Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет Аэрокосмический

Кафедра Летательные аппараты и управление

Реферат

по истории аэрокосмической техники

Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Челябинск 2009

Введение

Сам по себе БЛА – лишь часть сложного многофункционального комплекса. Как правило, основная задача, возлагаемая на комплексы БЛА, – проведение разведки труднодоступных районов, в которых получение информации обычными средствами, включая авиаразведку, затруднено или же подвергает опасности здоровье и даже жизнь людей.

Помимо военного использования применение комплексов БЛА открывает возможность оперативного и недорогого способа обследования труднодоступных участков местности, периодического наблюдения заданных районов, цифрового фотографирования для использования в геодезических работах и в случаях чрезвычайных ситуаций.

Полученная бортовыми средствами мониторинга информация должна в режиме реального времени передаваться на пункт управления для обработки и принятия адекватных решений. В настоящее время наибольшее распространение получили тактические комплексы микро и мини-БЛА.

В связи с большей взлетной массой мини-БЛА их полезная нагрузка по своему функциональному составу наиболее полно представляет состав бортового оборудования, отвечающего современным требованиям к многофункциональному разведывательному БЛА. Поэтому далее рассмотрим состав полезной нагрузки мини-БЛА.

История

В 1898 г. Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно. В 1910 г., вдохновлённый успехами братьев Райт, молодой американский военный инженер из Огайо Чарльз Кеттеринг предложил использовать летательные аппараты без человека. По его замыслу управляемое часовым механизмом устройство в заданном месте должно было сбрасывать крылья и падать как бомба на врага.

Получив финансирование армии США, он построил, и с переменным успехом испытал несколько устройств, получивших названия The Kattering Aerial Torpedo, Kettering Bug (или просто Bug), но в боевых действиях они так и не применялись. В 1933 г. в Великобритании разработан первый БПЛА многократного использования Queen Bee.

Были использованы три отреставрированных биплана Fairy Queen, дистанционно управляемые с судна по радио. Два из них потерпели аварию, а третий совершил успешный полёт, сделав Великобританию первой страной, извлёкшей пользу из БПЛА. Эта радиоуправляемая беспилотная мишень под названием DH82A Tiger Moth использовалась на королевском Военно-морском флоте с 1934 по 1943 г.

Армия и ВМФ США с 1940 года использовали ДПЛА Radioplane OQ-2 в качестве самолёта-мишени. На несколько десятков лет опередили своё время исследования немецких учёных, давших миру на протяжении 40-х годов реактивный двигатель и крылатую ракету.

Практически до конца восьмидесятых, каждая удачная конструкция БПЛА «от крылатой ракеты» представляла собой разработку на базе «Фау-1», а «от самолёта» — «Фокке-Вульф» Fw 189. Ракета Фау-1 была первым применявшимся в реальных боевых действиях беспилотным летательным аппаратом.

В течение второй мировой войны немецкие учёные вели разработки нескольких радиоуправляемых типов оружия, включая управляемые бомбы Henschel Hs 293 и Fritz X, ракету Enzian и радиоуправляемый самолёт, заполненный взрывчатым веществом. Несмотря на незавершённость проектов, Fritz X и Hs 293 использовались на Средиземном море против бронированных военных кораблей.

Менее сложным и созданным скорее с политическими, чем с военными целями самолёт V1 Buzz Bomb с реактивным пульсирующим двигателем, который мог запускаться как с земли, так и с воздуха. В СССР в 1930—1940 гг.

авиаконструктором Никитиным разрабатывался торпедоносец-планер специального назначения (ПСН-1 и ПСН-2) типа «летающее крыло» в двух вариантах: пилотируемый тренировочно-пристрелочный и беспилотный с полной автоматикой. К началу 1940 г. был представлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полёта от 100 км и выше (при скорости полёта 700 км/ч).

Однако этим разработкам не было суждено воплотится в реальные конструкции. В 1941 году были удачные применения тяжёлых бомбардировщиков ТБ-3 в качестве БПЛА для уничтожения мостов. Во время второй мировой войны ВМС США для нанесения ударов по базам германских подводных лодок пытались использовать дистанционно пилотируемые системы палубного базирования на базе самолёта B-17.

