В соответствии с действующей классификацией и Воздушным кодексом РФ в гражданском обороте в целом и в агросфере [1], в частности, применяются следующие определения:

- беспилотное воздушное судно(далее БВС) - воздушное судно, управляемое, контролируемое в полете пилотом, находящимся вне борта такого воздушного судна (внешний пилот);

- в соответствии с пунктом 6 статьи 32 Воздушного кодекса Российской Федерации беспилотная авиационная система (БАС) – комплекс взаимосвязанных элементов, включающий в себя одно или несколько беспилотных воздушных судов (БВС), средства управления полетом одного или нескольких беспилотных воздушных судов и контроля за полетом одного или нескольких беспилотных воздушных судов (станцию внешнего пилота и линию управления БАС и контроля БАС), а также средства осуществления взлета и посадки беспилотных воздушных судов. Для возможности фактического применения БАС по основным направлениям применения в соответствии со Стратегией развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 июня 2023г. № 1630-р [2], бесплотные авиационные системы включают комплект дополнительного оборудования, которое обеспечивает целевое применение БАС и не может быть использовано отдельно от БАС.

Канал связи между станцией внешнего пилота и БВС включает в себя оборудование передачи данных, необходимых для управления полетом БВС и контроля за его полетом, и может дополнительно обеспечивать радиосвязь. Управление БВС осуществляется с земли либо траектория полета заранее закладывается в бортовой компьютер [3].

Применение БВС, часто называемых дронами, в сельском хозяйстве является экономически выгодной альтернативой малой авиации и наземной техники в части выполнения сельхозопераций, а также спутникам и наземных обходам в части наблюдения и мониторинга. Приобретение и обслуживание дрона обходится дешевле пилотируемых летательных аппаратов, и многие задачи БВС может решать быстрее, чем спутник, позволяя получить информацию с точной геопривязкой, что особенно ценно для практического применения полученной информации.

В зависимости от технических характеристик различают разные виды беспилотников. В соответствии с конструктивными особенностями выделяют четыре основных типа беспилотных воздушных судов:

• Мультироторные БВС;

• БВС самолетного типа с фиксированным крылом;

• вертолетный тип БВС;

• Гибридные БВС1

Мультироторные БВС (мультикоптеры) являются наиболее распространенным типом БВС. Они представляют собой летающую платформу с наличием трех и более винтомоторных групп (двигателей). БВС с четырьмя винтомоторными группами носит название – квадрокоптер, с шестью – гексокоптер, с восемью – октокоптер. В полете БВС держит горизонтальное положение относительно поверхности земли, имеет способность зависать над объектом, перемещаться в разные стороны, вверх и вниз, а также, поворачиваться вокруг своей оси. Все действия совершаются путем изменения тяги на каждом двигателе. Преимущества этого типа: вертикальный взлет, маневренность, возможность зависать над объектом, относительно низкая стоимость, простота управления (управление полетом на мультироторном БВС не требует длительной подготовки). Основной недостаток – повышенный расход энергии на поддержание нахождения в воздухе по сравнению с самолетами с фиксированным крылом, что ведет к уменьшению длительности полета.

Хотя мультироторные БВС просты в изготовлении и относительно дешевы, они имеют свои ограничения. Основные из них — это лимитированное время полета, ограниченные грузоподъёмность и скорость. Они меньше подходят для аэрофотосъемки больших площадей (тысячи гектар), при этом за счет своей простоты лучше подходят для инспекций и мониторинга отдельных объектов (например, отдельно взятого поля). Основная проблема мультироторных БВС заключается в том, что значительная часть своей энергии уходит на борьбу с гравитацией и стабилизацию аппарата в воздухе. В настоящее время большинство мультироторных БВС способны летать 20-30 минут с полезной нагрузкой, например, видеокамерой.

БАС самолетного типа с фиксированным крылом отличаются по конструкции от аппаратов с несколькими роторами тем, что для полета и создания подъемной силы используется "крыло", как и у обычных самолетов. Эти БАС не могут зависать в воздухе, но способны находиться в существенно дольше мультироторного типа. Большинство БАС с фиксированным крылом имеют среднее время полета длительностью в пару часов. Дроны с двигателем внутреннего сгорания могут летать до 16 часов и выше. Благодаря более длительному времени полета и топливной экономичности преимущество этого типа БВС заключается в возможности их использования для удаленных от внешнего пилота миссий (выполнение аэрофотосъемки, мониторинг). Для запуска БАС с фиксированным крылом требуется либо взлетная полоса, либо пусковая установка в виде катапульты. Чтобы благополучно посадить аппарат обратно на землю, также потребуется взлетно-посадочная полоса, парашют или сеть.

Беспилотный вертолет. В теории вертолетный тип более энергетически эффективен, чем мультироторный тип при прочих схожих характеристиках. При этом он менее надежен при использовании схожих с мультироторным типом комплектующих, в связи с чем требования к комплектующим для вертолетного типа БВС существенно выше, чем к мультироторным. В результате повышения требований к надежности и резервированию теоретическое преимущество в энергетической отдаче большого винта оказывается потерянным и на практике малые вертолеты, не предназначенные для перевозки ценных грузов, практически не используются, уступив эту нишу более простым в изготовлении, ремонте и обслуживании мультироторным БВС. Таким образом, ограничения вертолетных БВС связаны с более сложной конструкцией, которая определяет относительно высокую стоимость и эксплуатационные затраты. Подготовка эксплуатирующего вертолетный тип БВС персонала также требует существенно больших временных затрат и характеризуется более высокими требованиями к кандидатам на такое обучение.

