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ドローン初心者講座 GPSタイプのメリットとデメリット

GPS機能を搭載したドローンは極めて安定感が変わります。しかしメリットの他に大変なデメリットもあるので覚えておきましょう
GPSドローン
GPSとはglobal positioning system の略で、地球上の現在位置を、宇宙に打ちあげた人工衛星からの電波で測り知る全地球測位システムです。
GPS搭載のドローンというのは、これらの観測システムを使い現在位置を正確な空間座標として認識する事によって、人の手を離れた完全なオートマチック飛行の精度を高める事ができます
具体的に言えば次の点がGPS機能を搭載しているドローンの特徴になります

横風に流されない

ドローン飛行において最も問題なのが、上空の風です。マニュアル飛行の場合、高度維持やポジション維持するために、スロットルの出力調整や傾斜角の調整を、目視で確認しながら行う必要があるため、水平維持していても風に押されて場所が移動します
またAlutitude Holdによる自動ホバリングであっても同じで、高度を維持するだけなので、横から風に押されるとやはりホバリング位置は移動してしまいます
しかし、GPSの場合、横風が吹こうと現在ホバリングしている高度を維持しよう自動姿勢制御するため、まったくその場から動く心配はありません。これがGPS搭載の最大のメリットですね

衛星経由のデータによる目視外飛行が可能

目視外飛行
上記の横風に流されないでお伝えしたように、マニュアル飛行、Alutitudeモード飛行は横風によって流されてしまうため、操縦者からドローンが見えない状態において上空がどのような状況なのか把握できません。FPV飛行をしていれば、パイロット視点では見れる場合もありますが、周囲の障害物などの状況がわかりません
しかし、GPSの場合、ドローンのカメラが捉えた映像ではなく、宇宙にある複数の衛星が持っている地上の3Dマップデータを受信するため、ドローンの周囲の状況を離れた状況でもしっかりと確認できる訳です。
加えて障害物センサーやあらかじめ設定しておいた飛行プログラム(自動帰還や高度制限等)による自動制御の安全もプラスされるのがGPS機のメリット

GPS搭載機の恐るべきデメリット

上記のGPSのメリットを知ってしまえば、GPSついてるほうがいいじゃん!と思いますよね。実際私もトイドローンのHUBSAN X4 H502E DESIREでGPS搭載機のおもしろさと横風に流されないという楽しさを実感しました。
その上位互換として新たに発売されたHubsan H216A X4 DESIREはGPS精度も上がってるようです
しかし、そんな万能なGPSにも恐ろしいデメリットがあるので覚えておきましょう

衛星が急に消えると制御が乱れる

トイ gps
トイ gps
GPS機能を搭載しているからといって完璧に安全という物ではなく、時と場合と条件によって変わります。GPS機というのは1つの衛星を掴めば良いという訳ではなく、より多くの衛星からデータを受信するほど精度が上がります
上記の例では、初回は衛星を掴んでるかずは0個、そこから5分ほど経過して6個掴んだ状態(GPSフライト可能最低レベル)のキャプです
その状態で飛ばしていると最高で12~13のGPSを掴み、飛行が物凄く安定しました
しかし、その逆もあるんです!
掴んでいるGPSの衛星というのは飛行ポイントによって変わるため、離陸する前に掴んだ衛星をずっとキープしている訳ではないのです。そのため、離陸後、上空でGPSが途切れてしまうという事も起きます
もし、上空で自動姿勢制御のかなめであるGPSが途切れてしまった場合どうなるのか?ぞっとしますよね・・。これはどんな高性能なドローンにおいても操縦者は必ず頭の片隅に入れておくべき懸念材料です

GPS機を安全に飛ばすためには?

GPS搭載機が凄いのではなく、GPSを掴んでいるからこそ自動制御の精度が高く、誰でも同じように操縦できるという事を理解した上で、ではGPS搭載機を安全に飛行させるためにはどうすればいいのか?について

目視外飛行は極力やめよう

基本的に自分の目でドローンの向きや上空での風の影響など見える範囲で飛ばす事。異常を感じたら無理せず自動着陸・リターントゥホームや落ちても影響がでない場所へマニュアルで誘導する等。GPS搭載のドローンに慣れてない人はその辺から始めたほうがいいです

衛星の数は常に確認しよう

ドローンがGPS飛行に推奨する衛星数に満たない程、減少している場合、その時点でGPS制御が外れている事になり大変危険な状態です。GPS機が急に不安定になる、横風に流される、操作と違う動きをする等を感じた場合、現在の掴んでいる衛星の数を確認しましょう。

緊急用のマニュアル操作を覚えよう

飛行させている状態で規定の衛星数より減少すると、GPS飛行からAlutitude Hold飛行というただの自動ホバリング飛行に変更されてしまいます。そのため、横風の影響を強く受けます。
この時一時的なGPSのロストであればすぐに制御モードに戻りますが、GPSモードが外れたままの場合、スロットルコントロール・高度維持だけが自動制御で離陸ポイントまではマニュアル飛行になります
どんなに高性能なドローンを飛ばすにしても、基本的なドローンの操作と求められる事になるためしっかりと練習してからGPS機を選ぶようにしたほうがいいです

電波強度を強くしよう

どうしても目視外空撮飛行や建物を上空から空撮など、墜落の際周囲に迷惑をかけるような飛行禁止区域を飛ぶ場合は、別途任意で空撮の許可、無線資格を取った上で、操縦用ので電波距離をブーストできる電波強化機材を使うのもひとつの手です

GPS機器に影響がでる場所を避けよう

基地局、飛行機の飛行航路等をはじめ、予想外な所の影響でGPSを掴みにくい場所などが存在するため、常に掴んでいるGPSの数や衛星から送られてくるマップデータ、操作アプリからの通知などに気を付けつつ、電波の影響を受けそうな場所の近くでの飛行は控えましょう

GPSは便利だが手動操作もしっかりと!

私個人としては、GPSが搭載されているかどうか?がおもちゃとドローンの垣根だと思っています。最近でたHubsan H216A X4 DESIREはちょうど中間ですね(笑)
GPSが搭載されるという事は、目視外飛行も視野にいれた設計になっており、空撮に力をいれた場合、カメラ性能の向上(3軸ジャイロ)、長時間飛行=搭載バッテリーの出力アップ=重量級となっていきます
そんな重量級の鉄の塊になっても安定して飛べるのはGPSによる自動制御のおかげです
その重量級のドローンを手動で操作する怖さを表現するなら私はこう言います
  • 空飛ぶチェンソー
  • 空飛ぶ草刈機
高性能ドローンはいくつもの安全装置や自動制御が組み込まれているため、GPSがなくなってもその場で安定ホバリングをするビジョンポジションセンサーや高度を自動で維持するAlutitudeHoldなどにより、GPSの制御が外れた時点で墜落という事はありません。
しかし、自動制御が利かなくなった時、自分の元に戻す自動帰還という機能が使えないなど不具合が出てきますね。そういう時のために手動によるコントロールというのは最も重要な基本なんですね
だから、私はいずれ空撮などドローンを本格的に楽しんでいくために、トイドローンというおもちゃで学ぶというのがとても大事だと思っています
  • 空飛ぶチェンソー
  • 空飛ぶ草刈機
これをよく考えてください。一度でも制御不能になって墜落させた経験がある人ならわかると思います。そうならないためのテクニック、マニュアルタイプのドローンやセミ―オートマチックなドローンなど、いろんなおもちゃ(プラクティス)に振れる事って大事です

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