После второй мировой войны в США продолжились разработки некоторых видов БПЛА. Во время войны в Корее для уничтожения мостов успешно применялась радиоуправляемая бомба Tarzon. 23 сентября 1957 г. КБ Туполева получил госзаказ на разработку мобильной ядерной сверхзвуковой крылатой ракеты среднего радиуса действия. Первый взлёт модели Ту-121 был осуществлён 25 августа 1960 г.

, но программа была закрыта в пользу Баллистических ракет КБ Королёва. Созданная же конструкция нашла применение в качестве мишени, а также при создании беспилотных самолётов разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-143 «Рейс» и Ту-141 «Стриж», стоявших на вооружении ВВС СССР с 1964 по 1979 г.

Ту-143 «Рейс» на протяжении 70-х годов поставлялся в африканские и ближневосточные страны, в том числе и в Ирак. Ту-141 «Стриж» состоит на вооружении ВВС Украины и поныне. Комплексы «Рейс» с БРЛА Ту-143 эксплуатируются до настоящего времени, поставлялись в Чехословакию (1984 г.), Румынию, Ирак и Сирию (1982 г.), использовались в боевых действиях во время Ливанской войны.

В Чехословакии в 1984 г. были сформированы две эскадрильи, одна из которых в настоящее время находиться в Чехии, другая – в Словакии. В начале 1960-х годов дистанционно-пилотируемые летательные аппараты использовались США для слежения за ракетными разработками в Советском Союзе и на Кубе.

После того, как были сбиты RB-47 и два U-2, для выполнения разведывательных работ была начата разработка высотного беспилотного разведчика Red Wadon (модель 136). БПЛА имел высоко расположенные крылья и малую радиолокационную и инфракрасную заметность. Во время войны во Вьетнаме с ростом потерь американской авиации от ракет вьетнамских ЗРК возросло использование БПЛА.

В основном они использовались для ведения фоторазведки, иногда для целей РЭБ. В частности, для ведения радиотехнической разведки применялись БПЛА 147E. Несмотря на то что, в конечном счёте, он был сбит, беспилотник передавал на наземный пункт характеристики вьетнамского ЗРК C75 в течение всего своего полёта.

Ценность этой информации была соизмерима с полной стоимостью программы разработки беспилотного летательного аппарата. Она также позволила сохранить жизнь многим американским лётчикам, а также самолёты в течение последующих 15 лет, вплоть до 1973 г. В ходе войны американские БПЛА совершили почти 3500 полётов, причём потери составили около четырёх процентов.

Аппараты применялись для ведения фоторазведки, ретрансляции сигнала, разведки радиоэлектронных средств, РЭБ и в качестве ложных целей для усложнения воздушной обстановки. Но полная программа БПЛА была окутана тайной настолько, что её успех, который должен был стимулировать развитие БПЛА после конца военных действий, в значительной степени остался незамеченным.

Беспилотные летательные аппараты применялись Израилем во время арабо-израильского конфликта в 1973 г. Они использовались для наблюдений и разведки, а также в качестве ложных целей. В 1982 г. БПЛА использовались во время боевых действий в долине Бекаа в Ливане.

Израильский БПЛА AI Scout и малоразмерные дистанционно-пилотируемые летательные аппараты Mastiff провели разведку и наблюдение сирийских аэродромов, позиций ЗРК и передвижений войск.

По информации, получаемой с помощью БПЛА, отвлекающая группа израильской авиации перед ударом главных сил вызвала включение радиолокационных станций сирийских ЗРК, по которым был нанесён удар с помощью самонаводящихся противорадиолокационных ракет, а те средства, которые не были уничтожены, были подавлены помехами. Успех израильской авиации был впечатляющим — Сирия потеряла 18 батарей ЗРК.

