Автореферат (1137195), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ИНФО-2008», г. Сочи, 2008 г;- НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, г. Москва, 2011 г.;- VIII международная научно-практическая конференция «Инновации на основеинформационных 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 «Инновационные инфор7мационные технологии», г.
Прага, 2012 г.;- всероссийская научно-техническая конференция "Системы управления беспилотными 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.Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложенана 139 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 40 рисунков.Список литературы включает 126 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы исследования, определеныцель работы, основные задачи исследования, научная новизна, практическаяценность и достоверность полученных результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту.В первой главе проведен анализ существующих БПЛА, как объектовподверженных воздействию СКИ ЭМИ.
Показан возросший интерес к беспилотной летательной технике военного и гражданского назначения во всех развитых странах мира, её эффективное использование в решении широкого спектра задач в различных областях. Работа рассматривает БПЛА только гражданского назначения, как наиболее уязвимую и распространённую группу летательных аппаратов на сегодняшний день.Отмечено, что БПЛА во время эксплуатации при решении своих задачподвергаются различного рода воздействиям, одними из которых являютсяэлектромагнитные воздействия, рисунок 1. Анализ показал, что электромагнитные воздействия, в частности СКИ ЭМИ, могут влиять на работоспособностьсистемы управления БПЛА по каждому из имеющихся каналов связи управления в режиме реального времени, рисунок 2.8Рисунок 1 – Виды ЭМВРисунок 2 – Способы управления БПЛАПоказано, что технология СКИ ЭМИ имеет достаточно широкую областьприменения в различных областях.
При этом отмечено, что развитие вычислительных систем характеризуется постоянным увеличением числа решаемых задач и повышением их сложности, расширением интеллектуальных и адаптивных возможностей. Так, современные вычислители, являющиеся ядром системуправления и контроля БПЛА, все в большей степени оснащаются электронными элементами, чувствительными к электромагнитным воздействиям. Повышение степени интеграции элементной базы электроники, и, как следствие, снижение электрической прочности отдельных компонентов аппаратуры, приводитк снижению устойчивости бортовой системы управления БПЛА к воздействиюэлектромагнитных факторов различного происхождения, в том числе и сверхкоротких электромагнитных импульсов.На данный момент выполнено достаточное количество работ (КиричекР.В., Тяпин М.В., Михайлов А.В., Ларионенко А.В., Корнев А.Н., Здухов Л.Н) поисследованию воздействия СК ЭМИ на ТКС и сети, процесс передачи данных всетях Ethernet, системы видеонаблюдения, бортовые цифровые вычислительныемашины, средства защиты локальных вычислительных сетей и т.п., которые показали уязвимость к данному воздействию.Кроме того, проведенный анализ существующих работ по оценке устойчивости БПЛА к воздействию СКИ ЭМИ, показал, что до настоящего времениотсутствуют работы, в которых был бы проведен комплекс исследований механизмов влияния СКИ ЭМИ на устойчивость БПЛА к данному воздействию на9этапах наземных и лётных испытаний.
Решение задачи оценки влияния СКИЭМИ на функционирование БПЛА в целом методами математического моделирования на сегодня не представляется возможным, ввиду отсутствия соответствующего методического аппарата. При этом, анализ численных методов длярешения таких задач показывает невозможность получения достоверных расчетных результатов.Показано также, что решение этой задачи невозможно без учета существующей и разрабатываемой нормативной базы. С учетом этого, в работе проведен анализ международных и отечественных стандартов, который показал, чтов настоящее время особое внимание уделяется разработке системы национальных стандартов по защите информации от преднамеренных электромагнитныхвоздействий.
Кроме того, обзор существующих стандартов по оценке стойкостии устойчивости самолётов в целом и входящих в их БРЭО автоматизированныхсистем к электромагнитным воздействиям показал отсутствие методов испытаний самолетов, включая БПЛА, к СКИ ЭМИ (HPEM), в том числе и на этапелетных испытаний.Поэтому, актуальным сегодня является решение научной задачи по обеспечению устойчивости БПЛА к действию СКИ ЭМИ, путем разработки универсального метода тестирования на основе экспериментальной оценки.Необходимым условием для оценки устойчивости БПЛА к воздействиюСКИ ЭМИ, особенно на этапе лётных испытаний, является наличие такой оригинальной тестовой системы, которая бы обеспечивала удобство использованияи основывалась на анализе работы БПЛА в целом для выведения луча СКИЭМИ на исследуемый объект с оптимальными параметрами излучения.Во второй главе представлена разработка критериальных уровней СКИЭМИ для оценки устойчивого функционирования беспилотного летательногоаппарата.
