nhà” trực tiếp, trở về “nhà” trên cao.

Hoàn thành tài liệu chuyến bay qua máy ghi dữ liệu chuyến bay: Để an toàn trong trường hợp có bất kỳ trục trặc nào. Mỗi chuyến bay và lệnh được ghi lại chính xác.

Dữ liệu kỹ thuật & giới hạn sử dụng:

–         Kích thước: 770 x 820 x 125 mm

–         Tối đa trọng lượng cất cánh: 2,3 kg

–         Thời gian bay bao gồm tải trọng: 12–22 phút

–         Phạm vi tối đa: 1km

–         Tốc độ bay tối đa: 16m/s

–         Tốc độ gió cho phép: 15 m/s (GPS: 12 m/s)

Các Flycam nổi bật của hãng DJI

Công ty TNHH Công nghệ SZ DJI là một công ty công nghệ Trung Quốc có trụ sở tại Thâm Quyến, Quảng Đông với các nhà máy trên khắp thế giới. Được biết đến như một nhà sản xuất thiết bị bay không người lái (UAV) để chụp ảnh trên không và quay phim. DJI cũng thiết kế và sản xuất gimbals máy ảnh, nền tảng chuyến bay, máy ảnh, hệ thống động lực, bộ ổn định máy ảnh và hệ thống điều khiển chuyến bay.

Loại nổi tiếng nhất với các dòng máy bay như Phantom (dân dụng), Matrice (công nghiệp), Mavic (dân dụng).

Flycam giá rẻ Mavic 2 Pro

Là loại UAV nhỏ gọn, tiện lợi thường xuyên được sử dụng nhiều để chụp hình, quay phim. Các thông số nổi bật:

–        Hasselblad Camera: 1″ CMOS Sensor ( Cảm biến to hơn, cho ảnh đẹp hơn, chụp tối tốt hơn

–        Hệ lens đóng khẩu F2.8 -F11 giúp những bức ảnh sắc nét hơn

–        Quay phim 4k 30 Frame, chụp ảnh 20 MPx

–        Chất lượng hơn với 10-bit Dlog-M – 10-bit-HDR video

–        Kích thước nhỏ gọn mạnh mẽ: 91x84x214mm

–        Công nghệ OcuSynce 2.0: Cho phép live 8km với độ phân giải 1080p

–        Thời gian bay 31 phút, tốc độ tối đa đạt 72km/h

–        Tốc độ gió cho phép: 14 m/s

–        Chức năng quay phim: Hyperlapse

Các chức năng đặc biệt giúp tăng chất lượng hình ảnh và quay phim.

Flycam cao cấp Matrice 200 Series 

Matrice 200 Series thiết kế để sử dụng cho các đối tượng Công nghiệp với những tính năng nổi bật như là thời lượng pin lâu hơn (khoảng 38 phút), khả năng chống chịu thời tiết khác nghiệt (như khả năng chống sức gió lên đến 12 m/s), khả năng thay đổi camera giúp thu thập dữ liệu đa phổ dễ dàng. Ngoài ra còn có thể gập lại giúp dễ dàng vận chuyển.

Thông số kỹ thuật & tính năng:

–        Kích thước gập lại: 716x220x236mm

–        Kích thước mở ra: 887×880×378 mm

–        Cân nặng: 3,80kg

–        Cấp độ bảo vệ chống xâm nhập: IP43

–        Phạm vi hoạt động: 7km

–        Tốc độ gió cho phép: 12 m/s

–        Tải trọng mang được: 1.61kg – 2.34kg

–        Thời gian bay tối đa: 38 phút (không tải), 24 phút (tải tối đa)

Các loại camera thích hợp: Zenmuse X4S, Zenmuse X5S, Zenmuse Z30, Zenmuse XT, Zenmuse XT2, SLANTRANGE 3PX, Sentera AGX710.

Hình 4 A. Mavic 2 Pro; B. Matrice 200; C. Phantom 4 Pro; D. Bộ Phantom 4 RTK + D-RTK 2
Hình 4 A. Mavic 2 Pro; B. Matrice 200; C. Phantom 4 Pro; D. Bộ Phantom 4 RTK + D-RTK 2

Hình 4 A. Mavic 2 Pro; B. Matrice 200; C. Phantom 4 Pro; D. Bộ Phantom 4 RTK + D-RTK 2Dựa vào năng lực về mặt kỹ thuật lẫn tài chính, công ty BVU đang sử dụng chủ yếu dòng drone Phantom 4 Pro, Phantom 4 kết hợp PPK, Phantom 4 RTK để tiến hành các dự án khảo sát

Flycam tầm trung Phantom 4 Pro 

Dòng UAV được sử dụng phổ biến đặc biệt trong nghiên cứu. Với thời gian bay tốt (tối đa 23 phút), tốc độ tối đa 70 km/h, khả năng kháng gió 10m/s cho phép thu thập ảnh có độ ổn định cao.

Phantom 4 có tính năng đáng chú ý là hệ thống tránh chướng ngại vật giúp tự điều động xung quanh chướng ngại vật giữa chuyến bay.

