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24 E

Tout savoir sur les drones civilsLongtemps réservés à des fins militaires, les drones séduisent

aujourd’hui l’industrie par leurs nombreuses applications :

photographie et vidéo aériennes, inspection d’ouvrages, sur-

veillance, dépose d’objets, relevés topographiques, épandage...

Grâce à une réglementation assouplie, ils intéressent égale-

ment un public grandissant d’amateurs passionnés. Richement

illustré et accessible à tous, cet ouvrage vous apprendra tout

sur les drones civils : comment volent-ils ? pourquoi autant

de formes différentes ? est-ce facile à télépiloter ? faut-il un

brevet ? comment fabriquer son propre drone ? S’adressant

aussi bien aux professionnels qu’aux particuliers, il vous pous-

sera certainement à endosser les habits de télépilote !

À qui s’adresse ce livre ?Aux aéromodélistes, passionnés, makers, décideurs ou

simples curieux de cette technologie et de son potentiel

Aux particuliers comme aux entreprises

Au sommaire Des drones militaires aux drones civils • Anatomie d’un drone • Des

drones de toutes les formes • Principaux composants du véhicule • Charge

utile • Équipements au sol • Moyens de lancement et de récupération •

Dispositifs de sauvegarde et de sécurité • Comment vole un drone ? •

Un peu de théorie • Domaine de vol • Comment se dirige un drone ? • Com-ment télépiloter un drone ? • Types de télépilotage et modes de vol • Risque

du vol automatique • Analyse des paramètres de vol • À quoi sert un drone ? •

Applications médias • Surveillance • Agriculture et environnement •

Relevés topographiques • Inspection d’ouvrages ou de matériel • Transports

d’objets • Contraintes et limites des drones • Réglementation • Démarches

administratives • Scénarios de vol • Restriction des espaces de vol • Vols

basse hauteur de l’armée • Protection de la vie privée et antidrones •

Exemples de missions d’un drone • Mission de reportage photo et vidéo

dans un champ éolien • Mission de cartographie d’un cimetière avec un

Phantom 4 • Mission d’inspection thermique de bâtiments.

Rodolphe Jobard est

un pionnier du suivi

photogrammétrique de

chantiers et d’inspection

d’ouvrages par drone, techniques qu’il a

mises en œuvre en France et à l’étranger.

Délégué Île-de-France de la Fédération

professionnelle du drone civil, il est aussi

président de la société Dronea, qui fournit

des services innovants pour l’industrie.

www.dronea.fr

www.serialmakers.com

3e édition

3e édition

LES DRONESFonctionnement • tÉLÉPiLotage • aPPLications • RÉgLementation

Rodolphe JobardPréface de Stéphane Morelli

G14189 | Les drones_3eEdition.indd 1 10/04/2017 14:21

Les

DRO

Nes

Rodo

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Job

ard

Tout savoir sur les drones civilsLongtemps réservés à des fins militaires, les drones séduisent

aujourd’hui l’industrie par leurs nombreuses applications :

photographie et vidéo aériennes, inspection d’ouvrages, sur-

veillance, dépose d’objets, relevés topographiques, épandage...

Grâce à une réglementation assouplie, ils intéressent égale-

ment un public grandissant d’amateurs passionnés. Richement

illustré et accessible à tous, cet ouvrage vous apprendra tout

sur les drones civils : comment volent-ils ? pourquoi autant

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brevet ? comment fabriquer son propre drone ? S’adressant

aussi bien aux professionnels qu’aux particuliers, il vous pous-

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À qui s’adresse ce livre ?Aux aéromodélistes, passionnés, makers, décideurs ou

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Aux particuliers comme aux entreprises

