Разделы: Машиностроение, Телекоммуникации, Техника
Размещена 12.12.2013.
Просмотров - 10909

Необходимость применения и развития беспилотных летательных аппаратов

Ким Александр Георгиевич

Бакалавр ФРТиС и Экономики

NVision Group, СибГУТИ

инженер-стажер филиала ЗАО «Энвижн Груп» Энвижн-Сибирь

Табанов Тумэн, Nvision Group, стажер

УДК: 629

В настоящее время структурные подразделения МЧС не оснащены техническими средствами, необходимыми для разведки труднодоступных и масштабных зон чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и террористического характера (далее зон ЧС). В этой связи и для этих целей территориальными органами МЧС, как правило, заключаются договора с авиапредприятиями либо применяется авиация региональных центров. Однако использование возможностей пилотной авиации не всегда эффективно из-за достаточно длительного времени реагирования (до 6 часов), больших финансовых затрат жёсткой зависимости от погодных условий и т.д. Наиболее перспективным направлением для решения данной проблемы, на наш взгляд, является применение беспилотных летательных аппаратов (далее БЛА), которыми можно оснастить оперативные группы территориальных органов управления МЧС.

Беспилотная авиационная техника переживает настоящий бум. В воздушное пространство различных стран поднимаются беспилотные летательные аппараты самого различного назначения, разнообразных аэродинамических схем, геометрических размеров и массовых данных.

Успех их применения связан, прежде всего, с бурным развитием микропроцессорной вычислительной техники, систем управления, навигации, передачи информации, искусственного интеллекта. Достижения в этой области дают возможность осуществлять полет в автоматическом режиме от взлета до посадки, решать задачи мониторинга земной (водной) поверхности, а БЛА военного назначения обеспечивать разведку, поиск, выбор и уничтожение цели в любое время суток и при любых метеоусловиях. Поэтому в большинстве промышленно развитых стран широким фронтом ведутся разработки как самих летательных аппаратов, так и силовых установок к ним. По данным зарубежных специалистов, в настоящее время в 32 странах разрабатывается и производится более 250 моделей БЛА.

Рассмотрим упрощенную классификацию радиоэлектронного оборудования БЛА по требованиям к вероятности безотказной работы (рисунок 1).

 

 

 

 

Рисунок 1 – Упрощенная классификация оборудования БЛА

по требованиям к вероятности безотказной работы

Как видно из рисунка 1, повышенные требования отказоустойчивости предъявляются к оборудованию БЛА, осуществляющему навигацию и самолетовождение, обеспечивающему режимы ручной посадки (если это необходимо), к сервоприводам и системе автоматического спасения (САС). Перечисленное оборудование входит в первую группу классификации и обеспечивает надежность комплекса БЛА в целом. Остальное же оборудование ЛА входит во вторую группу классификации.

Во время полета, как правило, управление БЛА автоматически осуществляется посредством бортового комплекса навигации и управления, в состав которого входят:

− приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;

− система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения БЛА;

− система воздушных сигналов, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;

− различные виды антенн, предназначенные для выполнения задач.

Бортовая система навигации и управления обеспечивает:

− полет по заданному маршруту (задание маршрута производится с указанием координат и высоты поворотных пунктов маршрута);

− изменение маршрутного задания или возврат в точку старта по команде с наземного пункта управления;

− облет указанной точки;

− автосопровождение выбранной цели;

− стабилизацию углов ориентации БЛА;

− поддержание заданных высот и скорости полета (путевой либо воздушной);

− сбор и передачу телеметрической информации и параметрах полета и работе целевого оборудования;

− программное управление устройствами целевого оборудования.

Бортовая система связи:

− функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот;

− обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.

Данные, передаваемые с борта на землю:

− параметры телеметрии;

− потоковое видео- и фотоизображение.

Данные, передаваемые на борт, содержат:

− команды управления БЛА;

− команды управления целевой аппаратурой.