СССР ещё в 70-е—80-е годы был лидером по производству БПЛА, только Ту-143 было выпущено около 950 штук. Дистанционно-пилотируемые летательные аппараты и автономные БПЛА использовались обеими сторонами в течение войны в Персидском заливе 1991 г., прежде всего как платформы наблюдения и разведки. США, Англия, и Франция развернули и эффективно использовали системы типа Pioneer, Pointer, Exdrone, Midge, Alpilles Mart, CL-89. Ирак использовал Al Yamamah, Makareb-1000, Sahreb-1 и Sahreb-2. Во время операции «Буря в пустыне» БПЛА тактической разведки коалиции совершили более 530 вылетов, налёт составил около 1700 часов. При этом 28 аппаратов были повреждены, включая 12, которые были сбиты. Из 40 БПЛА Pioneer, используемых США, 60 процентов были повреждены, но 75 процентов оказались ремонтопригодными. Из всех потерянных БПЛА только 2 относились к боевым потерям. Низкий коэффициент потерь обусловлен вероятнее всего небольшими размерами БПЛА, в силу чего иракская армия сочла что они не представляют большой угрозы. БПЛА также использовались и в операциях по поддержанию мира силами ООН в бывшей Югославии. В 1992 г. Организация Объединённых Наций санкционировала использование военно-воздушных сил НАТО, чтобы обеспечить прикрытие Боснии с воздуха, поддерживать наземные войска, размещённые по всей стране. Для выполнения этой задачи требовалось ведение круглосуточной разведки.

В августе 2008 года ВВС США завершили перевооружение беспилотными летательными аппаратами MQ-9 Reaper первой боевой авиачасти — 174-го истребительного авиакрыла Национальной гвардии.

Перевооружение происходило в течение трёх лет. Ударные БПЛА показали высокую эффективность в Афганистане и Ираке.

Основные преимущества перед заменёнными F-16: меньшая стоимость закупки и эксплуатации, большая продолжительность полёта, безопасность операторов.

Источник: https://mirznanii.com/a/158/opisanie-sistem-upravleniya-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami

Методы управления беспилотными летательными аппаратами

Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Архитектура построения навигационного комплекса беспилотных летательных аппаратов может быть различной, в зависимости от требований и выполняемой задачи, ниже рассмотрены основные из них.

Как показывает опыт разработки беспилотных летательных аппаратов, в контуре управления БЛА существуют два основных элемента. Первый — исполнительный, т.е. это сам планер с силовой установкой и рулевые механизмы.

Второй – командный.

Это тот элемент, который ставит задачу на полёт, принимает решение в случае необходимости изменить программу полёта, выполняет коррекцию движения летательного аппарата при его отклонениях от заданной траектории движения.

При построении комплекса управления БЛА командный элемент или его часть выносится за [11,31] пределы аппарата и связывается с исполнительным элементом линией передачи.

Наибольшие трудности возникают при разработке системы управления (СУ). Это связано с тем, что БЛА должен выполнять задачи в условиях автономного полёта, следовательно, иметь полную функционально замкнутую СУ.

Кроме того, малые размеры и масса БЛА приводят к увеличению количества и диапазона внешних воздействий на данные объекты по сравнению с существующими летательными аппаратами, и, следовательно, ужесточают требования к элементной базе СУ.

В связи с этим СУ должна решать следующие задачи:

– стабилизация параметров движения объекта применительно к внешним помехам различной природы;

– анализ внешних данных бортовыми средствами и определение приоритетной цели в зависимости от поставленной перед БЛА задачи;

– расчет оптимальной траектории движения с целью уменьшения времени движения и расхода ресурсов БЛА;

– контроль правильности удержания траектории;

– обеспечение отказоустойчивости объекта управления или компенсация изменений его характеристик бортовыми средствами;

– выполнение вычислительных операций большого объема в реальном масштабе времени для реализации алгоритмов управления БЛА.

Следует подчеркнуть, что основной функцией, решаемой СУ, является управление движением центра масс (три канала управления) и угловыми движениями БЛА относительно центра масс (три канала управления).

Если не нужно точно выдерживать движение летательного аппарата по заданной траектории, то управляют только его угловыми движениями. Управление угловыми движениями обеспечивает вполне определенное положение БЛА в пространстве по отношению к вектору скорости центра масс.

Управление движением центра масс обеспечивает полёт по наилучшей (оптимальной) траектории, например, по кратчайшему пути за кратчайшее время.

Таким образом, управление полетом БЛА сводится к управлению параметрами его движения: угловыми координатами, угловыми скоростями и ускорениями, линейными координатами (дальностью, высотой, боковым перемещением) и т. д.

Существующие СУ подразделяют на автономные и неавтономные. Кроме того, в отдельную группу могут быть выделены комбинированные СУ.

Особенностью автономных СУ является то, что сигналы управления движением вырабатываются аппаратурой, целиком расположенной на борту, причем эта аппаратура после запуска не получает никакой информации из пункта управления. Автономные СУ действуют по заранее определенной программе.