Au sommaire Des drones militaires aux drones civils • Anatomie d’un drone • Des

drones de toutes les formes • Principaux composants du véhicule • Charge

utile • Équipements au sol • Moyens de lancement et de récupération •

Dispositifs de sauvegarde et de sécurité • Comment vole un drone ? •

Un peu de théorie • Domaine de vol • Comment se dirige un drone ? • Com-ment télépiloter un drone ? • Types de télépilotage et modes de vol • Risque

du vol automatique • Analyse des paramètres de vol • À quoi sert un drone ? •

Applications médias • Surveillance • Agriculture et environnement •

Relevés topographiques • Inspection d’ouvrages ou de matériel • Transports

d’objets • Contraintes et limites des drones • Réglementation • Démarches

administratives • Scénarios de vol • Restriction des espaces de vol • Vols

basse hauteur de l’armée • Protection de la vie privée et antidrones •

Exemples de missions d’un drone • Mission de reportage photo et vidéo

dans un champ éolien • Mission de cartographie d’un cimetière avec un

Phantom 4 • Mission d’inspection thermique de bâtiments.

Rodolphe Jobard est

un pionnier du suivi

photogrammétrique de

chantiers et d’inspection

d’ouvrages par drone, techniques qu’il a

mises en œuvre en France et à l’étranger.

Délégué Île-de-France de la Fédération

professionnelle du drone civil, il est aussi

président de la société Dronea, qui fournit

des services innovants pour l’industrie.

www.dronea.fr

www.serialmakers.com

3e édition

3e édition

LES DRONESFonctionnement • tÉLÉPiLotage • aPPLications • RÉgLementation

Rodolphe JobardPréface de Stéphane Morelli

G14189 | Les drones_3eEdition.indd 1 10/04/2017 14:21

LES DRONES

LES DRONESFONCTIONNEMENT • TÉLÉPILOTAGE • APPLICATIONS

RÉGLEMENTATION

Troisième édition

RODOLPHE JOBARDPréface de Stéphane Morelli,

président de la Fédération professionnelle du drone civil

CHEZ LE MÊME ÉDITEUR

Dans la collection « Serial Makers »

E. De Keyser. – Filmer et photographier avec un drone (2e édition). N°67435, 2017, 224 pages.

F. Botton. – Les drones de loisir (3e édition). N°67444, 2017, 224 pages.

S. MonK. – Mouvement, lumière et son avec Arduino et Raspberry Pi. N°11807, 2016, 352 pages.

C. Platt. – L’électronique en pratique (2e édition). N°14425, 2016, 328 pages.

C. Platt. – L’électronique en pratique 2. N°14179, 2015, 336 pages.

E. BartMann. – Le grand livre d’Arduino (2e édition). N°14117, 2015, 612 pages.

C. Bosqué, O. noor et L. ricarD. – FabLabs, etc. Les nouveaux lieux de fabrication numérique. N°13938, 2015, 216 pages.

J. Boyer. – Réparez vous-même vos appareils électroniques. N°13936, 2014, 384 pages.

A. BanKs, Macuser et iFixit. – Réparez vous-même votre Apple. N°14251, 2015, 146 pages.

LES DRONESFONCTIONNEMENT • TÉLÉPILOTAGE • APPLICATIONS

RÉGLEMENTATION

Troisième édition

RODOLPHE JOBARDPréface de Stéphane Morelli,

président de la Fédération professionnelle du drone civil

En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l’éditeur ou du Centre Français d’Exploitation du Droit de Copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris. © Groupe Eyrolles, 2014, 2016, 2017, ISBN : 978-2-212-67434-7

ÉDITIONS EYROLLES 61 bd Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05

www.editions-eyrolles.com

© AFP pour la figure 5-12© Airinov pour la figure 5-11© Delta Dronea pour la figure 2-9© Éditions de Breteuil (1956) pour la figure 3-1© Henri Kenhmann (China Military Information Channel) pour la figure 5-10© Infotron pour la figure 2-7© Médiathèque EDF-Dronea pour les figures 7-1, 7-2 et 7-3© Opale Paramodels pour la figure 2-62© Parrot pour la figure 2-3© Survey Copter pour la figure 2-5© UAV-G Rostock pour les figures 2-2, 2-14, 2-17, 2-18, 2-58 et 2-59

Les figures 1-1, 1-13 (U.S. Army), 1-3 (David Conover), 1-8 (Valdivarius), 1-9, 1-11 (Stacey Knott pour l’U.S. Air Force), 1-21 (IEMN) et 1-2 sont dans le domaine public.

