Биард Р.У., МакЛэйн Т.У. Малые БЛА - теория и практика (2015) (1245764), страница 2
Текст из файла (страница 2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1819.5. Краткое содержание главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1839.6. Опытно-конструкторская разработка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183Глава 10. Движение по прямой линии и круговой орбите. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 18510.1. Движение по прямолинейной траектории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18610.2. Движение по круговой орбите . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19210.3. Краткое содержание главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 19410.4. Опытно-конструкторская разработка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Глава 11. Система управления маршрутом . .11.1. Переходы между путевыми точками. .11.2. Траектории Дубинса . . . . . . . .
. . . . .11.3. Краткое содержание главы . . . . . . . .11.4. Опытно-конструкторская разработка .................................................................................................................................... 197. 197. 204. 212. 214Глава 12. Планирование траектории .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21612.1. Поточечные алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21712.2. Алгоритмы охвата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22912.3. Краткое содержание главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23312.4. Опытно-конструкторская разработка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Содержание7Глава 13.
Навигация с помощью видеосистемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23613.1. Система координат карданного подвеса, видеокамеры и проективнаягеометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 23713.2. Нацеливание карданного подвеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23913.3. Геолокация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24113.4. Оценка движения цели в плоскости изображения . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 24413.5. Время до столкновения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24813.6. Точная посадка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25013.7. Краткое содержание главы . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25413.8. Опытно-конструкторская разработка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Приложение A. Терминология и обозначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255Приложение B. Кватернионы . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263B.1. Кватернион поворотов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263B.2. Кинематика самолета и уравнения динамики . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 265B.3. Переход от углов Эйлера к кватернионам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Приложение C. Анимация в Simulink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269C.1. Дескрипты графики Matlab . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269C.2. Пример анимации: перевернутый маятник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270C.3. Пример анимации летательного аппарата, использующего линии . . . . . . . 273C.4. Пример анимации летательного аппарата, использующего вершиныи грани . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Приложение D. Моделирование в Simulink с помощью S,функций . . . . . . . . . . . 280D.1. Пример: дифференциальное уравнение второго порядка. . . . . . . . . . . . . . 280Приложение E. Параметры корпуса летательного аппарата. . . . .
. . . . . . . . . . . . 286E.1. Летающее крыло Zagi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286E.2. БЛА «Аэрозонд» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287Приложение F. Балансировка и линеаризация в Simulink . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 288F.1. Использование команды trim в Simulink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288F.2. Численные расчеты сбалансированного состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289F.3. Использование команды linmod в Simulink для создания модели впространстве состояний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 293F.4. Численные расчеты модели в пространстве состояний . . . . . . . . . . . . . . . 295Приложение G. Основные положения теории вероятности . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Приложение H. Параметры датчика . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 298H.1. Датчик угловой скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298H.2. Акселерометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298H.3. Датчики давления . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299H.4. Цифровой компас/магнитометр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299H.5. GPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 299Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300Предметный указатель. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ ÐÅÄÀÊÒÎÐÀ ÏÅÐÅÂÎÄÀРазвитие современных технологий в области аэродинамики, композитных материалов, инерциальных и спутниковых навигационных систем, достижения вобласти электроники, а также развитие робототехники и компьютерных технологий позволили выйти на качественно новый уровень в создании беспилотных авиационных систем (БАС). Беспилотные летательные аппараты как частьБАС уже нашли свое место в современной деятельности.
