Drohne

Eine Drohne ist ein unbemanntes, ferngesteuertes Flugobjekt. Im Englischen wird die Drohne, Drone, als Unmanned Aerial Vehicle (UAV) bezeichnet. Ferngesteuert wird sie von Menschen über eine Funkfernsteuerung oder von einem Computer.


Drohnen können ferngesteuert werden oder autonom fliegen und die vom Flight Controller erfassten und berechneten Daten für die Flugroute nutzen. Angetrieben werden Drohnen durch elektrische Motoren und Propeller, die ihre Energie aus Lithium-Polymer-Akkus erhalten. Die gesamte Konstruktion besteht aus einem Rahmen aus leichten Verbundwerkstoffen. Dadurch werden Gewicht gespart und die Flugzeit und die Manövrierfähigkeit der Drohne erhöht. Die Kommunikation zwischen der Drohne und der Flugsteuerung erfolgt funktechnisch über WiFi in den Mikrowellenbereichen bei 2,4 GHz und 5,8 GHz. Die 2,4-GHz-Frequenz hat gegenüber der 5,8-GHz-Frequenz den Vorteil der geringeren Freiraumdämpfung - sie hat also eine größere Reichweite - wohingegen bei 5,8 GHz auf kürzeren Entfernungen höhere Datenraten übertragen werden können.

Einsatzgebiete und Ausführungen

Bei Drohnen unterscheidet man je nach Einsatzgebiet zwischen militärisch genutzten Drohnen, wie den Unmanned Combat Aerial Vehicle (UCAV) bzw. dem Unmanned Aerial System (UAS), privat genutzten Drohnen, den unternehmerisch eingesetzten Profi-Drohnen wie den Infrarot-Drohnen, Hobby-Drohnen und Spielzeug-Drohnen. Im zivilen Bereich werden Drohnen bei Such- und Rettungseinsätzen eingesetzt, bei Waldbränden, in der Verkehrsüberwachung, der Wetterbeobachtung, in der Agrarwirtschaft, bei Lieferdiensten sowie bei der Landvermessung und der Kartografie. Im militärischen Bereich geht es um Aufklärung, Zielübungen und Luftabwehr.

Hexacopter mit sechs Rotoren, Foto: drohnen-vergleich.net

Hexacopter mit sechs Rotoren, Foto: drohnen-vergleich.net

Drohnen können wie Flugzeuge mit zwei Flügeln ausgestattet sein, oder auch mit mehreren Propellern. Zweiflügelige Drohnen werden als Fixed Wing-Drohnen bezeichnet, also mit festen Flügeln, wohingegen man Drohnen mit mehreren Rotoren als Multicopter bezeichnet. Zu den Multicoptern gehören Tricopter mit drei Rotoren, Quadcopter mit vier Rotoren, Hexacopter mit sechs Rotoren und Optocopter mit acht Propellern.

Quadcopter haben vier Rotoren, die auf gleicher horizontalen Ebene angebracht sind. Alle Rotoren werden einzeln vom Flight Controller in der Drehrichtung und der Drehzahl individuell gesteuert. Im Unterschied zum Quadcopter hat der Hexacopter sechs Rotoren und der Octocopter acht. Auch bei diesen Drohnen wird die Flugbewegung durch die individuelle Steuerung der Drehrichtung und der Drehzahl gesteuert.

Technische Komponenten von Drohnen

Drohnen sind mit einer großen Anzahl an technischen Komponenten ausgestattet. Da ist der Flugcontroller für die Steuerung der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit der Rotoren, das GPS-Modul für die exakte Positionsbestimmung und die Bestimmung der Bodenkontrollpunkte, der Lithium-Polymer-Akku (LiPo), der in mehreren Batteriezellen zu einem Lithium-HV-Package kombiniert wird, der HF-Empfänger mit der Antenne, Digitalkameras, Ultraschallsensoren, Beschleunigungssensoren, Sensoren für die Vermeidung von Kollisionen und Höhenmesser.

Flugbewegungen von Drohnen

Funksteuerung für Drohne, Foto: pearl.de

Funksteuerung für Drohne, Foto: pearl.de

Flugbewegungen von Drohnen werden über die Funksteuerung gesteuert und haben mehrere Freiheitsgrade, die durch Steuerung der einzelnen Rotoren genutzt werden können. Da ist der Freiheitsgrad für die Flugbahn der Drohne entlang einer geneigten Achse. Diese Bewegung wird als Pitch bezeichnet und gilt für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung und deren Neigung oder auch für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung. Ein weiterer Freiheitsgrad ist die Drehung der Drohne um ihre eigene Achse. Diese Drehung ist das Gieren, im Englischen Yaw, und kann im Uhrzeigersinn oder in entgegengesetzter Drehrichtung erfolgen. Und die dritte Flugbewegung ist das Rollen, Roll. Beim Rollen bewegt sich die Drohne auf einer horizontalen Achse seitwärts nach rechts oder links.

Bei Multicoptern werden alle Flugbewegungen durch die Drehrichtung und die elektronische Drehzahlregelung, Electronic Speed Control (ESC), der einzelnen Rotoren ausgelöst.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Drohne
Englisch: unmanned aerial vehicle - UAV
Veröffentlicht: 16.01.2021
Wörter: 583
Tags:
Links: Antenne, Beschleunigungssensor, Computer, Daten, Datenrate