Vezérlőrendszerek pilóta nélküli járművekhez. Absztrakt: A pilóta nélküli légi járművek vezérlőrendszereinek leírása

Az egyedülálló szoftvermegoldás segít az ügyfeleknek még nagy számú pilóta nélküli légi jármű (UAV) vagy drón hatékony kezelésében is.

Légifotózás, videó megfigyelés, hatalmas területek felmérése, környezeti megfigyelés – ez nem egy teljes lista a drónok használatával könnyebbé váló feladatokról. A drónokban rejlő lehetőségek teljes kiaknázásához kezelőiknek kényelmes eszközzel kell rendelkezniük az UAV-k irányításához és irányításához.
A CROC olyan univerzális vezérlőrendszert kínál ügyfeleinek, amely szinte minden, a polgári piacon elérhető pilóta nélküli rendszert és robotpilótát támogat: DJI, MavLink-kompatibilis, Yuneec, Mikrokopter, Microdrones.

Ajánlott termékek

	Repülés tervezés és kivitelezés Szoftver drónvezérléshez és térképkészítéshez légifelvételi adatokból. Az optimális útvonal tervezése háromdimenziós térképen, figyelembe véve az akadályokat, elzárt területeket
	Magasságfigyelő rendszer Lekötött, pilóta nélküli légi jármű, amelyet egy földi állomás vezetéke táplál. Magasság - akár 100 m, repülési idő - akár 200 óra
	Drón konstelláció kezelése Számos pilóta nélküli légi jármű szinkron mozgásának koordinálása könnyű, pirotechnikai bemutatók szervezéséhez

Megoldási funkciók

• Egy vagy több UAV vezérlése, telemetria vétele és rögzítése, a drónok és a légiforgalom más résztvevői közötti veszélyes találkozások kezelőjének értesítése
• Windows, MacOS, Linux, Android támogatás

• Több operátor egyidejű munkája, vezérlési forgatókönyvek rugalmas konfigurálása, a csapattagok közötti funkciók megosztása
• Integráció Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) rendszerekkel

Megoldás jellemzői

Az univerzális architektúra lehetővé teszi a drónok csatlakoztatását saját vezérlési és telemetriai protokolljaival, gyorsan és egyszerűen hozzáadhat új eszközöket nagyszabású szoftvermódosítások nélkül - a rendszer már a dobozból kiveszi, hogy ismeri a robotika vezető gyártóinak eszközeit. A megoldás támogatja a méretezhetőséget és a modularitást az új vezérlőprotokollok és hasznos adattípusok támogatása érdekében.

Különböző forgatókönyvek lehetővé teszik, hogy egy vagy több UAV-t irányító operátor működjön együtt a rendszerrel, hogy megosszák az UAV mozgásának és hasznos teherének irányítását a kezelők között. A felhasználói felület szabványosítható egy adott géptípushoz. A szimulációs mód lehetővé teszi képzés, UAV kezelői képzés és vizsgák szervezését.

A teljes értékű 3D-s térképezési és pályatervező algoritmusok támogatásának köszönhetően a terepviszonyokat, akadályokat és korlátozott területeket, az Orosz Föderáció légterében lévő útvonalakat digitális domborzati modellen tükrözve hozhat létre útvonalakat. A feladatokat tipikus manőverekkel alakítjuk ki: egyenes vonalú mozgás, kör, „kígyó”, „doboz”, repülés a kerület körül, légi fényképezés meghatározott átfedési és felbontási paraméterekkel. A feladatok előkészítése során a kezelők távolságokat és területeket mérhetnek, kiértékelhetik a közvetlen rádiós láthatósági zónákat, különféle műveleteket tervezhetnek az útvonal egyes szakaszain: elfordíthatják a kamerát, lőhetnek egy érdekes pontot, ledobhatják a hasznos terhet stb. Állandó üzemmódban a magasság a profilt útvonalon keresztül figyeli.

A hasznos teher típusától függően az UAV-k nagy mennyiségű fotó- és videóanyagot, sugárzási és környezeti felderítési adatokat, valamint a környezettel kapcsolatos egyéb információkat gyűjthetnek egy koordinátákkal és térben elhelyezkedő mozgásmodellre hivatkozva. Az ügyfél kérésére a rendszer módosítható úgy, hogy információkat gyűjtsön külső rendszerekről és elektronikus chipekről (személyzet helye, helyhez kötött és mobil berendezések, objektumok az automatikus függő megfigyelő-műsorszóró rendszerből). Az operatív információk megszerzése és a célobjektumok térképen való megjelenítése felgyorsítja a fejlesztési forgatókönyvek kiértékelését és a tervezési feladatokat. Minden telemetriai adat tárolható további elemzés és áttekintés céljából.

A találmány pilóta nélküli légi járművek (UAV) vészhelyzetekben történő vezérlésére vonatkozik. A találmány műszaki eredménye az, hogy a meglévő rendszerek korszerűsítésekor jelentős hardverköltségek nélkül lehetőséget biztosít az UAV rádiókontrasztpontra és radarkontraszt nélküli pontra történő eljuttatására. A pilóta nélküli légi jármű vezérlőrendszere tartalmaz egy robotpilótát, egy fedélzeti elektronikus számítógépet (BEVM), egy indítás előtti előkészítő és repülési feladat beviteli konzolt, egy radarkoordinátort fáziseltolásos szondázójellel, amely antennát tartalmaz, egy adó és egy vevő, egy távolságmérő, egy szinkronizáló és egy jelfeldolgozó berendezés, amely tartalmaz egy jeltömörítő szűrőt, egy küszöb eszközt, egy koordináta rögzítő eszközt, három kapcsolót, egy maximum rögzítő eszközt és egy küszöbképző egységet . 11 ill.

