Диссертация (Метод тестирования устойчивости телекоммуникационной системы управления беспилотных летательных аппаратов к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов), страница 8

Решение этой задачивозможно в рамках экспериментальной авиации.Взрывной рост рынка БЛА и связанных с ним услуг прогнозируется припреодолении в скором времени ряда технических и административных барьеров,ограничивающих использование БПЛА в национальном воздушном пространстве.Использование беспилотных авиационных комплексов (БАК) в гражданскойобласти на сегодняшний момент практически ограничивается частными случаямилокальных применений в интересах решения текущих производственных илихозяйственных задач, преимущественно в экспериментальном порядке.На сегодняшний день ряд разработок соответствует современному уровнюразвития авиастроения, средств связи, управления и систем дистанционногозондирования. Наибольший интерес представляют компании, предлагающиекомплексное системное интегрирование несущей платформы, средств сбора иобработки данных мониторинга. Некоторые из разработок находятся в стадиипредсерийных прототипов и предлагаются в качестве законченных систем,включающих носители различного типоразмера, комплексы целевой нагрузки,средства наземной поддержки и обработки информации.[123]В ОАО «МНИРТИ» в рамках инициативной работы разработан опционнопилотируемый комплекс, который представляет собой летающую лабораторию49для проведения лётных и лётно-конструкторских испытаний комплексов сбеспилотнымилетательнымиаппаратами.Атакжедляотработкирадиоэлектронных элементов и конструкций БЛА различных типов, повышениедостоверности полунатурного моделирования радиоэлектронных систем икомплексов, а также совершенствование технологий разработки и производстваэлементов для комплексов с БЛА.Комплекс может управляться в двух режимах: непосредственно пилотом идистанционно оператором с наземного пункта управления в режиме визуальногопилотирования с помощью информации бортовых видеокамер.

Он создан наоснове планера пилотируемого спортивного самолета NG-4.Его длина - 6,45 метров, размах крыла - 8,13 метров. Максимальнаявзлетная масса достигает полутоны, масса полезной нагрузки (различнойаппаратуры на борту самолета) – до 210 кг.Комплекс также может использоваться для группового управлениябеспилотными летательными аппаратами при контроле районов и объектов своздуха. Он обеспечивает передачу данных радио- и видеомониторинга наудаленные пункты, управление осуществляется в режиме реального времени.Дальность работы комплекса в оптимальных режимах составляет более тысячи кмблагодаря спутниковому каналу связи.

[122].Для разработки универсальных методов и тестовых систем для оценкиустойчивостивусловияхвоздействиясверхкороткихэлектромагнитныхимпульсов необходимо определить объект исследования и провести анализ егохарактеристик.Рассмотрим состав и назначение бортового оборудования летательногоаппарата.Полеты беспилотных летательных аппаратов ничем не отличаются отполетов пилотируемой авиации. В процессе выполнения полета, как правило,управление БЛА осуществляется автоматически или в режиме реального временипосредством бортового радиоэлектронного оборудования.50Бортовоеоборудование–совокупностьтехническихсредств,устанавливаемых на борту ЛА. По своему назначению бортовое оборудованиеделится на следующие группы:а) для обеспечения управляемого самолета- радиотехническое оборудование навигации, посадки и управлениявоздушным движением;- электротехническое оборудование;- пилотажно-навигационное оборудование;- система охлаждения ЛА;- радиосвязное оборудование;- средства контроля силовой установки;- светотехническое оборудование;- гидравлическое оборудование;- бортовые информационные системы – система отображения информации,система сигнализации и т.п.;б) для обеспечения безопасности полетов- противопожарная система;- противообледенительная система;в) для решения целевых задач в соответствии с назначением ЛА- разведывательное оборудование;- обзорно-прицельный комплекс и т.д.Структурно аппаратура, машины и агрегаты на борту ЛА объединяются всистемы, предназначенные для решения отдельных задач.

Даже на небольшом ЛАих десятки. Отдельные системы могут объединяться в более крупныеструктурные – комплексы. Комплекс бортового оборудования – совокупностьфункционально-связных систем, приборов, датчиков, вычислительных устройств.Примерыкомплексов:пилотажно-навигационный,обзорно-прицельный,разведывательный. Система управления беспилотного летательного аппаратаобеспечиваетуправлениекомплексами или системами.ивзаимодействиемеждувходящимивБЛА51Все радиоэлектронное оборудование ЛА, независимо от принадлежности ктой или иной из перечисленных групп, часто называют авионикой.