Для этого проведен анализ выбранного объекта исследования.Для тестирования устойчивости БПЛА к преднамеренным электромагнитным воздействиям в воздушном пространстве в ОАО «МНИРТИ», при участии автора, разработан опционно-пилотируемый комплекс, который представляет собой летающую лабораторию для проведения лётных и лётноконструкторских испытаний комплексов с беспилотными летательными аппаратами (ЛИСт), а также для отработки радиоэлектронных элементов и кон10струкций БПЛА различных типов. Комплекс может управляться в двух режимах: непосредственно пилотом и дистанционно оператором с наземногопункта управления, а также комплекс обеспечивает передачу данных радио- ивидеомониторинга в режиме реального времени на удаленные пункты.Для разработки универсального метода и тестовой системы в работе проведен анализ характеристик выбранного объекта.
На рисунке 3 изображенорасположение аппаратуры внутри комплекса на базе беспилотного летательного аппарата, а на рисунке 4 изображена ТКСУ, как наиболее подверженная квоздействию СКИ ЭМИ.Рисунок 3 – Взаимное расположение бортового оборудования на борту БПЛАСпутниково-навигационноеустройствоКоммутаторСистемадатчиковКоммутаторАвтоматизированнаясистема управленияКоммутаторМодемАнтеннаясистемаИсполнительнаясистемаСистема передачиизображенияАРМпилота-оператораРисунок 4 – Структурная схема ТКСУ БПЛА11Радиоканал связиПоказано, что для оценки степени устойчивости при тестировании ТСКУБПЛА во время воздействия СКИ ЭМИ необходимо определить критерии отказа БПЛА для выявления его способности выполнять свою задачу и функционировать в заданных условиях.
Установлено, что критерием отказа всего рассматриваемого БПЛА в нормальной электромагнитной обстановке является отказодной из следующих систем:- система электроснабжения;- система датчиков ориентации, навигации и датчиков двигателя;- исполнительная система;- автоматизированная система управления.Проведенный анализ характеристик ЛИСт показал, что наименее устойчивым к воздействию СКИ ЭМИ является автоматизированная система управления. В основе автоматизированной системы управления лежит обработка данныхдатчиков, команд оператора управления и одновременно выполнение текущейпрограммы полёта установленной до старта.
Также вмешательство оператора, взависимости от сложившейся оперативной обстановки, в процесс управленияполетом и перехода на «ручное» управление в режиме реального времени делаетее наиболее уязвимой к данному воздействию. При выходе ее из строя или выдачи искаженной информации беспилотный летательный аппарат теряет ориентири управление, тем самым не способен выполнить свою задачу.При этом, следует иметь в виду, что даже для тех элементов и узловТКСУ, корпуса которых могут выполнять роль электромагнитных экранов,электромагнитные импульсы будут оказывать деструктивное воздействие черезсоединительные линии и разъемы. Таким образом, все виды структурных кабельных сетей, входящих в бортовой комплекс, играют роль коллекторов опасной энергии ЭМИ. Наведенные в проводниках токи и напряжения могут привести как к сбою подключенных к проводникам устройств, так и к электрическому пробою, если в них имеются чувствительные к перенапряжению элементы.
Также показано, что эффективность воздействия СКИ ЭМИ на элементы системы управления зависит от параметров излучения: амплитуды напряженностиэлектрического поля; длительности фронта; длительности импульса; частотыследования импульсов.Тестирование объектов является трудоемким и дорогостоящим процессом.Для того, чтобы сократить время и упростить процесс тестирования ТКСУБПЛА, на основании приведенного анализа уровней СКИ ЭМИ на различные12устройства и системы телекоммуникаций, а также расчета эффективности экранирования корпуса летательного аппарата, определены минимально допустимыеуровни СКИ ЭМИ, необходимые для начального тестирования устойчивостиТКСУ опционно-пилотируемого комплекса:- частота следования импульсов – 10 МГц;- длительность импульса на уровне половины полупериода – 250 пс;- амплитуда напряженности электрического поля – 5 кВ/м.Для оценки устойчивого функционирования ТКСУ БПЛА при условиивоздействия СКИ ЭМИ в качестве тестовой системы предложен разработанный,при участии автора, многоканальный излучающий комплекс (КВ СКИ), сулучшенными характеристиками по сравнению с уже существующими средствами генерации СКИ ЭМИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
