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Les outils de pilotage d'un drone

Les outils de pilotage d'un drone

Posté le lundi 18 octobre 2021 à 22:48:06

Contrôler en permanence les trois axes de rotation du drone, ainsi que la puissance nécessite de transmettre en permanence des informations entre le pilote qui par définition est au niveau du sol et l'aéronef qui est dans les airs. Le seul moyen est donc d'échanger les données par les ondes électro-magnétiques (radio-fréquence). Il existe actuellement deux méthodes : l'approche analogique qui a été la première a être mise en oeuvre, et l'approche numérique, récente, qui existe pour quelques appareils, comme les drones de la marque DJI.

Il n'existe pas de méthode parfaite actuellement, et la communauté est partagée entre les fans des liaisons analogiques et ceux qui ne jurent que par le numérique. L'avantage premier du numérique est la qualité des liaisons, exemptes de bruit puisque l'échange de données est numérisé en une suite binaire de 0 et de 1. Mais lorsque le niveau du signal devient trop bas (passage près d'une crête montagneuse, couvert végétal devenant trop épais, la méthode numérique peut décrocher brutalement, alors que l'approche analogique envoie malgré tout un signal, même s'il peut être très dégradé, informant alors le télépilote qu'il faut vite retrouver un bon niveau de signal au risque de perdre la liaison, et donc l'appareil. C'est un danger réel pour l'objet mais aussi pour les personnes et biens environnants, car un appareil en perdition a une trajectoire imprévisible par définition et peut s'écraser n'importe où.

Il en résulte une règle que tout télépilote doit appliquer avec rigueur : on ne vole que dans un environnement dégagé. Les vols en forêt ou en intérieur ne peuvent être effectués en général que sur de très courtes distances, presque à vue, pour éviter une rupture de liaison, qu'elle touche le pilotage ou la vidéo. La tolérance est plus ou moins étendue selon la puissance du signal, ce qui amène à considérer les normes selon chaque pays. Ainsi, la puissance d'un émetteur RF privé ne peut légalement dépasser 25 mW en France, alors qu'elle peut être bien supérieure aux Etats-Unis. Ce point sera discuté ultérieurement.



Comme indiqué sur l'image ci-dessus, on visualise bien les échanges radio uni-directionnels qui partent de la radio-commande (RC) vers le contrôleur de vol (FC) qui est la carte maitresse à bord du drone, et ceux partant de la caméra de pilotage mais aussi de la FC et allant vers les lunettes ou l'écran, suivant qu'on est en mode FPV ou non. La perte d'une des liaisons peu poser de graves problèmes. Avec les appareils dotés d'un GPS connecté au contrôleur de vol (FC), en cas de perte de liaison, le drone est en mesure de revenir seul au point de décollage qu'il aura enregistré (mode Return To Home ou RTH chez DJI par exemple), où pour les drones non-stabilisés volant sur de très longues distances, le mode failsafe mis au point par la compagnie BetaFlight qui arrête les moteurs ou lance d'autres actions programmées, évitant ainsi qu'en cas de coupure de connexion entre le drone et la radio, celui-ci garde le dernier ordre et file droit vers l'inconnu. Mais même dans ce cas, le drone peut être perdu s'il tombe dans un endroit inaccessible... et seule les dernières coordonnées GPS enregistrées sur l'écran ou les lunettes permettent d'avoir une chance de le retrouver. Pas simple !

Le mode RTH de DJI est très pratique et fonctionne parfaitement. Je l'ai expérimenté avec le modèle Air 2S avec succès, à la fois pour donner l'ordre au drone de revenir au point de départ sans se soucier de la trajectoire, ou même en cas de réel problème. C'est très rassurant, mais il existe des situations où les drone, malgré le RTH pourra ne pas revenir. Notamment si la batterie est trop déchargée. Dans ce cas, c'est le mode failsafe qui prédomine, l'appareil cherchant à atterrir au plus vite. Dans ce cas encore, seule la dernière position GPS permettra d'avoir une chance de le retrouver

Ces expériences vécues, qui génèrent beaucoup de stress, montre à quel point il faut soigner particulièrement son vol, et préparer celui-ci en amont avant le décollage. Avec toujours la règle de n'avoir aucun obstacle le longe du chemin entre l'aéronef et le télépilote. Une règle d'or !!

La multiplicité des liaisons radio, leurs complexités font la richesse des drones. Surtout pour les non-stabilisés. C'est un environnement complexe qui fonctionne extraordinairement bien. Il faut choisir les options qui minimisent la latence, c'est-à-dire l'intervalle de temps mis entre le moment où l'ordre est donné et exécuté. Quand le drone va vite, cela compte énormément. A titre indicatif, une latence de 28ms pour le drone FPV de DJI donne une distance de 0.5 mètre d'incertitude quand celui-ci se déplace à 60 km/h ! C'est largement suffisant pour heurter un obstacle lorsque le vol est proche de reliefs ou d'arbres... Ne jamais l'oublier dans la manière de piloter.

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