При использовании автономных систем существует два метода получения управляющих сигналов. Можно заранее перед стартом рассчитать, как должны изменяться во времени основные параметры движения БЛА (скорость, угол и т.д.), определяющие траекторию движения.

Полученные функции времени вводятся в специальные устройства СУ в качестве заданных величин или программ. После старта в процессе полета БЛА соответствующими устройствами непрерывно изменяются текущие (действительные) значения указанных параметров.

СУ осуществляет сравнение расчетных значений параметров с текущими значениями и при их неравенстве вырабатывает соответствующие сигналы управления. Если на БЛА установлена аппаратура, позволяющая вести непрерывное измерение её координат в пространстве, то автономное управление можно осуществить по-другому.

Координаты, получаемые от аппаратуры, автоматически вводятся в бортовое вычислительное устройство, которое в соответствии с заранее заложенной программой вычисляет величину сигналов управления. Следовательно, заранее не задается определенная траектория, а каждый раз вычисляется в зависимости от текущих координат.

При этом предполагается, что координаты объекта предварительно заложены в вычислительное устройство. На работу таких СУ не оказывают влияние искусственно создаваемые помехи. Это основное их достоинство. Кроме того, эти системы можно применять для управления БЛА с большой дальностью полета.

Определение собственных координат воздушным судном происходит ежесекундно при стандартной работе приёмника спутниковой навигационной системы (СНС). При перенастройке приемника частота определения собственных координат может быть увеличена.

Практически же увеличение частоты не дает выигрыша в точности определения координат, так как скорость изменения координат накладывает ограничения на маневренность БЛА. Характер движения в течение одной секунды меняется мало, и положение БЛА можно достаточно точно рассчитать по его предыдущему положению, динамике полета и текущему маневру.

В реальности стоит задача не только знать, где и в какое время находится объект, но и в зависимости от его местоположения выработать ответную реакцию.

Итак, ситуацию можно разделить на три условные категории. Первая – простейший случай мониторинга. Задача системы состоит в фиксации местоположения объекта с привязкой ко времени. Вторая – это расширение первой.

Причем, в добавление к наблюдению, система вырабатывает внутри себя ответную реакцию (сигнализацию, набор вычислительных процедур, выработку внутренней команды).

В этом случае время на выработку ответной реакции и на ее исполнение ничтожно мало по сравнению с дискретностью отсчета местоположения объекта. Третья категория — передача вычисленных во втором случае данных обратно на борт летательного аппарата.

Например, с целью коррекции его движения. Здесь складываются времена передачи координат с летательного аппарата на пункт наблюдения, выработки команды и передачи команды обратно на борт аппарата.

Рассмотрим расположение командного элемента на пункте управления.

Одним из методов управления БЛА является пилотажный (рисунок 1.2).

Датчики параметров полета
Параметры работы силовой установки
Наземный пункт управления БЛА
Исполнительные механизмы органов управления

Рисунок 1.2 Структура пилотажного метода управления БЛАю

В этом случае управление идет непосредственно исполнительными механизмами планера. С пункта управления передаются заданные углы отклонения рулевых аэродинамических плоскостей и режимы работы силовой установки.

Очевидно, что для БЛА с высокоскоростными характеристиками и высокой маневренностью требуется очень быстрая доставка команд управления с пункта управления на борт.

Одновременно с этим пилотажное управление требует высокой степени вмешательства оператора в процесс управления летательным аппаратом, что, в свою очередь, требует высокой концентрации оператора, а также высокой степени подготовки.

Помимо пилотажного метода управления БЛА рассмотрим еще один метод управления, который по своей сути является навигационным (рисунок 1.3).

Глобальная навигационная спутниковая система
Навигационный комплекс БЛА
Система инерционных датчиков
Наземный пункт управления БЛА
Система воздушных сигналов
Бортовая система связи БЛА

Рисунок 1.3 Структура навигационного метода управления БЛА.

Управление БЛА осуществляется не передачей ему команд для исполнения маневров, а путем задания точек маршрута относительно земной поверхности. Данный способ управления требует переноса части вычислений с пункта управления на борт БЛА.

Все вычисления по обнаружению отклонений в движении от заданной траектории выполняются уже на борту. Соответственно, еще больше снимается нагрузка с радиолинии. По ней теперь передаются только изменения навигационной программы (изменение маршрута движения относительно ранее запланированного).