Les figures 1-4 (Archives fédérales allemandes), 1-5 (AElfwine), 1-7 (Duch.seb), 1-12 (Calips) et 1-17 (Tangopaso) sont sous licence CC-BY-SA.

La figure 1-6 (Kogo) est sous licence GFDL.

© Rodolphe Jobard pour toutes les autres figures de l’ouvrage

PRÉFACE

Les drones nous surprennent sous toutes leurs formes, ils sont de plus en plus nombreux, et commencent à occuper notre quotidien. Nous devenons donc progressivement familiers de ces machines qui peuvent être, selon leur usage, des appareils professionnels civils ou militaires, des objets connectés, des jouets, etc.

Pour autant, les drones sont un sujet dont nous ne sommes pas prêts d’avoir fait le tour. Sur le plan technologique, un drone n’est que la partie visible et volante d’un système de conception et de réalisation complexes, qui intègre plusieurs segments différents et complé-mentaires (vecteur aérien, station de commande-contrôle, charge utile, segment de télécom-munication…), concourant à la réalisation de la « mission » de l’appareil. Les configurations sont nombreuses : voilures tournantes, fixes ou mixtes, motorisations thermiques ou élec-triques, essaims de drones… ces combinaisons pouvant encore évoluer avec le temps et les innovations technologiques.

Par ailleurs, le mot « drone » décrit, de manière très simple, plusieurs réalités très différentes. Certes, le drone a pris naissance dans un cadre militaire, mais depuis quelques années, il est devenu civil, professionnel ou de loisir. Les usages se multiplient : audiovisuel, bâtiment, travaux publics, agriculture, sécurité, transport, etc. Sur Internet et sur les réseaux sociaux, les sujets relatifs aux drones prolifèrent, tant ils captivent l’attention, l’émotion, et bien sûr l’intérêt scientifique des internautes.

Enfin, le drone est encore à ce jour indissociable de la personne qui le met en œuvre  : le terme de « télépilote » est devenu officiel depuis la loi relative au renforcement de la sécurité de l’usage des drones civils, promulguée le 24 octobre 2016. Cette loi, qui fait suite à des survols illicites constatés en 2014 et 2015, vise à mieux encadrer toutes les utilisations de drones et nous protéger de leurs usages malveillants. Sur le plan professionnel, le métier de télépilote est en plein développement dans de nombreux pays, dont la France.

Pour accéder aux clés de compréhension et d’utilisation des drones, il est donc indispensable d’avoir l’appui d’un spécialiste reconnu parmi ses pairs. Rodolphe Jobard est l’un de ces passionnés de la première heure, qui ont vu évoluer les technologies au fil du temps et qui les ont pratiquées pour différents usages, de loisir puis professionnels. En tant qu’écrivain et délégué au sein de la Fédération professionnelle du drone civil, il est en outre présent par la voix ou par la plume, dans tous les débats nationaux et internationaux encadrant l’utilisation des drones.

PRÉFACE V

LES DRONESVI

Son ouvrage, des plus illustrés et pédagogiques, satisfera un large panel de lecteurs connaisseurs ou néophytes, qui ne peuvent se contenter d’une information parcellaire sur une thématique aussi dense que riche en contenu. Il leur apprendra beaucoup et alimentera certainement leur intérêt pour ce qui est bien plus qu’un sujet d’actualité.