A találmány pilóta nélküli légijárművek (UAV) helyzetének és irányának vezérlésére szolgáló rendszerekre vonatkozik, és felhasználható olyan UAV-k tervezésében, amelyeket a földfelszín egy adott pontjára történő nagy pontosságú szállításra terveztek, különösen rakomány szállítására. fertőzött területekre vagy terroristák által blokkolt objektumokra. Ismeretes az UAV vezérlőrendszer, amely radarirányítót (a célobjektum koordinátáinak és paramétereinek mérőjét, vagy más szóval koordinátort), a vezérelt objektum mozgásának koordinátáinak és paramétereinek mérőt tartalmaz, vezérlőjeleket előállító berendezés, információfeldolgozó berendezés, rádiós magasságmérő, küszöbbeállító egység, vezérelt kapcsoló, magasság- és függőleges sebesség korrekciós készülék. Inerciális navigációs rendszert használtak egy irányított objektum (UAV) koordinátáinak és mozgási paramétereinek mérésére. A vezérlőjelek generálására szolgáló eszköz, beleértve a szoftveregységet, az információcsere-eszközt és a számítási egységeket, egy fedélzeti elektronikus számítógép (ECM), amely az UAV vezérlőrendszer elemei közötti információcsere folyamatait szervezi, és a a beágyazott algoritmusok, döntést hoz az UAV vezérléséről az autopilot vezérlőjeleinek megváltoztatásával vagy korrigálásával. Az ismert vezérlőrendszer meglehetősen hatékony, ha az UAV-t rádiókontraszt ponthoz vagy rádiókontrasztos objektumhoz kell hozni. Ezt a következő módon érjük el. A koordinátor egy antenna segítségével pásztázza az UAV előtti teret, és a visszavert jelek irányát és távolságát elemezve meghatározza a kívánt objektum koordinátáit a megfigyelt kétdimenziós tömb súlypontja alapján (algoritmusok adottak, például a [2, 25. o.]-ban). Az ismert UAV vezérlőrendszer hátránya, hogy az UAV-t nem lehet olyan helyre hozni a felszínen, ahol nincs radarkontraszt az őt körülvevő más természetes és mesterséges képződményekkel szemben. Ahhoz, hogy az UAV-t a Föld felszínének egy olyan pontjára hozzuk, ahol nincs radarkontraszt, olyan rendszereket használnak, amelyeket a szakirodalom korrelációs-extrém irányítórendszerek általános elnevezéssel kombinál. A korrelációs-extrém rendszerek lényege abban rejlik, hogy a lokátor a repülőgép alatti felületet vizsgálja (altimeter locator), a repülőgép oldalára (side-scan lokátor), előtte (forward-scan lokátor), ill. mögött (hátsó letapogatási lokátor). Az ellenőrzési eredményeket összevetik a referencia radartérképpel, és az UAV valós helyének koordinátáit a mérés időpontjában meghatározott elhelyezkedésének elméleti (vagy program) pontjához viszonyítva a megfigyelt kép maximális korrelációs együtthatója határozza meg. és a referencia térképet. Ezt a koordinátakülönbséget akkor használják fel, amikor az autopilotot korrigálják a további UAV programrepüléshez a Föld egy adott pontjára. Az ilyen rendszerek megvalósításának szükséges feltétele egy univerzális (vagy speciális) nagy teljesítményű fedélzeti számítógépen megvalósított vagy optikai korrelátoron alapuló korrelátor jelenléte. Az újonnan tervezett UAV vezérlőrendszerekben, amelyeket úgy terveztek, hogy pontosan hozzák a rádiókontrasztos és nem rádiókontrasztos objektumokat, mindkét irányítási elvet kombinálni kell, és ennek megfelelően viselni kell a vett jelek (jel) szokásos feldolgozásának teljes hardverköltségét. a zajháttér elleni izolálás, a megfigyelt objektumok interferencia kiválasztása és osztályozása, a kiválasztott legfényesebb pont koordinátáinak meghatározása), valamint a térbeli radarkép korrelációs feldolgozása. A következőket azonban figyelembe kell venni. A korrelációs-szélsőséges rendszer megvalósításához mind távolságban, mind szögkoordinátában nagy felbontású lokátor alkalmazása szükséges, azaz szintetikus apertúrájú oldalszkenneléses lokátor, vagy szűk sugárzási mintázatú lokátor szükséges. Az UAV-n lévő antenna korlátozott mérete miatt a rádiósugárzás milliméteres tartományát kell használni, amely lehetővé teszi az antenna sugárzási mintázatának a lehető legnagyobb mértékben szűkítését, és ennek megfelelően a szögkoordináták felbontásának javítását. A milliméter-hullámú radar hatótávolsága azonban nagymértékben függ az időjárási viszonyoktól, ami viszont korlátozza a használatát UAV-kon. Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére lehetőség van többcsatornás légi radarok használatára, amelyek egyszerre két rádiósugárzási tartományt használnak: centimétert és millimétert. Ugyanakkor a centiméteres tartomány nagyobb hatótávolságot és minden időjárási képességet biztosít, a milliméteres tartomány pedig jobb pontosságot biztosít rövid távolságokon. A többcsatornás légi radarokkal működő extrém korrelációs rendszerek hátránya a hardverköltségek jelentős növekedése. A korszerűsítés alatt álló UAV vezérlőrendszerekben nem lehet lényeges változtatásokat eszközölni, különös tekintettel a további eszközök és kommunikáció bevezetésére. Ezért más módokat kell keresni az UAV irányításvezérlés első (kontraszt objektum) vagy második (nem kontraszt objektum) elvének gyakorlati megvalósítására. A legközelebbi analóg, amelyet a jelen találmány prototípusaként alkalmaztak, egy UAV vezérlőrendszer, amely egycsatornás fedélzeti centiméteres hatótávolságú radart használ fáziseltolásos kulcsú vizsgálójellel koordinátorként. A pilóta nélküli légijármű vezérlőrendszere a koordinátoron kívül tartalmaz egy, a fedélzeti számítógéphez csatlakoztatott autopilot rendszert (autopilotot), amely úgy van beállítva, hogy csatlakozzon az indítás előtti előkészítő panelhez és belépjen a repülési feladatba, amely az UAV kilövésénél található. webhely. A koordinátor tartalmaz egy adót, amelyben a vivőfrekvencia fázisának változásával impulzusos szondázási jelet generál egy pszeudo-véletlen bináris kód, egy antenna, amely kinematikusan kapcsolódik az antenna meghajtóhoz, egy vevő, egy szinkronizáló, egy távolságmérő ( távolságszámláló) és egy jelfeldolgozó eszköz, amely tartalmaz egy jeltömörítő szűrőt, egy küszöbértéket és egy rögzítőeszköz-koordinátákat, amely a számítógépre érkező visszavert jelek hatótávolságára és szöghelyzetére vonatkozó jeleket állít elő. A számítógép meghatározza a valódi célpont koordinátáit, összehasonlítja az UAV robotpilóta által mért helyére vonatkozó adatokat a valódi célpont helyére vonatkozó adatokkal, és jeleket generál a robotpilótához érkező UAV irányának korrigálása érdekében. . A fáziseltolásos kulcsjelet használó koordinátorral rendelkező UAV vezérlőrendszer előnye a nagyobb célkövetési pontosság, valamint az aktív és passzív interferenciával szembeni nagyobb zajtűrés, ami például ismert. A prototípus vezérlőrendszer hátránya az alacsony hatásfok, amikor az UAV-t egy nem rádiókontrasztos célobjektumhoz vagy egy nem rádiókontrasztos ponthoz kell vinni a föld felszínén. A találmány célja, hogy lehetőséget biztosítson az UAV rádiókontrasztos és radarkontraszttal nem rendelkező célpontokhoz történő eljuttatására jelentős hardverköltségek nélkül a meglévő rendszerek korszerűsítése során. A találmány lényege abban rejlik, hogy egy pilóta nélküli légi jármű vezérlőrendszerében, amely a fedélzeti elektronikus számítógép (ECM) első kimenetéhez és második bemenetéhez be- és kimeneten keresztül csatlakoztatott autopilotot tartalmaz, az első bemenet feladat, valamint egy fáziseltolásos kulcsú vizsgálójellel ellátott radarkoordinátor, amely az antennahajtáshoz kinematikusan kapcsolt antennát, az antennához csatlakoztatott adót és egy vevőt tartalmaz, melynek heterodin kimenete a megfelelő bemenetére csatlakozik. a vevőt, a szinkronizálót, a távolságmérőt és a jelfeldolgozó berendezést, amely tartalmaz egy szűrőjel-tömörítést, egy küszöbkészüléket és egy koordináták rögzítésére szolgáló eszközt, amelyek megfelelő bemenetei a küszöbkészülék kimenetére csatlakoznak, a távolságmérő és az antenna meghajtó információs kimenete, valamint a távolság és a szöghelyzet értékeit képező kimenetek tükröződnek x jelek, amelyek a számítógép negyedik és ötödik bemenetére csatlakoznak, amelyek hatodik bemenete és az adó bemenete a szinkronizáló kimenetére csatlakozik, amely impulzussorozatot továbbít a szondázási frekvenciával, a szinkronizáló kimenetével, amely szinkronizáló impulzusok sorozatát továbbítja, a távolságmérő második bemenetére csatlakozik, amelynek első bemenete és a vevő második bemenete a vizsgáló impulzus végének jelével az adó második kimenetéhez kapcsolódik, melynek heterodin kimenete a vevő heterodin bemenetére csatlakozik, a jelfeldolgozó berendezésbe további három kapcsoló, egy maximum rögzítő és egy küszöbképző egység van bevezetve, melyek vezérlőbemeneteit rendre az üzemmódjel-jel, ill. a skálabeállító jelet a számítógép ötödik és hetedik kimenetére, a kimenetet a küszöbkészülék szintbemenetére, a megfelelő jelbemeneteket pedig a vevő kimeneteire kötjük, amelyeken az átlagos zajintenzitás értéke, ill. átlagos intenzitás értéke alakul ki. a reflexiós jel, az adó kódkimenete és a vevő videojelének kimenete az első és a második kapcsoló első bemenetére, az első és a második kapcsoló második bemenete a harmadikra ​​van kötve. és a számítógép negyedik kimenetei, amelyeken a bináris mérési tömb sorozata és a referencia bináris tömb sorozata kialakul, ezek vezérlő bemenetei a számítógép második kimenetére, a kimenetei pedig a a jeltömörítő szűrő első és második bemenete, melynek kimenete a harmadik kapcsoló jelbemenetére csatlakozik, melynek vezérlőbemenete a számítógép hatodik kimenetére, a kimenetei pedig a számítógép jelbemeneteire csatlakoznak. A BE harmadik bemenetére csatlakozik a küszöbkészülék és a maximumot rögzítő eszköz, és ez utóbbi kimenete, amelyen a bináris mérési tömb referenciatérképen való elhelyezkedését jellemző jel keletkezik.
10., 11. ábra - példák a pontossági becslések mutatóinak függőségére, amikor az UAV-t különböző célokra objektumokhoz hozzák. Az 1. Az UAV vezérlőrendszer blokkvázlatának 1. ábráján a következő megnevezéseket alkalmazzák:
1 - antenna eszköz,
2 - adó,
3 - vevő,
4 - szinkronizáló,
5 - jelfeldolgozó eszköz,
6 - fedélzeti elektronikus számítógép,
7 - robotpilóta,
8 - távolságmérő,
9 - konzol az indítás előtti előkészítéshez és a repülési feladat beviteléhez,
10 - jeltömörítő szűrő,
11 - küszöbkészülék,
12 - eszköz a koordináták rögzítésére,
13 - az első kapcsoló,
14 - második kapcsoló,
15 - harmadik kapcsoló,
16 - maximális rögzítőeszköz,
17 - küszöbképző blokk. Az 1. ábra szerint az UAV vezérlőrendszerében a 4 szinkronizáló első kimenete (az impulzussorozat kimenete a hangfrekvenciával) a 2 adó bemenetére és a 6 számítógép hatodik bemenetére van kötve, és második kimenetére (óraimpulzusok sorozata) - a 8 távolságmérő második (számláló) bemenete, amelynek első bemenete és a 3 vevő második bemenete (a szondázó impulzus végének jelére) csatlakozik a 2 adó második kimenete. A 2 adó első (jel) kimenete az antennához csatlakozik, melynek jelkimenete a 3 vevő első bemenetére, az antenna meghajtó információs kimenete pedig a koordinátákat rögzítő 12 készülék harmadik bemenetére. A 2 adó harmadik (heterodin) kimenete a vevő harmadik (heterodin) bemenetére, negyedik (kód) kimenete pedig az első 13 kapcsoló első bemenetére csatlakozik. a 3 vevő a második 14 kapcsoló első bemenetére, és annak második kimenetére csatlakozik, amelyen a zajintenzitás átlagos értéke alakul ki (a BALL kimenete), valamint a harmadik kimenetre, amelyen a A visszavert jelek intenzitása kialakul (az AGC kimenete), a küszöb kialakításának 17. blokkjának második és harmadik (jel) bemenetére csatlakozik, amelyek kimenete a küszöb kialakításának második (szintű) bemenetére csatlakozik. a 11 küszöbkészülék. A 11 küszöbkészülék kimenete a 12 koordinátarögzítő eszköz első bemenetére csatlakozik, amelynek második bemenete a 8 távolságmérő kimenetére, valamint az első és a második kimenetre, amelyen a visszavert jelek távolságának és szöghelyzetének értékei kialakulnak, csatlakoznak a 6 számítógép negyedik és ötödik bemenetére, amelyek első kimenete és második bemenete csatlakozik. ne a robotpilótával 7, és az első bemenet a 9 távirányítóhoz való csatlakozás bemenete az indulás előtti előkészítéshez és a repülési feladat beviteléhez. A 11 küszöbkészülék jel (első) bemenete és a maximumot rögzítő 16 készülék bemenete a harmadik 15 kapcsoló első, illetve második kimenetére van kötve. A harmadik 15 kapcsoló jel (első) bemenete a 10 jeltömörítő szűrő kimenetére csatlakozik, amelynek első és második bemenete az első, illetve a második 13, illetve 14 kapcsoló kimenetére csatlakozik. Az első és második 13, 14 kapcsoló vezérlőbemenetei a 6 számítógép második kimenetére csatlakoznak, amelynek hatodik kimenete a harmadik 15 kapcsoló második (vezérlő) bemenetére, az ötödik és hetedik kimenet pedig rendre a küszöböt képező üzemmódjel (első), illetve a skálabeállító (negyedik) blokk vezérlőbemenetére csatlakozik. A 6 számítógép harmadik bemenete a maximum rögzítésére szolgáló 16 eszköz kimenetére csatlakozik, amelyen egy jel generálódik, amely a bináris mérési tömb elhelyezkedését jellemzi a referenciatérképen, valamint a bináris mérési tömb elhelyezkedését jellemzi a referenciatérképen, a harmadik és negyedik kimenet pedig A 6 számítógép, amelyről a bináris mérési tömb sorozatát és a referencia bináris tömb sorozatát továbbítja, az első 13 és 14 kapcsoló második jelbemenetére csatlakozik. 1. antennaeszköz, 2. adó, vevő, 4 szinkronizáló, 8 távolságmérő és 5 jelfeldolgozó eszköz alkotja az UAV vezérlőrendszer radarkoordinátorát. Az 1. antennaeszköz a koordinátor fejrésze, és egy vagy két tükör centiméteres hatótávolságú antennát tartalmaz, szimmetrikusan keskeny (amennyire az UAV szerkezeti méretei ezt megengedik) sugárzási mintázattal. Az antenna kardán felfüggesztésre van felszerelve, amely két szervo meghajtóval van felszerelve, amelyek a vízszintes és a függőleges tengely körül forgathatják, így biztosítva a sugárzási minta szkennelését függőleges és vízszintes síkban. Az antenna függőleges és vízszintes tengely körüli elfordulási szögének érzékelői, például potenciométerek vagy digitális optikai-elektronikus szögkód konverterek formájában, információs jeleket generálnak az antenna testhez viszonyított szöghelyzetéről a repülőgép aktuális időpontjában: a az elfordulási szög vízszintes síkban és a - elfordulási szög a függőleges síkban. Az antenna vezérlése mindkét síkban azonos, ezért a bemutatás egyszerűsítése érdekében az alábbiakban csak a vízszintes síkban történő elforgatást vesszük figyelembe. A radarkoordinátor antennavezérlő rendszer felépítését részletesen ismertetjük például a. Az UAV előtti tér megtekintéséhez az antenna megfelelő síkban történő periodikus pásztázására szolgáló fűrészfogú vezérlőjelet táplálunk az antenna szervo meghajtók bemenetére. Ez a jel közvetlenül az antennakészüléken belül alakítható ki integráló műveleti erősítővel analóg formában, reverzibilis óraszámlálóval digitális formában, vagy fedélzeti számítógéppel. A 2. jeladó erősítő áramkör formájában egy utazóhullámú csövön (TWT) készül, amelynek bemenetén a gerjesztő vivőfrekvenciáját egy kódgenerátor és egy fázismanipulátor által alkotott pszeudo-véletlen sorrendű fázis modulálja. (Jakovlev V.V., Fedorov R.F. Stochastic VM, L ., Gépészet, 147-153. o., 1974). Az adóhoz érkező szondázó impulzusok ismétlési gyakoriságát és időtartamát a 4 szinkronizáló állítja be. A szondázó impulzus végének megfelelő impulzus az adó második kimeneteként szolgáló teljesítményerősítő vezérlőkimenetén, a teljesítményerősítő jelkimenete pedig az adó első kimenetét képezi. A gerjesztő heterodín frekvenciájának kimenete képezi az adó harmadik kimenetét, a kódgenerátor kimenete pedig, amelyen az egyes kibocsátott jelek vivőfrekvenciájának fázisváltozásának kódsora - u 1 alkotja a az adó negyedik kimenete. A fáziseltolásos kulcsú távadó és az azt alkotó blokkok megvalósítására például ismert példa. A 3 vevő egy sorba kapcsolt nagyfrekvenciás erősítő, egy keverő, amelynek második bemenete a vevő heterodin (harmadik) bemenetét képezi, egy köztes frekvenciaerősítő (IFA) és egy videoerősítő formájában készül. A fáziseltolásos kulcsjellel rendelkező PJIC vevő felépítésének lehetőségei körvonalazódnak. Fontos körülmény az automatikus zajszintszabályozás (BALL) és az automatikus erősítésszabályozás (AGC) kötelező jelenléte a vevőben. A 3 vevő első kimenete a videoerősítő fő kimenete, amelyen a megfigyelt objektumokról visszaverődő jelek u 2 sorozata jön létre, a második kimenet a SHARU áramkör kimenete, amelyen egy analóg (egy diszkrét áramkör és digitális kimenet lehetséges) a w jel jön létre, melynek értéke arányos az átlaggal a visszavert jelek zaj intenzitásának értékével (szintjével), a harmadik kimenet az AGC áramkör kimenete, amelyen a visszavert jelek intenzitásának átlagos értékével arányos a c jel keletkezik. A 6 fedélzeti számítógép egy általános célú számítógép, amely időosztással hat bemeneten vesz információt, és információkat vagy vezérlőjeleket állít elő a megfelelő kimeneteken az elsőtől a hetedikig. A digitális számítógépekre példákat adunk meg. Különösen az Octogon Micro PC-je használható. A 6. számítógép felépítésének egyik lehetséges változatának szerkezeti vázlata a 2. ábrán látható. Ez a struktúra három interfész 18, 19, 20 információcserével épül fel, amelyek mindegyike a megfelelő 21, 22, 23 közvetlen memória-elérési vezérlőn keresztül kapcsolódik a processzor 24-es főútvonalához és a processzor 25-ös belső interfész-útvonalához. A 26 processzor közvetlenül csatlakozik mindkét 24, 25 főúthoz, a 27 memóriaegység (DZU) pedig csak a 24 főúthoz. Három külső eszköz 28, 29, 30 adaptere csatlakozik az információ első 18 interfész-útvonalához. csere, amelyen keresztül a kommunikáció a 9 pre-launch konzollal történik, előkészítés (29 adapter) és a 7 autopilottal (28 és 30 adapter). A külső eszközök 31, 32, 33 adapterei a 19 második interfész főúthoz csatlakoznak, fogadják a radarkoordinátor megfelelő jeleit, amelyek a 6 számítógép harmadik, negyedik és ötödik bemenetére, valamint egy 34 adaptercsoporton keresztül jutnak el. ,...,40, a harmadik 20 információs főúthoz csatlakoztatott külső eszközök, amelyek a másodiktól a hetedikig a számítógép kimeneteit képezik, a megfelelő vezérlő és információs jelek a radarkoordinátor 5 jelfeldolgozó eszközére kerülnek. A 26 processzor vezérli a programok előkészítését és elhelyezését a 27 memóriablokkban, bizonyos időpontokban a 25 belső interfész vonalán és a megfelelő 18 (19, 20) információcsere vonalon keresztül elindítja a munkát a kívánt külső eszközzel, miközben jelzi. a 21 (22, 23) vezérlőn keresztül a közvetlen memória-hozzáférés a 27 memóriablokkban az a hely, ahol a kívánt program tárolva van. A program befejeztével a csatornák visszacsatolása szoftveres megszakítással történik a 25 belső interfész főúton is. A fenti struktúra használata növeli a számítógép számítási teljesítményét, mivel a 26 processzor nem nem vesz részt az I / O műveletekben, csak kezdeményezi a csatornák működését és vezérli a számítógép működésének logikai - idődiagramját. Vannak más lehetőségek is a fedélzeti számítógép felépítésére és külső eszközökhöz való csatlakoztatására. Széles körben elterjedt például a gerinc interfésszel rendelkező számítógép (GOST 26765.52-67). A számítógép és a külső eszközök közötti kommunikáció típusa azonban nem alapvető fontosságú a találmány lényege szempontjából. Az autopilot 7 vagy a fedélzeti navigációs rendszer giroszkópos műszerekből (legegyszerűbb esetben giroazimutból, girohorizontból és három girointegrátorból) álló rendszer, amely a kiindulási koordinátarendszerben megtett távolságot méri: X - a kiindulási pontban megadott repülési irány, Y - repülési magasság, Z - oldalirányú eltérés egy függőleges síktól, amely egybeesik a kiindulási pontban megadott repülési iránnyal, vagy más szóval a lövési síkkal. Ha az autópilóta által X t-nél mért aktuális Y t és Z t koordináták eltérnek a repülési feladat által megadott értékektől, az autopilóta önállóan vagy a fedélzeti számítógép segítségével vezérlőjeleket ad ki a kormányszerveknek, amelynek segítségével a tüzelési síktól való oldalirányú eltérés Z t = Z n és a repülési magasság Y t = Y n. Az autopilot megvalósításához szükséges információkat például a . Ismeretes az is, hogy az UAV magasságának szabályozására gyakran használnak magasságmérőt, amelynek függőleges síkban leolvasott adatai pontosabbak lehetnek, mint egy girointegrátoré, azonban ez a találmány lényege szempontjából nem számít. Emiatt a következő leírás egy pilóta nélküli légi jármű vízszintes síkban történő irányítására korlátozódik. Az UAV mozgásprogramjának oldalsó síkban történő beállításához gyakran használják a giroszkópos műszerek azimutális síkban történő nulla beállítását, amely egybeesik a cél irányával - (tüzelési sík). Ebben az esetben az autopilot kidolgozza a zavarokat, nullára csökkentve a Z eltérést (eltérés a kilövési síktól). Az UAV által az X tengely mentén megtett út ebben az esetben megfelel a kiindulási pont és az UAV közötti aktuális Dt távolságnak. A repülés végpontját a Dk távolság határozza meg. A vizsgált rendszerben a 8. távolságmérő a 4 szinkronizáló második kimenetéről érkező órajel impulzusok számlálója. A számláló alaphelyzetbe áll és elindul a 2 jeladó második kimenetének jelével, amely a 2. jeladó első bemenetére kerül. a távolságmérő 8. A számláló kimenete a távolságmérő kimenete 8. A távolságmérő kimeneti jele soros vagy A párhuzamos kód információt hordoz a sugárzási impulzus vége óta eltelt 3 időről. A mért diszkrétség vagy a számláló legkisebb jelentőségű számjegyének költsége például 0,1 μs, ami 15 m távolságnak felel meg egy erősítő, amely a szondázó impulzusok ismétlődési periódusával fűrészfog feszültséget generál. Ebben az esetben a 8 távolságmérő kimeneti jelének értéke arányos a tapintó impulzus vége óta eltelt idővel. A 9. távoli indulás előtti előkészítés és a repülési feladat bevitele az UAV összes fedélzeti rendszerének állapotának ellenőrzésére és a repülési feladat 6. számítógépére történő bevitelére szolgál. Az UAV indítása előtt minden fedélzeti eszköz külső forrásból kap áramot, és a tesztellenőrzés eredménye alapján visszajelzést ad a készenlétről (vagy meghibásodásról), amely alapján az üzemeltető eldönti, hogy az UAV-t be lehet-e kapcsolni. elindított. Az összes fedélzeti rendszer és szerelvény működőképességének ellenőrzése után a repülési feladat egy repülési útvonal program formájában kerül továbbításra a 6 fedélzeti számítógép memóriájába. Ezzel egyidejűleg a tervezett útvonal táblázatos, elemző vagy vegyes formában kerül megadásra, az Y(X) és Z(X) koordináták függésének formájában, ahol X a hosszkoordináta a tüzelési síkban, Y a repülési magasság, Z pedig a kilövési síktól való oldalirányú eltérés. A 9-es távirányító segítségével beállítjuk az autopilot giroszkópok kezdeti helyzetét, a kiválasztott tüzelési síknak megfelelően. Ezen túlmenően a 9-es távirányító segítségével a fedélzeti berendezés logikai-idő diagramjának és üzemmódjainak fő paraméterei bekerülnek a fedélzeti számítógépbe. Ismeretesek például giroszkópos műszerek indítás előtti tesztelésére és orientálására szolgáló berendezések. Maga a konzol egy kezelői terminál, amely tartalmaz egy billentyűzetet, egy monitort és egy központi vezérlő- és kommunikációs eszközt, beleértve a számítógépet, a DZU-t. RAM és adapterek hálózatba szervezve interfész autópályákon keresztül. A 9 konzol egyik lehetséges megvalósítására példa a hajó harci információs és vezérlőrendszerének kezelői konzoljának diagramja. A 10 jeltömörítő szűrő, amelynek blokkvázlata a 1. ábrán látható. A 3. ábra egy 41 memóriaregisztert és egy 42 eltolási regisztert tartalmaz, amelyek kimenetei bitenként csatlakoznak egy többbites VAGY 43 kizáró elem bemeneteihez, amelyek kimenete a 10 jeltömörítő szűrő kimenetét képezi. A 41 és 42 regiszterek bemenetei alkotják a 10 szűrő első és második bemenetét. A tömörítési szűrő működését magyarázó diagramok a 4. ábrán láthatók, ahol ez látható: u 1 - kódsor a szűrő fázisának megváltoztatásához. a kibocsátott jel vivőfrekvenciája a 10 szűrő első bemenetén, u 2 - a vevő videokimenetéről visszavert jelek sorozata a 10 szűrő második bemenetén, u 3 - a 10 szűrő kimeneti jele. A küszöbérték A 11. eszköz például komparátor formájában készül - DC erősítő differenciál bemenettel, külső visszacsatolás nélkül. Második bemenetét a küszöb kialakításának 17. blokkjának kimenetéből származó szintjel táplálja, amely meghatározza a komparátor küszöbértékének szintjét, és az első bemenet - az u 3 jel a kompressziós szűrő kimenetéről . Ha a kompressziós szűrő kimenetén az u 3 jel értéke nagyobb, mint az U pop küszöbérték, akkor a 11 küszöbkészülék kimenete állandó amplitúdójú normalizált jelet fog kapni, időtartammal.
A koordináták rögzítésére szolgáló 12 eszköz a távolságmérő kimenetéről érkező 3 időkésleltetési jel és az 1 antenna elfordulási szög érzékelőiből érkező antenna szöghelyzet jeleinek egybeesési áramköre. , vezérlőjellel - impulzus a 11-es küszöbkészülék kimenetéről. Vezérlőimpulzus jelenlétében a célobjektum távolságának megfelelő kimeneti regisztereibe értékek kerülnek rögzítésre Dц = c З /2 (с az elektromágneses sugárzás terjedési sebessége) és a szög (hasonlóan szükség esetén a szög). A rendszer analóg változatával a koincidencia áramkör csúcsdetektorokon, diszkrét-digitális változatban pedig triggerregiszterek formájában készíthető. A koordináták rögzítésére szolgáló 12 eszközben található csúcsdetektorok vagy kimeneti regiszterek számát az egyidejűleg megfigyelt célobjektumok maximális lehetséges (egy adott UAV-hoz megengedett) száma határozza meg, amelyek között bizonyos jellemzők szerint (például relatíve) pozíció), meghatározásra kerül a célobjektum, amelyre az UAV mutat. A rádiókontrasztpontokhoz vagy objektumokhoz irányított UAV-k esetében a lehetséges megfigyelt objektumok maximális száma például 20. Ez korlátozza a D távolság kimeneti regisztereinek számát és az objektum megfigyelési (látási) szögét. A 13, 14 és 15 kapcsolók hagyományos kétállású relék (érintkezési elektromechanikus vagy érintésmentes elektronikus). A 13 és 14 kapcsolók vezérlőbemenetei a 6 számítógép második kimenetére, a 15 kapcsoló vezérlőbemenete pedig a hatodik kimenetére csatlakoznak. Ezek a kimenetek parancsokat adnak arra, hogy a radarfelmérést követően váltsanak át arra a módra, hogy az UAV-t egy nem kontrasztos objektumhoz hozzák. A 13 kapcsoló alaphelyzetben zárt érintkezői átkapcsolják a szondázójel fázisváltozásának kódsorának jelét a 2 adóról a 41 tárolóregiszter bemenetére (a 10 jeltömörítő szűrő első bemenetére), és ennek a billentyűnek az alaphelyzetben nyitott érintkezői átkapcsolják a bemenetére a bináris mérési sorozatot a 6 számítógép harmadik kimenetéről. A 14 gomb alaphelyzetben zárt érintkezői átkapcsolják a 3 vevő videojelének kimenetét. a 42 váltóregiszter bemenete (a 10 jeltömörítő szűrő második bemenete), és ennek a kapcsolónak az alaphelyzetben nyitott érintkezői a 42 váltóregiszter bemenetére kapcsolják a referencia bináris tömb kódsorát a 42. 6 számítógép A 15 kapcsoló alaphelyzetben zárt érintkezői a 10 jeltömörítő szűrő kimeneti jelét a 11 küszöbkészülék bemenetére, az alaphelyzetben nyitott érintkezők pedig a 16 maximális szorítóeszköz bemenetére kapcsolják. A küszöb kialakításának 17. blokkja az 5. ábrán látható séma szerint készül, ahol a jelzés látható:
44 - kétállású relé, 45 - skálázóerősítő, 46 - háromállású polarizált relé, R 1, ..., R 8 - ellenállások. A kétállású 44 relé úgy van kialakítva, hogy a 17 blokk második bemenetéről a 45 skálázóerősítő bemenetére kapcsolja a zajintenzitás átlagos értékének a w jelét a küszöb kialakításához vagy (ha van mód jel a vezérlőbemeneten) a 17 blokk harmadik bemenetéről érkező a jelintenzitás átlagos értéke. A 46 háromállású polarizált relé a 45 erősítő visszacsatoló áramkörében ellenállások kapcsolására szolgál. Az átlagos zaj átviteli együtthatója a w a 17. blokk második bemenetét a kimenetéhez az (R 5 + R 6) / (R 1 + R 3) arány, valamint a 17. blokk harmadik bemenetétől a kimenetéig tartó jel és c átlagértéke határozza meg. a vezérlőjel hiánya a negyedik bemeneten, az (R 5 +R 6)/(R 2 +R 3) arány szerint. Pozitív vezérlőjel jelenlétében a 46 polarizált relén a 17 küszöbképző egység átviteli együtthatója növekszik, és megfelel az (R 5 +R 6 +R 7)/(R 1 +R 3) aránynak. negatív vezérlőjel esetén az átviteli együttható csökken, és egyenlő az R 7 /(R 1 + R 3) aránnyal. Az R8 ellenállásra azért van szükség, hogy megakadályozzuk a 45 erősítő túlterhelését a 46 relé érintkezőinek nyitási pillanataiban. A küszöbképző 17 blokk kimenetén lévő jel értéke határozza meg az U küszöbértéket. A 16 maximális rögzítőeszköz analóg vagy digitális formában is megvalósítható. A 6. ábrán látható egy példa analóg formában való megvalósítására, ahol: 47 - műveleti erősítő, 48 - differenciálerősítő, R 9 ,..., R 14 - ellenállások, D 1 - dióda, C 1 , C 2 - kondenzátorok. A 16 maximális rögzítőeszköz tartalmaz egy sorba kapcsolt csúcsérzékelőt (D1), egy R9C1 integráló áramkört, egy 47 illesztő műveleti erősítőt, melynek erősítését az R11/R10 arány határozza meg, egy C differenciáló áramkört. 2 R 12 , egy R 13 ellenállás és egy hozzáillő 50 differenciálerősítő. Az 50 erősítő küszöbértékét az erősítő tápfeszültségeként használható előfeszítő feszültség nagysága és az R 14 / arány határozza meg. R 15 . A maximum rögzítésére szolgáló 16 készülék bemenete a D 1 detektor bemenete, kimenete pedig az 50 differenciálerősítő kimenete. A célobjektum típusától függően (rádiókontraszt vagy nem rádiókontraszt) , a pilóta nélküli légi jármű vezérlőrendszere az üzemmód jeleként beállított két irányítási mód valamelyikében működik, és az UAV indulása előtt bekerül a repülési feladatba a 9 távirányítóról az indulás előtti előkészítés, ill. a repülési feladat bevitele. Abban az üzemmódban, amikor az UAV-t rádiókontrasztos objektumhoz hozzák (repülési feladat mód = 1), a 6 számítógép második és hatodik kimenetén nincsenek vezérlőjelek, az ötödik kimeneten pedig nincs vezérlőjel. mód jele, a hetedik kimeneten skálabeállító jel van, a 6 számítógép harmadik bemenete pedig nem kap jelet a 16 eszköztől. Az UAV célobjektumhoz való eljuttatása egy radarkoordinátor segítségével történik, amely ebben az üzemmódban a következőképpen működik. Az 1-es antenna az UAV előtti teret pásztázza. A 2 adó adott 2 frekvencia szinkronizálóval fáziseltolásos kulcsú tapintó impulzusokat bocsát ki. Az u1 vivőfrekvencia fázisának megváltoztatására szolgáló szekvenciakód a 13 kapcsoló alaphelyzetben zárt érintkezőin keresztül belép a 10 jeltömörítő szűrő 41 memóriaregiszterébe, és abban tárolódik. A 10 szűrő második bemenete videojelet vesz a 3 vevő első kimenetétől, amely u2 jelek sorozata, amelyet minden időlépésben eltolással frissítenek. Egy diszkrét szondaimpulzus időtartama = 1 μs, a frissítési frekvencia 1 MHz, 0,1 μs időtartammal pedig 10 MHz. A T=40 μs és = 0,1 μs szondázási jel időtartama mellett a 41 és 42 regiszter celláinak száma 400. A 41 és 42 regiszterek jeleit minden cellapáron párhuzamosan összehasonlítjuk, és az összeget. Az egyezések közül az u 3 jel értékét határozza meg a 10 tömörítési szűrő kimenetén. Az u 3 kimenőjel maximális értéke abban a pillanatban lesz, amikor a vevő jel modulációja (kulcsolása) egybeesik (pontosabban, maximálisan megfelel) a vizsgálójelnek. Ezután a 10 jeltömörítő szűrő kimeneti jele a 15 kapcsoló normál zárt érintkezőin keresztül a 11 küszöbkészülék jelbemenetére kerül, ahol összehasonlítják a 17 küszöbgeneráló egység által megadott U pop szintértékkel. . Ha a kompressziós szűrő kimenetén az u 3 jel értéke nagyobb, mint az U pop küszöbérték, akkor a 11 küszöbkészülék kimenete egy állandó amplitúdójú normalizált jel lesz.
Az U pop jel észlelésének küszöbértékét, amely felett a jel észleltnek minősül, a téves riasztás adott szintje határozza meg, egy w - a vett zaj átlagos intenzitási szintjének értékelésével. A vevő 3 BALL áramköre úgy állítja be a vevő erősítését, hogy az átlagos zajérték egy előre meghatározott érték legyen, azaz. állandó w értéket tart fenn. Az U pop /a w arányt a zajkibocsátás amplitúdójának eloszlási törvényének elemzése alapján előre meghatározzuk, és körülbelül 8-10, mivel a téves riasztás valószínűsége kis értékre van beállítva, 10 -5 -10 - 6. Így a küszöbkészülék működési szintjének értéke a visszavert jelek észlelésének módjában egy skálázási tényezővel viszonyul a BALL jeléhez. Például, ha a BALL jel, amely megegyezik a vevő zajának átlagos értékével, 0,1 V, akkor az észlelési küszöbérték 1 V. Ezt a küszöbértéket a rendszer a 11 küszöbérték bemenetére fordítja le az alaphelyzetben zárt kapcsolón keresztül. a 44 be-ki relé és a 17 blokk küszöbképzésének 45 skálázóerősítőjének érintkezőit. A koordináták rögzítésére szolgáló 12 eszköz rögzíti a küszöbszintet meghaladó objektumtól vagy az objektum elemeitől érkező jelek távolságának és szöghelyzetének értékeit, és továbbítja ezeket az értékeket a küszöbértéket meghaladó jelek negyedik és ötödik bemenetére. számítógép 6. A 6 számítógépben a visszavert jelek távolságban és szögben mért relatív helyzetét elemzik, majd a kívánt objektum koordinátáit, például a megfigyelt kétdimenziós tömb súlypontja mentén, amint az ábra mutatja. ábrán. 7, ahol a következők vannak feltüntetve:
- az antenna letapogatási szöge a vízszintes síkban;
c - a szkennelési terület közepe, amely egybeesik az UAV hosszirányú síkjával;
c - irány az objektumhoz - cél;
D - távolság; D c - távolság az objektumtól - a cél. A szürke szín a 7. ábrán a D és paraméterek azon területét jelöli, ahol a célobjektumok keresése, észlelése és követése történik. A D c célpont koordinátáihoz c "ragyogó" pontot veszünk (a D síkban a megfigyelt jelek "súlypontjához" legközelebb eső jel válaszát tartalmazó felbontási elemet).