Thông số kỹ thuật:

–        Trọng lượng (Bao gồm pin và cánh quạt) 1388 gr

–        Kích thước đường chéo (không có cánh quạt) 350 mm

–        Tốc độ bay lên tối đa S-mode: 6 m/s; P-mode: 5 m/s

–        Tốc độ tối đa của gốc S-mode: 4 m/s; Chế độ P: 3 m/s

–        Tốc độ tối đa 72 km/h (S-mode); 58 km/h (A-mode); 50 km/h (P-mode)

–        Góc nghiêng tối đa 42° (S-mode); 35° (A-mode); 25° (chế độ P)

–        Tốc độ góc tối đa: 250°/giây (S-mode); 150°/giây (A-mode)

–        Chiều cao cất cánh tối đa (trên mực nước biển): 6000 m

–        Thời gian bay tối đa: Khoảng 30 phút

–        Khả năng chống lại tốc độ gió tối đa: 10m/s

–        Nhiệt độ hoạt động 0° đến 40 °C

–        Hệ thống định vị vệ tinh GPS/GLONASS

–        Độ chính xác khi đứng yên GPS:

o  Phương thẳng đứng: ± 0,1 m (với Định vị Tầm nhìn); ± 0,5 m (với định vị GPS)

o  Phương ngang: ± 0,3 m (với Định vị Tầm nhìn); ± 1,5 m (với định vị GPS)

Flycam chuyên dụng cho khảo sát địa hình Phantom 4 RTK

Phantom 4 RTK là dòng thiết bị bay mang tính chính xác rất cao nhờ vào sự tích hợp hệ thống định vị trung tâm. Một mô-đun mới được tích hợp trực tiếp vào Phantom 4 RTK cung cấp dữ liệu định vị theo thời gian thực đến mức cm.

DJI Phantom 4 RTK tương tự như các thiết bị Flycam RTK khác. No phù hợp với bất kỳ công việc với khả năng kết nối hệ thống định vị này để D-RTK 2 trạm di động. NTRIP (Mạng Giao thông vận tải của RTCM qua Internet Protocol) sử dụng một 4G dongle hoặc WiFi hotspot. Hoặc Phantom 4 RTK sẽ lưu trữ dữ liệu quan sát vệ tinh được sử dụng cho Post Processed Kinematics (PPK)..

Để tận dụng tối đa các mô-đun định vị Phantom 4 RTK, hệ thống TimeSync mới đã được tạo để liên tục căn chỉnh bộ điều khiển chuyến bay, máy ảnh và mô-đun RTK.

Bên cạnh đó, Timesync đảm bảo rằng mỗi bức ảnh sử dụng các dữ liệu meta chính xác nhất và sửa chữa các dữ liệu vị trí ở trung tâm của CMOS. Tối ưu hóa kết quả của phương pháp đo ảnh và cho phép hình ảnh để đạt được các dữ liệu định vị xuống mức cm.

Độ chính xác đã được đánh giá:

–         Độ chính xác định vị ngang 1cm + 1ppm RTK

–         Độ chính xác định vị dọc 1,5cm + 1ppm RTK

–         Khi bay ở độ cao 100m, GSD 2,7cm, trời nắng: 5cm.

–         Bay trong điều kiện khô ráo, vận tốc gió 4m/s, độ cao 100m và khoảng cách mẫu GSD 2.74 cm, độ phủ ngang 80%, độ phủ dọc 70%

Những vấn đề pháp lý ở Việt Nam liên quan đến thiết bị bay không người lái (UAV)

Flycam được ứng dụng nhiều trong lãnh vực như nông nghiệp, trắc địa, khoáng sản, cứu hộ cứu nạn, giám sát rừng cho đến lãnh vực y tế, do thám…Nhằm theo kịp sự phát triển vượt bậc của công nghệ máy bay không người lái ở Việt Nam. Các cơ quan ban ngành cũng đã và đang thông qua hàng loạt các văn bản nhằm quản lý hiệu quả loại thiết bị này.

Một số văn bản bao gồm:

  • Nghị định số 36/2008/NĐ-CP (đã sửa đổi theo Số: 79/2011/NĐ-CP) quy định về quản lý tàu bay không người lái và phương tiện bay siêu nhẹ
  • Công văn số 6321/BQP-TM về tăng cường quản lý tàu bay không người lái bay siêu nhẹ
  • Quyết định số 18/2020/QĐ-TTg Thiết lập khu vực cấm bay, khu vực hạn chế bay đối với tàu bay không người lái và các phương tiện bay siêu nhẹ
  • Mới nhất, Thông tư 07/2021/TT- BTNMT vềQuy định kỹ thuật thu nhận và xử lý dữ liệu ảnh số từ tàu bay không người lái phục vụ xây dựng, cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý quốc gia tỷ lệ 1:2.000, 1:5.000 và thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:500, 1:1.000”. Xem tổng quan thông tư: Công nghệ khảo sát bằng UAV và thông tư mới nhất của Bộ TNMT

Ngoài ra,chúng tôi còn nắm vững các tiêu chuẩn dự thảo về kiểm soát chất lượng sản phẩm bao gồm từ khâu thiết lập điểm khống chế, bay chụp và xử lý dữ liệu. Đây là những kinh nghiệm quy giá được chúng ta tích hợp giữa nghiệm thực tế và các tiêu chuẩn dự thảo liên quan.

Một số ứng dụng của UAV khảo sát địa hình và nông nghiệp
Một số ứng dụng của UAV khảo sát địa hình và nông nghiệp

Để trở thành chuyên gia về ứng dụng UAV tại Việt Nam. Bạn có thể tham khảo bài viết: Đào tạo chuyển giao sử dụng UAV.

Trên đây, Dovenhanh.com đã giới thiệu về máy bay không người lái, thiệt bị của 3 hãng nổi tiếng nhất.

Khảo sát địa hình Phú Yên bằng Flycam

Quản lý địa chính bằng UAV

Ứng dụng UAV trong lãnh vực nông nghiệp