Stéphane Morelli Président de la Fédération professionnelle du drone civil

TABLE DES MATIÈRES

AVANT-PROPOS .............................................................................. 1

De quoi traite ce livre ? ................................................................. 1

Comment est-il structuré ? ........................................................... 2

À qui s’adresse-t-il ? ....................................................................... 2

Chapitre 1. DES DRONES MILITAIRES AUX DRONES CIVILS ................................................................... 3

Petite histoire des drones militaires ........................................... 3Premiers prototypes .................................................................... 3Durant la Seconde Guerre mondiale .......................................... 5Fin du conflit et guerre froide ..................................................... 8Lutte contre le terrorisme ........................................................... 11Début de la miniaturisation ......................................................... 13Avenir des drones militaires ........................................................ 15

Avènement des drones civils........................................................ 18Évolutions et ruptures technologiques ..................................... 19Nouveaux matériaux de construction........................................ 20Du loisir aux applications professionnelles ............................... 21

Chapitre 2. ANATOMIE D’UN DRONE ............................... 23

Des drones de toutes les formes ................................................. 23Voilures fixes ................................................................................. 24Voilures tournantes ...................................................................... 26Autres designs : ailes souples, ailes battantes, drones convertibles ...................................................................... 34Pourquoi cette diversité de formes ? ......................................... 38

Principaux composants du véhicule ......................................... 41Autopilote ..................................................................................... 41Actionneurs ................................................................................... 46Système de liaison ........................................................................ 46Chaîne de motorisation ............................................................... 47Comment répartir les composants dans un drone ? ............... 52

TABLE DES MATIÈRES IX

LES DRONESX

Charge utile ...................................................................................... 53Intégration dans une voilure fixe ................................................ 54Intégration dans une voilure tournante ..................................... 54

Équipements au sol ........................................................................ 55Équipements de contrôle ............................................................ 56Équipements de retour vidéo ..................................................... 59Équipements informatiques ........................................................ 60

Moyens de lancement et de récupération................................. 61Moyens de lancement .................................................................. 61Moyens de récupération .............................................................. 63

Dispositifs de sauvegarde et de sécurité .................................. 64

Chapitre 3. COMMENT VOLE UN DRONE ? ................... 67

Un peu de théorie ........................................................................... 67

Domaine de vol ................................................................................ 68Cas des voilures fixes ................................................................... 69Cas des voilures tournantes ........................................................ 71

Comment se dirige un drone ? .................................................... 72Cas des voilures fixes ................................................................... 73Cas des voilures tournantes ........................................................ 75

Importance de la météo ................................................................ 80Vent ................................................................................................ 80Courants ascendants et descendants ........................................ 81Nuages et pluie ............................................................................. 81

Chapitre 4. COMMENT TÉLÉPILOTER UN DRONE ? 83

Différents types de télépilotage ................................................. 83Télépilotage à vue directe ........................................................... 83Vol en immersion par vidéotransmission .................................. 84Vol à la souris d’ordinateur ......................................................... 86

Différents modes de vol ................................................................ 86En mode stabilisé (Aidé) ............................................................. 86En mode stationnaire (Position Hold) ....................................... 87En mode Retour à la maison (Return To Home) ...................... 87Atterrissage et décollage automatiques ................................... 87En mode de navigation automatique ........................................ 88Autres modes de vol .................................................................... 92Simulation du vol .......................................................................... 93Contrôle du vol et de la charge utile ......................................... 93

XI TABLE DES MATIÈRES XI

Risques du vol automatique ......................................................... 96

Analyse des paramètres de vol.................................................... 97Analyse des trajectoires .............................................................. 97Analyse d’autres capteurs ........................................................... 98

Chapitre 5. À QUOI SERT UN DRONE ? ........................... 101

Applications médias ....................................................................... 101Photographie aérienne ................................................................ 101Vidéo : du format « 2D » à la vidéo 360° .................................. 108

Surveillance ...................................................................................... 110Drones de surveillance ................................................................. 111Limites des drones civils de surveillance .................................. 112

