УДК 681.51

Система наблюдения беспилотных летательных устройств

Рыкова Мария Игоревна – студентка Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Лучников Игорь Владимирович – старший преподаватель кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье обозревается технология DAA, используемая в управлении современными беспилотными летательными аппаратами. Рассматривается принципиальная схема и реальное внедрение БПЛА.

Ключевые слова: DAA, безопасность полета, современные технологии управления, БПЛА, радар.

Введение

На данный момент беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или попросту «беспилотники» – одно из самых перспективных направлений развития технологий, способных вести аэрофотосъемку, перевозить по воздуху небольшие грузы, совершенствовать и автоматизировать заводские процессы, оборонные и разведывательные характеристики вооружения, при этом не требующих больших затрат на топливо, имеющих пониженную себестоимость в сравнении с обычными летательными аппаратами, и также в сравнении с обычными воздушными судами – в несколько раз меньшие размеры и главное – отсутствие нахождения пилота непосредственно на летательном аппарате. Статистика использования беспилотников стремительно растет, поэтому растет и необходимость наличия систем наблюдения, контроля и управления движением БПЛА подобно системе управления воздушным движением для классических летательных аппаратов. Системы наблюдения при таком глобальном количестве использования БПЛА необходима бля обеспечения безопасности воздушного движения, предотвращения сбоев или не корректного пилотирования операторами. Беспилотники также могут представлять опасность для выполнения регулярных полетов воздушных судов и быть причиной масштабных катастроф. В этой статье мы рассмотрим одну из самых возможных систем наблюдения за БПЛА.

1

Рисунок 1. Иллюстрация беспилотного летательного аппарата.

Detect-and-avoid-system

Предметом рассмотрения данной статьи является система DAA (detected-and-avoid, т.е. обнаружение и избежание), которая позволяет опознать возможные препятствия и уйти от столкновения с ними, контролировать положение БПЛА в воздушном пространстве и наблюдать и управлять траекторией полета беспилотника. DAA сочетает в себе сразу несколько технологий, которые на обычных воздушных суднах представляют собой разные системы. Классическая система DAA состоит из бортового радиолокатора, позволяющего наблюдать суда, не оборудованные транспондерами, системы TCAS, которая является неотъемлемой частью бортового оборудования воздушных судов и предотвращает их столкновение между собой в воздухе, системы спутникового автоматического наблюдения в режиме вещания АЗН-В для наблюдения за БПЛА и автоматического получения информации о траектории полета и самом БПЛА и системы прогнозирования и отображения информации, которая просчитывает возможные опасные явления.

Рассмотрим подробнее составляющие системы DAA:

  1. Бортовой радар – радиолокационные системы излучают радиоволны, которые отражаются от объектов окружающей среды и возвращаются к приемнику радара. Радар использует радиоволны для определения положения, расстояния и скорости объектов. Системы, придуманные конкретно под структуру DAA являются крайне высокотехнологичными, и радар не исключение – он имеет поле обзора лучше настоящего человека и комплексно использует как радиоволны, так и оптические дополнения. Системы DAA могут работать в любых условиях, но у него есть такие проблемы, как дорогостоящее оборудование, воздействие твердых частиц и помех на малой высоте, высокие требования к энергопотреблению и дополнительные разрешения регулирующих органов.
  2. Система TCAS (Traffic Collision Avoidance System – система предупреждения самолетов в воздухе) – принцип работы этой системы заключается в нахождении и отслеживании других воздушных судов, оборудованных системой TCAS, и предотвращает их столкновение между собой, давая различные команды на изменение траектории судна.

Технология DAA должна позволить выполнять полеты даже среди ВС и БПЛА, не оборудованных специальными ответчиками.

  1. Система АЗН-В (ADS-B) – технология, которая позволяет наблюдать воздушные суда и БПЛА и передавать диспетчерам и другим пользователям информацию о параметрах воздушного судна и траектории его полета. Система также передает пилотам погодную информацию и позволяет грамотно продумать маршрут. В режиме вещания эта технология является общедоступной и бесплатной, многие пользователи знакомы с ней по приложению Flightradar24, которое также использует информацию, полученную через АЗН-В, и отображает ее соответственно наблюдаемому воздушному судну.

2

Рисунок 2. Наглядная схема передачи информации через АЗН-В.

  1. Система прогнозирования и отображения конфликтов – система главным образом представляет собой алгоритм, способный оценивать, анализировать и просчитывать возможные варианты исхода событий различных явлений. Этот сложный механизм позволяет не только выходить из сложных пространственных положений и опасных ситуаций, но и изначально в такие не попадать.

3

Рисунок 3. Иллюстрация работы системы прогнозирования и отображения конфликтов.

Рассмотрим действующие беспилотники, оснащенные данной системой – БПЛА MQ-9B SkyGuardian – американский тяжелый беспилотник, предназначенный для ведения наблюдения и патрулирования территорий, поиска различных объектов и их сопровождения, произведен компанией General Atomics Aeronautical Systems Inc. (GA-ASI). Данный беспилотник в 2018 году совершил трансатлантический перелет, который можно было наблюдать в приложении Flightradar24 благодаря встроенной системе DAA, а именно – технологии АЗН-В. Предполагается, что этот БПЛА будет первым беспилотником, способным выполнять полеты в том же воздушном пространстве, которое используют классические воздушные суда с живыми пилотами на борту.

4

Рисунок 4. MQ-9B SkyGuardian с интегрированной системой DAA.

Заключение

Нами была рассмотрена одна из самых перспективных систем в такой грандиозно развивающейся области как применение беспилотных летательных аппаратов. Конечно, еще следует ожидать большое количество новых технологий, которые также можно внедрить в систему DAA, и много новых производственных испытаний, направленных на тестирование и улучшение технологии, не исключено, что следующей ступенью в развитии DAA станет внедрение полноценного искусственного интеллекта, в таком случае полет может обойтись без внешнего пилотирования. 

Список литературы

  1. Что такое DAA, и как эта система помогает дронам? / Хабр. – 2019. – URL: https://habr.com/ru/articles/460695.
  2. Detect and Avoid System / General Atomics Aeronautical. – URL: https://www.ga-asi.com/detect-and-avoid-system.
  3. Detect & Avoid – DAA: The power of combining multiple sensors / Embention. – 2021. – URL: https://www.embention.com/news/detect-avoid.
  4. Коваленко Г. В., Микинелов А. Л., Чепига В. Е. Летная эксплуатация: Учебник для вузов гражданской авиации. Часть 1 [Книга]. – Санкт-Петербург: Наука. – 2016.

Интересная статья? Поделись ей с другими: