Обзор квадрокоптера DJI Phantom 4 Multispectral

В 2019 году в рамках всемирно известной ежегодной конференции DJI Airworks представители ведущего производителя беспилотных технологий представили участникам новую модель профессионального квадрокоптера – DJI Phantom 4 Multispectral (далее P4M). Хотя аппарат создавался на базе модели DJI Phantom 4 RTK, унаследовав от предшественника соответствующий модуль, уникальность нового дрона была очевидной. Беспилотник получил в качестве штатной полезной нагрузки мультиспектральную камеру, которая превратила платформу в незаменимый инструмент для фермеров и агрономов. Впрочем, не только для них, так как на практике оказалось возможным использовать аппарат с мультиспектральной камерой и для других полезных задач. 

Для каких целей используются мультиспектральные камеры?

Хотя применение мультиспектральных камер не ограничивается сельским хозяйством, именно агрохолдинги, фермеры и соответствующие специалисты в последние годы широко используют в своей работе данный инструмент. Мультиспектральные камеры в отличие от так называемых RGB-камер способны увидеть объекты в видимом и ближнем инфракрасном спектре. В результате обработки полученных таким образом снимков пользователи получают специальные кадры, которые отображают состояние растений и почвы так, как это не может увидеть невооруженный человеческий глаз. 

По этим снимкам можно выполнять эффективный мониторинг состояния почв и посевов, чтобы вовремя принимать решения о внесении удобрений, лечении растений, орошении и уметь прогнозировать будущий объем урожая. Мультиспектральную съемку также часто используют страховые компании, которые оказывают услуги фермерам и домохозяйствам. Помимо фермеров и страховщиков мультиспектральными съемочными системами пользуются биологи, экологи, специалисты лесного хозяйства, археологи, специалисты по охране памятников и многие другие профессионалы.

Почему вам нужен DJI Phantom 4 Multispectral?

По оценкам специалистов агентства PwC, рынок сельскохозяйственных дронов в ближайшие годы способен вырасти на несколько десятков миллиардов долларов. Это связано с двумя ключевыми обстоятельствами: ростом спроса на продукты питания в разных странах, а также с развитием цифровых технологий и становлением точного земледелия. Отсюда появление все новых и новых моделей специализированных беспилотников разного типа и разнообразного оборудования для них, включая мультиспектральные камеры.

Существуют различные варианты подключения мультиспектральных камер к БПЛА. Некоторые приобретают отдельные модули таких устройств для установки их на беспилотные системы в качестве полезной нагрузки. Другие пытаются сэкономить, переделывая обычные любительские дроны и подключая к ним дополнительное оборудование или модифицируя RGB-камеру.  DJI Phantom 4 Multispectral – это более рациональное и продвинутое решение, причем решение, можно сказать, “2 в 1”: платформа оснащена штатной мультиспектральной камерой и модулем RTK. Здесь специальная камера стала неотъемлемым компонентом общей конструкции летательного аппарата, в то время как в других моделях чаще встречаются решения в виде съемной полезной нагрузки. 

Преимущества такого решения, как DJI P4M, очевидны. Помимо мощной специализированной аппаратуры пользователь получает в свои руки сравнительно компактное, мобильное решение, которое можно удобно и легко перевозить на разные участки работы. Модуль же RTK позволяет значительно повысить точность измерений и предоставить пользователю намного более надежные данные, чем если бы это был аппарат, оборудованный только камерой. Крупные агрохолдинги  заинтересованы в этом не меньше, чем мелкие фермерские хозяйства. Подойдет новая беспилотная платформа и другим специалистам, где требуется выполнять мультиспектральнай анализ с воздуха и поддерживать высокий уровень точности измерений.

Основные сферы применения DJI Phantom 4 Multispectral

Сформулируем более четко, для каких задач можно использовать DJI Phantom 4 Multispectral и в каких сферах деятельности его эксплуатация станет оптимальным решением: 

• Точное сельское хозяйство / земледелие. Здесь Phantom 4 Multispectral можно использовать для повышения точности данных о хозяйстве в зависимости от сезона.  Штатная мультиспектральная камера поможет пользователю собрать и проанализировать данные, которые нельзя увидеть невооруженным человеческим глазом. Данные, собранные Phantom 4 Multispectral, затем можно использовать  которые собирает мультиспектральный P4, могут затем использоваться в индексах урожайности, например, в NDRE или NDVI. В свою очередь, фермеры могут снизить затраты, сохранить необходимые ресурсы и по возможности максимизировать урожайность.
• Экологический мониторинг и инспекция. Регулярная проверка и поддержание нужного количества и качества растительности обычными средствами – довольно сложная задача. Но если вы будете использовать Phantom 4 Multispectral и приложение DJI GS Pro, то сделает эту рутинную процедуру намного проще. Вы также существенно сократите сроки на проведение таких инспекций. При этом встроенный модуль RTK обеспечит вам невероятные по точности данные (до 1 см). 