Информация, полученная с БЛА, классифицируется в зависимости от степени представляемой угрозы. Классификация проводится с помощью оператора наземной станции управления (НСУ), или непосредственно бортовым компьютером БЛА. Во втором случае программное обеспечение комплекса включает в себя элементы искусственного интеллекта, при этом необходимо выработать количественные критерии и градации уровней угрозы. Такие критерии могут быть сформулированы с помощью экспертных оценок и формализованы таким образом, чтобы минимизировать вероятность ложного сигнала тревоги.

Полеты беспилотных летательных аппаратов ничем не отличаются от полетов пилотируемой авиации. БЛА оснащены системами наведения, бортовыми радиолокационными комплексами, датчиками и видеокамерами.

  Применение БЛА в гражданских целях 

Применение БЛА в гражданском секторе в настоящее время находится в ожидании решения некоторых технических и организационных проблем, без чего невозможно стабильное использование БЛА.

Основные проблемы связаны с использованием воздушного пространства, выделением частотного диапазона для управления БЛА и передачи информации с борта на землю и наоборот и, наконец, с развитием рынка гражданских услуг, который находится в стадии становления.

Из поставленных гражданским сектором рынка задач применения БЛА, в первую очередь, хочется отметить такие, которые в ближайшее время могут стать востребованными. Это, в первую очередь, контрольные функции БЛА. С помощью беспилотных систем можно контролировать как техническое состояние объектов, так и их безопасность и функционирование, притом, что контролируемые объекты могут находиться на большом удалении (протяженные объекты).

Отсюда можно сделать вывод, что интерес, который в последнее время проявляют организации ТЭК к использованию БЛА, закономерен. Имея в своей структуре сотни тысяч километров трубопроводов, которые довольно слабо охраняются, а зачастую и вообще не охраняются, предприятия ТЭК напрямую заинтересованы в использовании беспилотных систем. Простая экономическая выгода подталкивает предприятия ТЭК к принятию решений по использованию БЛА, и этот процесс, находящийся в данный момент в начальной стадии, будет неуклонно развиваться.

К сожалению, в руководстве этих компаний до сих пор нет единого представления о том, как с помощью БЛА получить наибольший эффект (экономический, в том числе) от применения беспилотных систем. В недрах некоторых серьезных организаций начались формироваться представления об использовании БЛА и, в связи с этим, концепции по применению БЛА в интересах компаний.

Здесь существует другая опасность - опасность зарегулировать этот вопрос таким образом, что его трудно будет решить вообще.

Хотелось бы, чтобы потенциальные пользователи беспилотных системам выступили инициаторами введения некоторых Правил применения БЛА в интересах гражданского сектора в небе.

Основным вопросом в данной обсласти является получение статуса воздушного судна (ВС) беспилотными аппаратами.

БЛА, которые не являяются ВС, не подлежат регистрации в реестре ВС и не имеют свидетельства о регистрации и годности к использованию. Им невозможно, и не нужно получать разрешение на использование воздушного пространства. А это уже чревато самыми серьезными последствиями. Аппарат, способный летать на высоте до 4 км со скоростью до 250 км/час, массой около 100 кг, может подняться в воздух без разрешения на использование воздушного пространства, ведь по классификации – это радиоуправляемая модель. В этой ситуации скорее нужны не запретительные меры, а организация разрешительных мероприятий.

В рамках действующего законодательства,  экспериментальная авиация – это вид авиации, в котором «беспилотники» могут существовать на законном основании. По этому пути идут и другие страны (Европа, США). В этой отрасли есть многолетний опыт использования летательных аппаратов, нормативных документов, разработанных десятилетиями, также есть возможность контроля за техническим состоянием БЛА и многое другое. Получив статус ВС в рамках экспериментальной авиации, БЛА смогут использовать воздушное пространство по существующим правилам.