ahol n az észlelt jel (objektum vagy eleme) száma;
N az egy felmérés során észlelt jelek száma. Az X c, Z c objektum-cél koordinátáit a kiinduló koordinátarendszerben a következő összefüggések határozzák meg:
X c \u003d X t + D c cos ( c);
Z c \u003d Z t + D c sin ( c).
Ha ismert, hogy az UAV-hoz megadott objektum mozdulatlan, akkor a mért X c, Z c koordinátákat összehasonlítjuk a repülési feladat koordinátáival, és ha ezek eltérnek, a BEVM 6-ban kicseréljük az aktuális X és Z program koordinátákat. a megfelelő mért értékekkel:
X t \u003d D c ​​cos( c);
Z t = D c sin ( c).
Egy adott objektum koordinátáinak áttekintése és mérése kis távolságig megismételhető, ahol a radarkoordinátor elvakulása következik be. Ha az UAV behozatalára megadott objektum mobil (például bajba jutott sodródó hajó), akkor pl. az in. Abban az üzemmódban, hogy az UAV a Föld felszínén a kijelölt pontra kerül, repülése a robotpilóta program szerint történik, és ennek megfelelően a hibáival, amelyeknek két fő összetevője van: az autopilóta saját hibái a természetes „elhagyásból” a giroszkópok, valamint az adott objektum helyének és az UAV kilövőhelyének összerendelésének hibája, amelyek több tíz kilométeres repülési távolságban több száz méterre vannak. A javasolt vezérlőrendszer lehetővé teszi az UAV homing hibák összes jelzett összetevőjének kompenzálását. Ezt a következő módon érjük el. A megadott objektum helyének topográfiai térképének egy szakasza az UAV repülési irányához viszonyítva van elrendezve (például az X tengely alulról felfelé, a Z tengely balról jobbra) . Ennek a területnek a méretét a következő arányok határozzák meg:
X e \u003d X an + X zi + D;
Z e \u003d Z an + Z ei + (Dk-D 1),
ahol X e, Z e - a térképterület méretei a hosszanti X és keresztirányú Z tengelyek mentén;
Х ap, Z ap - maximális hiba az UAV-nak egy adott pontra történő eljuttatása során a koordinátor közreműködése nélkül;
X zi, Z ei - a radarvisszaverődések intenzitásának javasolt mérési területének mérete;
D a fedélzeti lokátor felbontási elemének távolsága;
D 1 - a lokátor beépítésének becsült távolsága;
Dk az UAV referencia kezdőpontja és végpontja közötti becsült távolság;
- az antenna sugárzási mintázatának szögmérete vízszintes síkban. A topográfiai térkép ezen szakaszát a 9 előkészítő és vezérlőpanel radartérképpé alakítja a fedélzeti lokátor paramétereihez (, D, Dk - D 1 és H - repülési magasság). A topográfiai térképen a zónákat, metszeteket vagy egyedi objektumokat ismert geometriai jellemzőkkel (dombormű, jellegzetes elemek, például épületek geometriai méretei, távolsági "ugrások" okozza a dombormű és a távolabbi területek közeli objektumok árnyékolása) különböztetik meg, ill. reflektivitás, ami befolyásolja a visszavert jel intenzitását. A terep geometriai jellemzői a legegyszerűbbek, jól tanulmányozottak és széles körben használtak, különösen az erősen egyenetlen domborzatú területeken. A topográfiai térképet azon a területen, ahol a kívánt objektum megtalálható, egy egységes rács bontja fel olyan elemekre, amelyek lineáris mérete egyenlő vagy kisebb, mint a lineáris felbontás D. Ha a térképelemnek egyenletes a felülete, a tükrözési együtthatóját meghatározzuk. táblázat vagy grafikonok megfelelő értékével. Ha az egyik elemben inhomogén felület van, akkor az S neg reflexiós képességét az S területre vonatkozó összértékként találjuk.
ahol n az S i területű, állandó k i reflexiós felületek száma. A jelentős zónák vagy objektumok reflexiójával kapcsolatos információk hiánya a felbontási elemben ahhoz vezet, hogy ki kell zárni aktív részvételüket az azonosítási folyamatban, és hozzá kell rendelni a "szabvány hiánya" indexhez. A topográfiai térkép reflexiós intenzitástérképpé konvertálásának technikája itt található. A visszaverődések valós intenzitása széles tartományban változik (80-100 dB tartományban), ezért a radartérképet általában bi, j nyolcbites számokból álló X e Z e kétdimenziós tömbként valósítják meg. A javasolt rendszerben a radartérképet az egyes elemek küszöbértékével azonos méretű b(m,n) bináris tömbbé alakítják át. Ha bi,j>U pop , akkor a bináris feldolgozó eszköz kimenetén b i,j =1, ellenkező esetben b i,j értéke nulla. Természetesen a bináris leképezés tömbje jelentősen megváltozik, ha az U pop küszöbérték változik. A visszaverődések intenzitásának küszöbértékét úgy választjuk meg, hogy a küszöbbeállítás után egy bináris leképezést kapjunk a nullák és egyesek számának egyhez közeli arányával. Amint a szimulációs eredmények mutatják, egy ilyen térkép biztosítja a legnagyobb megbízhatósági határt a mért tömbnek a referenciaradarhoz, és ennek megfelelően a terület topográfiai térképéhez való megfelelő kötésében. Ennek a küszöbértéknek az értékét egy iteratív eljárással határozzák meg a bináris tömbben lévő egységek számának megszámlálására, összehasonlítva azt a referencia radartérképben lévő összes elemszám felével, és az U értékét felfelé változtatva, ha a mértékegysége meghaladja a tömb felét, és lefelé, ha az egységek száma kisebb, mint a tömb fele. Tekintettel arra, hogy a bináris térkép kialakításához szükséges optimális U por küszöb értéke sok esetben nem esik egybe a radartérkép intenzitásának átlagos értékével, az Unop küszöbérték k p arányának további meghatározása. a visszaverődések intenzitásának átlagos értékéhez a radartérképen b c, azaz. k p \u003d U pop / b s. Tehát a korábban említett repülési útvonal paramétereken kívül a 6 fedélzeti számítógépet a 9 vezérlőpult a b(m,n) (például 50x50 méretű) bináris értékekkel együtt továbbítja. a referencia radartérképet, a kn együttható értékét, az üzemmód előjelét (az UAV-t nem radiokontrasztos objektumhoz hozva) és a Dк-D1 távolságértéket, amelyre a referencia bináris térképet definiálják. Abban az üzemmódban, amikor az UAV-t egy nem radiokontraszt objektumhoz hozzák (Mode=2), az UAV vezérlőrendszer a következőképpen működik. Az UAV Dk-D2 távolságból az adott célobjektum tervezett helyétől való elindítása után a radarkoordinátor bekapcsolódik nézet módban a vízszintes sík szektorban.
\u003d (Dk-D2) / Ze,
és D távolságra - a (Dk-D2) X e / 2 tartományban
és a vevő AGC jele szerint meghatározzák az ac-t - a visszavert jelek átlagos intenzitási szintjét. A 17 küszöbképző egység kétállású 44 reléjének vezérlőbemenetén lévő üzemmód előjelnek megfelelően az alaphelyzetben zárt érintkezői kinyílnak, átkapcsolva az első jeláramkört (a w jelet) a 45 erősítő bemenetére és a második jeláramkört az a c jel zárja le. A vett jelek átlagos intenzitásszintjének és a nagyságát a 11 küszöbkészülék működési szintjének U pop 2 értéke határozza meg, amely a beállító bemeneten lévő vezérlőjel értékétől is függ. a 6 számítógép hetedik kimenetéről érkező háromállású 46 polarizált relé skálája:
U akkor 2 = a c kp. A D2 távolságot D1-nél kisebbre választja az UAV egy vagy két felmérési ciklus alatti mozgásának mértéke, amely szükséges ahhoz, hogy az AGC kimeneten jelet hozzon létre, pl. 3TV értékével, ahol T az AGC időállandója (0,5 - 1 s), V pedig az UAV hosszirányú mozgásának sebessége. A 11 küszöbkészülékben egy adott objektum javasolt helyétől Dk - D1 távolságra beállítjuk az U pórus 2 küszöbértéket, és a felmérés következő ciklusában az U és (, D) jelek bináris mérési tömbjét. felületről visszaverődő képződik, melynek mérete megegyezik a szondázó jel méretével és a szűrőregiszterek celláinak számával 10 tömörítés. Ebben az esetben a tömörítési szűrő celláinak száma kétszerese lehet a vizsgáló fáziseltolásos kulcsú jel kvantumainak számának, hogy kompenzálja a jel kvadratúra komponensét. A vizsgált példában ez a 400-as szám, azaz. az antenna szöghelyzetének húsz értékéhez felbontással
\u003d D / (Dk-D1),
ahol D a radarkoordinátor felbontása távolságban, az antenna szögelmozdulása azimutban a szondázó impulzusok egy periódusára, és a jelintenzitás húsz értékét méri a távolság mentén D diszkrétséggel. Az eszköz 12 a koordináták rögzítéséhez a 6 számítógép számára egy A (i, j) mérési tömböt képez, minden elemhez hozzárendelve az antenna i elfordulási szögének és a D j távolságnak megfelelő értékét, hasonlóan ahhoz, ahogyan ez a kontrasztos objektum első működési módja. A 6 számítógépben az A(i, j) tömb i és D j koordinátáit lineáris koordináták számává alakítjuk át az X és Z tengely mentén. , és a j-edik számokhoz D a j-edik szám tartozik az X tengely mentén.A vizsgált példában ezek az elsőtől 20-ig terjedő számok. Ugyanakkor ez a művelet nem igényel további szoftver- vagy hardverköltségeket A 6-os számítógépben az egyetlen korlátozás a (Dk-D1)/(20D) arány, amelynek 10-nél nagyobbnak kell lennie, ekkor a jelzett koordináta-változtatások megengedettek. Az A(i, j) mérések bináris tömbjének vétele után a 6 számítógép a második kimenetéről parancsot ad ki a 13 és 14 kapcsolók vezérlőbemeneteire, ezáltal megváltoztatja az általuk kapcsolt érintkezők helyzetét és összekapcsolja a 41 regisztereket. Közvetlenül ezután (a 13, 14 kapcsolók működtetéséhez elegendő késleltetéssel) a 6 számítógép harmadik kimenetétől a 6 számítógép 41 tárolóregiszterébe. tömörítési szűrő (a vizsgáló jel modulációs kódja helyett), az A (i, j) bináris mérési tömb sorozata és a 42 eltolási regiszter (a vevő kimenetéről érkező videojel helyett) kapja a a 6 számítógép negyedik kimenete az azonos méretű B(i,j) referencia tömb sorozata, amelyet a b(m,n) referencia tömbből szekvenciális felsorolással és a mérési tömb méretének mátrixának kivágásával alakítunk ki ( 20x20) a referenciatömb mátrixából (példánkban a mérete 50x50). A leírás végén található a B(i,j) tömb kialakításának algoritmusa. Így a tömörítési szűrő 42 eltolási regiszterén szekvenciálisan jelennek meg a referenciatérkép töredékeinek rendezett (a mért tömbhöz hasonló) bináris sorozatai, amelyeket összevetnek a 41 tárolóregiszteren található mért tömbbel. A koincidenciák összegzésének eredményei a 41. és 42. regiszteren lévő jelértékek közül a kompressziós szűrő kimenetéről a 6 számítógép hatodik kimenetéről az alaphelyzetben nyitott vezérlőjelen keresztül a 15 kapcsoló érintkezőit a 16 eszközre táplálják a maximális jel rögzítésére. . A B(i,j) tömb frissítési ciklusainak száma megegyezik az (M-I)-(N-J) szorzattal. A 16 maximális rögzítőeszköz minden lépésben rögzíti a 10 jeltömörítő szűrő U3 kimeneti jelének értékét, és eltárolja annak értékét, ha az meghaladja ennek a jelnek az előzőleg tárolt értékét, azaz. végrehajtja az algoritmust:
ha az aktuális érték U 3 >U memorizált, akkor U memorizált = U 3, ezzel egyidejűleg fix Uf jelet küld a 6 számítógép harmadik bemenetére, ahol eltárolják annak a mértéknek a számát, amelyen ez történt a kezdéshez képest. a referenciatömb lefut, és az n f szám hozzá van rendelve. Így a 16 maximumrögzítő eszköz megjegyzi a 10 szűrő kimenetén lévő jel egy maximális értékét a teljes mintából (M-I) ((N-J), és a 6 számítógép rögzíti az utolsó n f ciklus számát, amelyen ez a maximum A tömb 10 tömörítési szűrőjén keresztül a 6. számítógépben az n f szám egyértelműen meghatározza a mért tömb helyét a referenciatérképen.A felület közel bal oldali elemének elmozdulása, ahol a visszavert jelet mérik a referenciatérkép bal alsó pontját i cm és j cm felbontású elemekben a következő összefüggések határozzák meg:
i cm \u003d F (n f / (M-I));
j cm \u003d E (n f / (M-I)), (2)
ahol F() egy egész argumentum függvénye, E() egy egész argumentum függvénye. Az UAV-nak a hosszanti síkban a D1 mérési távolságon lévő adott ponthoz való eljuttatásának Hosh hiba
X osh \u003d (i cm + (M-I) / 2) x, (3)
és a keresztirányú síkban
Z osh \u003d (j cm + (N-J) / 2) z, (4)
ahol x, z a felbontási elem értéke hossz- és oldalsíkban, m. A következő szimulációs példákban a repülőgép megfigyelt területhez viszonyított koordinátáinak pontosságának és megbízhatóságának numerikus becsléséhez a felbontás a hossz- és oldalsíkot azonosnak és a távolság felbontásával egyenlőnek tételeztük fel, x =z=D. A talált hibákat figyelembe véve a megadott UAV repülési pályájának programértékei kijavításra kerülnek, hasonlóan ahhoz, ahogy az előző kontrasztcélpontra mutatás módban, pl. X és Z aktuális programértékeit Xosh és Zosh összegzi a megfelelő előjellel. Például a korrigált sk irányt egy adott UAV referenciaponthoz a következő összefüggés határozza meg:

és a Dsk távolság a korrigált UAV-homing végponttól a hasznos teher csökkenéséhez:
Dsk \u003d Dk-X OSH. (6)
Az autopilóta program ilyen korrekciója lehetővé teszi a giroszkóp eltolódásának és az UAV indítóhely adott objektumhoz való kötésének pontatlanságának kompenzálását. Az UAV vezérlőrendszer működésének további magyarázata érdekében a 8. ábra a logikai-időbeli lépések sorrendjét mutatja be az UAV-nak egy nem radiokontraszt objektumhoz való eljuttatásának módjában. A szakaszokat a 8. ábra I,II,...,X pozíciói jelzik. I - a terület topográfiai térképének hívása a számítógép memóriájából (vagy grafikus információbeviteli eszközön keresztül, például szkenner segítségével) és a radarvisszaverődések intenzitásának térképévé konvertálása a fent leírt módszer szerint. Ez a munkaszakasz előre elvégezhető a laboratóriumban vagy egy magasabb szintű szolgáltató szervezetben. II - a Х e, Z e szakasz helyzetének és méreteinek meghatározása egy esetleges felülvizsgálatot a radarkoordinátor által a giroszkópos műszerek indulásának körülményeiből és az UAV kezdőpontja és végpontja "megkötésének" pontatlanságából. öntvény. Ill - a b(m,n) referenciatérkép bináris tömbjének kialakítása 50x50 elemből álló mérettel (a fentebb tárgyalt példához) és a kp együttható értékével. IV - fordítás a 9-es konzolról a 6-os számítógép 27-es memóriablokkjára az első bemeneten keresztül:
- a nem radiokontrasztos objektumok működési módjának jelzése;
- b(m,n) tömb;
- kp együttható;
- autopilóta programok (a legegyszerűbb esetben a kilövési irány, repülési magasság és repülési távolság a szükséges UAV referenciaponttól D1 távolságra lévő pontig, ahol a fedélzeti radarkoordinátor az intenzitás Ai,j tömbjét méri radarvisszaverődések). V - az UAV indulása és repülése a D2 távolságra a tervezett végső célállomásig. Itt a 6 számítógép első kimenetén keresztül a program pályaparamétereit jelentik a 7 robotpilótának az Xp, Zp és Yp kilövési helyhez kötött koordinátákban. A legegyszerűbb esetben a programozott repülési útvonalat a vízszintes síkban lévő repülési irány és a talaj feletti repülési magasság (vagy az indítóhelyhez viszonyított repülési magasság) állandó értékei adják meg. A 7-es robotpilóta érzékelői segítségével meghatározza a repülési irány és magasság valódi értékét (a benne rejlő hibával), összehasonlítja azok értékét a program értékeivel, és úgy vezérli az UAV kormánytesteket, hogy csökkentse ezt az eltérést. nullára. Így biztosított az UAV mozgása a programpályán. A 7 robotpilótától a 6 számítógépig az UAV mozgásának a kiindulási ponthoz viszonyított aktuális Xt és Zt koordinátáit a második bemeneten keresztül veszik. Ha a kiválasztott tüzelési sík egybeesik az X tengellyel, és az ettől való Zt eltérések kicsik (a számított hibán belül), akkor az UAV által megtett Dt távolságot Xt-nek tekintjük. Az Xt változási sebessége ebben az esetben megfelel az UAV hosszirányú mozgásának V sebességének. A V sebességet a második bemeneten független paraméterként az autopilótától a 6 számítógéphez lehet adni, vagy a 26 processzorban kiegészítésképpen kiszámítható az Xt koordináta növekményének aránya egy ismert t időintervallumhoz képest. A számított vagy mért UAV V repülési sebesség alapján a 26 processzor kiszámítja a D2=D1-3VT távolságértéket (ahol T a radarkoordinátor vevő AGC időállandója), és összehasonlítja az aktuális Dt távolsággal. VI - amikor Dt eléri a D2 értéket, a radarkoordinátor bekapcsolódik azáltal, hogy árammal látja el elektronikus egységeit (az áramellátó rendszer nem látható az 1. ábrán). A D2-ből D1-be tartó repülés során a koordinátor a vízszintes síkban lévő szektort az antenna lövési síkkal egybeeső nulla helyzetétől az l mérési szektor bal szélső helyzetéig vizsgálja. Ebben az esetben például l \u003d m / 2. Ez alatt az idő alatt a visszaverődések átlagos intenzitása kerül meghatározásra (AC jel a 3 vevő harmadik kimenetén). D1 távolságban (a Dt=Dl feltétel teljesül) a 6 számítógép ötödik kimenetén megjelenik az üzemmódjel +U jele (állandó feszültség, amely jelzi a jelérzékelési mód átkapcsolását a mérési tömb kialakítási módba ), amely szerint az érzékelési küszöböt (U pop-ról U pop 2 értékre) a 11 küszöbkészülékben a küszöböt képező 17 blokk segítségével kapcsoljuk át. A kp együttható értéke a 6 számítógép hetedik kimenetén keresztül analóg formában továbbítódik a 17 küszöbgeneráló egység negyedik bemenetére, ahol annak előjelétől függően a 45 erősítő visszacsatoló áramkörében az ellenállás csökken vagy nő. , amely ezt követően meghatározza a mért tömb bináris feldolgozásának küszöbét. VII - D1 távolságban a visszavert jelet a 3 vevő videokimenetén mérik I távolsági kvantumokban és az antenna J szöghelyzeteiben (a vizsgált példában I = J = 20), és a hozzárendelt értékeket 0 ill. 1 (ha a jelszint meghaladja az U pop 2 értéket a 11-es küszöbkészülékben). A 12-es eszköz rögzíti az antenna j-edik forgásszögének értékeit és az i-edik késleltetés 3 értékeit, amelyek megfelelnek az ai, j reflexiós elem Di távolságának. A Di és i értékei a 6 számítógép 4. és 5. bemenetére kerülnek, és a 27 memóriablokkban halmozódnak fel. Egy szkennelési ciklus után egy Ai,j bináris kétdimenziós tömb jön létre a számítógép memóriájában. VIII - az Ai,j tömb kialakításának befejezése után, amelyet a 6 számítógép 6. bemenetére érkező radarkoordinátor szondázó impulzusainak megszámlálásával határozunk meg, a 6 számítógép második kimenetén megjelenik egy parancs. állandó potenciál formájában, amelyet a 13 és 14 kapcsolók vezérlő bemeneteire táplálunk. Ezzel a paranccsal a 13 kapcsoló összekapcsolja a 10 kompressziós szűrő 41 tárolóregiszterét, amely korábban a radarkoordinátor 2 adójához volt csatlakoztatva. , a 6 számítógép harmadik kimenetére, a 14 kapcsoló pedig a 10 tömörítési szűrő 42 eltolási regiszterét köti össze, amely korábban a radarkoordinátor 3 vevőjének első kimenetéhez csatlakozik, a negyedik pedig a 6 számítógép kimenetéhez. A 6 számítógép negyedik kimenetén lévő Ai,j kétdimenziós tömbből az i-edik oszlopok Ai,j tömbjének szekvenciális olvasásával egydimenziós sorozatot képezünk. Ez a szekvencia (IJ) a 6 számítógép harmadik kimenetétől a 13 kapcsoló alaphelyzetben nyitott érintkezőin keresztül a 10 tömörítőszűrő 41 tárolóregiszterébe kerül, és abban tárolódik. A 6 számítógép 27 memóriablokkjában található b(m, n) referenciatömbből a 26 processzor az (1) algoritmus szerint egydimenziós sorozat formájában B(i, j) mintát képez. (IJ) a 6 számítógép negyedik kimenetén keresztül és a 14 kapcsoló belép a 10 tömörítőszűrő 42 eltolási regiszterébe. Az (1) algoritmusnak megfelelően a b(m,n) szekvencia frissítésre kerül (M-I)( N-J) alkalommal. Minden új b(m,n) sorozat létrehozása után a 6 számítógép hatodik kimenetén impulzusjel jön létre, amely a 15 kapcsoló vezérlőbemenetére kerül, amelyen keresztül a 10 kompressziós szűrő kimeneti jele. Ez a jel a 16 készülékhez kerül, hogy rögzítse ennek a jelnek a maximumát a teljes feldolgozási periódusra. IX - Az összehasonlító munkamenet rögzített Uf száma, amelynél a legnagyobb a jel a tömörítési szűrő kimenetén, meghatározza az Xts és Zts programértékek szükséges korrekcióit ((2)-(5) képletek. korrigálja az UAV további repülését. X - Amikor az UAV célpontjának korrigált helyét elérjük, a vezérlőrendszer parancsot ad ki a hasznos teher kioldó működtetőinek. A 9. ábra a 6 számítógép és a 9 távirányító működési algoritmusának kinagyított diagramját mutatja, hogy az UAV-t a föld felszínén egy nem radiokontraszt ponthoz hozzák. Az UAV egy adott pontra való eljuttatásának minőségét két koordinátával külön-külön i és j felbontási egységekben vagy méterben, xi és zj egységekben lehet értékelni. Ebben az esetben mind az X, mind a Z koordináták esetén a maximális felbontást elfogadjuk, azaz. x=z=D. Teljes hiba a felbontási elemek egységeiben:

vagy méterben:

Mivel az UAV helymeghatározási hibája egy valószínűségi változó, amely nagyszámú függő és független véletlen tényezőtől függ, célszerű megbecsülni az átlagos és maximális kötési hibát. A hiba megtalálásának valószínűségi becslése is lehetséges a megadott határokon belül. Ezek a becslések, amelyek elegendőek a szokásos mért paraméterek jellemzésére, nem adnak teljes képet az orientáció minőségéről az azonosító jel lokális szélsőségeinek jelenlétében, amelyek arányosak a globális extrémummal. Ebben az esetben további be kell vezetni az Sp mutatót - az azonosítási jellemző globális szélsőértékének százalékos meghatározásának pontossági vagy megbízhatósági határát, amelyet a következő arány határozza meg:
Sp \u003d 100 * (Pr 1 - Pr 0) / Pr,
ahol Pr - a kritérium átlagos értéke a referenciatérkép teljes elemzett területén;
Pr about - a kritérium értéke a globális szélsőségnek megfelelő kívánt pont közelében; Pr 1 - az azonosító jel értéke a helyi minimum pontjában, nagyságában legközelebb a Pr 0 értékéhez. Ha a lokális szélsőértéket globálisan határozzák meg a mérő vagy a szabvány hibái miatt (ez kis C határértékekkel és jelentős mérőhibákkal lehetséges), akkor nincs értelme értékelni a hibát a mérőeszköz helyének meghatározásakor. UAV a megadott kritérium szerint. Statisztikai értékelése más típusú hibák hatásával összehasonlítva nem helyes (egy nagyságrenddel vagy annál nagyobb mértékben meghaladja más tényezők hatását). Ebben az esetben a globális szélsőség helytelen meghatározásának valószínűségét a téves szélsőérték-meghatározások számának a statisztikai tesztek teljes számához viszonyított arányaként kell értékelni. A terephez való UAV-kötés minőségének értékelésére vonatkozó fenti kritériumokat a referenciatérkép egyes szakaszaira és a fedélzeti lokátor paramétereire vonatkozó statisztikai modellezési módszer határozza meg. Példák ezen kritériumok megváltoztatására ipari épületek csoportja esetén a 10. ábrán láthatók, a cserjékkel, rétekkel, különböző osztályú utakkal és tározókkal rendelkező telkekre pedig a 10. ábra. 11. Ezzel egyidejűleg a megadott UAV referenciapontokat (11 pont, amelyek száma a 10. és 11. ábra grafikonjainak vízszintes tengelyén jelöltük) egy egységes rács csomópontjai szerint választottuk ki 200 m lépés A referenciahiba skálája méterben (jobbra) és a C konfidenciahatár skála százalékban. A megadott hibaértékek és megbízhatósági határok az alábbi statisztikai modellezési feltételek mellett kerültek meghatározásra:
- a 10 dB-en belüli reflexiók átlagos értékeinek figyelmen kívül hagyása,
- a visszaverődés intenzitásbeli ingadozása 20 dB-en belül,
- a visszaverődések térbeli ingadozásai 30 m-en belül,
- a légköri sugárzás csillapítási együtthatójának hibája 10 dB,
- a vevő dinamikus tartománya 60 dB,
- radarvisszaverődés mérési területe 300300 m,
- hibazónák az UAV autopilotának a fedélzeti koordinátor bekapcsolásának adott pontjára hozásához 450 m hosszanti és keresztirányú síkban A modellezés során a jelzett tartományokban lévő összes hiba eloszlási törvényét egységesnek feltételeztük. A szimulációs eredmények alapján kijelenthető, hogy egy nagyságrenddel csökkentek az UAV adott objektumhoz és földfelszíni ponthoz való eljuttatásának hibái. A javasolt módosítások alkalmazása nélkül a rendszer 450 m-es maximális hibát biztosított. Módosításokkal - 40 m Amint az a grafikonokból látható, a figyelembe vett tereprajzok nem minden szakasza egyformán alkalmas az UAV pontos beállítására. Az első görbe 9. szakaszán és a második görbe 5. szakaszán a redukciós hibák nagy és kis megbízhatósági határok. Ha az UAV-t ezekre a területekre kell vinni, tanácsos a szomszédos területeket beállítani a fedélzeti lokátor általi ellenőrzésre (a 10. az első parcellához és a 6. a másodikhoz). Ebben az esetben hozzá kell adni egy adott pont koordinátáinak különbségét, például a második diagram 5. pontját (X5, Z5) és az első diagram 6. pontját (X6, Z6) a számított UAV-hoz. eltolási érték (Xosh, Zosh). Egyébként a rendszer működése hasonló a korábban leírtakhoz. Így a fenti eredmények megerősítik annak lehetőségét, hogy a javasolt UAV vezérlőrendszert nagy pontosságú redukálásra használják mind a rádiókontrasztos, mind a nem rádiókontrasztos célokra. A fenti leírás és rajzok felhasználásával a javasolt rendszer ismert elembázissal és ismert technológiával gyártható, amely meghatározza a javasolt találmány ipari alkalmazhatóságát. Bibliográfia
1. RF szabadalom 2062503, IPC G 05 D 1/04, B 64 C 19/00, megjelenés: 96.06.20. 2. Maksimov M.V., Gorgonov G.I. Radar-alakító rendszerek. M.: Rádió és kommunikáció, 1992. 3. Beloglazov I.N., Tarasenko V.P. Korrelációs-extremális rendszerek. M.: Szov.rádió, 1974. 4. Beletsky V.K., Jurjev A.N. Korrelációs-extrém navigációs módszerek. M.: Rádió és kommunikáció, 1982. 5. Levin V.L. Információfeldolgozás optikai iránymeghatározó rendszerekben. M.: Mashinostroenie, 1978. 6. Kuzovsky S. F. Korrelációs-extremális rendszerek. K.: Naukova Dumka, 1973. 7. Sharov SI Mozgó objektumok vezérlőrendszereinek koordinátorainak tervezésének alapjai. A Szovjetunió államalakítása, 1990, prototípus. 8. RF szabadalom 2114444, IPC G 01 S 13/44, publikáció 06/27/98 9. RF szabadalom 2124221, IPC G 01 S 13/42, publikáció 12/27/98 10. RF szabadalom 2083901 S IPC G 13/42, megjelenés: 97.07.10. 11. L. N. Presnukhin, V. A. Shakhnov és V. A. Kustov, Russ. Mikroelektronikai számítógépek tervezésének alapjai (tankönyv). Moszkva: Higher School, 1976. 12. Smolov V.B., Barashenkov V.V., Bajkov V.D. stb. Speciális digitális számítógépek (tankönyv). M.: Felsőiskola, 1981. 13. Bodner V.A. Repülőgép-irányító rendszerek (tankönyv). M.: Mashinostroenie, 1973. 14. Andreev V.D. Az inerciális navigáció elmélete. Autonóm rendszerek. M.: Nauka, 1966. 15. Inerciális navigáció / szerk. K.F. O "Donnell. M .: Nauka, 1969. 16. Lipton A. Inerciarendszerek kiállítása mozgatható alapon. M .: Nauka, 1971. 17. Repnikov A.V., Sachkov G.P., Chernomorsky A.I. Giroszkópos rendszerek (számviteli kézikönyv), M .: Mashinostroenie, 1983. 18. Szabadalom RF 2163392, IPC G 06 F 15/16, publikáció 2001.02.20. 19. Stepanov Yu.G. Radar elleni maszkolás, M.: Szovjet rádió, 1968. 20. S. Sharov, “N. A lézerradar néhány lehetősége egy mozgó tárgy földön való tájolására”, Proceedings of BSTU, Issues of the quality of Traffic Control, 1995. 1. szám.

Követelés

Vezérlőrendszer pilóta nélküli légi járműhöz, beleértve az autopilótát is, amelynek bemenete és kimenete a fedélzeti elektronikus számítógép (ECM) első kimenetéhez, illetve második bemenetéhez csatlakozik, amelynek első bemenete a bemenet az indítás előtti előkészítő panelhez való csatlakozáshoz és a repülési feladat beviteléhez, valamint egy radarkoordinátor fáziseltolásos kulcsú vizsgálójellel, amely egy antennát tartalmaz, amely jelbemenettel és kimenettel van összekötve az adóval és a vevővel, valamint kinematikailag az antennameghajtóval , egy szinkronizálót, egy távolságmérőt és egy jelfeldolgozó eszközt, amely tartalmaz egy jeltömörítő szűrőt, egy küszöbkészüléket és egy koordináta rögzítő eszközt, amelyek bemenetei az elsőtől a harmadikig vannak csatlakoztatva a küszöbkészülék kimenetére. , a távolságmérő kimenete és az antennameghajtó információs kimenete, valamint a visszavert jelek távolságának és szöghelyzetének értékeit képező kimenetek a számítógép negyedik és ötödik bemenetére csatlakoznak, amelynek bemenete és adóbemenete a szinkronizáló első kimenetére csatlakozik, amely impulzussorozatot ad ki a szondázási frekvenciával, amelynek második, szinkronizációs impulzussorozatot továbbító kimenete a távolságmérő második bemenetére, az első bemenetre csatlakozik. melynek és a vevő bemenete a szondázó impulzus végének jelével az adó második kimenetére van kötve, melynek heterodin kimenete a vevő heterodin bemenetére van kötve, azzal jellemezve, hogy három kapcsoló járulékosan a jelfeldolgozó berendezésbe bevezetve egy maximumrögzítő eszközt és egy küszöbképző egységet, amelyek vezérlőbemenetei a számítógép ötödik, illetve hetedik kimenetére csatlakoznak, a kimenet pedig a küszöbkészülék szintbemenetére, és a megfelelő jelbemenetek - a vevő kimeneteire, amelyek a zajintenzitás átlagértékét és a visszavert jelek intenzitásának átlagos értékét képezik, a kódkimenet Az adó kódja és a vevő videojel kimenete az első, illetve a második kapcsoló első jelbemenetére csatlakozik, amelyek vezérlőbemenetei a számítógép második kimenetére, a második jelbemenetei pedig a számítógép harmadik és negyedik kimenete, amelyekről a bináris mérési sorozat és a referencia bináris tömb sorozata, a jeltömörítő szűrő első és második bemenete az első és a második kimenetére csatlakozik. kapcsolók, illetve annak kimenete a harmadik kapcsoló jelbemenetére csatlakozik, melynek vezérlő bemenete a számítógép hatodik kimenetére, a megfelelő kimenetek pedig a küszöbkészülék jelbemenetére és a jel maximumot rögzítő eszköz bemenete, melynek kimenete, a referenciatérképen a bináris mérési tömb elhelyezkedését jellemző adójel a számítógép harmadik bemenetére csatlakozik.

A találmányok javasolt csoportja katonai felszerelésekre vonatkozik, különösen irányított fegyverrendszerekre, valamint rakéta- és tüzérségi felszerelésekre irányadó fejjel. A technikai eredmény a célpontok eltalálásának valószínűségének növekedése azáltal, hogy a célterületen biztosítják a rakéta horizontsíkjához való szükséges megközelítési szögét, mire a célpontról érkező sugárzást elfogják. Ezt az biztosítja, hogy a rakéta célelfogó zónába történő, irányadó fejjel történő kilövésének ismert módszerében, amely magában foglalja a rakéta ballisztikus pályán történő kilövését adott magasságig, a rakéta-célvonal szögkoordinátáinak kiszámítását, aminek megfelelően a célpont sugárzásának befogásáig a rakéta-célvonal szögsebességeivel arányos UY vezérlőparancsok jönnek létre, UZ a függőleges és vízszintes vezérlőcsatornákban, ami újdonság az, hogy ezzel egyidejűleg a rakéta-célvonal szögkoordinátáinak kiszámítása, a függőleges síkban számított λY szögkoordináta és a területen a horizontsíkhoz szükséges λTP megközelítési szög különbsége határozza meg a célmeghatározást a célzófej által és a generált vezérlőparancs az UY függőleges csatornában adjon hozzá egy, a szögkülönbséggel arányos parancsot: (λY-λTR)⋅Kλ, ahol Kλ a rakéta szöghelyzetének szabályozási folyamatának stabilitásának biztosításának feltételéből meghatározott arányossági együttható. célvonal. A javasolt eszköz tartalmaz egy sorosan kapcsolt számítási egységet, az első kivonó egységet, az első erősítőt, a második sorba kapcsolt kivonó egységet, a második erősítőt, az integrátort, amelynek kimenete az első kivonó egység második bemenetére csatlakozik, és az első erősítő kimenete a második kivonó egység első bemenetére csatlakozik, a másodikhoz pedig, amelynek a bemenete a tárolóelem kimenetére csatlakozik. Az említett készülék tartalmaz továbbá sorosan kapcsolt konstans tároló egységet, kommutátort, harmadik kivonó egységet, harmadik erősítőt, összeadót, melynek második bemenete az első erősítő kimenetére, a harmadik kivonó egység második bemenete pedig a a számítási egység kimenete. 2 n.p. f-ly, 3 ill.

A találmány a repülési műszerek területére vonatkozik, és felhasználható a navigációs problémák megoldásának pontosságának javítására. A találmány megvalósítása érdekében egy további egységet a domborműmagasság-növekménynek a haladási sebességtől számított részleges deriváltjának számítására, egy harmadik összehasonlító egységet és egy, az alatta lévő felület domborzati magasságából származó növekmény részleges deriváltjának számítására szolgáló egységet vezetünk be. az autonóm korrigált ANN, és további alblokkok a kovariancia mátrix és az összehasonlító részblokkok kiszámításához. A műszaki eredmény a repülőgép talajsebességétől függő domborműmagasság-növekmény kiegészítő méréséből adódó hibák kiküszöbölése, valamint a koordináták és a talajsebesség mérési hibáinak további együttes becslése. 1 ill.

Az irányítófej-koordinátor gömb alakú burkolatot, kardángyűrűket, vezető- és stabilizáló motorokat, szögérzékelőket és szögsebesség-érzékelőket tartalmaz. Az első lapos tükör a belső felfüggesztés keretére van felszerelve. A belső keret forgástengelyének és a felfüggesztés külső keretének forgástengelyének metszéspontja egybeesik a gömb alakú burkolat felületeinek görbületi középpontjával. A koordinátor rögzített részén egy második lapos tükör található, amely fényérzékeny elemekkel van összekötve. A technikai eredmény a kereső elülső féltekén a látószög növelésében, az objektum koordinátáinak meghatározásának pontosságának növelésében, a felfüggesztés hajtásainak terhelésének csökkentésében és ennek eredményeként a jobb dinamikus jellemzők elérésében áll. optikai tengely stabilizáló rendszer. 2 ill.

A találmány automata vezérlőrendszerekre vonatkozik

A találmány pilóta nélküli légi járművek vészhelyzetekben történő irányításának területére vonatkozik

BEVEZETÉS

1. AZ UAV REPÜLÉSEK BIZTONSÁGÁNAK FŐ PROBLÉMÁI AZ ÁLTALÁNOS LÉGTERBEN.

1.1. Az UAV-k felhasználási területei és feladatai a piacgazdaság érdekében.

1.2. Az UAV repülések biztonságának biztosítására vonatkozó követelmények az általános légtérben.

1.3. A pilóta nélküli légi járművek osztályozása.

1.4. UAV vezérlési módszerek.

Következtetések az első részről.

2. AZ ÁLTALÁNOS LÉGTEREN AZ UAV FORGALOM FELÜGYELET ÉS ELLENŐRZÉS MÓDSZERTANA.

2.1 Az automatikus függő felügyelet elveinek műszaki megvalósítása műsorszórási módban.

2.2 Integritás biztosítása ADS használatakor.

2.3. Repülésbiztonsági problémák.

2.4. Az ADS használatának elméleti alátámasztása.

2.5. Módszerek és algoritmusok az UAV-kat érintő esetleges konfliktushelyzetek megelőzésére.

2.5.1. Esetleges konfliktushelyzetek megoldása manőverrel vízszintes síkban.

2.5.2. Esetleges konfliktushelyzetek megoldása függőleges síkban végzett manőverekkel.

Következtetések a második részhez.

