
- •Глава 1. Анализ требований к навигационному обеспечению беспилотных летательных аппаратов (бла) для решения задач народного хозяйства страны на высоких широтах ………………..………………………………..16
- •Глава 2 Анализ факторов, влияющих на навигационные системы, эксплуатируемые на высоких широтах………………………………………44
- •Глава 3 Синтез навигационного комплекса бла для использования на высоких широтах.………………………………………………………………85
- •Глава 4 Глава 4 Моделирование и оценка параметров, методов компенсирования погрешностей бла при их использовании на высоких широтах…………………………………………………………………….…111
- •Глава 1. Анализ требований к навигационному обеспечению беспилотных летательных аппаратов для решения задач народного хозяйства страны на высоких широтах.
- •1.1.Требования к обеспечению безопасности полётов беспилотных летательных аппаратов в общем воздушном пространстве.
- •1.1.1 Нормативная база для эксплуатации бла в общем воздушном пространстве.
- •1.1.2 Обеспечение безопасности полётов бла в общем воздушном пространстве.
- •1.1.3 Организация эксплуатации бла в общем воздушном пространстве.
- •1.2 Классификация беспилотных летательных аппаратов.
- •1.3 Особенности эксплуатации бла на высоких широтах и требования к навигационному обеспечению бла.
- •1.3.1 Особенности влияния внешней среды на навигационное обеспечение бла на высоких широтах.
- •1.3.2 Требование к навигационному обеспечению.
- •1.4. Методы управления беспилотными летательными аппаратами.
- •Навигационный комплекс бла
- •Бортовая система связи бла
- •1.5 Основные выводы и результаты.
- •Глава 2 Анализ факторов, влияющих на навигационных систем эксплуатируемые на высоких широтах.
- •2.1 Анализ погрешностей автономной навигационной системы.
- •2.1.1 Погрешности бинс.
- •2.3.2 Оценка погрешностей бинс .
- •2.2 Характеристики внешних факторов на высоких широтах, влияющих на качество функционирования снс.
- •9)Геометрический фактор.
- •2.3.1 Результаты наземных испытаний.
- •2.3.2 Летные испытания
- •Глава 3 Синтез навигационного комплекса бла для использования на высоких широтах.
- •3.1 Неавтономная система управления
- •3.2Автономная система управления с использованием компонентоы искуственного интеллекта.
- •3.4 Основные результаты и выводы
- •Глава 4 Моделирование и оценка параметров, методов компенсирования погрешностей бла при их использовании на высоких широтах.
- •4.2 Способы оценки и прогнозирования погрешности измерительных систем.
1.1.3 Организация эксплуатации бла в общем воздушном пространстве.
Для выработки рекомендаций по организации эксплуатации БЛА государственными органами и независимыми организациями создан ряд комиссий, комитетов и групп по изучению беспилотных летательных систем.
Секретариат ИКАО информировал о намерении использовать материалы работы этих комитетов и групп для формирования позиции ИКАО в определении правил, процедур и требований в отношении безопасной интеграции БЛА в инфраструктуру единого воздушного пространства.
Считается [25], что требования к процессу эксплуатации БЛА в общем воздушном пространстве должны основываться на следующих основных принципах:
не должно быть ограничений на доступ БЛА в единое воздушное пространство;
должна обеспечиваться безопасность полетов пользователей единого воздушного пространства и безопасность населения на уровне, отвечающем требованиям безопасности полетов ВС;
не должны предъявляться требования о дооборудовании ВС дополнительными системами в целях совместимости с БЛА;
БЛА должны иметь систему, позволяющую надежно отслеживать и избегать потенциально конфликтные ситуации с ВС;
производство полетов БЛА следует осуществлять по тем же правилам, что и для ВС.
Для реализации этих принципов предполагается решить ряд задач:
Определить процедуры безопасной эксплуатации БЛА.
Установить требования, определяющие порядок использования воздушного пространства БЛА.
Разработать методику разрешения ПКС между БЛА и ВС в общем воздушном пространстве.
Ряд стран приступил к решению перечисленных выше задач, Франция, Италия, Германия и Швеция развивают свои национальные программы по обеспечению безопасности полетов БЛА.
Пока только США и Канада внедрили в практику УВД выполнение международных полетов гражданских БЛА над открытым морем в зоне ответственности государства или за пределами воздушного пространства, зарезервированного для БЛА. К ним отнесены: метеорологические исследования, аэрофотосъемка, киносъемка, геофизические наблюдения.
Согласно указанным выше принципам следует, что с точки зрения организации воздушного движения (ОрВД) управлять БЛА следует так же, как любыми иными воздушными судами. В принципе, авиадиспетчера не должно интересовать, какое именно судно он наблюдает. Поэтому система навигации и управления БЛА должна соответствовать международным требованиям, применяемым к пилотируемым летательным аппаратам.
1.2 Классификация беспилотных летательных аппаратов.
Одним из важнейших является вопрос классификации БЛА [11, 26]. Основными классификационными признаками являются:
Назначение:
многоцелевые;
целевые (разведывательные, наблюдательные, транспортные).
Кратность применения:
многоразовые;
одноразовые.
Способ старта БЛА:
аэродромный старт;
безаэродромный старт (старт с рампы, платформы, пускового устройства носителя).