Agriculture et environnement ...................................................... 112Mesure de la santé d’un champ .................................................. 113Épandage ...................................................................................... 114Recensement de la flore et de la faune ..................................... 115

Relevés topographiques ................................................................ 115Extraction de courbes ................................................................. 120Calcul d’un volume à partir d’un MNS ....................................... 121Évolution d’un paysage ............................................................... 124Limites de la photogrammétrie par drone ................................ 124

Inspection d’ouvrages ou de matériel ....................................... 126

Transport d’objets........................................................................... 128

Contraintes et limites des drones ............................................... 129

Chapitre 6. RÉGLEMENTATION DES DRONES ............. 131

Démarches administratives........................................................... 132

Scénarios de vol .............................................................................. 134Scénario S1 ..................................................................................... 136Scénario S2 .................................................................................... 136Scénario S3 .................................................................................... 137Scénario S4 .................................................................................... 139

Restriction des espaces de vol .................................................... 140

Limites de la réglementation ....................................................... 142

Vols basse hauteur de l’armée ..................................................... 144

Protection de la vie privée et systèmes antidrones ............... 144

LES DRONESXII

Chapitre 7. EXEMPLES DE MISSIONS D'UN DRONE ..................................................................................... 149

Mission de reportage photo et vidéo dans un champ éolien .................................................................... 149

Objet .............................................................................................. 149Autorisations et contraintes ........................................................ 150Matériel utilisé ............................................................................... 150Déroulement des vols .................................................................. 152

Mission de cartographie d’un cimetière avec un Phantom 4 ......................................................................... 154

Objet .............................................................................................. 154Réglementation et contraintes ................................................... 155Matériel et logiciels utilisés ......................................................... 156Déroulement des vols .................................................................. 156

Mission d’inspection thermique de bâtiments ......................... 158Objet .............................................................................................. 158Autorisations et contraintes ........................................................ 159Matériel utilisé ............................................................................... 159Déroulement ................................................................................. 162Analyse des données ................................................................... 163

CONCLUSION ................................................................................... 165

ANNEXE A. RESSOURCES UTILES ..................................... 167

Constructeurs ................................................................................... 167

Opérateur .......................................................................................... 168

Forums de discussion ..................................................................... 168

Organismes ....................................................................................... 169

Revendeurs ....................................................................................... 169

Salons ................................................................................................. 170

Livres .................................................................................................. 171

Magazines.......................................................................................... 171

ANNEXE B. GLOSSAIRE ............................................................ 173

INDEX .................................................................................................... 181

AVANT-PROPOS

L’homme domestiqua le feu. Il inventa la roue, l’agriculture, l’écriture, la poudre à canon, la boussole, l’électricité. Puis il se demanda si, plutôt que de se risquer à monter dans un avion pour observer ou bombarder l’ennemi, un drone pouvait le faire à sa place. Les frappes controversées des drones militaires en Afghanistan et au Yémen marquèrent les années 2000. Lorsque les drones furent autorisés aux civils en 2012, on pensait qu’ils allaient provoquer une nouvelle révolution industrielle. Il ne se passait pas en effet une semaine sans qu’une nouvelle application ne fasse le buzz sur les réseaux sociaux. Les expérimentations au grand jour ont, depuis, douché certains espoirs et en ont fait naître d’autres. Par exemple, la plupart des carrières, et 200 000 hectares de cultures, ont été survolés en 2016, et ce alors que les survols illégaux de lieux sensibles rappelaient le danger éventuel de drones mis entre de mauvaises mains. À l’heure où cette industrie naissante se structure, aidée par un flot d’investissements, la troisième édition de ce livre entend faire preuve de discernement.

De quoi traite ce livre ?