3. VEZÉRLŐ- ÉS NAVIGÁCIÓS RENDSZER ÉPÍTÉSE UAV-HOZ

3.1. Az UAV vezérlő és navigációs rendszerének berendezés-összetételének fejlesztése.

3.2. Az UAV vezérlőrendszer működésének alapelvei

3.3. ADS-B 4. módú adatkapcsolat alkalmazása UAV vezérléshez általános légtérben.

3.4. Az UAV vezérlése során az autopilot modulra vonatkozó követelmények.

Következtetések a harmadik részhez.

4. UAV MONITORING ÉS IRÁNYÍTÓ KOMPLEX.

4.1. A komplexum célja, funkciói és összetétele.

4.2. Az UAV ellenőrzésének és kezelésének megszervezése.

4.3. Az UAV megfigyelésére és vezérlésére szolgáló fedélzeti berendezés célja, összetétele és működése.

4.4. Az UAV felügyeleti és vezérlő komplexum kezelőfelületének felépítése.

Következtetések a negyedik szakaszhoz.

Bevezetés a dolgozatba (az absztrakt része) a "Módszerek pilóta nélküli légi járművek irányítására általános légtérben repülési információk felhasználásával automatikus függő megfigyelésben" témában

A légi közlekedés legfontosabb feladata az ország távoli régióiban a közlekedési elérhetőség biztosítása, amely gazdasági és társadalmi fejlődésükhöz szükséges. Ezzel a feladattal a regionális kereskedelmi polgári légiközlekedést bízták meg, amelynek a társadalmilag legjelentősebb keresleti szegmenseket kell kiszolgálnia - helyi légi közlekedés, gazdasági ágazatok érdekeit szolgáló légiközlekedési munka, valamint a polgári légi közlekedés nem kereskedelmi célú felhasználásának területe - általános repülés. (GA), beleértve, de nem kizárólagosan, az amatőr és üzleti repülést.

Ma a regionális légi közlekedés kiemelt feladata a kommunikáció biztosítása a régiók központjai és a távoli települések között Szibéria és a Távol-Észak régióiban, ahol a légi jármű a fő, gyakran az egyetlen eszköz a közlekedési elérhetőség biztosítására. Az anyagi erőforrások biztosításában és Oroszország export nyersanyagpotenciáljának megteremtésében ezek a régiók kiemelkedő jelentőséggel bírnak.

Teljesen nyilvánvaló, hogy természetes az az érdeklődés, amelyet az üzemanyag- és energiaipari szervezetek a közelmúltban tanúsítottak az UAV-k használata iránt. Mivel szerkezetükben több százezer kilométer hosszú, meglehetősen rosszul őrzött, gyakran egyáltalán nem őrzött csővezeték található, az üzemanyag- és energiavállalatok közvetlenül érdekeltek a pilóta nélküli rendszerek használatában. Az egyszerű gazdasági haszon az, hogy az üzemanyag- és energiaipari cégeket döntéshozatalra készteti az UAV-k használatával kapcsolatban, és ez a folyamat, amely jelenleg még gyerekcipőben jár, folyamatosan fejlődni fog.

A pilóta nélküli rendszerek segítségével az objektumok műszaki állapota és biztonsága, működése egyaránt ellenőrizhető, továbbá a vezérelt objektumok nagy távolságra is elhelyezhetők (kiterjesztett objektumok).

Az UAV-k polgári szektorban történő alkalmazása azonban jelenleg néhány technikai és szervezési probléma megoldására vár, amelyek nélkül az UAV-k stabil használata lehetetlen.

A fő problémák a légtérhasználattal, az UAV vezérléséhez szükséges frekvenciatartomány kiosztásával, valamint a fedélzetről a földre és fordítva történő információtovábbítással kapcsolatosak.

Azt is meg kell jegyezni, hogy az UAV alkalmazásának területén a fő kérdés a légijármű (AC) státusz megszerzése pilóta nélküli járművek által.

Az UAV-k, mivel nem légi járművek, nem tartoznak a légijármű-nyilvántartásba, és nem rendelkeznek lajstromozási és használatra való alkalmassági bizonyítvánnyal. Nem tudnak és nem is kell engedélyt szerezniük a légtér használatához. És ez már tele van a legsúlyosabb következményekkel. 4 km magasságig, 250 km/h sebességig repülni képes, körülbelül 100 kg tömegű eszköz légtérhasználati engedély nélkül is felszállhat, mert a besorolás szerint rádió - vezérelt modell. Ebben a helyzetben inkább nem tiltó intézkedésekre, hanem engedélyezési intézkedések megszervezésére van szükség.

A hatályos jogszabályok keretein belül létezik a repülésnek egy olyan fajtája, amelyben legálisan létezhetnek "drónok". Ez a kísérleti repülés. Más országok (USA, Európa) is ezt az utat követik. Ez az iparág sok éves tapasztalattal rendelkezik a repülőgépek használatában, valamint képes ellenőrizni az UAV műszaki állapotát és még sok mást. Miután a kísérleti repülés keretében megkapták a repülőgép státuszt, az UAV-k a meglévő szabályoknak megfelelően használhatják a légteret. Természetesen minden UAV-t biztosítani kell a harmadik félnek okozott károk ellen.

Az UAV-k fedélzetén olyan transzponderekkel kell rendelkezniük, amelyek megfelelnek az összes ICAO követelménynek ezen a területen. Azok az UAV-k, amelyek nem képesek a felszerelést szállítani, csak a speciálisan kijelölt területeken repülhetnek előzetes bejelentés alapján, hosszú felmondási idővel. 6

Az UAV-k oroszországi légterében történő használatának szabályozásában részt vevő összes szervezet célja az UAV-k bármely osztályának olyan repülésbiztonsági szint elérése, amely megegyezik a repülőgépek repüléseinek biztonsági szintjével. Ennek érdekében olyan műszaki követelményeket kell kidolgozni az UAV-kra vonatkozóan, amelyek hozzájárulnak e feladat teljesítéséhez.

Az UAV-kat az elmúlt években a katonaság aktívan használta, így semmiképpen sem szabad elvetni azt a tapasztalatot, amelyet az UAV-k különféle körülmények között történő üzemeltetése során szereztek. Ellenkezőleg, a katonaság bevonása szükséges az UAV-k műszaki követelményeinek kidolgozásába, tekintettel arra, hogy a pilóta nélküli járművek polgári szektorban történő alkalmazásának céljai és célkitűzései némileg eltérnek a katonaság által megoldott feladatoktól. .

Így megjegyezhetjük, hogy az UAV-ok használata Oroszország légterében nemcsak lehetséges, hanem szükséges is. UAV repülések a légialkalmassági és lajstromozási bizonyítvány megszerzéséhez szükséges (kidolgozott) követelmények teljesítése esetén lehetségesek. Ez a kísérleti repülés keretein belül valósítható meg.

Ehelyett a gyakorlatban a következő helyzet áll fenn. A pilóta nélküli légijárművek legtöbb mintáját kezdeményezési alapon hozzák létre, a rendelkezésre álló alkatrészek felhasználásával. Nem kell egységesítésről és szabványosításról beszélni. Ennek eredményeként több tucat (ha nem több száz) különböző típusú járművet üzemeltetnek Oroszországban, amelyek közül a leggyakoribb családok több tucat járműből állnak. De csak néhány fejlesztő és gyártó beszélhet egy teljes értékű rendszer létrehozásáról, amely nemcsak repülőgépeket, hanem erős földi infrastruktúrát is tartalmazna.

A pilóta nélküli légi járművek területén a jogszabályi és szabályozási keret hiánya komoly problémákat okoz a fejlesztők és a potenciális üzemeltetők számára. A tervezési munkát a védelmi területen is 20 évvel ezelőtti általános műszaki követelmények szabályozzák, a kereskedelmi UAV-k tervezésére pedig egyáltalán nincs szabályozási keret. Jelenleg a kormány a kisrepülőgépek újraélesztését célzó programon dolgozik, amelynek szerves részeként a pilóta nélküli repülőgépek is szerepelnek majd. Olyan körülmények között, amikor a piac nagy növekedési potenciállal rendelkezik, össze kell hangolni a fejlesztők, az ügyfelek és az összes kormányzati ág erőfeszítéseit.

Jelenleg a repülésbiztonsági szint ellenőrzése kiemelt fontosságú. Ennek oka a légi forgalom növekedése és a légi katasztrófák következményeinek súlyossága. A légiforgalmi irányító (ATC) rendszer hatékonyságának javítása érdekében a megfigyelt repülésbiztonsági szintet figyelő meglévő funkciók optimalizálása szükséges. Ehhez a modern információfeldolgozási módszerek segítségével gyorsan figyelemmel kell kísérni a repülésbiztonság aktuális szintjét.

A repülésbiztonsági szint operatív értékelésének kiszámításakor a légi járművek (beleértve az UAV-kat is) aktuális mozgásáról és az ellenőrzött légtér felépítéséről a legteljesebb információkat kell használni. Ugyanakkor több feladat is megkülönböztethető: a biztonsági szint felmérése repülés közben az útvonalakon, a megközelítési zónában, a repülőgép fel- és leszállása során, gurulás a repülőtér területén. A légi közlekedés biztonsága szempontjából kiemelten fontos a gyakorlatban elfogadható minták és manőverek kialakítása, amelyek egy-egy repülőgép-pár közötti esetleges konfliktushelyzetet megoldják.

Megjegyzendő, hogy a nemzeti légtérben repülő repülőgépek megfigyelése a meglévő légiforgalmi irányító rendszer szerves részét képezi.

Oroszország. Jelenleg a megfigyelési technológia elsődleges és másodlagos radarok használatán alapul. Bár ez a technológia a belátható jövőben is fontos marad az ATC számára, az ICAO olyan új felügyeleti technológiákat fontolgat, amelyeket részben külföldön már bevetettek, annak ellenére, hogy nincs közös elképzelés a koncepcióról és annak konkrét műszaki megvalósításáról. Oroszország e 8 új technológia egyikéhez dolgozott ki egy működési koncepciót, amelynek alkalmazása – a jelek szerint – a legracionálisabb módot nyújthatná körülményeink számára a jövőbeni CO2/ATM rendszerre való átálláshoz. Ez a technológia a megbízható és pontos fedélzeti navigációs rendszerek és a megbízható adatkapcsolati kommunikációs (DLC) rendszer kombinációján alapul, amely a fedélzeten kapott információkat a repülőgép koordinátáiról továbbítja minden használat iránt érdeklődő fogyasztónak. Ezt a technológiát Automatic Dependent Surveillance Broadcasting-nak (ADS-B) hívják.

Az ADS-B használata nem korlátozódik a földi radarrendszerekhez kapcsolódó hagyományos funkciókra, hanem új lehetőségeket kínál mind a repülőgép fedélzetén, mind a légiforgalmi irányítók automatizált munkaállomásain. Az ADS-B valójában két technológiát egyesít: a levegő-föld LTD és a levegő-levegő LTD. A működési koncepció bemutatja azokat az ADS-B forgatókönyveket, amelyek evolúciós alapon valósulnak meg, amikor döntést hoznak a műsorszóró ADS oroszországi telepítéséről. Az üzemeltetési koncepció nem az ADS-B megvalósításának műszaki részleteinek kiválasztására vagy meghatározására helyezi a hangsúlyt, hanem a jövőbeni üzemeltetési igények kielégítését, valamint a meglévő radar típusú megfigyelőrendszerről való zökkenőmentes, költséghatékony átállást célozza. egy ígéretesnek az ADS-B alapján.

Így a szabályozási dokumentumok követelményei, az UAV ellenőrzése terén a légi forgalom szervezésében folyó kutatások azt mutatják, hogy jelenleg ellentmondások vannak a következők között:

Az UAV-k feladatainak megnövekedése, amelyet az orosz nemzetgazdaság érdekében oldottak meg, valamint a használatukra vonatkozó szabályozási és jogszabályi keret hiánya;

A nagy hatótávolságú UAV-ok potenciális képességeinek szintje és használatuk tilalma az általános légtérben;

Az iparilag és technológiailag fejlett országokban az UAV-k fejlettségi szintjével való egyenlőség fenntartásának követelménye, valamint az oroszországi polgári repülésben a "droónok" fejlesztésének, egységesítésének és szabványosításának jelenlegi állapota;

Az UAV-k általános légtérben történő használatára vonatkozó szabályrendszer kialakítását célzó, rendszerjellegű művek jelenlegi hiánya és ennek sürgető szükségessége;

Az alkalmazott technikai eszközök (különösen az ADS-rendszerek) termelékenységének és megbízhatóságának növekedése, valamint az UAV-vezérlésben való használatukra való hajlam hiánya.

A fenti sajátos ellentmondások lehetővé teszik a fő ellentmondás megfogalmazását, amely abban rejlik, hogy a sugárzástól függő automatikus felügyeleten alapuló UAV-ellenőrzési módszerek jelenlegi fejlettségi szintje lehetővé teszi az UAV-repülések koordinálását, de erre nincs jogi és szabályozási keret. használatukat a közös légtérben.

A megfogalmazott sajátos ellentmondások és azok általánosítása lehetővé teszi annak megértését, hogy ezek kiküszöbölése nélkül lehetetlen az UAV-k teljes körű felhasználása, következésképpen a polgári repülés fejlesztése Oroszországban.

Az UAV irányítás területén kialakult jelenlegi helyzet, a fent vázolt ellentmondások előre meghatározták a disszertáció témájának relevanciáját, melynek célja a pilóta nélküli légi járművek általános légtérben történő irányítási módszereinek kidolgozása repülési információk felhasználásával az automatikus függő megfigyelésben.

A munka kutatási tárgya a pilóta nélküli légi járművek légiforgalmi irányítása.

A kutatás tárgya a pilóta nélküli légi járművek általános légtérben történő irányításának módszerei új információs technológiák alkalmazásával a navigációs adatok és irányítási parancsok gyűjtésére, feldolgozására és továbbítására.

A disszertáció célja: a pilóta nélküli légi járművek biztonságának javítása az általános légtérben, új irányítási módszerek alkalmazásával, repülési információk felhasználásával az automatikus függő megfigyelésben.

E cél elérése érdekében a következő kutatási feladatokat tűztük ki és oldottuk meg:

1 - Megtörtént a pilóta nélküli légi járművek műszaki jellemzőinek és alkalmazási területeinek elemzése az ország nemzetgazdasági problémáinak megoldására.

2 - Az UAV repülésirányítási módszerek rendszerezett követelményei a közös légtérben, biztosítva a légiforgalmi valamennyi résztvevő repülésének biztonságát.

3 - Algoritmusokat fejlesztettek ki az UAV és a repülőgépek közötti PKS feloldására a közös légtérben.

4 - Vizsgálták az ADS információbiztonság problémáját, mint az adatátvitel integritásának és bizalmasságának problémáját.

5 - A továbbított adatok megbízhatóságának ellenőrzésére szolgáló algoritmust fejlesztettek ki.

6 - Kidolgozásra került az UAV vezérlésére szolgáló földi és légi berendezések felépítése és funkciói.

Kutatási módszerek. A kutatás számítási és analitikus leírása az általános irányításelméletre és a dinamikus rendszerek általános elméletére, a valószínűségszámítás alkalmazására, az általános statisztika elméletére, a megbízhatóságelméletre, a véges automaták és algoritmusok elméletére, az optimális elméletre épül. megoldások, matematikai elemzési és programozási módszerek.

A kutatás lefolytatásának fő kiinduló adatai: a jogi dokumentumok vonatkozó rendelkezései; a műsorszóró automatikus függő felügyeleti hálózat állapottesztjének protokolljai; az elvégzett kutató-fejlesztő munka eredményeit.

A kutatási eredmények megbízhatóságát a javasolt módszerek és UAV-szabályozási módszerek kísérleti tesztelésének eredményei igazolják.

A kutatás információs bázisaként az ICAO és az Eurocontrol dokumentumok ajánlásait, az Orosz Föderáció Pénzügyminisztériumának szabályozó dokumentumait és a FAVT-t használtuk.

A disszertáció felépítése és az egyes részek rövid megjegyzése.

A dolgozat bevezetőből, 4 fejezetből, konklúzióból, irodalomjegyzékből 93 címből, 3 mellékletből áll.

Szakdolgozat következtetése a "Navigáció és légiforgalmi irányítás" témában, Tokarev, Jurij Petrovics

Következtetések a negyedik szakaszhoz

1. A javasolt UAV irányítási és kezelési komplexum (modell) megoldást nyújt az UAV irányításával, koordináta információk feldolgozásával, a kapott információk megjelenítésével, a tervezett és tényleges repülés útvonalainak megjelenítésével kapcsolatos feladatsorra. az UAV-nak a repülési terület térképének hátterében, az irányítási parancsok kialakítása kézi repülési módban, az egyes UAV-któl kapott adatok teljes mennyiségének operatív regisztrálása és a továbbított vezérlőparancsok.

2. Ez a vezérlőkomplexum támogatja az UAV minden szabályos vezérlési és kezelési módját. A vezérlőberendezések legújabb fejlesztéseit valósítja meg, és a legújabb információs technológiákat használja.

3. Ennek az irányítókomplexumnak a vizsgálati eredményei azt mutatták, hogy az ADS-B használatával az UAV repülések irányítása lehetséges az általános légtérben.

4. A kifejlesztett UAV megfigyelő és vezérlő komplexum képes; csoportban (alakulatban) látják el feladataikat más repülőgépekkel a közös légtérben.

KÖVETKEZTETÉS

Az utóbbi időben hazánkban is egyre nagyobb figyelem irányul az UAV-forgalom kialakítására és ellenőrzésére.

De meg kell jegyezni, hogy az UAV-k témájának vonzereje, látszólagos hozzáférhetősége és egyszerűsége ellenére a valóságban ez nemcsak nagyon összetett technikai feladat, hanem komoly ideológiai probléma is, hiszen a gazdaságpolitika szervezésének ideológiáját érinti. az államé. Az UAV-k általános légtérben való használatának jogi kerete jelenleg javításra szorul.

Jelen dolgozat a pilóta nélküli légi járművek általános légtérben repülési információk felhasználásával történő irányítási módszereinek kidolgozására irányul az automatikus függő megfigyelésben, melynek során a kutatás kitűzött célja megvalósult, a feladatok megoldódtak.

A disszertációban végzett kutatás eredményeként született meg egy olyan módszertan, amely biztosítja a pilóta nélküli légi járművek biztonságos repülési irányítását az általános légtérben. Ebben az esetben a következő fő eredményeket kaptuk:

1 Elemzés készült az ígéretes ADS-B repülőgép-felügyeleti technológiáról, amely a légiforgalmi irányító számára a radaros felügyelet mellett olyan műholdas megfigyelési mezőt biztosít, amely a megfigyelt objektum irányától és távolságától függetlenül nagy pontosságot garantál a koordináták meghatározásában: 15 m-ig vagy 2 m-ig helyi vezérlő és korrekciós állomás használatával.

2 Kifejlesztettek és kísérletileg igazoltak egy UAV repülésirányítási technológiát az általános légtérben, amelyre jellemző, hogy az irányítási parancsokat (közvetlen rádiólátás mellett) az üzemeltető az ADS-B LTD-n keresztül továbbítja az UAV-nak a földi irányító állomásról.

3 Azt találtuk, hogy az ADS-B integritási szintje értékelhető

139 az UAV helyzetére vonatkozó adatok elvesztésének vagy eltorzulásának valószínűségét jelző mutató. Javasolunk egy módszert az UAV helyzetadatok torzításának becslésére, amely abból áll, hogy meghatározzuk a sugárforrásból érkező jel áthaladásának késleltetését, és megmérjük az UAV távolságát a koordináták alapján. Ha a számított koordináták különbsége meghaladja a modulo megengedett értéket, akkor döntés születik az adatok torzításáról. Ennek köszönhetően megnő a KFT-n keresztül továbbított adatok megbízhatósága.

4 Módszereket és algoritmusokat javasoltak az UAV-kat érintő esetleges konfliktushelyzetek megelőzésére. Az UAV manőverek optimalizálása az ADS-B információterjesztés sajátosságainak figyelembevételével történik, mint például a pontosság, periodicitás, átfutási idő.

5 Javasolunk egy UAV vezérlési módszert és egy eszközt a megvalósításához. Az ellenőrzési módszert szerzői jogi tanúsítvány védi (szabadalom a 2390815 számú találmányhoz). Az eszköz olyan vezérlési módszereket valósít meg, amelyek során az UAV repülési paramétereinek számított előrejelzett értékeit összehasonlítják a műholdas navigációs rendszer vevőjétől kapott koordináták aktuális értékeivel, és ha ezek nem egyenlőek, a megfelelő jeleket három forgó mozgásvezérlő csatornán és a hosszanti mozgáscsatorna mentén generálódik.

6 Meghatározták az UAV-k vezérlésére és menedzselésére szolgáló hardver-szoftver komplex felépítésének alapelveit, és kidolgozták az ember-gép interfészre vonatkozó követelményeket.

7 Tudományosan alátámasztott az általános légtérben az UAV légi forgalom biztonságát biztosító irányítási parancsok minimális listája, amely biztosítja annak irányítását a navigációs irányítás során.