В этом случае при возникновении каких-либо отклонений от заданной траектории навигационный вычислитель способен сам, без участия внешнего пункта управления, выработать набор команд для коррекции движения.

Однако данное управление повышает требования к аппаратуре навигационного вычислителя (к памяти, производительности и программному обеспечению).

В таком случае в состав бортового комплекса навигации и управления должны входить:

• приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;

• система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения БЛА;

• система воздушных сигналов, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;

• аппаратура линии передачи данных, различные виды антенн, предназначенные для выполнения задач.

Бортовая система навигации и управления обеспечивает:

• полет по заданному маршруту (задание маршрута производится с указанием координат и высоты поворотных пунктов маршрута);

• изменение маршрутного задания или возврат в точку старта по команде с наземного пункта управления;

• облет указанной точки;

• автосопровождение выбранного объекта;

• стабилизацию углов ориентации БЛА;

• поддержание заданных высот и скорости полета (путевой, либо воздушной);

• сбор и передачу телеметрической информации о параметрах полета и работе целевого оборудования;

• программное управление устройствами целевого оборудования.

Бортовая система связи:

• функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот;

• обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.

Данные, передаваемые с борта на землю:

• параметры телеметрии;

• потоковое видео- и фотоизображение.

Данные, передаваемые на борт, содержат:

• команды управления БЛА;

• команды управления целевой аппаратурой.

Внутренняя система управления функционированием
Наземный пункт управления БЛА

Рисунок 1.4 Структура автоматического метода управления БЛА.

Информация, полученная с БЛА, должна классифицироваться в зависимости от степени представляемой угрозы. Классификация проводится оператором, либо непосредственно бортовым компьютером (автопилотом) БЛА.

Во втором случае программное обеспечение комплекса содержит элементы искусственного интеллекта, и требуется выработать количественные критерии и градации уровней угрозы.

Такие критерии могут быть сформулированы путем экспертных оценок и формализованы таким образом, чтобы минимизировать вероятность ложного сигнала тревоги.

Третьим методом управления БЛА является автоматический (рисунок 1.4).

Для его использования должна быть создана внутренняя система управления функционированием (ВСУФ) БЛА. Она предназначена для реализации алгоритмов функционирования внутренних систем и устройств летательного аппарата для достижения цели задания и фактически реализует локальные функции управления в воздушном пространстве.



Источник: https://infopedia.su/20x54a6.html

Системы автоматического управления БПЛА

Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами

Беспилотный летательный аппарат, представляемый обывателем с экранов телевизоров – лишь часть сложного многофункционального комплекса.

В современной России существует как минимум 7 частных фирм, позиционирующих себя как производители БПЛА. Среди них концерн Вега (почти государственная), Текнол, Zala, Иркут, Транзас, Аэрокон, Новик 21 век.

Продукция этих фирм охватывает БПЛА массой от 0,25кг (“Инспектор К-01” производства Аэрокон) до 640кг (“Дозор-600” производства Транзас). Все эти БПЛА имеют достоинства и недостатки.

Но главный их общий недостаток – цена.

Мини-БПЛА (массой до 5 кг) стремительно обретают популярность в гражданской сфере, где большие БПЛА аэродромного базирования традиционно были недоступны как финансово, так и юридически.

За рубежом мини-БПЛА используются для охраны сельхозугодий, картографии, дистанционного химико-физического анализа, контроля всхожести и спелости урожая, химической обработки. Примером этому служат японские БПЛА-вертолёты для фермеров Yamaha RMAX.

В России подобная практика только-только начинает внедряться отдельными организациями [3].

Как правило, основная задача, возлагаемая на комплексы БПЛА, – проведение разведки труднодоступных районов, в которых получение информации обычными средствами, включая авиаразведку, затруднено или же подвергает опасности здоровье и даже жизнь людей.

Информация собранная боровыми средствами мониторинга должна передаваться потребителю или сохранятся на борту в обработанном виде или сплошным массивом данных.

Наибольшее распространение в настоящее время получила малоразмерные комплексы ближнего радиуса действия, что обусловлено их не высокой ценой и серьезной экономией при применении БПЛА для задач подобных типов.

Несомненно, вероятность выполнения задачи беспилотным комплексов большей мере зависит от его приборного оснащения.

