市場調査会社ティール・グループの2014年のレポートによると、ドローンは世界の航空宇宙産業で最も活発な市場分野です。ドローン業界への支出は、今後10年間で現在の全世界の支出額64億ドルから2020年には115億ドルへとほぼ倍増すると予想されています。
市場区分に関して、レポートでは、現在のドローンおよびUAV（無人航空機）市場は、89％が軍用、11％が民間用であると推定しています。2020年までに、その割合は86% が軍事用、14% が民間用に移行すると予想されています。商用および趣味用のドローン機体の価格が下がるにつれて、より多くの民間用途が実現可能になります。現在、趣味用のモデルはわずか100ドルで購入でき、商業用に設計され高解像度のビデオ カメラを搭載したクワッド ローター ドローンは約1,000ドルで購入できます。より高度な商用ドローンは、かなり高価になる可能性があります。彼らの人気が急上昇している主な理由は、同じ仕事を有人の固定翼航空機で行う場合と比べてコストが非常に有利なためです。
不動産会社や建設会社はすでに土地調査や航空写真撮影にドローンを活用している。エネルギー企業は、多くの場合、イノベーションの最先端に立っており、探査、マッピング、文書化、現場検査にそれらを使用しています。今日のほとんどの商用アプリケーションでは、高解像度カメラがドローンの主要コンポーネントとなっています。他のシステムは、単にカメラを高く持ち上げて移動できるようにする手段にすぎません。
公共事業、農場、牧場、通信会社など、比較的人口の少ない地域にまで広がる地理的に多様な資産を持つ企業は、検査、監視、在庫管理、農薬散布などの用途にドローンを導入できます。その他の市場には、法執行、捜索救助、アクセスできない地域への軽貨物輸送などがあります。
ドローンとUAVという用語は通常同じ意味で使用されますが、UAVは自律飛行が可能で、ドローンは地上のパイロットによって制御されるという点で区別できます。
商用ドローンの設計
軍事用途のドローンはほとんどの場合、滑走路から離陸し、高オクタン価の航空機燃料で駆動し、長距離を飛行できる固定翼航空機であるのに対し、商用および趣味用のドローンはヘリコプターのようなデザインで、バッテリー駆動であることが多い。複数のローター（多くの場合、4または5ローター システム）により、滑走路を必要としない強力な推進システムが構築されます。軍事用途向けに作られたドローンのもう一つの利点は、飛行制御サブシステムと同じローターが使用されていることです。ローターを傾けることで、航空機を3次元的に操縦することができます。
エンジニアリングの観点から見ると、ドローンは次のような複数のミッションクリティカルな相互関連サブシステムを備えた複雑なシステムです。
• 推進力：プロペラ、電気モーターなど
• ナビゲーションと制御: フライト コントローラー、GPS、ジャイロスコープ、高度計、ミッション固有のセンサー。
• 電力: 現在ではバッテリーと充電システムが一般的ですが、この重要な分野には革新の余地が十分にあります。例えば、ヴァンケルロータリーエンジンは、その低振動特性のために試されています。
• 通信: サブシステム間および地対空通信。ほとんどの場合、ドローンには遠隔操縦する人間のパイロットがいます。商業利用を目的とした自律型UAVの開発が活発に行われています。
• 積載物: カメラ、ビデオストレージ、貨物、または農薬散布用の殺虫剤などの消耗品貨物。
• シャーシ: 着陸装置およびその他の構造部品。
• ソフトウェア: ほとんどのハードウェア サブシステムで重要な役割を果たします。
オープンソース
商業用ドローンの活動が最近急増しているのと同時に、オープンソース コミュニティも重要性を増しています。そのため、ドローンの設計では、独自のオペレーティング システム、アプリケーション ソフトウェア、さらにはハードウェアの浸透度が大幅に低くなる可能性があります。
たとえば、約1年前、Linux Foundationは大手テクノロジー企業と提携して、オープン ソースのDronecodeプロジェクトを立ち上げました。その目標は、中立的なガバナンス構造を提供し、コミュニティが必要とするリソースとツールへの資金を調整することです。
創立メンバーには、フォーチュン500企業などが含まれています。 インテル そして クアルコムただし、会員の大部分は3D Robotics、jDrones、Laser Navigation、SkyWard、Squadrone Systems、Walkera、Yuneecなどのロボット工学の専門家です。Dronecodeには、2014年まで3D RoboticsによってホストされていたAPM/ArduPilot UAVソフトウェア プラットフォームと関連コードが含まれています。1,200人を超える開発者がDronecodeに取り組んでおり、一部のプロジェクトでは1日に150件を超えるコードがコミットされています。プロジェクトの例としては、APM/ArduPilot、Mission Planner、MAVLink、DroidPlannerなどがあります。
「オープンソースソフトウェアと共同開発は、最もホットな最先端の分野で技術を進歩させています」とLinux Foundationのエグゼクティブディレクター、ジム・ゼムリン氏は語った。「Dronecodeプロジェクトはまさにその好例です。Linux Foundationの共同プロジェクトに参加することで、Dronecodeコミュニティは、大規模プロジェクトが画期的な成果を上げる瞬間に必要なサポートを受けることができます。その結果、さらに大きなイノベーションが生まれ、ドローンとロボットのオープンソース プロジェクトのための共通プラットフォームが実現するでしょう。」
テスト
ドローンには多くの技術的課題がありますが、テストはプロジェクトの開発予算を超過し、市場投入までの時間を遅らせる可能性がある課題の1つです。ドローンが安全に飛行し、高い信頼性でミッションを完了できることを保証するには、テストが必要です。通常、ほとんどの製品では、これらの目標を達成するために広範囲にわたるフィールドテストが使用されます。ドローンの場合、特定の環境の環境条件を再現できない場合があるため、これは困難なプロセスです。テスト エンジニアは動作環境の範囲を特定する必要があり、多くの場合、フィールド テストのためにその環境まで出向く必要があります。
適切なテスト環境を特定した後も、テスト エンジニアは現地の規制に対処する必要があり、プロセスがさらに複雑になります。現場でのテストを排除することはできませんが、かなりの部分は実験室で実行できることがわかりました。携帯電話技術の承認と受け入れのために実験室でテスト環境をシミュレートすることに精通したテスト会社は、その専門知識を活用して、ドローンのシミュレートされた実験室テストを開発しました。
RF環境は、地上対空通信に影響を与えるため、物理的な環境と同じくらい重要です。チャネル エミュレータを使用したテストにより、エンジニアは無線コントローラーとドローン間のリンクに対応する制御可能なRF環境を作成できます。テスト可能なパラメータには、マルチパスフェーディング、ドローンの速度、移動経路、地形、その他の環境要因が含まれます。
結論
ドローンは、有人航空機よりも低コストかつ安全に情報を収集し、軽量貨物を配達できるため、商業市場に影響を与えています。ビデオ伝送と写真撮影は今日のドローン用途の中核をなしていますが、ドローンを使用して孤立したコミュニティに医薬品や家電製品や車両の交換部品を供給する用途を想像するのは難しくありません。実際、ドローン技術がまだ初期段階にある間にオープンソースパラダイムを採用したこと、そしてRFチャネルエミュレーションを利用して地上対空通信テストを簡素化し、フィールドテストの量を削減したことという2つの重要な技術開発があります。