8 A teszteredmények megerősítik az általános légtérben történő UAV repülésirányítási alkalmazásuk lehetőségét.

9 Az ADS-B lehetővé teszi az UAV működését az általános légtérben, mivel integrálva van az automatizált ATC rendszerbe, és sugárzáson keresztül biztosítja az UAV mozgásának koordinátáit

140 információ a keskenysávú LPD csatornán a forgalom minden résztvevője számára, amely biztosítja a légi forgalom biztonságát.

További kutatásokat kell végezni az UAV-k közös légtérben történő mozgásának szabályozására szolgáló ADS-B hálózat működésének javítása terén.

Az értekezés kutatásához szükséges irodalomjegyzék a műszaki tudományok kandidátusa Tokarev, Jurij Petrovics, 2011

1. Kulik A.S., Gordin A.G., Narozhny V.V., Bychkova I.V., Taran A.N. Ígéretes kisméretű repülő robotok fejlesztésének problémái. Nemzeti Repülési Egyetem. NEM. Zsukovszkij "Kharkiv Aviation Institute", Ukrajna, 2005

2. Pilóta nélküli, manőverezhető légi járművek kezelése és irányítása modern információs technológiák alapján / Szerk. M.N. Krasilitsikova, G.G. Sebryakova. Moszkva: Fizmatlit, 2003.

3. Vilkova N. N., Sukhachev A. B. Oroszországnak vissza kell térnie a vezető „pilóta nélküli” hatalmak sorába. // Nemzetvédelem. 10. szám (19), 2007. október, 48-54.

4. Sukhachev A. B. Pilóta nélküli légi járművek. Állapot és fejlődési kilátások. M.: MNITI, 2007, 60 p.

5. Sukhachev A. B., Melkumova N. G., Shapiro B. L., - Erema S. L. Pilóta nélküli légi járművek ígéretes komplexumai műszaki és gazdasági jellemzőinek tanulmányozása.//Electrosvyaz,. №5, 2008, | Val vel. 16-20.

6. Pilóta nélküli függőleges fel- és leszálló repülőgépek: Scheme selection and design parameters determination / N. K. Liseytsev, V. 3. Maksimovich et al.; Szerk. Dr. tech. tudományok, prof. N. K. Liseytseva.- A MAI-PRINT-ből, 2009.- 140-es évek.

7. Trubnikov GV Civil pilóta nélküli rendszerek és szolgáltatások fejlesztésében szerzett tapasztalat Oroszországban. // A Második Moszkvai Nemzetközi Fórum anyaga "Pilénynélküli többcélú komplexumok az üzemanyag- és energiakomplexum érdekében." M. Expocentre, 2008. január 29-31

8. Pilóta nélküli légi járművek // AeroBusiness., Surkov A.M., 1998. 1. sz. 35-37

9. Miniatürizálás - új irány az információs pilóta nélküli rendszerek fejlesztésében // GosNIIAS. Repülési rendszerek. Tudományos és műszaki információk. 2001/2.

10. Pilóta nélküli légi járművek. Állapot és fejlődési irányzatok / Szerk. Ivanova Yu.L. M.: Varyag, 2004.

11. Repülőgépek (távirányítású repülőgépek) fejlesztése, alapjai, tervezése, gyártása és gyártása / Szerk. Golubeva I.S., Yankevich Yu.I. M.: MAI Kiadó, 2006.

12. Koncepció és CNS/ATM rendszerek a polgári repülésben / V. V. Bochkarev, V. F. Kravtsov, G. A. Kryzhanovsky et al.; Szerk. G. A. Kryzhanovsky.-M .: ICC "Akademkniga", 2003.- 415 p.

13. Babaskin V. V., Korolkova M. A., Olyanyuk P. V., "Chepiga V. E. Air transport in the modern world / edited by P. V. Olyanyuk. St. Petersburg: State University of Civil Aviation, 2010-33bs.

14. Falkov E.Ya. Pilóta nélküli légi járművek repüléseinek szervezéséről a polgári légtérben// A „Repülés és kozmonautika 2006” 5. nemzetközi konferenciájának absztraktai. - M.: MAI, 2006.

15. Moszkvai repülési küldetés: Fogadás kisrepülőgépekre és új technológiákra. // Aviapanorama, 2008. március-április.

16. Moszkvai légiközlekedési küldetés: Felújított léghíd az orosz aranygyűrű számára. // Aviapanorama, 2008. május-június.

17. Moszkvai légiközlekedési küldetés: A biztonságos irányítás alapelve // ​​Aviapanorama, 2008. július-augusztus.

18. Moszkvai légiközlekedési küldetés: Aviataxi és nem csak // Aviapanorama, 2008. szeptember-október.

19. Beljajev V. Háború a levegőben. Új fenyegetés. Repülés és űrhajózás tegnap, ma, holnap. 2004. 4. sz

20. Az Egyesült Államok gyilkos repülőgépet fejleszt./ Interfax-AVN. Izvesztyia 2005. 51. sz

21. Légiközlekedési távközlés. Az ICAO Nemzetközi Egyezmény 10. melléklete (t.IV.: Surveillance radar és ütközéselhárító rendszerek). Montreal, 1995.

22. Tomlin C, Lygeros J., Sastry S. Synthesizing Controllers for Nonlinear Hybrid Systems. Jelentés a NASA NAG-2-1039 támogatásával végzett kutatásról. Kaliforniai Egyetem, Villamosmérnöki és Számítástechnikai Tanszék. 1997. 16pp.

23. GOST 20058-80. Repülőgép dinamikája a légkörben. Kifejezések, meghatározások és megnevezések. M.: Gosstandart. 1980.

24. Automatizált légiforgalmi irányító rendszerek: Referenciakönyv / Savitsky V.I., Vasilenko V.A. stb. M.: Közlekedés, L 986. 192 p.

25. US2008033604 számú szabadalom "Rendszer és módszer pilóta nélküli légi járművek biztonságos repüléséhez polgári légtérben", publikáció, 2008-02-07, http://v3.espacenet.com.

26. A légiközlekedési rendszer minimális teljesítményszabványai az automatikus függő felügyeleti sugárzáshoz (ADS-B). RTCA/DO-242A. RTCA Inc. 2002.

27. Repülőgépek és helikopterek automatizált vezérlése / Fedorov S.M., Kane.V.M., Mikhailov O.I., Sukhikh N.N. M.: Közlekedés, 1992, 266s.

28. Tokarev Yu.P. Automatikus függő felügyelet a pilóta nélküli repülőgépek intenzív fejlesztésének körülményei között. Közlekedés: tudomány, technológia, menedzsment. VINITI. 2006, 8. sz. 17-20.

29. Tokarev Yu.P. Adatvonal használata pilóta nélküli légi jármű irányítására. Szentpétervár: Tudományos és műszaki nyilatkozatok

30. SPbSPU. Informatika. Távközlés. Ellenőrzés. 6. szám (113)/2010, p. 7144

31. Útmutató az adatkapcsolatok használatához a légiforgalmi szolgálati áramkörökben: Doc / 9694 AN / 995 / - Montreal, 1999, Yus.

32. Privalov A.A. A sztochasztikus hálózatok topológiai transzformációjának módszere és felhasználása a haditengerészet kommunikációs rendszereinek hatékonyságának értékelésére. Szentpétervár: BMA, 2000, 160 p.

33. Privalov A.A., Chemirenko V.P. et al., Modellek és módszerek a haditengerészet kommunikációs hálózatainak tanulmányozásához. Szentpétervár: BMA, 2003, 219 p.

34. Krasovsky H.H. A mozgásszabályozás elmélete. M: Nauka, 1968,476s.

35. Krasovsky H.H., Subbotin A.I. Pozíciódifferenciális játékok. M: Nauka, 1974, 456s.

36. Kurzhansky A.B. Irányítás és felügyelet bizonytalanság körülményei között. -M: Nauka, 1977, 392s.

37. Automatizált légiforgalmi irányító rendszerek: Új információs technológiák a repülésben: Proc. Juttatás / P.M. Akhmedov, A.A. Bibutov, A.V. Vasziljev és mások; Szerk. S.G. Pyatko és A.I. Krassó. Szentpétervár: Politechnika, 2004, 446. sz.

38. Kane V.M. Vezérlőrendszerek optimalizálása a minimax kritérium szerint. -M.: Nauka, 1985. 248 p.

39. Kumkov S.I. Konfliktushelyzetek a térben, függőleges manőver. Kutatási jelentés "Algoritmusok konfliktushelyzetek észlelésére és megoldására meghatározott ATC-területekkel kapcsolatban". IMM UrO RAN, Jekatyerinburg, 2002. 47p.

40. Kumkov S. I. Conflict Detection and Resolution in Air Traffic Control // IF AC on-line Journal on Automatic Control in Aerospace, AS-09-004, 2009, 7 pp.

41. Anodina T.G., A.A. Kuznyecov A.A., E.D. Markovics. E.D. Légiforgalmi irányító automatizálás. M: Közlekedés, 1992.

42. Belkin A.M., N.F. Mironov N.F., Yu.I. Rublev Yu.I., Saraisky Yu.N. M: Léginavigáció: kézikönyv. Közlekedés, 1998.

43. Tokarev Yu.P. // Ingadozó jelenségek a 4. mód VHF adatátviteli vonalán. A hallgatók, végzős hallgatók és fiatal tudósok XXXIX. tudományos konferenciájának absztraktjai I. I. Sikorsky repülőgéptervező emlékének szentelve. Szentpétervári Állami Polgári Repülési Egyetem, 2007. 14. o.

44. Tokarev Yu.P. A VHF adatátviteli vonal 4-es mód használatának jellemzői pilóta nélküli légi járműveken. // Absztraktok

45. Diákok, végzős hallgatók és fiatal tudósok XXXIX. tudományos konferenciája,146 I. I. Sikorsky repülőgéptervező emlékének szentelve. SPbGUGA, 2007. 15. o.

46. ​​Bochkarev V.V., Kryzhanovsky G.A., Sukhikh N.N. A légiforgalom automatizált irányítása. \ Alatt. Szerk. G.A. Krizhanovszkij,. ¡Közlekedés, 1999. 319. o.

47. Koroljev E.H. A légiforgalmi irányítók munkájának technológiái. M: Légi közlekedés, 2000, 155s.

48. Lipin A.V., Olyanyuk P.V. Légi ütközést elkerülő rendszerek. oktatóanyag. Szentpétervár: Polgári Repülési Akadémia, 1999. 54 p.

49. Pyatko S.G. A repülőgépek repülési pályáinak előrejelzésének pontosságának javítására szolgáló módszerek automatizált légiforgalmi irányító rendszerekben. Diss. a Cand fokozatért. tech. Tudományok. L, OLAGA, 1985, 188. o.

50. Pyatko S.G. Alkalmazott megfigyeléselmélet módszerei információhalmazok alapján automatizált légiforgalmi irányító rendszerekben. Diss. a mérnök doktori fokozat megszerzésére. Tudományok. St. Petersburg, AGA, 2000, 370 p.

51. Tokarev Yu.P. Az ADS-B alkalmazása az UAV forgalom biztonságának biztosításában. // A hallgatók, végzős hallgatók és fiatal tudósok XLII. tudományos és műszaki konferenciájának beszámolóinak kivonata, amelyet I. I. Sikorsky repülőgéptervező emlékének147 szenteltek. SPbGUGA, 2010. 21. o.

52. Eduardo D. Sontag, Matematikai vezérléselmélet: Determinisztikus véges dimenziós rendszerek. Második kiadás, Springer, New York, 1998.

53. Patsko V.C., Pyatko S.G., Kumkov A.A., Fedotov A.A. Repülőgép mozgásának becslése információs készletek alapján hiányos koordinátaméréssel: Tudományos jelentések. - Szentpétervár: Polgári Repülési Akadémia, 1999; Az Orosz Tudományos Akadémia IMM uráli fiókja, Jekatyerinburg, 1999.

54. Pyatko S.G. Az ATC rendszerek csúszó korszerűsítése. - Szentpétervár, A "NITA" cég nyomdája, 2003. évi 2. szám.

55. A léginavigációs szolgáltatásokra vonatkozó szabályok. A légi forgalom szervezése. Doc 4444 ATM/501. ICAO. Tizenötödik kiadás, 2007

56. A léginavigációs szolgáltatásokra vonatkozó szabályok. Repülőgép repülési műveletek. 1. kötet. Repülési üzemeltetési szabályok. Doc 8168-OPS/611 1. kötet ICAO 5. kiadás, 2006

57. A léginavigációs szolgáltatásokra vonatkozó szabályok. Repülőgép repülési műveletek. 2. kötet Látórepülési eljárások felépítése. Doc 8168-OPS/611 2. kötet ICAO 5. kiadás, 2006

58. Útmutató a teljesítmény alapú navigációhoz (PBN). Doc 9618-AN/937, ICAO, harmadik kiadás, 2008

59. Légtértervezési kézikönyv. Alapelvek. ASM.ET1.ST03.4000.EAPM.01.02. 1. kiadás. Eurocontrol. 2002

60. Globális ATM működési koncepció. Doc 9854-AN/458, ICAO, első kiadás, 2005

61. Légiforgalmi szolgáltatások. Légiforgalmi irányító szolgálat, repülési információs szolgálat, vészhelyzeti értesítési szolgáltatás. A Nemzetközi Repülési Egyezmény 11. függeléke. ICAO, tizenharmadik kiadás, 2001

62. Légtérgazdálkodási kézikönyv. ASM.ET1.ST08.5000.HKB-02-00. 2. kiadás. Eurocontrol. 2003

63. A légiforgalmi szolgálati útvonalak létrehozásának és üzembe helyezésének módszertana. Moszkva. Állami ATM Corporation. 2008148

64. Az Orosz Föderáció légterének használatára vonatkozó szövetségi szabályok. Jóváhagyva az Orosz Föderáció kormányának 2010. március 11-i rendeletével. 138. sz. M. 2010, 45 p.

65. Tokarev Yu.P., Falkov E.Ya. Pilóta nélküli légi rendszerek repülései polgári légtérben a meglévő ICAO szabványok és módszerek keretein belül. PILÓTA NÉLKÜLI REPÜLŐI RENDSZEREK TANULMÁNYI CSOPORT (UASSG) MÁSODIK TALÁLKOZÓJA, Montréal, 2008. december 2–5.

66. Tokarev Yu.P., Gromova E.G., Falkov E.Ya., Pyatko S.G. Pilóta nélküli légi rendszerek repüléseinek szervezése az általános légtérben. -M: VVIA, 2008. november 20-21.

68. Tokarev Yu.P. Pilóta nélküli légi rendszerek (UAS). Igények és kihívások. Globális Polgári-Katonai Együttműködési WA Fórum, ICAO, 2009. október.

69. Fedélzeti rádióvezérlő berendezés AZN-V4D. Műszaki adatok. NKPG.464211.001 TU. St. Petersburg, NITA Firm LLC, 2009, 41 p.

70. "AZN-V4D" fedélzeti rádióvezérlő berendezés. Kézikönyv. NKPG.464211.001 RE. St. Petersburg, NITA Firm LLC, 2008, 25 p.

71. "PULSAR-N" földi kommunikációs, navigációs és megfigyelő állomás. Kézikönyv. NKPG.464511.006 RE. St. Petersburg, NITA Firm LLC, 2008, 60 p.

72. "PULSAR-N" földi kommunikációs, navigációs és megfigyelő állomás. irányító modul. Kezelési kézikönyv. NKPG. 10401-01 34. Petersburg, Firm NITA LLC, 2008, 18 p.

73. "PULSAR-N" földi kommunikációs, navigációs és megfigyelő állomás. irányító modul. Rendszerprogramozói útmutató. NKPG. 10401-01 32. Petersburg, Firm NITA LLC, 2008, 11 p.

74. Az ADS-B VDL üzemmódú 4149 repülőgép adó-vevő minimális működési teljesítményére vonatkozó előírás. L. ED-108 verzió. EUROCAE. 2001, 386 pp.

75. Kézikönyv a VHF Digital Link (VDL) módhoz 4. Doc 9816-AN/448, ICAO, első kiadás, 2004

76. Repülőgép adaptív vezérlőrendszerei. / Novikov A.S. stb. M.: Mashinostroenie, 1987

77. Baburov V.I. Műholdas rádiónavigációs rendszerek és pszeudo-műholdak hálózatai navigációs mezőinek megosztása. - Szentpétervár: "RDK-Print" ügynökség, 2005

78. O leeon G., Piani D. Digitális automatizálási és vezérlőrendszerek. Szentpétervár: Nyevszkij-dialektus, 2001. -557p.

79. Kuzmin B.I. Repülési digitális távközlés az "ICAO-IATA CNS/ATM Concept" Orosz Föderációban történő végrehajtásával összefüggésben. St. Petersburg-N. Novgorod: OOO "Ügynökség" WiT-print", 2007.- 384 p.

80. US2008033604 számú szabadalom "Rendszer és módszer pilóta nélküli légi járművek biztonságos repüléséhez polgári légtérben", közread. 2008-02-07, http://v3.espacenet.com.

81. Subbotin A.I., Chencov A.G. Garancia optimalizálás szabályozási problémák esetén. M.: Nauka kiadó, 1981, 288 oldal.

Felhívjuk figyelmét, hogy a fent bemutatott tudományos szövegeket áttekintés céljából közzétesszük, és az eredeti disszertáció szövegfelismerésével (OCR) szereztük be. Ezzel kapcsolatban a felismerési algoritmusok tökéletlenségével kapcsolatos hibákat tartalmazhatnak. Az általunk szállított szakdolgozatok és absztraktok PDF-fájljaiban nincsenek ilyen hibák.

annotáció: Ez a cikk bemutatja a pilóta nélküli légi járművek vezérlőrendszereinek TRIZ fejlődését, az elsőtől a modernig, azok leírásával, műszaki ellentmondásaival és lehetséges továbbfejlesztésével.

Kulcsszavak: vezérlőrendszer, pilóta nélküli légijármű, UAV.

Absztrakt: Ebben a cikkben bemutatjuk a pilóta nélküli légi járművek vezérlőrendszereinek TRIZ-fejlődését, amely az eredetitől a modernig tart, azok leírásával, műszaki ellentmondásaival és esetleges továbbfejlesztésével.

kulcsszavak: vezérlőrendszer, pilóta nélküli légijármű, UAV.

Jelenleg a pilóta nélküli légi járművek (UAV-k) meglehetősen jól fejlettek, és sokféle alkalmazással rendelkeznek. Fennállásának évszázada során az UAV-ok mérete több tíz méterrel nőtt, és néhány milliméterre csökkent; sebességtartományuk, teherbírásuk is jelentősen bővült.

Az UAV vezérlőrendszerek azonban folyamatosan fejlődtek és folyamatosan fejlődnek. Tekintsük az UAV vezérlőrendszerek fejlődését, kezdve az első pilóta nélküli „légi torpedók” vezérlőrendszereitől a modern drónok vezérlőrendszereiig. A modern UAV-k esetében a mini- és mikro-osztályú eszközökre korlátozzuk magunkat (30 kg-ig).

Mint mindig, az első UAV-kat a katonaság fejlesztette ki, és csak a 21. században kezdődött el a polgári UAV-k aktív fejlesztése.

1. Történelmileg az első UAV.

Történelmileg a Kettering Bogarat tartják az első UAV-nak (lásd az 1. ábrát). Ez az egyik első sikeres pilóta nélküli légi jármű projekt. Az amerikai hadsereg megbízásából 1917-ben Charles Kettering feltaláló kifejlesztette kísérleti pilóta nélküli "légi torpedóját", amely a cirkáló rakéták előfutára lett. A cél egy olcsó és egyszerű pilóta nélküli lövedék létrehozása volt a hadsereg repülőhadtestének.

1. ábra - Kettering bogár.

A készülék meglehetősen kompaktnak bizonyult, ellentétben Sperry „szárnyas bombájával”, amelyet egy időben fejlesztettek és teszteltek. A "Bogárnak" egy hengeres fából készült teste volt, amelyhez egy kétsíkú V alakú dobozt erősítettek.

A pilóta nélküli járművet olcsó négyhengeres motorral és inerciális automata vezérlőrendszerrel szerelték fel. Az indítást követően, a motor elektromos árammal működtetve, a giroszkóp biztosította a Bogár irányának stabilizálását. A giroszkóp egy vákuum-pneumatikus robotpilótához volt csatlakoztatva (2. ábra), amely a kormányt vezérelte. A Zhuk vezérlőrendszer blokkvázlata a 3. ábrán látható.

2. ábra – Vákuum-pneumatikus robotpilóta (példa)

Hasonló módon történt a liftvezérlés is, de ebben az esetben az érzékelő már barometrikus magasságmérő volt.