Бортовыеинформационные системы также относятся к этой группе оборудования.В составе бортового оборудования опционно-пилотируемого комплексавходят:- антенная система, включающая приемопередающее устройство;- автоматизированная система управления;-спутниково-навигационноеустройство,обеспечивающееприемнавигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;- исполнительная система;-системадатчиков, обеспечивающаяопределениеориентацииипараметров движения БЛА, измерение высоты и воздушной скорости;- система передачи изображений;- устройство регистрации времени. [87]Автоматизированная система управления обеспечивает:− полет по заданному маршруту (задание маршрута производится суказанием координат и высоты поворотных пунктов маршрута);− изменение маршрутного задания или возврат в точку старта по команде сназемного пункта управления;− облет указанной точки;− автосопровождение выбранной цели;− стабилизацию углов ориентации БЛА;− поддержание заданных высот и скорости полета (путевой либовоздушной);− сбор и передачу телеметрической информации и параметрах полета иработе полезной нагрузки и спецоборудования;− программное управление устройствами полезной нагрузки.Антенная система:− функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот;− обеспечивает передачу данных с борта на АРМ и с АРМ на борт.52Данные, передаваемые с борта на АРМ:− параметры телеметрии;− потоковое видео- и фотоизображение.Данные, передаваемые на борт, содержат:− команды управления БЛА;− команды управления полезной нагрузки.[49,58,123]На рисунке 2.1 изображена компоновка бортового оборудования внутриопционно- пилотируемого комплекса.Рисунок 2.1 – Расположение БРЭО на бортуАнализ, проведенный в Главе 1, показал, что наиболее чувствительной квоздействию СКИ ЭМИ является телекоммуникационная система (ТКС)управления.

ТКС управления предназначена для передачи и обработки данныхБРЭО.[25] Так как при рассмотрении оценки устойчивого функционированияБЛА к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов необходимоучитыватьсоизмеримостьдлительностивоздействующихимпульсовс53длительностью информационных сигналов, тем самым оценивать искажениеинформации передаваемой по каналам связи и обрабатываемой ТКС. [87]Структурная схема ТКС управления летательного аппарата изображена нарисунке 2.2.Спутниково-навигационноеустройствоКоммутаторСистемадатчиковКоммутаторАвтоматизированнаясистема управленияКоммутаторМодемАнтеннаясистемаИсполнительнаясистемаСистема передачиизображенияАРМпилота-оператораРадиоканал связиРисунок 2.2 – Структурная схема телекоммуникационной системыуправления БПЛАРассмотрим основные устройства ТКС для приема, передачи и обработкиданных.1. Автоматизированная система управления.В ее основе лежит обработка данных датчиков, команд пилота-операторауправления и одновременно выполнение текущей установленной до стартапрограммы полёта.

При этом оператор может менять ранее запрограммированныережимы полёта в зависимости от сложившейся оперативной обстановки и темсамым корректировать данные полетного задания.2. Исполнительная система.Управление происходит по командам, приходящих с автоматизированнойсистемы управления в виде задания желаемого положения сервопривода искорости, с которой должен прийти сервопривод к данному положению.54Также существуют группа команд для опроса состояния исполнительнойсистемы и состояния сервопривода и группа команд настройки.3. Система датчиков.Основное назначение – приём информации с аналоговых и цифровыхдатчиков первичной информации, её математической обработки с получениемодного или нескольких параметров в необходимом виде, подготовка к выдачеданных параметров и их выдача по запросу с автоматизированной системыуправления.4.

Спутниково- навигационное устройство.Устройство предназначено для вычисления текущих координат и скоростиобъекта в реальном масштабе времени в автономном и дифференциальныхрежимах, формирования секундной метки времени и обмена с внешнимоборудованием.Нарисунке2.3изображенацентральнаяплатанавигационногооборудования.Рисунок 2.3 – Внешний вид центральной платы навигационногооборудованияРассмотрим основные интерфейсы, используемые в ТКС управления дляпередачи данных.55Т а б л и ц а 2.1 – Характеристики устройств ТКСОсобенностиАвтоматизированнаяИсполнительнаясистема управлениясистемапоследовательный2Внешниеинтерфейсы(UART), I C, USB (споддержкой 2.0),CAN, DMA,Ethernet, RS-485Спутниково Система датчиковнавигационноеустройствопоследовательный(UART), I2C, USBпоследовательный(с поддержкой 2.0),2CAN, DMA,Ethernet,, RS-485,RS-485,(UART), I C, RS-UARTx4, USB,485, SPI, RS-232CAN, GPIORS-2322.2 Критерии оценки устойчивого функционированиятелекоммуникационной системы управления БПЛА при условии воздействияСКИ ЭМИТестированиетелекоммуникационнойсистемыуправленияБПЛАосуществляется с использованием критериев функционирования ТКС и ееустройств на этапе стендовых и летных испытаний.Критерий устойчивости функционирования АВ период преднамеренного электромагнитного воздействия и после егопрекращения, ТКС и ее устройства системы управления БПЛА должныпродолжать функционировать в соответствии с назначением без вмешательстваоператора (нормальное функционирование в полете).