Come DJI rende stabili i suoi droni (e felici i piloti)

Quando un drone sembra fermo nell’aria, in realtà il suo sistema di stabilizzazione sta facendo micro-correzioni continue (anche decine o centinaia al secondo) per contrastare vento, turbolenze e le proprie oscillazioni. Il problema è che in volo esistono due stabilità diverse, strettamente collegate ma non identiche: la stabilità del volo, cioè la capacità di mantenere posizione, quota e direzione e la stabilità dell’immagine, cioè la fluidità e l’orizzontalità degli scatti e delle riprese. Per capire come funzionano e perché non sempre si riesce a ottenerle, è necessario partire dai movimenti di rotazione a cui ogni drone è costantemente sottoposto.

Rollio (roll), beccheggio (pitch) e imbardata (yaw)

Un drone, come un aereo, si muove nello spazio ruotando attorno a tre assi fondamentali.

• ROLLIO: è l’inclinazione laterale, a destra o a sinistra. Se un braccio scende e l’altro sale, il drone sta rollando. Il rollio è essenziale per gli spostamenti laterali, ma se non viene compensato correttamente provoca oscillazioni visibili e instabilità.
• BECCHEGGIO: è l’inclinazione in avanti o all’indietro. Quando il muso scende, il drone accelera in avanti. Quando sale, rallenta o arretra. Il beccheggio è il movimento principale con cui un drone “avanza”.
• IMBARDATA: è la rotazione attorno all’asse verticale. Il drone gira su sé stesso senza inclinarsi. Serve per cambiare orientamento e direzione di ripresa.

Perché la stabilità in volo è difficile

I principali fattori che mettono in crisi la stabilità di un drone sono ben noti e documentati:

• Vento e turbolenza: raffiche improvvise agiscono soprattutto su rollio e beccheggio, costringendo il drone a continui aggiustamenti di potenza sui motori.
• Deriva di posizione: un drone può essere perfettamente “in bolla” come assetto, ma scivolare lentamente nello spazio se il sistema di posizionamento non ha riferimenti affidabili.
• Limiti dei sistemi visivi: i sensori di visione (inferiori o frontali) funzionano bene solo in condizioni adeguate di luce, contrasto e texture del terreno. Nebbia, superfici uniformi o luce scarsa ne riducono l’efficacia.
• Condizioni GNSS difficili: anche il posizionamento satellitare è soggetto a errori: ostacoli, riflessioni e copertura incompleta influenzano la precisione dell’hovering (stazionamento in aria). Ricordiamo che l’acronimo GNSS sta per Global Navigation Satellite System (Sistema Satellitare Globale di Navigazione). La tecnologia garantisce a un qualsiasi mezzo che possa servirsene – sia un drone, un pedone o una nave – le proprie coordinate geografiche (longitudine, latitudine e altitudine).

È per questo che la stabilità non dipende mai da un solo sensore, ma da una combinazione di sistemi.

Le soluzioni DJI nei droni entry-level

Nei droni DJI la filosofia è sostanzialmente coerente su tutti i suoi velivoli. Stabilità del volo e stabilità dell’immagine sono trattate come due problemi distinti ma coordinati.
Nei modelli più compatti, come il DJI Neo, l’approccio privilegia la leggerezza. La stabilizzazione dell’immagine combina un gimbal meccanico molto semplice (a un solo asse) con una stabilizzazione elettronica avanzata. Il controllo della posizione è affidato soprattutto alla visione verso il basso, efficace a bassa quota sebbene sensibile alle condizioni ambientali.
Con il DJI Neo 2, abbiamo introdotto un sistema più articolato: il gimbal a due assi riduce fisicamente rollio e beccheggio dell’immagine, mentre la stabilità del volo è rafforzata da una combinazione di GNSS, visione omnidirezionale, sensori a infrarossi e LiDAR frontale. È un esempio chiaro di come DJI sommi più tecnologie per ridurre le incertezze di ciascuna.

Le soluzioni DJI nei droni di fascia intermedia e premium

Salendo di categoria, i DJI Flip e Mini 5 Pro adottano un approccio tipico dei “camera drone” moderni. Un gimbal meccanico a tre assi separa completamente il movimento della camera da quello del drone. La stabilità in hovering è invece affidata a GNSS basato su diversi sistemi satellitari (l’americano GPS, l’europeo Galileo, etc…) e a sistemi di visione inferiori e omnidirezionali, con supporto IR e LiDAR nei modelli più avanzati. In questi droni, anche se il mezzo rolla o beccheggia per contrastare il vento, l’immagine rimane stabile e leggibile.
Nelle famiglie DJI Air e DJI Mavic, la stabilizzazione raggiunge il livello più completo tra i consumer DJI. La presenza di sistemi di visione binoculare omnidirezionali, sensori infrarossi inferiori e, in alcuni modelli, LiDAR, consente al flight controller di mantenere una stima molto accurata dello spazio circostante. Il gimbal a tre assi lavora in modo continuo per neutralizzare rollio, beccheggio e imbardata residui, anche durante manovre decise o in condizioni di vento sostenuto.

Lavoro di “squadra”

La stabilità di un drone non è mai il risultato di un singolo componente, ma di un equilibrio attivo tra sensori, algoritmi, motori e gimbal. Rollio, beccheggio e imbardata non sono solo movimenti da correggere, ma strumenti di volo che devono essere controllati con precisione estrema.
DJI, nei suoi droni consumer, affronta questo problema con un approccio stratificato e coerente: sensor fusion per il volo, gimbal meccanico per l’immagine e, dove serve, stabilizzazione elettronica. È questa combinazione, più che un singolo “espediente tecnologico”, a spiegare perché idroni DJI appaiano così stabili anche quando l’aria, in realtà, non lo è affatto. E ricordate che anche la miglior fotocamera serve a ben poco se il drone in volo non è stabile.