Диссертация (Метод тестирования устойчивости телекоммуникационной системы управления беспилотных летательных аппаратов к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов), страница 2

Обоснование критерия отказа устойчивости телекоммуникационныхустройств системы управления БЛА к воздействию СКИ ЭМИ с учетомминимально допустимых уровней СКИ ЭМИ, влияющих на устойчивостьтелекоммуникационных устройств системы управления.4. Определение критериальных уровней устойчивого функционированиятелекоммуникационной системы управления беспилотного летательного аппарата8приусловиивоздействиясверхкороткоимпульсногоэлектромагнитногоизлучения (СКИ ЭМИ) на этапе их стендовых и летных испытаний.5.Разработкауниверсальногометодафункционирования телекоммуникационнойтестированияустойчивостисистемы управления беспилотныхлетательных аппаратов в условиях воздействия СКИ ЭМИ на этапе их стендовыхи летных испытаний.6.Разработкателекоммуникационнойалгоритматестированияустойчивостисистемы управления БЛА для реализации его вспециальном программном обеспечении (СПО).7. Разработка модификации комплекса воздействия СКИ ЭМИ (КВ СКИ)путем создания нового специального программного обеспечения для решениязадачи тестирования БЛА.8.

Обоснование методики экспериментальной проверки разработанногометода тестирования устойчивости телекоммуникационной системы БЛА приусловии воздействия СКИ ЭМИ.Объектисследования.Объектомисследованиявработевыбранателекоммуникационная система управления беспилотного летательного аппарата.Выбранный объект исследования является основным элементом при решениизадачи тестирования БЛА в условиях воздействия СК ЭМИ.Предмет исследования. В качестве предмета исследования выбранымеханизмы влияния СКИ ЭМИ на характеристики телекоммуникационнойсистемы управления.Методы исследования. При решении поставленных задач использовалисьтеория электромагнитного поля, метод расчета импульсных электромагнитныхполей во временной области для рупорных антенн, методы системного анализа,методы управления, теоретические и экспериментальные методы исследования.Научная новизна диссертационной работы.Научная новизна данной работы заключается в следующем:1.

Разработан универсальный метод полетного тестирования БЛАпозволяющий, в отличие от известных, определять критериальные уровни СКИ9ЭМИ для оценки показателей устойчивости телекоммуникационной системыуправления в режиме реального времени2. Разработаны критерии оценки устойчивого функционированиятелекоммуникационной системы управления БЛА в условиях воздействия СКИЭМИ и обоснованы минимальные уровни СКИ ЭМИ, необходимые дляначального тестирования системы.3. Разработан алгоритм управления оригинальной тестовой системы,реализующей разработанный метод, позволяющий формировать требуемыетестовые воздействия СКИ ЭМИ в заданной точке пространства.4. Разработан алгоритм визуализации позволяющий корректировать врежиме реального времени критериальные уровни, не приводящие к отказусистемы.5.

Разработана методика экспериментальных исследований для анализатестовойсистемы,позволяющаяподтвердитьдостоверностьполученныхрасчетных значений формируемых уровней воздействующего СКИ ЭМИ.Положения, выносимые на защиту:-универсальныйметодтестированияустойчивостибеспилотныхлетательных аппаратов в условиях воздействия СКИ ЭМИ, должен обеспечиватьопределение критериальных уровней функционирования системы управленияпутем слежения за БЛА в режиме реального времени, сбора и обработки исходныхданных о его местоположении, а также определения допустимых уровней токов инапряжений, наводимых в чувствительных узлах телекоммуникационной системыпри заданном воздействии, и регистрации превышения этих уровней;- алгоритм тестирования БЛА позволяет обеспечить формирование лучаизлучения с необходимыми параметрами СКИ ЭМИ в определенной точкепространства в зависимости от установленных минимально допустимых уровнейизлучения, а также плавное увеличение уровней тестовых воздействий доуровней, не приводящих к отказу системы за счет формирования обратной связидатчиков, находящихся на БЛА, с тестовой системой.- алгоритм визуализации тестовой системы, предназначенный дляоперативного управления испытанием БЛА, обеспечивающий в режиме реального10времени отображение направления формирования луча излучения СКИ ЭМИ сучетом обработки исходных данных о местоположении и характеристиках БЛА, атакже фиксацию критериальных уровней устойчивого функционированиятелекоммуникационнойсистемыуправлениябеспилотноголетательногоаппарата.Практическое значение диссертационной работы.Практическаязначимостьдиссертационнойработыопределяетсяполученными результатами и включает:1.Минимальнопозволяющие выявитьдопустимыевоздействующиеуровниСКИЭМИзакономерность влияния СК ЭМИ с различнымипараметрами на устойчивость элементов бортового оборудования;2.

Критерии отказа устойчивости устройств телекоммуникационнойсистемы управления, позволяющие определить исходные данные для реализациив тестовой системе;3. Модификация комплекса воздействия СКИ ЭМИ (КВ СКИ) путемсоздания нового специального программного обеспечения для решения задачитестирования БЛА на основе алгоритма визуализации.4. Результаты экспериментальных исследований, позволяющие подтвердитьдостоверность полученныхрасчетныхзначенийформируемыхуровнейвоздействующего СКИ ЭМИ.Достоверность.Достоверность полученных автором научных и практических результатовопределяется:­ обоснованностью выбора исходных данных, основных допущений иограничений при постановке частных задач исследования;­ удовлетворительнымсогласованиемрезультатовсданными,полученными другими авторами для частных случаев и опубликованными внаучно-технической литературе;­ соответствием результатов расчетов с результатами экспериментальныхисследований, проведенных лично автором;11­ апробацией результатов исследований автора на международных,всероссийских и ведомственных научно-технических конференциях.Реализация и внедрение результатов работы.Реализация и внедрение результатов работы.1.