Faut-il encore rappeler ce qu’est un drone ? C’est un avion ou un hélicoptère sans pilote à bord. On le croyait réservé au champ de bataille ou aux seuls terrains d’aéromodélisme, mais il rend en fait de véritables services. Il remplace les cinq sens de l’homme et sa mémoire par des capteurs et des enregistreurs, qui peuvent collecter toutes sortes de données, dans les trois dimensions  : une véritable ubiquité. Les drones civils sont encore plus difficiles à éviter que leurs aînés militaires, car ils s’infiltrent dans de nombreux secteurs d’activité  : administrations, médias, agriculture, industrie, transport… Faciles à utiliser et bon marché, le nombre de leurs applications dépasse la centaine ; il est seulement limité par des barrières techniques, par la réglementation, et surtout par l’imagination.

Les drones, tout le monde en a déjà entendu parler. Mais en les voyant voler, peut-être vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certains ont plusieurs paires de rotors ou une aile fixe ? S’ils sont difficiles à piloter ? Jusqu’à quelle hauteur ils peuvent monter ? S’il est légal d’en faire voler à tel endroit ? Comment en traiter les données ? Ce livre, portant princi-palement sur les drones civils, répondra à toutes ces questions et à bien d’autres encore. Abondamment illustré par des photos et schémas, il dresse un état des lieux des techniques actuelles et de leurs applications.

AVANT-PROPOS 1

LES DRONES2

Comment est-il structuré ?

Cet ouvrage est découpé en sept chapitres.

■ Le premier chapitre est un petit historique des drones, expliquant comment ils sont passés du militaire au civil. Comme toute innovation, ils se sont nourris de technologies qui ne leur étaient pas destinées à l’origine : batteries au lithium, moteurs électriques nouvelle génération, robotique, téléphonie mobile, GPS, appareils photo numériques…

■ Le deuxième chapitre présente les différents types de drones, qui se sont affranchis des contraintes de l’aviation habitée pour se décliner sous des formes inédites, dominées par le drone multirotor. Tous les composants d’un système drone y sont détaillés, du véhicule à la station de contrôle, en passant par les appareils de lancement et de récupération.

■ Le troisième chapitre explique comment fonctionnent les drones, en rappelant les grands principes du vol des «  plus lourds que l’air  ». Le lecteur comprendra mieux ainsi les performances à attendre en matière de stabilité, d’endurance, de vitesse ou de capacité d’emport. Les limitations météo sont également abordées.

■ Le quatrième chapitre est consacré aux différentes façons de piloter ou plutôt de « télépi-loter » un drone : en manuel et à vue, en immersion grâce à un retour vidéo en direct, ou à l’ordinateur équipé d’un logiciel de navigation cartographique. Le télépilotage est gran-dement facilité par des séquences de vol automatique, qui rendent possibles certaines missions telles que la cartographie ou les panoramas. Le vol automatique soulève de nouveaux risques.

■ Le cinquième chapitre passe en revue les différentes applications des drones civils. En particulier, il fournit divers conseils pour réussir ses photos ou vidéos aériennes, qui constituent toujours le principal débouché à l’heure actuelle. Il s’attarde également sur la photogrammétrie, la production d’images en deux ou trois dimensions, qui connaît un grand succès parmi les topographes, ainsi que l’inspection d’ouvrages d’art. Le lecteur pourra ainsi faire la part des choses entre les applications sérieuses et les simples effets d’annonce.

■ Le sixième chapitre traite du cadre légal dont relèvent les drones : qualifications des télépilotes, scénarios de vol, restrictions d’espace de vol… Les risques d’atteinte à la vie privée sont également couverts.

■ Le septième et dernier chapitre propose des travaux pratiques de missions, depuis leur phase de préparation jusqu’à leur exécution.

À qui s’adresse-t-il ?

Ce livre est accessible à tous, aussi bien au passionné qui souhaite en savoir plus qu’à l’in-dustriel qui envisage une utilisation spécifique, ou encore au futur opérateur commercial qui se renseigne sur les démarches administratives et le matériel. Il intéressera également tout curieux de cette technologie… en plein envol !