Гибридные БВС сочетают в себе преимущества моделей с фиксированным крылом, такие как более длительное время полета, c преимуществами мультироторного типа – возможность вертикального взлета и посадки. Эти БВС могут взлетать и садиться вертикально, как мультироторные аппараты, но также обладают возможностями длительного полета, присущими самолетному типу. При этом за счет необходимости нести на борту избыточную массу винтомоторных групп, требующихся для вертикального взлета и посадки (моменты пиковых нагрузок), то время горизонтального полета у гибридных моделей обычно ниже на 30-40% относительно их самолетного аналога, но при этом время полета в 2 раза выше, чем у сопоставимого по характеристикам мультиротора.

Перечень типов БВС на этом не исчерпывается, но прочие типы БВС не получили на момент написания Обзора широкого коммерческого распространения, в связи с чем они в настоящий Обзор не включены.

Как показано в таблице 1.1, каждый используемый тип БВС имеет свои преимущества и недостатки, что определяет их преимущественное использование в той или иной области.

Для целей настоящего обзора под неологизмом «агродрон» понимается беспилотная авиационная система для непосредственного выполнения сельскохозяйственных операций (технологических операций в растениеводстве, садоводстве, рисоводстве), таких как опрыскивание, внесение удобрений, сев и т.п.

Следует учитывать, что агродроны имеют две важные весовые характеристики – это вес полезной нагрузки и показатель максимальной взлетной массы воздушного судна. Первый показатель (вес полезной нагрузки) в характеристике БВС означает максимальную массу наполненного бака для пестицидов или контейнера для семян и удобрений, проще говоря – сколько максимально в полет он может взять жидких или сухих средства для распыления (разбрасывания) на поле. Второй показатель (максимальная взлетная масса) – означает для агродрона предельный суммарный вес самого БВС с источником энергии (АКБ) и средств для распыления (разбрасывания). Вычитая из максимальной взлетной массы БВС вес полезной нагрузки можно математически получить массу пустого БВС.

Агродроны можно условно классифицировать по критерию веса полезной нагрузки. До 10 кг полезной нагрузки – это обычно малые агродроны, средние в диапазоне от 10 до 50 кг полезной нагрузки, а свыше 50 кг полезной нагрузки – тяжелые агродроны. Такая градация примерно соответствует человекоцентричности оборудования, с малыми может легко справиться один человек, для средних обычно требуется 2 человека для их перемещения (например, достать из кузова автомобиля на поле и по завершении работ вернуть обратно), а для тяжелых потребуется уже стрела-манипулятор. В связи с этим тяжелые дроны не получили широкого распространения и остаются уделом энтузиастов. Агродроны с полезной нагрузкой менее 10 кг являются заменой ручных опрыскивателей и обычно используются для небольших сельскохозяйственных наделов, для обработки ягодных плантаций, небольших виноградников и даже в личных приусадебных (подсобных) хозяйствах. Наибольшее же распространение1 получили агродроны с баком от 30 до 50 литров (30-50 кг полезной нагрузки), способные составить конкуренцию в производительности современным наземным опрыскивателям и при этом более дешевыми при покупке и являющимися более простыми в эксплуатации. Такие агродроны часто предлагаются со сменными полезными нагрузками, позволяющими выполнять операции внесения средств защиты растений, жидких и сыпучих удобрений, энтомофагов, аэросев семян, проведение антивирусных и антибактериальных обработок. Подробнее в таблице 1.1 и на рисунке 1.1.

Отдельно от агродронов необходимо рассмотреть сегмент дронов для инспекций и мониторинга, используемых в сельском хозяйстве.

Такие дроны не имеют ярко выраженной сельскохозяйственной специфики в своей конструкции. Для инспекций и мониторинга используются те же БАС, что и для наблюдения за лесными массивами, за автодорогами, добычей полезных ископаемых, трассами электропередач или другими задачами, требующими полетов вне помещений с камерами и иными сенсорами для сбора и передачи информации.

В отличие от агродронов, которые заменяют наземную и пилотируемую технику для выполнения сельхозопераций, основной альтернативой использованию дронов для сбора данных, инспекций и мониторинга являются спутники. Результаты спутниковой съемки имеют

Мониторинговые БАС важно разделять на те, которые передают пользователю данные в режиме реального времени (сценарий применения – дистанционные глаза) и те, которые предназначены для сбора и накопления информации с последующей обработкой на ПК со специализированным ПО для анализа, контроля и поддержки принятия решений. Во втором случае один БАС может делать съемку тысяч гектар, в видимом спектре или «мультиспектральную съемку», собирать с сенсоров данные о влажности, отражающей способности поверхности, радиации, наличия газов и т.п., тогда как «дистанционные глаза» ограничены человеком, которые наблюдает результаты съемки своими глазами. Зато «дистанционные глаза» позволяют принимать решения сразу и непосредственно человеком (например, агрономом). По мере совершенствования каналов связи и вычислительного оборудования на борту для анализа больших данных, время реагирования между съемкой и результатами аналитики сокращается, но пока эта задержка между съемкой и рекомендациями существенно превышает ожидания конечных потребителей рекомендаций, особенно для регионов без широкополосного мобильного интернета, составляя от нескольких дней до недель, в ходе которых данные загружаются на сервер, проводится камеральная обработка и выдаются рекомендации. При этом нет сомнений в том, что при дальнейшей миниатюризации вычислительных мощностей (Nvidia и аналоги) и доступности каналов связи (Starlink и аналоги) нейросети (искусственный интеллект), обученные на выявление аномалий, будут способны «на лету» информировать оператора об аномалиях на поле и давать рекомендации, то есть окончательно сотрется грань между «дистанционными глазами» оператора и съемкой для последующей обработки с формированием аналитики

Более подробно о типовых результатах применения съемки (примеры того, что выявляется, как помогает, сколько времени занимает и т.п.) рассказывается в разделах 2.1.1 – 2.1.4 настоящего Обзора.