A rajt előtt a pilóta nélküli jármű megkapta a megtett távolságnak megfelelő magassági értéket és a légcsavar maximális fordulatszámát; forgatta a giroszkópot. Az indítás sínekapultról történt, a „Bogár” adott magasságba ment és egyenes vonalban repült a cél felé. Speciális készülék számolta a légcsavar fordulatait és a kívánt távolság elérésekor (a légcsavar fordulatszáma megegyezett a megadottal) kioldott a rugós mechanizmus, amely leállította a motort és kiütötte a szárnyakat tartó csavarokat. A készülék teste leesett és célba ért.

3. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata

A "Beetle" Kettering városok, nagy ipari központok és ellenséges csapatok koncentrációs helyek bombázására szolgált 120 km távolságig. Sikeresen átment a teszteken, ellentétben Sperry „légi torpedójával”, és szolgálatba állították. A rendszer jobbnak, sikeresebbnek és olcsóbbnak bizonyult, mint a korábbiak, de az első világháború véget ért, és a megrendelés soha nem készült el. Összesen 45 autó készült.

A Kettering-féle „Bogár” a legegyszerűbb robotpilóta funkciókat valósította meg: a felvonó és a kormány irányítását, a megtett távolság számlálását, a motor leállítását és a szárnyak visszaállítását. A tesztek kudarcai a berendezés megfelelő tartási problémáihoz kapcsolódnak. Az eszköz sínek katapultból történő kilövésekor és repülés közben is eltérhet az iránytól. Ezenkívül a szél hatására a "légi torpedó" a szárnyra eshet és leeshet. Bár a primitív robotpilóta igyekezett tartani az irányt, nem tudott megbirkózni az erős széllökésekkel vagy az indítás közbeni hibával.

Képzeljük el Kettering „Bogár” vezérlő algoritmusát:

1) Indulás előtt beállítottuk a maximális magasságot és a propeller fordulatszámát.

2) Sínkatapultról indítás történt.

3) A készülék elérte az előre meghatározott magasságot (a magasságszabályozás barometrikus magasságmérővel történt).

4) Az robotpilóta a giroszkóp hatására állandó irányt tartott (a repülés egyenes vonalú mozgás volt).

5) A megadott fordulatszám (kívánt távolság) elérésekor a motort leállították és a szárnyakat visszaállították. A készülék teste függőlegesen leesett a célpontba.

Az eszköz rövid hatótávolságú volt, és csak egyenes vonalban tudott mozogni „A” pontból „B” pontba. A sok ponttal rendelkező útvonal lehetetlen feladat volt, ahogy az apparátus visszajuttatása a kiindulási pontra.

Határozzuk meg a leírt rendszerben létező technikai ellentmondásokat (TC), az ellentmondások megfogalmazásának egységessége érdekében az összes vizsgált rendszert UAV-nak nevezzük:

TP1. Az UAV gördülési stabilizálási fokának növekedésével a stabilizáló elemek szárnyakon történő bevezetésével az eszköz súlya elfogadhatatlanul növekszik.

TP2. A gördülő UAV stabilizálási fokának növekedésével a stabilizáló elemek szárnyakon történő bevezetésével a kialakítás bonyolultsága elfogadhatatlanul megnő.

TP3. A pálya mentén a stabilizáció fokának növekedésével a céltól való távolság elfogadhatatlanul csökken.

TP4. Az útvonal bonyolultságának növekedésével a tervezés összetettsége elfogadhatatlanul növekszik.

A TP4 ellentmondását az eltávolítás, a hasznos cselekvés folytonossága, a "közvetítő" technikák alkalmazásával oldották fel, az inerciális robotpilótát rádióvezérlő rendszerre cserélve. A TRIZ evolúciójának szakaszát a 4. ábra mutatja.

4. ábra – Az evolúció első szakasza.

2. Új mérföldkő: rádióvezérlésű repülőgépek megjelenése.

Az 1930-as években az amerikai hadsereg ajánlatokat kapott rádióvezérlésű pilóta nélküli repülőgépek szállítására különféle igényekre. Az ajánlatot tevő cégek között volt a Radioplane Company is. Denis Reginald, a brit Királyi Légierő egykori pilótája alapította, aki az Egyesült Államokba emigrált, és színész lett, majd üzletet és rádiómodell-céget alapított.

A Radioplane Company rádióvezérlésű repülőgépmodelleket kínált az amerikai hadseregnek, köztük volt a Radioplane OQ-2 modell is (5. ábra). Ez az első távirányítású repülőgép (RPV), amely tömeggyártásba került. Összesen 15 000 modellt gyártottak. A műveletet 1948-ig végezték.

Az OQ-2 Radioplane egy célrepülőgép volt a légelhárító személyzet képzésére. Hossz - 2,65 m Fesztáv - 3,73 m Felszálló tömeg - 47 kg. A maximális sebesség 137 km/h. A maximális repülési idő 1 óra.

5. ábra - Az OQ-2 Radioplane külső képe

A kilövés egy katapultról történt, és egy pilóta nélküli rádiómodellt egy kezelő irányított a földről, aki különféle helyzeteket tudott szimulálni (például vadászrepülőgép megközelítése támadáshoz). Ha az eszköz sértetlen maradt a repülés után is, a leszállás ejtőernyő és nem behúzható futómű segítségével történt (nem minden modellnél volt), ami tompította a talajt érő ütközést. A nézetvezérlő rendszer blokkvázlata a 6. ábrán.

6. ábra - A rádióvezérlés blokkvázlata

A rádióvezérlés lehetővé tette a drónok számára, hogy bonyolult útvonalakat kövessenek, és összetett manővereket hajtsanak végre a levegőben, megelőzve Kettering Bogárját és Sperry Szárnyas Torpedóját. A készülékek visszatérhettek a kiinduló helyzetbe, ami növelte használatuk számát. A Radioplane OQ-2 kompakt kialakítása és egyszerűsége lehetővé tette a nagy sebesség elérését és a nagyobb távolság megtételét. Probléma volt azonban a 2438 m-en lévő kis plafonnal.

Az akkori berendezések csak a kezelő látóterében tették lehetővé a Radioplane OQ-2 hatékony használatát. A kezelő a földről így irányíthatta a drónt. Ha az eszköz a látótávolságon kívülre repült, akkor csak radarral lehetett vezérelni, ami nem biztosított hatékony megfigyelést és csökkentette a helymeghatározási pontosságot.

Az OQ-2 Radioplane vizsgálatakor a következő ellentmondások azonosíthatók:

TP5. A hatótávolság növelésével, a rádióvezérlésű jármű útvonala mentén lévő ellenőrzési pontok növelésével a földi irányítóberendezések hangereje elfogadhatatlanul megnő.

TP6. A hatótávolság növelésével, a rádióvezérlésű jármű útvonala mentén lévő ellenőrzési pontok növelésével a személyzet létszáma elfogadhatatlanul növekszik.

TP7. A hatótávolság növelésével az üzemanyagtartály térfogatának növelésével a tömeg elfogadhatatlanul növekszik.

Az evolúció második szakasza a 7. ábrán látható.

A TP7 ellentmondását az eltávolítás, a hasznos cselekvés folytonossága, a "közvetítő" módszereivel oldották fel.

7. ábra - Az evolúció második szakasza

3. világháborús fejlemények.

V-1 - egy lövedékes repülőgép, a modern cirkálórakéták prototípusa, a második világháború közepén a német hadsereg szolgálatában állt (8. ábra). Ezt a rakétát a "Megtorlás fegyverei" projekt részeként hozták létre. A pilóta nélküli járműprojektet Robert Lusser és Fritz Gosslau német tervezők fejlesztették ki. A fejlesztés az 1942-1944 közötti időszakban zajlott.

A V-1 a repülőgép séma szerint épült, a hajótest hátuljára a kormány fölött egy sugárhajtóművet rögzítettek. A projekt kidolgozása során szükségessé vált stabilizátorok és giroszkóp bevezetése az eszköz stabilizálására a repülés során.

A földön indulás előtt a pilóta nélküli jármű magassági és irányértékeket, valamint repülési távolságot kapott. Az útmutatást mágneses iránytű segítségével végezték. Az eszköz (katapultból, vagy hordozórepülőgépből - módosított Heinkel He 111 H-22 bombázóból) kilövése után egy robotpilóta segítségével repült előre meghatározott irányban és előre meghatározott magasságban. Az irány- és dőlésszögbeli stabilizálást egy 3 fokos giroszkóp leolvasása alapján végeztük: hangmagasságban ezeket egy barometrikus magasságérzékelő leolvasásával összegeztük; a pályán - a lövedékrezgések csökkentésére használt két 2 fokos giroszkóp szögsebességének értékeivel. Nem volt dőlésszabályozás, mivel a V-1 meglehetősen stabil volt a hossztengely körül.

8. ábra - A V-1 megjelenése

A robotpilóta egy pneumatikus berendezés volt, amelyet sűrített levegővel működtettek. A pálya- és magassági kormányok pneumatikus gépeinek orsóit a giroszkópok leolvasásától függően légnyomás működtette. Magukat a giroszkópokat is sűrített levegő forgatta. A repülési távolságot egy speciális mechanikus számlálón állították be, és a lövedék orrára erősített szélmérő fokozatosan nullára csökkentette az értéket. A nulla érték elérésekor az ütközésbiztosítékokat kioldották és a motort leállították. A 9. ábrán egy példa blokkdiagram látható.

Hossz - 7,75 m Szárnyfesztávolság - 5,3 (5,7) m Maximális sebesség - 656 km / h (amint az üzemanyag elfogy, a sebesség elérte a 800 km / h-t). A hatótáv elérte a 280 km-t.

A V-1 csak egyenes vonalban tudott repülni (mint a Kettering Bogara), de nagyobb távolságot tett meg és sokkal nagyobb sebességet fejlesztett ki.

9. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

A V-1 áttekintése után a következő technikai ellentmondásokra derült fény:

TP8. Az indítási folyamat egyszerűsítése a katapult kiiktatásával elfogadhatatlanul növeli a tervezés bonyolultságát.

TP9. Az útvonal bonyolultságának növekedésével a berendezés összetettsége elfogadhatatlanul növekszik.

TP10. Az útvonal bonyolultságának növekedésével az eszköz súlya elfogadhatatlanul növekszik.

A fentebb leírt ellentmondások alapján a pilóta nélküli légi járművek TRIZ fejlődésének második szakaszát különítettük el (10. ábra).

A TP8 és TP9 ellentmondásait az eltávolítás módszerei, a hasznos cselekvés folytonossága, "közvetítő" segítségével oldották fel, a repülőgép-sémát helikopterre cserélve.

10. ábra – Az evolúció harmadik szakasza.

4. Tengeralattjáró-elhárító helikopter.

Egy amerikai pilóta nélküli légi jármű, vagy inkább pilóta nélküli helikopter projektje. A Gyrodyne QH-50 DASH a világ első pilóta nélküli helikoptere, amelyet hadrendbe helyeztek (11. ábra). Az első repülésre 1959-ben került sor, és egészen 1969-ig, amikor az amerikai haditengerészet felhagyott a projekttel, 700 különféle módosítású jármű készült. Eredetileg a rakétacirkálók szabványos tengeralattjáró-ellenes fegyverzetének tervezték.

11. ábra – A Gyrodyne QH-50 DASH megjelenése

A helikopter 3,9 m hosszú és 3 m magas, tehermentesen és felszereltként 537 kg volt. és 991 kg. Maximális felszálló tömeg 1046 kg. A maximális sebesség 148 km/h. és hatótávolsága 132 km. Praktikus mennyezet 4939 m. 33,6 gallon üzemanyagot szállított a fedélzeten.

A korábbi rendszerekkel ellentétben a járműhöz nem kellett kifutópálya vagy felszerelés (például katapult), hanem kicsi, vízszintes felület.

A pilóta nélküli helikoptert egy hajó fedélzetéről való felszállásra tervezték. Kilövés előtt torpedókat akasztottak rá.

A vezérlés a kezelői konzolról történt (a vezérlőrendszer blokkvázlata a 12. ábrán látható). A konzol az eszköz állapotáról is kapott adatokat, jeleket a fegyverrendszertől. A jövőben két vezérlőpanel bevezetését javasolták. Kérésre az egyik konzolnak a fedélzeten, a másiknak a parancsnokságon kellett lennie.

Mivel a torpedók nagy súlyúak voltak, a televíziókészülékeket el kellett hagyni. Ezért egyszerre két helikoptert indítottak el: az egyiket észlelő és célkijelölő eszközzel; a második fegyverekkel.

A Gyrodyne QH-50 DASH projektet a vezérlőrendszer tökéletlensége és a tervezési hibák miatt törölték, a járművek csaknem fele karambolozott. A repülés során egy pilóta nélküli helikopter spontán kikapcsolhatja a vezérlőberendezést. A vietnami háború kitörése is hatással volt. De a pilóta nélküli helikopter használata 2006-ig oktatási segédeszközként, kísérleti tárgyként stb.

12. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

Kiemeljük a Gyrodyne QH-50 DASH pilóta nélküli helikopter ellentmondásait:

TP11. A pilóta nélküli jármű méreteinek csökkenésével a hasznos teher mutatója elfogadhatatlanul csökken.

TP12. A pilóta nélküli jármű méreteinek csökkenésével a repülési távolság elfogadhatatlanul csökken.

A TP10 és TP11 közötti ellentmondásokat a mechanikai séma eltávolításával, egységesítésével, egyetemessé tételével, cseréjével, megfizethető repülésirányítók létrehozásával sikerült feloldani a repülőgépmodellezők számára.

Ezen ellentmondások alapján fogjuk összeállítani a TRIZ evolúciójának szakaszát (13. ábra).

13. ábra - Az evolúció negyedik szakasza.

5."Drónok» a tömegekhez. Repülésirányítókszimulációhoz.

Korunkban a pilóta nélküli légi járművek megszűntek katonai „játékok” lenni. A 21. század elején egyre több különböző UAV-t használnak polgári területeken: légi fotózás, rakományszállítás, rekreáció és szabadidő, oktatás stb. Nagyon sok tervezési séma jelent meg (multikopterek, repülőgép típusok stb.). Most már biztonságosan megvásárolhatja őket az üzletekben, vagy akár saját maga is elkészítheti bizonyos alkatrészek vásárlásakor. A továbbiakban szó lesz róluk.

A repülésirányító a fő vezérlőtábla, amely biztosítja a pilóta nélküli légi jármű működését.

A 21. század egyik első népszerű repülésirányítója a MultiWii volt (14. ábra). Ez egy nyílt forráskódú repülésvezérlő projekt, amely az Arduino-n alapul (egy hardveres számítási platform, amelynek fő összetevői egy egyszerű I/O kártya és egy Processing/Wirin (C-szerű) fejlesztői környezet). Saját készítésű pilóta nélküli járművek vezérlőrendszerének elemeként használják (különösen a multikopterek esetében). A MultiWii név történelmileg azért alakult ki, mert az első verziókban a vezérlőtől a Nintendo Wii játékkonzolig terjedő giroszkópokat használták.

14. ábra - A MultiWii kártya külső képe

A platform jelenleg nagyszámú érzékelőt támogat. Kezdetben a Wii Motion Plus vezérlőből további giroszkópokat, a Wii Nunchuk vezérlőből pedig egy gyorsulásmérőt kellett vásárolni, de erre már nincs szükség.

Mivel a projekt Arduino alapú, a beépülő modulok (GPS, rádióadó stb.) kompatibilisek az ArduPilot repülésvezérlő projektjével (erről bővebben lentebb). Lényegében ez egy érintkezős tábla, és nem egy kész vezérlőrendszer, amelyhez egy rádióamatőr különféle modulokat tud csatlakoztatni (a kívánt céloknak megfelelően). Lehetőség van rádió távirányítóval (rádióvevő/adó segítségével) vagy egyszerű robotpilóta funkciókkal, például útpontozással (GPS modul szükséges hozzá) és iránytartással (magnetométerrel) beállítani. Természetesen mindez csak a vezérlő megfelelő konfigurációjával lehetséges.

Kezdetben az alaplapon 8 bites ATMega328 mikrokontroller (órajel frekvencia 20MHz-ig, FLASH memória 32kb, SRAM memória 2kb) vagy ATMega2560 (órajel frekvencia 16MHz, FLASH memória 256kb, SRAM memória 8kb) volt. De mivel a projekt nyitott, megjelentek az amatőr verziók 32 bites STM32-vel. Vannak még beépített érzékelők: MPU6050 (3 tengelyes giroszkóp és 3 tengelyes gyorsulásmérő), BMP085 (barométer) és HMC5883L (elektronikus mágneses iránytű). Az információk általánosan jelennek meg, és a különböző táblaverziók esetén eltérőek lehetnek.

A 15. ábra a vezérlőrendszer blokkvázlatát mutatja.

Javasolt vezérlési algoritmus:

1) A felhasználó feladatához szükséges összes modult csatlakoztatni kell, miután a programot korábban beírta a mikrokontrollerbe (hivatalos vagy saját készítésű).

3) A pilóta nélküli jármű felépítésétől függően indítást kell végezni.

A repülésirányítókat főként rádióvezérlésre szánták. Bár támogattak néhány autopilóta funkciót, az operátornak kellett irányítania a repülést. Például útpontok mentén haladva egy repülőgép beleütközhet egy akadályba, amely felmerült, ha nem tesznek időben intézkedéseket. Ez vonatkozik az alábbiakban ismertetett többi repülésirányító modellre is.

15. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

TP13. A vezérlő vezérlésének konfigurálásának rugalmasságának növelése elfogadhatatlanul növeli a kód összetettségét.

TP14. A vezérlő vezérlési beállításainak rugalmasságának növelése elfogadhatatlanul megnöveli az ehhez szükséges órák számát.

A TP13 és TP14 ellentmondásait a mechanikai séma eltávolítása, egységesítése, univerzalitása és cseréje segítségével oldottam fel.

Az evolúció szakaszát a 16. ábra mutatja.

16. ábra - Az evolúció ötödik szakasza.

6. Új analógok.

A CopterControl3D (CC3D) vezérlő a 2009-ben indult Open Pilot nyílt projekt részeként jött létre (17. ábra). A MultiWii-hez hasonlóan ez is egy kicsi és viszonylag olcsó programozható tábla, de vele ellentétben kifejezetten quadcopterekhez készült. Az OpenPilot GCS szoftveremet is be kell állítani. A First Person Viev vezérlésére használt négykopterek körülbelül 90%-a (FPV, first-person view - a vezérlés nem csak a rádiócsatornán keresztül történik, hanem egy további csatornán keresztül is a valós idejű videó képernyőjén érkezik) amatőrök szerelték össze erre a vezérlőre.

17. ábra - A CC3D kártya megjelenése

Az alaplapon egy 32 bites STM32F103 72 MHz-es mikrokontroller található 128 kb FLASH memóriával és egy MPU6000 chippel (egy 3 tengelyes giroszkópot és egy 3 tengelyes gyorsulásmérőt egyesít).

Az információk általánosan jelennek meg, és a különböző táblaverziók esetén eltérőek lehetnek.

A vezérlőrendszer blokkvázlata a 18. ábrán látható (csak az eszközök csatlakoztatására szolgáló interfészekben van eltérés).

18. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata

A rendszer a következő ellentmondásokat tárta fel:

TP15. A vezérlő vezérlési rugalmasságának növelése autopilot funkciók hozzáadásával elfogadhatatlanul növeli a kód bonyolultságát.

TP16. A vezérlő használatának sokoldalúságának növelése elfogadhatatlanul növeli a kód összetettségét.

A TP15 és TP16 ellentmondásait a renderelés, az univerzalitás, az önkiszolgálás, a "közvetítő" módszerei segítségével oldották fel.

Az evolúció szakaszát a 19. ábra mutatja.

19. ábra - Az evolúció hatodik szakasza

7. Megoldás innenArduino.

Az ArduPilot Mega repülésvezérlő (20. ábra), amelyet az Arduino fejlesztett ki. A fő különbség a korábbiakhoz képest nem csak a repülő pilóta nélküli járművek, hanem a földi és csónakos rendszerek támogatása. Valamint a rádióvezérlésű távirányítás mellett az automatikus vezérlés előre elkészített útvonalon, pl. útpontos repülés, valamint képes a telemetriai adatok kétirányú átvitelére a tábláról a földi állomásra (telefon, tablet, laptop stb.), valamint a beépített memóriába történő naplózásra.

20. ábra - A tábla megjelenése

A vezérlő támogatja a programozást, más Arduino termékekhez hasonlóan az Arduino programozási nyelvet (amely a szabványos C++, néhány speciális funkcióval). Megfelelően konfigurálva lehetővé teszi, hogy bármilyen eszközt önálló eszközzé alakítson, és hatékonyan használja nem csak szórakoztatási célokra, hanem professzionális projektekhez is. A fent leírt táblákhoz képest stabilabban viselkedik repülés közben, jól tud egyes repülési mintákat végrehajtani.

A vezérlő támogatja a repülésszimulátort a Mission Planner szoftveren keresztül, amely lehetővé teszi az irányítás beállítását, útbaigazítást stb.