Среди приоритетныхнаправлений — оборона и спасательные операции, правоохранительная и природоохранная деятельность, научные исследования и экологический мониторинг. Все более актуальны освоение Арктики, работа по охране окружающейсреды.Беспилотные летающие роботы входят в аварийные ядерные реакторы,поднимаются в верхние слои атмосферы, спускаются в жерла вулканов, эффективно патрулируют сухопутные и морские рубежи. Иными словами, развитие технологий, новые возможности в области безопасности позволяют человеку все активнее отправлять беспилотные аппараты-роботы вместо себя всамые труднодоступные места.Книга, перевод которой здесь представлен, заинтересовала редактора перевода прежде всего тем, что в ней обобщены, доходчиво раскрыты и широкопредставлены объемные знания в области создания беспилотных авиационныхсистем.Раскрытие законов и алгоритмов управления беспилотными летательнымиаппаратами, процесс создания автопилота, построение полетных заданий составляют основные цели и задачи книги.В этой книге подробно раскрываются знания, накопленные как в областисистемотехники, аэродинамики, систем управления автономными системами,так и в области программирования и робототехники, начиная с архитектурыбеспилотной авиационной системы, динамики управления, проектирования ипрограммирования автопилота, создания полетного задания, навигации с помощью оптоэлектронных устройств и заканчивая программированием в Simulink.Необходимо отметить, что опыт, приобретенный ОАО «НПП «Радар ммс»в течение нескольких десятилетий, в том числе в области создания систем высокоточного оружия, разработки и программирования полетных заданий, былэффективно использован и в области опытно-конструкторских работ при создании беспилотных летательных аппаратов и комплексов как самолетного,так и вертолетного типов.В ОАО «НПП «Радар ммс» в результате ряда опытно-конструкторских работ созданы беспилотные летательные аппараты самолетного типа «Стерх»,Предисловие редактора перевода9«Авис» и размерный ряд беспилотных летательных аппаратов вертолетноготипа взлетной массой от 5 до 500 кг.
Все беспилотные системы разработаны спомощью 3D-проектирования с применением современных композитных материалов, оснащены современными автопилотами и программным обеспечением собственной разработки, а наземные станции управления, входящие всостав беспилотных комплексов, осуществляют подготовку полетных заданий,управление полезными нагрузками, такими как оптоэлектронные устройства свидео- и тепловизионными камерами, детекторы радиации, детекторы различных газов, системы доставки и сброса грузов различного назначения.Книга может быть полезна как студентам, так и инженерам, работающим вобласти создания беспилотных летательных аппаратов.Хотелось бы выразить благодарность сотрудникам ОАО «НПП «Радар ммс»О.К. Рыбакову, А.А.
Саенко, К.С Иванникову, В.М. Балашову за помощь приредактировании перевода данной книги.Генеральный директор –генеральный конструктор ОАО «НПП «Радар ммс»,к.т.н. Г.В. АнцевНашим семьям, Андреа,Лоуран, Кэйтлин, Обрей, Кэлси Амбер,Рэйган, Кэйтлин, Таб, Колби, РориÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅВо всем мире беспилотные летательные аппараты (БЛА) играют все большуюроль в оборонных программах и оборонной стратегии. Технологические достижения дали возможность развитию как крупных (например Global Hawk,Predator), так и малых беспилотных летательных аппаратов (например Wasp,Nighthawk) со все возрастающими возможностями. Как показали последниевоенные конфликты, для беспилотных летательных аппаратов существует множество военных областей применения, включая рекогносцировку местности,наблюдение, оценку повреждений в результате боя и ретрансляцию связи.Гражданское и коммерческое применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА) еще недостаточно хорошо развито, хотя область потенциальногоприменения БЛА весьма обширна и включает в себя мониторинг окружающейсреды (мониторинг загрязнений, наблюдение за погодой и решение научных задач), мониторинг лесных пожаров, обеспечение национальной безопасности,патрулирование границ, препятствование ввозу наркотиков, воздушную разведку и картографирование, а также контроль дорожного движения, точное земледелие, оказание помощи при стихийных бедствиях, специализированные сетисвязи, исследования в области сельского хозяйства и спасение пострадавших.Для обеспечения необходимого уровня решения многих из вышеуказанных задач требуются повышение надежности беспилотных авиационных комплексов(БАК), дальнейшее развитие потенциала БАК, БЛА, повышение простоты эксплуатации и снижение стоимости таких комплексов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