Ключевые характеристики DJI Phantom 4 Multispectral

• 5-полосная мультиспектральная система обработки изображений
• Дополнительная RGB-камера
• Встроенный спектральный датчик слежения за солнечным светом для повышения точности
• Трансляция данных в RGB- и NDVI-форматах в реальном режиме времени с дрона.
• Встроенный модуль RTK для обеспечения точности на уровне 1 см
• Стабильность работы всех камер поддерживается 3-осевым подвесом
• Глобальный затвор во всех камерах в 2 Мп
• Максимальное полетное время 27 минут
• Диапазон передачи данных 7 км
• Поддержка приложения планирования полетов DJI GS Pro
• Обнаружение препятствий по 5 направлениям

Преимущества съемочной системы Phantom 4 Multispectral

Появление на рынке P4M – это новый шаг в развитии цифровых технологий для сельского хозяйства. Теперь аэрофотосъемка, в том числе для специальных задач, стала намного проще, эффективнее и быстрее. Кроме того, пользователи могут комбинировать работу квадрокоптера P4M со специализированными сельскохозяйственными дронами, например, линейки DJI Agras, чтобы повысить эффективность и точность обработки сельхозугодий.

Как же устроена и как работает съемочная система Phantom 4 Multispectral? Важно отметить, что пилот получает информацию не только от мультиспектральных, но и от RGB-камеры, причем все они оснащены глобальным затвором с разрешением в 2 Мп. В результате, профессионалы получают не только качественные аэрофотоснимки, но и информацию о состоянии урожая. При этом оператор может легко переключаться между предварительным анализом нормализованного разностного индекса растительности (NDVI) и трансляцией видеосигнала в RGB, чтобы немедленно сосредоточить внимание на важных объектах и быстро принимать решения о тех или иных обязательных операциях (борьбе с вредителями, орошении и обработке удобрениями). При этом съемка получается качественной, детализированной и плавной благодаря встроенному подвесу камеры с фирменной технологией 3-осевой стабилизации от DJI.

Еще одним компонентом, повышающим точность съемки в P4M, является датчик солнечного света. Он встроен в корпус дрона в верхней панели и служит для измерения интенсивности солнечного света, чтобы пользователь мог получать максимально точные данные в любое время дня. Это особенно важно для получения адекватной информации по параметру NDVI. 

Высочайший уровень точности

Точность данных – важный фактор во многих областях применения воздушной съемки. Не исключение и сельское хозяйство. С помощью P4M вы сможете получить невероятные по уровню точности параметры позиционирования, причем прямо во время полета в режиме реального времени. Высокая точность гарантируется работой модуля RTK и системы TimeSync, разработанной в DJI. 

Система TimeSync (Time Synchronization) служит для синхронизации времени получения данных во время полета и ведения съемки с воздуха. Система учитывает время маневрирования и полетную скорость дрона, время получения данных и соотносит это с таймерами внешних датчиков и эталонным временем. 

То есть, в реальных условиях система выполняет постоянную синхронизацию работы полетного контроллера и 6 камер P4M. В результате, такое решение обеспечивает точность параметров местоположения до 1  сантиметра. Важный вклад в точность измерений также вносит процесс калибровки, в ходе которого измеряется радиальная и тангенциальная дисторсия. Полученные данные об искажении учитываются в каждом случае, так как они хранятся в метаданных каждого кадра. 

Однако вы можете еще больше повысить точность позиционирования, если будете использовать не только встроенный модуль RTK, но и мобильную станцию D-RTK 2 и NTRIP (Сетевой транспорт RTCM по интернет-протоколу, то есть протокол для потоковой передачи дифференциальных данных GPS через Интернет). Для этого вам понадобится связь 4G (через соответствующий модем) или беспроводное подключение через WiFi. Чтобы не покупать каждый модуль отдельно, можно воспользоваться комплексным предложением и приобрести комплект DJI Phantom 4 Multispectral + Мобильная станция D-RTK 2 High Precision GNSS.

Совместимое программное обеспечение

И в завершение несколько слов о совместимом программном обеспечении. Для решения таких задач, как обновление прошивки, а также некоторых других важных операций пользователю потребуется скачать и установить приложение для компьютеров DJI Assistant II специально для дронов Phantom 4. Кроме того, для полноценной работы – планирования миссий, получения и обработки информации – вам потребуются приложения DJI GS Pro и/или DJI Terra. 

В частности, они помогут импортировать снимки и создавать обычные и карты индексов, а также просматривать и анализировать информацию. Планировать миссии и анализировать полученные данные можно в GS Pro и Terra. В последнем приложении вы также можете создавать 2D/3D модели интересующих вас участков, в том числе с учетом отдельно стоящих деревьев или потенциальных препятствий для дрона. Подробнее о приложении DJI Terra можно прочитать в статье “Приложение DJI Terra для картографии и геодезических исследований”, а ознакомиться с характеристиками и тарифами на соответствующих страничках DJI GS Pro и DJI Terra. Заметим, что при покупке квадрокоптера DJI Phantom 4 Multispectral вы уже получите установленное на пульт дистанционного управления приложение DJI GS Pro.

Также важно заметить, что поддержка сервиса DJI SDK позволяет использовать вместе с P4M специализированное программное обеспечение других производителей.