A kártya ATMega2560 és ATMega32U2 mikrokontrollereket (8 bites, órajel frekvencia 16 MHz, FLASH-memória 32 kb, SRAM-memória 1 kb), MPU6000 és MS5611 érzékelőket (barométer) tartalmaz.

A vezérlőrendszer blokkvázlata a 21. ábrán látható.

21. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

A vizsgált rendszerben a következő ellentmondás tárult fel:

TP17. A vezérlő vezérlési rugalmasságának növekedésével a vezérlő használatának sokoldalúsága elfogadhatatlanul csökken.

TP18. A tábla minőségének növekedésével az ár elfogadhatatlanul emelkedik.

TP19. A vezérlő vezérlési rugalmasságának növekedésével a perifériás csatlakozó áramkör bonyolultsága elfogadhatatlanul megnő.

A TP17 és TP18 közötti ellentmondásokat egységesítés, olcsó csere, univerzalitás segítségével, univerzális repülésirányító létrehozásával oldották fel.

A 22. ábra az evolúció szakaszát mutatja.

22. ábra - Az evolúció hetedik szakasza.

8. Új generáció.

A Pixhawk egy új generációs repülésvezérlő (23. ábra), a PX4 projekt és a 3DRobotics Ardupilot szoftverkódjának továbbfejlesztése. A vezérlő NuttX valós idejű operációs rendszerrel rendelkezik.

A vezérlő számos rendszert támogat:

föld, levegő, víz. Különféle modulokat és szabványokat támogat a kommunikációjukhoz. Sokoldalúsága miatt vált népszerűvé. Támogatja a Mission Planner, például az ArduPilot használatát.

23. ábra - A Pixhawk vezérlő megjelenése

Az alaplapon egy 32 bites STM32F427 Cortex M4 mikroprocesszor (168MHz, 2 MB FLASH memória, 256 kb RAM) és egy 32 bites STM32F103 társprocesszor található. Vannak érzékelők is: ST Micro L3GD 20 - 3 tengelyes giroszkóp, ST Micro LSM303D - 3 tengelyes gyorsulásmérő / magnetométer, MPU6000 - 3 tengelyes gyorsulásmérő / giroszkóp, MEAS MS5611 - barométer.

A vezérlőrendszer blokkvázlata a 24. ábrán látható.

24. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

Fedezzük fel a leírt rendszer ellentmondásait:

TP20. A berendezés vezérlésének rugalmasságának növekedésével a vezérlőberendezés összetettsége elfogadhatatlanul növekszik.

A TP20 ellentmondásait az egységesítés, az univerzalitás módszereivel oldották fel, egy multifunkcionális, nyílt forráskódú UAV létrehozásával amatőr fejlesztésre.

Az evolúció szakaszát a 25. ábra mutatja.

25. ábra - Az evolúció nyolcadik szakasza.

9. Kulcsrakész megoldás.

A francia Parrot cég 2010-ben dobta piacra AR.Drone pilóta nélküli légi járművét. Néhány évvel később megjelent a Parrot AR.Drone 2.0 frissített verziója (29. ábra). A quadcopter projekt teljesen nyitott volt a felhasználói ötletekre, ami segítette a sikert.

A Parrot AR.Drone 2.0 négy 14,5 W-os motorral rendelkezik. A maximális sebesség 18 km/h. További hasznos teher súlya - 150 g ARM Cortex A8 processzor 1 GHz-es frekvenciával. 800 Hz-től. DSP TMS320DMC64x a videojel feldolgozásához. RAM DDR2 1Gb. Két kamera: fő a fényképezéshez és FPV mód 720p felbontással; további kamera 240p felbontású vízszintes sebesség méréshez, alul található Wi-Fi pont vezérlőeszköz csatlakoztatásához (okostelefon vagy táblagép Android vagy iOS operációs rendszerrel) .

29. ábra - A Parrot AR.Drone 2.0 megjelenése

A projekt nyitottsága lehetővé teszi további komponensek csatlakoztatását a kész eszközhöz. Ez volt a leírt kvadrokopter egyik vonzó tulajdonsága. Ezenkívül a felhasználók programozhatják a repülésvezérlőjét, vagy különféle vezérlő alkalmazásokat hozhatnak létre C, Java és Objectiv-C nyelven.

A 30. ábrán egy példa vezérlő blokkdiagram látható.

Valamennyi drónnal az egyik fő probléma, hogy ha robotpilóta üzemmódban akadály (legyen az fal, fa, másik repülőgép vagy akár ember) eléjük kerül, akkor az ütközést nem lehet elkerülni. Maximum arra lehet számítani, hogy az UAV megpróbálja leállítani, vagy az üzemeltető időben beavatkozik a folyamatba. Ha azonban a fejlesztési előrejelzések helytállóak, és a közeljövőben a pilóta nélküli légijárművek piacának további fejlődése vár ránk, ez a probléma egyre inkább aktuálissá válik.

30. ábra - A vezérlőrendszer blokkvázlata.

Azonosított ellentmondások:

TP21. Az autopilot funkcionalitását növelő további berendezések hozzáadásakor az eszköz súlya elfogadhatatlanul megnő.

10. További fejlődés.

A pilóta nélküli rendszerek, köztük az UAV-k további fejlesztése a mesterséges intelligencia bevezetése az irányítási rendszerbe. Az intelligens vezérlőrendszer továbbfejleszti az autopilot funkcióit és automatizálja a pilóta nélküli járműveket. Ebben az esetben az üzemeltető tevékenysége csak az eszköz előkészítésére a repülés megkezdésére és közvetlenül magára az indításra korlátozódik.

De van egy technikai ellentmondás TP21. Ezt az ellentmondást az egységesítés, az egyetemesség, a hasznos cselekvés folytonossága, a „közvetítő” elve oldja fel.

Egy intelligens vezérlőrendszer megvalósítható mikroprocesszoros számítógépen (például Raspberry Pi), több érzékelővel (2 videokamera és lidar). Egy ilyen rendszer egy adott útvonalon haladva képes lesz meghatározni a megjelent akadályt, ami lehet egy személy, egy másik UAV vagy egy fa, fal, amit az üzemeltető az útvonal összeállításakor nem vett észre. Ez a rendszer számítógépes látás segítségével felismeri az objektumokat, és meghatározza ezen objektumok mozgásvektorát. A mozgásvektor meghatározása után a rendszer összehasonlítja azt az UAV vektorral, és kialakít egy elkerülő útvonalat az útvonaltól való minimális eltéréssel. Egy ilyen rendszer kis mértékben befolyásolja súlyát a pilóta nélküli légi járművek jellemzőire, de jelentősen növeli a „túlélőképességét”.

Irodalom és jegyzetek :

Hol repül majd egy drón pilóta nélkül – Napról napra [elektronikus forrás] // LIVEJOURNAL.COM: LiveJournal. – Elektron. adat. URL: http://novser.livejournal.com/9293

99.html OQ-2 [elektronikus forrás] // AVIA.PRO: Aviation News. – Elektron. adat. URL: http://avia.pro/blog/oq-2

(a hozzáférés időpontja 2016.11.14.). - Képernyő címe.

V-1 [elektronikus forrás] // ANAGA.RU: "Capital Committee" információs portál. 2008 – Elektron. adat. URL: http://anaga.ru/v-1.htm (a hozzáférés dátuma

2016. december 17.). - Képernyő címe. Gyrodyne Helicopter Co. A VTOL QH-50 sorozatának gyártója

UAV-k. [elektronikus forrás] // GYRODYNEHELICOPT ERS.COM: Információs oldal. – Elektron. adat. URL: http://www.gyrodynehlicopters.com/dash_weapon_system.htm

(a hozzáférés időpontja 2016.11.14.). - Képernyő címe.

AR.Drone 2.0: a funkciók és kiegészítések áttekintése [elektronikus forrás] // XAKER.RU: Elektronikus magazin. – Elektron. adat. URL:

I. V. Makarov, V. I. Kokorin (témavezető)

LLC Atomerőmű „Autonomous Aerospace Systems – GeoService”

Mérnökfizikai és Radioelektronikai Intézet, Szibériai Szövetségi Egyetem, Krasznojarszk

A munka a pilóta nélküli légi járművek irányítására szolgáló szoftver- és hardverkomplexum létrehozásának egyik megközelítését tükrözi, légi és földi szegmensek kombinációjaként. A fedélzeti szegmens irányítására robotpilóta egységet fejlesztettek ki. A komplexum földi szegmensének vezérlését egységes szoftveren működő vezérlő elektronikus számítógép végzi, autopilóta egységgel. A javasolt megközelítés lehetővé teszi a rendszertervezés és a szoftverfejlesztés költségeinek minimalizálását, miközben biztosítja a rendszer méretezhetőségét.

A civil rendszerek tervezésénél a kulcs a funkcionalitás, a megbízhatóság és az ár aránya. A funkcionalitás biztosítását a pilóta nélküli légijármű (UAV) komplexumok életciklusának kezdeti szakaszában bonyolítja a fogyasztói vállalkozások gazdasági tevékenységében való alkalmazásukra vonatkozó módszerek gyenge fejlesztése. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a polgári UAV-k oroszországi iránya fejlesztésének kezdeti szakaszában van. Talán ezért van az, hogy az UAV-k aktív használata jelenleg a vizuális megfigyelés és a légifotózás módszeresen egyszerű feladataira redukálódik.

UAV komplexumok építése sokféle feladathoz: légi elektromos felderítés, légi magnetometria, légi fényképezés, gázelemzés, járőrözés stb. olyan hardver és szoftver eszközkészletet kell kialakítani, amely lehetővé teszi a konfiguráció és a konfiguráció szintjén a rendszer integrálását a különböző tömegű és méretű UAV repülőgépvázakon alapuló különféle hasznos teherekkel.

Az UAV vezérlőkomplexum célja szerint két szegmensre oszlik: a fedélzeti vezérlőkomplexumra (OCC) és a földi vezérlőkomplexumra (GCC).

A BCU feladatai:

• Repülőgép (LA) navigáció és automatikus vezérlés problémájának megoldása;
• Parancs és telemetriás interakció biztosítása az NKU-val;
• A hasznos teher működésének biztosítása;
• A repülőgépek öndiagnosztikájának biztosítása.

Az NKU fő feladatai:

• Parancs és telemetriás interakció biztosítása a BCU-val;
• Valós idejű kézi vezérlés biztosítása;
• UAV programozási és vezérlőelemek biztosítása;
• Telemetriai információk ábrázolása grafikus formában;
• A hasznos teher működésének eredményeinek tükrözése.

Az NKU felsorolt ​​fő feladatai szerint az egyik kézenfekvő és olcsó megoldás az üzemeltető munkahelyének hordozható személyi elektronikus számítógépre (PCM) alapuló rendszere, amely a parancs-telemetriás csatorna vevő-továbbító berendezéséhez kapcsolódik. Grafikus vezérlőszoftver (szoftver) végzi az útvonalprogramozást és a repülési paraméterek megjelenítését. Ugyanakkor az UAV kézi vezérlésének problémája továbbra is megoldatlan. A vezérlő grafikus interfész és a valós idejű vezérlés (vezérlőjelek szabványos rádiócsatornán történő továbbítása) karbantartásának feladatai egy számítógépen nem kompatibilisek. Ez annak a követelménynek köszönhető, hogy biztosítani kell a kézi vezérlőjelek áthaladási idejének megbízhatóságát és meghatározottságát. Emellett az NKU grafikus rendszeren alapuló centralizálása további technikai eszközöket igényel, hogy hosszú távon biztosítsa önállóságát.

Javasoljuk, hogy az NKU központi elemeként egy valós idejű operációs rendszer vezérlése alatt álló beágyazott vezérlő elektronikus számítógépet (ECM) használjunk (1. ábra). Míg az üzemeltető munkahelyének ellátása a repülési paraméterek megjelenítésével és az útvonal programozásával a PC irányítása alatt marad, de már az NKU UEVM rendszerének alárendelve. Az UAV-vezérlőhöz való hozzáférés és a telemetria PC-n történő fogadása a Socket interfészen keresztül, Ethernet csatornákon keresztüli kliens-szerver interakcióval valósul meg. Így a kezelő munkahelye a PCU NKU grafikus vezérlőterminálja. Ebben az esetben nem szükséges hosszú ideig biztosítani az üzemeltető munkahelyének autonómiáját.

A GCC javasolt szervezési sémájával a rendszer megoldást nyújt a valós idejű kézi vezérlés problémáira a számítási erőforrásokhoz és a rádiócsatornához való hozzáférés prioritásainak elkülönítésével. Ez garantálja a kézi vezérlőcsomagok minimális késleltetésű kézbesítését, függetlenül a rádiócsatorna és az UEVM processzor terhelésétől.

1. ábra A földi irányítási komplexum szerkezeti diagramja

Az NKU UEVM-en alapuló központosítás a független kézi vezérlési csatorna biztosítása mellett lehetővé teszi további rendszerek integrálását az NKU-ba, a megoldandó feladatoktól függően. Például a nagy pontosságú pilótavezetés és az automatikus leszállás problémájának megoldására a műholdas navigációs rendszerek (SNS) jeleihez differenciális korrekciót (DP) generáló berendezéseket integrálnak a GCC-be, ebben az esetben a GCC UEVM szállítja a DP-t. információkat a CCU-nak a beállított prioritásoknak megfelelően.

Az NKU-nak a kezelő munkahelyétől való autonómiájának biztosítása érdekében az NKU rendszer tartalmaz egy kijelzőt és üzemmódválasztó panelt, amely minimális energiafogyasztás mellett tükrözi az UAV kulcsfontosságú életfenntartó paramétereit, és továbbítja a feladat végrehajtásához szükséges fő parancsokat (pl. például „felszállás”, „visszatérés”, „leszállás”, „megállási feladat”). Ez a megoldás az üzemeltető munkahelyének feladatait az útvonal-programozásra, az UAV-beállításokra és a repülési paraméterek fejlett kutatására redukálja. Ez nemcsak az NKU autonóm működésének időtartamának növelését teszi lehetővé, hanem a kölcsönzött berendezések költségeinek csökkentését is. Például a rendszeres légifotózásnál nem kell PC-t vásárolni a téli körülmények között végzett munkához, ahol az útvonalat beltéren PC-n lehet programozni, az UAV karbantartóinak pedig elég a felszállás és a repülés irányítása.

Az operátor munkahelye és az NKU számítógépe közötti interakció kliens-szerver modellje lehetővé teszi olyan elosztott kezelői munkaállomásokkal rendelkező rendszer felépítését, amelyek bármely helyi hálózaton (LAN) és az interneten keresztül hozzáférnek az NKU-hoz. A szerver részeként a komplex hozzáférési jogai minden felhasználó számára be vannak állítva. Így a rendszer egy távoli információs támogatási módot biztosít a fogyasztói vagy diszpécserszolgálatok számára az UAV működésének paramétereiről, helyéről. Ez a szolgáltatás valós idejű távoli hozzáférést biztosít a felhasználónak a komplex művelet eredményeihez. A diszpécserszolgálatok esetében ez a funkció lehetővé teszi az UAV-komplexumok repüléseinek vezérlését.

A BCU rendszer az autopilot egységre épül, amely a következő rendszereket egyesíti:

• Számológép;
• Mikromechanikus inerciális navigációs rendszer;
• Műholdas navigációs rendszer;
• Abszolút és differenciálnyomásmérők.

A számológép a következő jellemzőkkel és jellemzőkkel rendelkezik:

Teljesítmény 400MIPS;

• A RAM mennyisége 64 MB;
• A nem felejtő memória mennyisége 256 MB-tól;
• A QNX Neutrino valós idejű operációs rendszer (RTOS) vezérli.

Az autopilóta egység a következő interfészeket tartalmazza:

• 5 soros port a hardver konfigurációtól függően: RS-232, RS-485 vagy RS-422;
• 100 Mbit Ethernet;
• USB gazdagép.

Az autopilóta egység meglévő RTOS-ra épülő szoftvere lehetővé teszi, hogy a fejlesztési erőfeszítéseket az egység kulcsfeladatainak megoldására összpontosítsa. A QNX operációs rendszer többplatformos, ez a körülmény lehetővé teszi az autopilot egység skálázhatóságának megőrzését nem csak a funkcionalitás, hanem a teljesítmény tekintetében is, más processzorarchitektúrák használatával.

A QNX Neutrino RTOS lehetővé teszi, hogy korlátozások nélkül végezzen kutatás-fejlesztést. Licenc beszerzése csak a kereskedelmi forgalomba hozatal szakaszában szükséges.

Ethernet interfész szükséges a nagy teljesítményű rakományokkal, például nagyfelbontású kamerákkal való integrációhoz. Ezenkívül az autopilot a BCU részeként duplikálható, Etherneten keresztül keresztredundancia csatorna jön létre egy speciális QNX hálózati verem - QNET segítségével. A QNET lehetővé teszi egy távoli gép erőforrásainak elérését ugyanazzal a szoftverrel helyi erőforrásokként. Az erőforrás egy blokk, szimbolikus vagy speciális eszköz, a programozó szemszögéből - egy könyvtárfában regisztrált fájl. biztonsági mentési blokk. Ugyanígy a tartalék egység használhatja a fő egységhez csatlakoztatott adó-vevő berendezést.

Az NKU UEVM a QNX Neutrino RTOS vezérlése alatt is működik, amely lehetővé teszi az egyesített szoftver használatát számos, az NKU-ban és a BKU-ban közös feladathoz. Például: Parancs- és telemetriai szoftver, valamint eszköz- és alrendszer-illesztőprogramok.

A komplexum végrehajtó eszközeihez (elektromos meghajtók, hasznos terhelésvezérlők) való hozzáférés az RS-485, RS-422 trönk interfészeken keresztül történik speciális protokoll segítségével, eszközcímzéssel és csatornahiba vezérléssel.

A 2. ábra a legfeljebb 4 kg felszálló tömegű (Delta típusú) UAV UAV felépítését mutatja, mivel a repülőgép váza farok nélküli aerodinamikai séma szerint készült, az aerodinamikai felületek szabályozására két elektromos hajtás szolgál: egy bal és egy jobb elevonok. Az RS-485 vonalak el vannak választva az elektromos hajtásokhoz és a segédrendszerekhez: hasznos tehervezérlő, automatikus mentési rendszer. Ennek célja az elektromos hajtások csatornájának specializálása, kiküszöbölve a további késéseket a vezérlőjel áthaladásakor, ha a csatorna alacsony prioritású folyamatban van. Az automatikus mentőrendszer szabályozza az ejtőernyő kioldását a rendszeres leszálláshoz, és a komplexum „őrzőkutya-időzítője”, kilöki az ejtőernyőt, ha nincs jel az időzítő visszaállítására az autopilóta egységtől.

2. ábra. Az UAV UAV DELTA szerkezeti diagramja

A 3. ábra egy 20-25 kg maximális felszállási tömegű (Gamma típusú) UAV információs szerkezetének blokkvázlatát mutatja. Az elektromos meghajtók mindkét típusú UAV-hoz egységesek: „Delta” és „Gamma”. A Gamma készülék a klasszikus aerodinamikai séma szerint készült, és szárnyanként 3 darab flaperont tartalmaz, valamint a kormány és a felvonó duplikált elektromos hajtásai is vannak, amelyek egy megkülönböztető mechanizmuson keresztül működnek. Ebben az esetben az elektromos hajtások két független RS-485 vezetéken keresztül csatlakoznak a repülőgép bal és jobb oldalán. Ez kiküszöböli a vezetékben bekövetkező rövidzárlatok visszafordíthatatlan következményeit a mechanikai sérülésekből vagy az interfész-illesztőprogramok kiégéséből. A vezérlési funkciókat korlátozott üzemmódban az ellenkező oldal elektromos hajtásai végzik. Ugyanakkor a Gamma UAV felszerelhető az automatikus mentőrendszer ejtőernyős felszerelésével is. Ami a "Delta" típust illeti, a segédrendszerek felszerelése külön autópályán van elhelyezve.

A galvanikus leválasztás szükségességének hiánya és a speciális vezérlők, például egy multiplex cserecsatorna alkalmazása lehetővé teszi az ár és a súly és a méret jellemzői szempontjából optimálisabb UAV komplex integrálását.

3. ábra. Az UAV UAV GAMMA szerkezeti diagramja

A pilóta nélküli légi járművek vezérlőkomplexumának elemeinek egységesítése az aktuátorok, szoftverek terén lehetővé teszi a BCU és az NKU minimális költséggel történő konfigurálását, a megoldandó feladatok függvényében.

AZ INFORMÁCIÓFORRÁSOK JEGYZÉKE

1. Makarov I.V. Autopilóta egység létrehozása pilóta nélküli kis légijárműhöz. //A rádióelektronika modern problémái: Sat.scient.tr. / tudományos szerkesztő: A.I. Gromyko, A.V. Sarafanov; ill. kiadáshoz: A.A. Levitsky. - Krasznojarszk: IPK SFU, 2009. - 465 p. - Oldal 56–59

2. Erőforrás-kezelő írása [Elektronikus forrás]: műszaki dokumentáció / QSSI-QNX Documentation Library.