Наличие полноценной системы автоматического управления — этим по существу и отличается Беспилотный Летательный Аппарат от дистанционно управляемой модели.

Любая из подсистем БПЛА (наблюдение, связь, электропитание, энергообеспечение) является производной, заимствованной из смежной отрасли техники, в той или иной степени адаптированной к применению.

Если вес полезной нагрузки БПЛА 10-15 килограммов, то, можно установить курсовертикаль весом 1,5-2 килограмма (тоесть классическую с электромеханическим гироскопом, хотя, более целесообразно было бы взять дополнительно топлива или аппаратуры) [2].

При создании аппарата, взлетный вес которого не превосходит 3,5-4 кг, его разработчикам приходится применять специальные подходы для обеспечения массогабаритных требований к комплексу.

В основе любого автоматического управления лежит простая последовательность: измерение, сравнение и парирование возмущающего воздействия.

Как правило в современном профессиональном бортовом комплексе навигации и управления, функцию измерения состояния системы выполняет малогабаритная инерциальная интегрированная система (МИНС) [1, 2].

Имея в своем составе триады инерциальных датчиков (микромеханических гироскопов и акселерометоров), а также барометрический высотомер и трехосный магнитометр, и комплексируя данные этих датчиков с данными приемника GPS, система вырабатывает полное навигационное решение по координатам и углам ориентации.

Рисунок 1 –Типовая структурная схема автопилота:

1 – магнитный компас, 2 – барометрический датчик скорости, 3 – барометрический датчик высоты, 4 – ультразвуковой датчик высоты (для взлетов посадок), 5 – система спутниковой навигации, 6 – гировертикаль, 7 – пиродатчик горизонта, 8 – исполнительные механизмы

Для обеспечения задач наблюдения подстилающей поверхности в реальном масштабе времени в процессе полета и цифрового фотографирования выбранных участков местности, включая труднодоступные участки, а также определения координат исследуемых участков местности полезная нагрузка БПЛА [2]должна содержать в своем составе:

• Устройства получения видовой информации:

•Спутниковую навигационную систему;

• Устройства радиолинии видовой и телеметрической информации;

Устройства командно-навигационной радиолинии с антенно-фидерным устройством;

•Устройство обмена командной информацией;

• Устройство информационного обмена;

• Бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ);

•Устройство хранения видовой информации.

Обзорное курсовое устройство (телевизионное, инфракрасное, радиолокационное и т.п.) закрепляется неподвижно под некоторым углом к строевой оси летательного аппарата, обеспечивающим необходимую зону захвата на местности.

В состав обзорного курсового устройства может входить телевизионная камера с широкопольным объективом.

В зависимости от решаемых задач может быть оперативно заменена или дополнена тепловизионной камерой, цифровым фотоаппаратом или радиолокационной станцией.

Устройство детального обзора с поворотным устройством состоит из ТК детального обзора с узкопольным объективом и трехкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего разворот камеры по курсу, крену и тангажу по командам оператора для детального анализа конкретного участка местности.

Для обеспечения работы в условиях пониженной освещенности ТК может быть дополнена тепловизионной камерой (ТПВ) на микроболометрической матрице с узкопольным объективом. Возможна также замена ТК на ЦФА.

Подобное решение позволит использовать БЛА для проведения аэрофотосъемки при развороте оптической оси ЦФА в надир.

Радиолинии видовой и телеметрической информации (передатчик и антенно-фидерное устройство) должны обеспечивать передачу видовой и телеметрической информации в реальном или близком к реальному масштабе времени на ПУ в пределах радиовидимости.

Системы командно-навигационной радиолинии (приемник и антенно-фидерное устройство) должны обеспечивать прием в пределах радиовидимости команд пилотирования БЛА и управления его оборудованием.

Комплекс обмена командной информацией обеспечивает распределение командно и навигационной информации по потребителям на борту БПЛА.

Устройство информационного обмена обеспечивает распределение видовой информации между бортовыми источниками видовой информации, передатчиком радиолинии видовой информации и бортовым устройством хранения видовой информации.

Это устройство также обеспечивает информационный обмен между всеми функциональными устройствами, входящими в состав целевой нагрузки БЛА по выбранному интерфейсу (например, RS-232).

Через внешний порт этого устройства перед взлетом БЛА проводится ввод полетного задания и осуществляется предстартовый автоматизированный встроенный контроль на функционирования основных узлов и систем БЛА.