Конечно, все БЛА должны быть застрахованы от ущерба третьим лицам. Цель всех организаций, участвующих в регламентации использования БЛА в воздушном пространстве, состоит в том, чтобы достигнуть уровня безопасности полетов любого класса БЛА, эквивалентного к уровню безопасности полетов самолетов. Для этой цели необходимо разработать технические требования к БЛА, которые бы способствовали выполнению этой задачи.

БЛА в последние годы активно применялись военными, поэтому наработанный ими опыт эксплуатации БЛА в различных условиях отбрасывать ни в коем случае нельзя. Наоборот, нужно привлечь военных к выработке технических требований к БЛА с учетом того, что цели и задачи применения БЛА в гражданском секторе некоторым образом отличаются от задач решаемых военными.

Думается, что было бы целесообразно создать некую новую организацию, способную решить вопросы, связанные с эксплуатацией БЛА в гражданских целях и способную сформулировать некую долгосрочную регулирующую политику в области применения БЛА.

Ряд разработок соответствует нынешнему уровню развития авиастроения, средств связи, управления и систем дистанционного зондирования. Наибольший интерес представляют компании, предлагающие комплексное системное интегрирование несущей платформы, средств сбора и обработки данных мониторинга. Некоторые из разработок находятся в стадии предсерийных прототипов и предлагаются в качестве законченных систем, включающих носители различного типоразмера, комплексы целевой нагрузки, средства наземной поддержки и обработки информации.

 Итак, подводя итоги, можно отметить тот факт, что использование БЛА в воздушном пространстве не только возможно, но и необходимо. Полеты БЛА возможны при условии выполнения требований (выработанных) для получения Свидетельств о летной годности и регистрации. Это можно сделать в рамках экспериментальной авиации.

Вопросы применения БЛА для обеспечения безопасности объектов на сегодняшний день выходят на первые роли.

Угроза жизнедеятельности различных организаций заставляет все больше обращать внимание на новые методы контроля и мониторинга земной поверхности.

Ввиду высокой протяженности и территориальной обширности объектов наблюдения воздушный мониторинг является наиболее эффективным средством наблюдения и дистанционного сбора данных об их состоянии.

Согласно данному положению, периодичность выполнения облетов планируется с учетом технических характеристик объектов, условий их эксплуатации, не реже 2-х раз в месяц.

Взрывной рост рынка БЛА и связанных с ним услуг прогнозируется при преодолении в скором времени ряда технических и административных барьеров, ограничивающих использование БЛА в национальном воздушном пространстве.

Использование беспилотных авиационных комплексов (БАК) в гражданской области на сегодняшний момент практически ограничивается частными случаями локальных применений в интересах решения текущих производственных или хозяйственных задач, преимущественно в экспериментальном порядке.

1. Илюшко В.М., Нарытник Т.М. Система передачи данных на базе высотного беспилотного летательного аппарата (СПД "Фаэтон"). – Зв’язок, 2004,
№ 7, с. 38–39.
2. Слюсар В., д.т.н. Радиолинии связи с БПЛА. Примеры реализации [Электронный ресурс] // Электронный периодический научный журнал «ЭЛЕКТРОНИКА». 2010. № 3, с. 80–86. URL: http://www.slyusar.kiev.ua/ENTB_5_10.pdf (дата обращения: 1.12.2013).

Рецензии:

19.02.2014, 14:26 Копылов Алексей Филиппович
Рецензия: Почему-то в тексте статьи нет ссылок на литературу, приведенную в конце статьи. Странно. Статья для бакалавра вполне приличная. Похоже,он понимает, что пишет. Наверное, можно публиковать с доработкой по ссылкам литературы, а то уж сразу бросается в глаза, что их нет в тексте.

10.06.2014, 0:52 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: В аннотации слово "описана" следовало бы заменить на "обоснована". В целом согласен с предыдущим рецензентом - рекомендовать к печати после добавления ссылок на источники информации.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий