Selon un rapport de 2014 réalisé par la société d'études de marché, Teal Group, les drones font partie du secteur le plus dynamique au monde dans l'industrie aérospatiale. Les dépenses dans le secteur des drones devraient presque doubler au cours des 10 prochaines années et passer de 6,4 milliards de dollars à l'heure actuelle à 11,5 milliards de dollars en 2020.
En termes de segmentation du marché, le rapport estime que le secteur militaire représente 89 % du marché des drones et des UAV (Unmanned Aerial Vehicle, engin aérien non piloté) contre 11 % pour le marché civil. Les pourcentages devraient s'élever à 86 % pour le marché militaire et à 14 % pour le marché civil d'ici 2020. Comme le prix des drones à usage commercial ou amateur chute, plus d'applications civiles sont disponibles. Les modèles amateur coûtent aujourd'hui la modique somme de 100 $ et un drone quadrirotor à usage commercial et muni d'une caméra haute définition peut quant à lui être acheté pour environ 1 000 $. Des drones commerciaux plus sophistiqués peuvent coûter beaucoup plus cher. Leur popularité croissante est principalement expliquée par un coût très favorable par rapport aux engins aériens à ailes fixes pilotés avec lesquels on peut accomplir les mêmes tâches.
Les agences immobilières et entreprises de construction utilisent déjà des drones pour réaliser des arpentages et prendre des photographies aériennes. Les entreprises énergétiques, en général à la pointe de l'innovation, les utilisent pour explorer, cartographier, documenter et inspecter le terrain. Dans une grande majorité des applications commerciales actuelles, une caméra haute définition constitue l'élément principal du drone. Les autres systèmes ne sont qu'un moyen d'emmener une caméra en altitude et de la rendre mobile.
Toute entreprise avec des ressources diversifiées géographiquement qui s'étendent sur des zones relativement peu peuplées (services publics, fermes, ranches et entreprises de télécommunication) peut utiliser des drones pour inspecter, surveiller, gérer ses stocks et pour des applications telles que la pulvérisation des cultures. Les forces de l'ordre, les opérations de recherche et de sauvetage et le transport léger de cargaison dans des zones inaccessibles représentent d'autres marchés.
Bien que les termes drone et UAV sont généralement utilisés pour désigner le même objet, il est possible de les distinguer : les UAV peuvent voler de façon autonome tandis que les drones sont contrôlés par un pilote au sol.
Conception de drones à usage commercial
Contrairement aux applications militaires pour lesquelles les drones sont des engins aériens à ailes fixes, décollant d'une piste de décollage, alimentés par un carburant riche en octane et pouvant parcourir de longues distances, les drones à usage commercial et amateur ressemblent généralement à des engins ressemblant à des hélicoptères et ils sont alimentés par batterie. Plusieurs rotors (souvent quatre ou cinq) créent un système de propulsion puissant qui ne nécessite pas de piste de lancement. Un autre avantage des drones construits à des fins militaires est que les mêmes rotors sont utilisés en tant que sous-systèmes de contrôle de vol. Les rotors peuvent être inclinés pour manœuvrer l'engin aérien en trois dimensions.
Du point de vue ingénierie, les drones sont des systèmes complexes dotés de plusieurs sous-systèmes critiques liés entre eux :
• Propulsion : hélices, moteurs électriques, etc.
• Navigation et contrôle : contrôleurs de vol, GPS, gyroscopes, altimètres et capteurs adaptés à leur mission.
• Alimentation : généralement des batteries et des systèmes de recharge, bien qu'il y ait beaucoup de place pour l'innovation dans ce secteur critique. Par exemple, les moteurs rotatifs Wankel sont essayés en raison de leur faible vibration.
• Communication : sol-air et entre les sous-systèmes. La plupart du temps, les drones ont un pilote humain distant. Les UAV autonomes à usage commercial sont activement développés.
• Chargement : caméras, stockage vidéo, cargaison ou des matières consommables telles que les pesticides pour la pulvérisation des cultures.
• Châssis : train d'atterrissage et d'autres composants de la structure.
• Logiciel : le logiciel joue un rôle essentiel dans la plupart des sous-systèmes matériels.
Code source ouvert
Le pic récent dans les drones à usage commercial est tombé au même moment où la communauté des logiciels libres prenait de l'importance. Pour cette raison, il est probable que la conception de drones aura un plus faible taux de pénétration des systèmes d'exploitation propriétaires, des logiciels d'applications et même du matériel.
Par exemple, il y a environ un an, la Fondation Linux, en partenariat avec des entreprises technologies renommées, a lancé Dronecode, un projet à code source ouvert. Ce projet a pour but d'offrir une structure de gouvernance neutre et de coordonner le financement des ressources et outils dont la communauté a besoin.
Parmi les membres fondateurs, on compte des entreprises du Fortune 500 telles que Intel et Qualcomm, mais la quasi-totalité de ses membres actuels sont des spécialistes en robotique tels que 3D Robotics, jDrones, Laser Navigation, SkyWard, Squadrone Systems, Walkera et Yuneec. Le projet Dronecode compte la plate-forme logicielle UAV APM/ArduPilot et un code associé, qui était jusqu’en 2014 maintenu par 3D Robotics. Dronecode compte déjà près de 1 200 développeurs et la plate-forme enregistre déjà pas moins de 150 commits par jour sur certains projets. Parmi les exemples de projets, citons APM/ArduPilot, Mission Planner, MAVLink et DroidPlanner.
Jim Zemlin, directeur général de la Fondation Linux explique : « Le logiciel libre et le développement collaboratif sont des technologies avancées dans les domaines les plus à la pointe. » « Le projet Dronecode en est un exemple parfait. En devenant un projet collaboratif de la Fondation Linux, la communauté Dronecode recevra le support nécessaire dont bénéficie un énorme projet au moment de sa percée. Cela aura pour résultat une plus grande innovation et une plate-forme commune pour les projets à code source ouvert dans le domaine des drones et de la robotique. »
Tests
Bien que les drones présentent de nombreux défis en ingénierie, les tests font partie de ceux qui peuvent entraver le budget de développement d'un projet et occasionner des retards pour la mise sur le marché. Les tests sont nécessaires pour garantir que les drones peuvent voler en toute sécurité et accomplir leur mission en toute fiabilité. Généralement, les tests approfondis sur le terrain sont utilisés pour atteindre ces objectifs sur la plupart des produits. Avec les drones, c'est un processus difficile, car les conditions environnementales d'un environnement spécifique risquent de ne pas se répéter. Les ingénieurs chargés de réaliser les tests doivent identifier la plage des environnements opérationnels et doivent généralement voyager pour réaliser les tests sur le terrain.
Une fois les environnements de test appropriés identifiés, les ingénieurs de test doivent toujours traiter avec les réglementations locales ce qui complique davantage le processus. Bien que les tests sur le terrain doivent être réalisés, il s'avère qu'une grande partie de ces tests peut être accomplie en laboratoire. Les entreprises de test habituées aux environnements de tests de simulations en laboratoire pour l'approbation et l'admission de la technologie cellulaire ont utilisé leur expertise pour développer des tests de simulation pour drones en laboratoire.
L'environnement RF est tout autant aussi important que l'environnement physique, car il concerne la communication sol-air. Réaliser des tests avec un émulateur de canal permet aux ingénieurs de créer un environnement RF contrôlable qui correspond au lien entre le contrôleur radio et le drone. Les paramètres testables comprennent les évanouissements par trajets, la vitesse du drone, le parcours, la topographie et d'autres facteurs environnementaux.
Conclusion
Les drones ont un impact sur le marché commercial, car ils peuvent collecter des informations et livrer des marchandises légères à moindres frais et de façon plus sécurisée que les engins aériens pilotés. Alors que la transmission de vidéos et la photographie représentent actuellement l'essence des drones, on peut aisément penser à d'autres applications pour les drones telles que l'approvisionnement en médicaments des communautés isolées ou le remplacement des pièces des appareils ou des véhicules. En fait, deux développements technologiques majeurs comprennent l'adoption d'un paradigme à code source ouvert alors que les drones en sont toujours à leur balbutiement ainsi que l'utilisation d'émulateurs de canal RF afin de simplifier les tests de communication sol-air, permettant ainsi de réduire le nombre de tests sur le terrain.