Спутниковая навигационная система обеспечивает привязку координат (топопривязку) БЛА и наблюдаемых объектов по сигналам глобальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС (GPS, ГАЛИЛЕО).

Спутниковая навигационная система состоит из одного или двух приемников с антенными системами.

Применение двух приемников, антенны которых разнесены по строительной оси БЛА, позволяет определять помимо координат БЛА значение его курсового угла.

Бортовая цифровая вычислительная система обеспечивает управление бортовым комплексом беспилотного аппарата.

Устройство хранения видовой информации обеспечивает накопление выбранной оператором разнообразной информации (изображения, видеоматериалы, сигнатуры излучений) до момента посадки БПЛА. Это устройство может быть съемным или стационарным. В последнем случае должен быть предусмотрен канал съема накопленной информации во внешние устройства после посадки БПЛА.

Встроенный блок питания обеспечивает согласование по напряжению и токам потребления бортового источника питания и устройств, входящих в состав полезной нагрузки, а также оперативную защиту от коротких замыканий и перегрузок в электросети.

Бортовой комплекс БПЛА является полнофункциональным средством навигации и управления беспилотного летательного аппарата.

Комплекс обеспечивает: определение навигационных параметров, углов ориентации и параметров движения аппарата (угловых скоростей и ускорений); навигацию и управление при полете по заданной траектории; стабилизацию углов ориентации аппарата в полете; выдачу в канал передачи телеметрической информации о навигационных параметрах, углах ориентации БПЛА.

Состав типового бортового комплекса: блок инерциальной навигационной системы; приемник навигационной системы; блок автопилота; накопитель Летных Данных; датчик воздушной скорости В базовой конфигурации управление осуществляется по каналам: элероны; руль высоты; руль направления; контроллер двигателя.

Комплекс совместим с радиоканалом РСМ (импульсно-кодовая модуляция) и позволяет управлять БПЛА как в ручном режиме со стандартного пульта дистанционного управления, так и в автоматическом, по командам автопилота. Управляющие команды автопилота генерируются в форме стандартных широтно-импульсно-модулированных (ШИМ) сигналов, подходящих к большинству типов исполнительных механизмов. Физические характеристики:

Для обеспечения связи на значительные расстояния и повышения помехозащищенности за счет пространственной селекции в комплексах управления БПЛА широко используются остронаправленные антенные системы (АС) как на ПУ, так и на БЛА.

Система управления остронаправленной АС включает в себя:

• Собственно остронаправленную АС, радиотехнические параметры которой выбираются, исходя из требований обеспечения необходимой дальности связи по радиолинии.

• Сервопривод АС, обеспечивающий пространственную ориентацию ДН АС в направлении ожидаемого появления излучения объекта связи.

• Систему автоматического сопровождения по направлению (АСН), обеспечивающую устойчивое автосопровождение объекта связи в зоне уверенного захвата пеленгационной характеристики системы АСН.

• Радиоприемного устройства, обеспечивающего формирование сигнала «Связь», свидетельствующего о приеме информации с заданным качеством.

• Система управления антенной системой, обеспечивающий анализ текущего состояния системы управления АС, формирование сигналов управления сервоприводом для обеспечения пространственной ориентации АС в соответствии с полетным заданием и алгоритмом пространственного сканирования.

Таким образом, наиболее важной составляющей беспилотного авиационного комплекса является система управления и связи.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ.

Литература:

  1. www.dpla.ru

  2. http://www.ispl.ru/Sistemy_upravleniya-BLA.html

  3. Особенности классификации БПЛА самолетного типа [Текст] / Н. С. Сенюшкин [и др.] // Молодой ученый. — 2010. — №11. Т.1. — С. 65-68.

  4. Беспилотные летательные аппараты./ С.В.Ганин, А.В.Карпенко, В.В.Колногоров, Г.Ф. Петров. СПб : Невский бастион, 1999.- 160с.

Основные термины(генерируются автоматически): видовая информация, GPS, телеметрическая информация, спутниковая навигационная система, система управления, полезная нагрузка, информационный обмен, беспилотный летательный аппарат, антенно-фидерное устройство, угол ориентации.

Источник: https://moluch.ru/archive/32/3685/

Vse-referaty
Добавить комментарий