Основные теоретические и практические результаты работы реализованыпривыполненииНИР«Вдохновение»,ОКР «Вагон»и«Шмель» принепосредственном участии автора.2. Разработанные методики и программное обеспечение реализованы присозданиисредстватестированияустойчивостиэлементовисистемразработанного в ОАО «МНИРТИ» летно-испытательного стенда «ЛИСт» привоздействии СКИ ЭМИ. Использование результатов данной работы позволитповысить показатели устойчивости любых БЛА к воздействию перспективныхисточников генерации СКИ ЭМИ.3. Модифицированный комплекс может быть использован в качествеиспытательного средства на устойчивость к воздействию СКИ ЭМИ каксуществующих, так и перспективных информационных систем различногоназначения.Апробация результатов исследования.Работа в целом и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались наследующих международных и всероссийских конференциях:- научно-практическая конференция «Инновации в условиях развитияинформационно-коммуникационных технологий.

ИНФО-2008», г. Сочи, 2008 г;- НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, г. Москва,2011 г.;- VIII международная научно-практическая конференция «Инновации наоснове информационных и коммуникационных технологий» (ИНФО-2011), г.Сочи, 2011 г;- НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, г.

Москва,2012 г.;- I международная научно-практическая конференция «Инновационные12информационные технологии», г. Прага, 2012 г.;- всероссийская научно-техническая конференция "Системы управлениябеспилотными космическими и атмосферными летательными аппаратами", г.Москва, 2012 г.;- VI всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» ИРЭ им.В.А. Котельникова РАН, г. Москва, 2012 г.;- II международная научно-практическая конференция «Инновационныеинформационные технологии», г.

Прага, 2013 г.;- международная научная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ –ИРЭМВ-2013» с. Дивноморское, Геленджикский район, 2013 г.- III международная научно-практическая конференция «Инновационныеинформационные технологии», г. Прага, с 2014 г..Публикации.Научныеипрактическиеработыотраженыв20опубликованных работах, в том числе 7 статей в рецензируемых журналах,включенных в перечень ВАК РФ для публикации результатов кандидатских идокторских диссертаций. Получено 3 заявки на получение патента РФ наизобретение по теме диссертации: №2013127122 от 14.06.2013, № 2015101351 от20.01.2015, №2015103784 от 05.02.2015.Личный вклад автора.Основные результаты теоретических и экспериментальных исследованийполучены автором самостоятельно и соответствуют пунктам 3, 11 и 14 паспортаспециальности 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций.Некоторыерезультатыисследованийполученысовместноссоавторамиопубликованных работ, в этом случае соискателю принадлежит основная рольпри постановке и решении задач, а также анализу обобщении полученныхрезультатов.

Личный вклад в публикациях 5,9 п.л.Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на139 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 40 рисунков. Списоклитературы включает 126 наименования.13ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИУСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОНЫХСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БПЛА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СКИ ЭМИ1.1 Анализ существующих видов электромагнитных воздействий набеспилотные летательные аппаратыСоставподвергатьсяэлектромагнитныхбеспилотныевоздействийлетательные(ЭМВ),аппаратыкоторым(БПЛА),могутпредлагаетсяопределить по их общности природы, общности описания электромагнитныхфакторов и процессов их воздействия на БЛА.Сэтойточкизренияпонятиеэлектромагнитнойустойчивостибеспилотных ЛА целесообразно распространить на электромагнитные факторы имощные ЭМВ, которые описываются на основе представлений об атомноэлектронной структуре вещества, а именно:- заряды и потенциалы, статические, квазистатические и импульсные токи,электрические и магнитные поля;- электромагнитные поля диапазона радиочастот.Таким образом, в состав ЭМВ входят следующие их группы и виды:- ЭМВ естественного (природного) происхождения:- электростатические;- грозовые разряды: электростатические поля в предгрозовой и грозовой периоды; прямой удар молнии; электромагнитное поле близкого удара молнии.- ЭМВ искусственного происхождения: боевые ЭМВ (воздействия средств поражения), реализующиесятолько в боевой обстановке.- электромагнитные импульсы наземного и высотного ядерныхвзрывов (ЭМИ ЯВ):14а) быстрые или ранние ЭМИ: ЭМИ высотного и наземного ЯВ;б) промежуточный или длиннопериодный ЭМИ (ДЭМИ);в) магнитогидродинамический ЭМИ (МГД-ЭМИ).Промежуточный и магнитогидродинамическийЭМИ представляютсерьезную опасность для протяженных наземных сооружений (линий проводнойсвязи, линий электропередачи и т.п.), а для летательных аппаратов они посравнению с ранним ЭМИ опасности не представляют.Таким образом, стойкость БЛА к воздействию ЭМИ ЯВ – это их стойкостьв первую очередь и в основном к ранним ЭМИ высотного и наземного взрывов. ЭМВ техногенного происхождения.Эти ЭМВ часто называют также эксплуатационными, так как онивозникают в процессе эксплуатации БПЛА и в результате работы своего электрои радиооборудования.