Способ возврата:
с посадкой на аэродром базирования при помощи шасси;
свободный спуск на парашюте в заданном районе;
падение на уловитель;
возврат на парашюте.
Область применения:
ближнего действия – до 25 км;
малой дальности – до 100 км;
средней дальности – до 500 км;
большой дальности – более 500 км.
Взлетная масса БЛА:
до 5 кг (класс микро);
до 25 кг (малый класс);
25-150 кг (легкий класс);
150-750 кг (средний класс);
750 – 15000 кг (тяжелый класс).
Тип БЛА:
самолётной схемы;
вертолетной схемы;
ракетного заброса;
с подъемным вентилятором.
Ниже представлена таблица 1 в которой отображена международная классификация БЛА[26].
Таблица 1.1Классификация БЛА.
Класс |
Наименование/ Международное обозначение |
Взлетный вес, кг |
Радиус действия, км |
Практическ-ий потолок М |
Малые |
Нано/η |
< 0,025 |
< 1 |
100 |
Микро/μ |
< 5 |
< 10 |
3000 | |
Мини/mini |
< 25 |
10-40 |
3000 | |
Легкие |
Ближнего действия класса 1 |
25-50 |
25-70 |
3000 |
Ближнего действия класса 2 |
50-150 |
50-100 |
3000 | |
Средние |
Малой дальности/SR |
≤ 200 |
≤ 150 |
4000 |
Средней дальности/MR |
≤ 500 |
200 |
5000 | |
Средней дальности с большой продолжительностью полёта/ MRE |
500 |
500 |
8000 | |
Маловысотный большой дальности/LADP |
≥ 250 |
>250 |
≤ 4000 | |
Тяжелые |
Маловысотный большой продолжительностью полёта/LALE |
≥ 250 |
≥ 250 |
4000 |
Средне высотный большой продолжительностью полёта/MALE |
≥1000 |
>1000 |
8000 | |
Высотный большой продолжительностью полёта/HALE |
≥2500 |
>4000 |
20000 |
Также общепризнанной в авиации является система классификации разделения БЛА на классы. Выделяют классы БЛА:
Класс 1. БЛА самолетного типа взлетной массой до 10 кг с электрическим двигателем. Они могут быть использованы в качестве средства оперативного наблюдения в составе стационарных постов охраны или мобильных групп.
Класс 2. БЛА самолетного типа взлетной массой до 100 кг с двигателем внутреннего сгорания. Они могут быть использованы в качестве средства оперативного наблюдения.
Класс 3. БЛА самолетного типа взлетной массой до 1000 кг могут привлекаться как для химической обработки больших площадей, так и для оперативной транспортировки грузов.
Класс 4. БЛА вертолетного типа. Они представляют интерес для мониторинга объектов.
Как для ВС, так и для БЛА особенно важна такая характеристика, как полезная нагрузка. Для выполнения задач дистанционного зондирования и определения координат исследуемых участков местности полезная нагрузка БЛА [20, 21, 22] должна включать следующее оборудование:
Устройства получения видовой информации;
Спутниковую навигационную систему (ГЛОНАСС/GPS);
Устройства радиолинии видовой и телеметрической информации;
Устройства командно-навигационной радиолинии с антенно- фидерным устройством;
Устройство обмена командной информацией;
Устройство информационного обмена;
Бортовую цифровую вычислительную машину;
Устройство хранения видовой информации.
Основным недостатком существующей системы классификации БЛА является то, что она не учитывает характеристики наземной инфраструктуры: пункта управления, системы жизнеобеспечения, транспортировки и предполетной подготовки, стартовых и посадочных площадок, а также наличие сети наземных станций и линий их наземной связи.
Очевидно, что не все БЛА из-за ограничений по полезной нагрузке, дальности и высоте полета имеют возможность использовать вышеуказанную типовую аппаратуру для выполнения своих функциональных задач, задач по управлению и навигации БЛА. Поэтому имеет смысл рассмотреть классы БЛА и произвести отбор БЛА, которые могли бы эксплуатировать на высоких широтах в настоящее время.
Исходя из выше изложенного, предлагается следующая классификация БЛА:
БЛА класса 1 по полезной нагрузке не соответствуют требованиям по установке аппаратуры навигации и управления БЛА. Практически - это радиоуправляемые БЛА. В связи с этим они могут эксплуатироваться только в выделенном воздушном пространстве.
БЛА класса 2 по полезной нагрузке 100-120 кг соответствуют требованиям по установке аппаратуры навигации и управления БЛА. Дальность и высота полета обеспечивает выполнение основных задач, поставленных перед БЛА в гражданском секторе экономики.
БЛА класса 3 по полезной нагрузке 150-200 кг соответствуют требованиям по установке аппаратуры навигации и управления БЛА, а также дополнительного оборудования. Дальность полета обеспечивает выполнение основных задач, но требуется развитая структура наземных станций для наблюдения, управления и связи, которая отсутствует на высоких широтах.
Таким образом, в работе рассматриваются вопросы обеспечения безопасности полета в общем воздушном пространстве БЛА класса 2: взлетная масса 500-600 кг, полезная нагрузка 100-120 кг, крейсерская скоростью 130-150 км/час, с дальностью полета, равной прямой радиовидимости. А также рассмотрены перспективы создания инфраструктуры на высоких широтах, для применения БЛА класса 3.