Возможности использования беспилотных летательных аппаратов в военных целях. Правовые аспекты использования бпла

28.02.2019

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2008, стр. 38-40

Ю.Н. ЧАХОВСКИЙ ,

генеральный директор Минского авиаремонтного завода

Б.С. КОВЯЗИН ,

старший научный сотрудник

Научно-исследовательского института Вооруженных Сил Республики Беларусь

Бурное развитие в ведущих странах мира информационных технологий неизбежно привело к переосмыслению концепций применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), путей дальнейшего их развития, совершенствованию полезной нагрузки и приданию им многоцелевого характера. БПЛА занимают достойное место в производственных программах ведущих авиастроителей мира. Исходя из задач обеспечения национальной безопасности, Республике Беларусь следует ускорить выход на международный уровень разработки и производства многофункциональных БПЛА.

Эффективность способов ведения боевых действий определяется показателями качества средств поражения, разведки, связи и автоматизированных систем управления (АСУ). Отсутствие современных комплексов разведки и управления не реализует в полном объеме потенциальные возможности средств поражения. Возможности существующих в настоящее время наземных средств радиолокационной и оптико-электронной разведки ограничены дальностью прямой видимости и не обеспечивают обнаружения целей и объектов противника, находящихся за естественными укрытиями. Использование БПЛА в военных целях стало одним из важных направлений развития современной авиации и позволяет автоматизировать управление войсками, сократить потерю личного состава в бою за счет оперативной разведывательной информации о текущей обстановке. В этой связи актуальна задача создания мобильных, простых в эксплуатации и дешевых средств ведения воздушной разведки.

Основные достоинства использования БПЛА в военных целях:

отсутствие потерь летного состава;

отсутствие необходимости выделения сил и средств на поиск и спасение;

невысокая стоимость БПЛА;

малые затраты на обслуживание БПЛА и подготовку расчета;

возможность выполнения маневров с высокими перегрузками;

малые размеры и эффективная отражающая поверхность;

способность применять вооружение с малых расстояний;

возможность дистанционного пилотирования посменно несколькими операторами.

Использование БПЛА в военных целях.

БПЛА применяются в военной сфере уже более 30 лет. Так, например Израиль использовал БПЛА в 1973 г. для ведения разведки и в качестве ложных воздушных целей.

В настоящее время в США разработаны, испытаны и приняты на вооружение разведывательные БПЛА различного назначения, в том числе: «Hunter», «Predator», «Global Hawk».

В Великобритании разрабатывается беспилотный разведчик «Феникс», предназначенный для обнаружения и автоматического сопровождения целей.

В войне в Ираке беспилотные аппараты стали использоваться в массовых количествах. Они применялись не только в разведывательных целях, но периодически наносили удары ракетами «Hellfire» по позициям иракских войск. БПЛА «Predator», летая со скоростью 120 км/ч на высоте от 3 до 4,5 км над полем боя в течение 24 ч, передавал на землю четкую «картинку» любого участка территории, над которой находился. Изображение в режиме реального времени передавалось на мониторы компьютеров, которыми были оснащены полевые командные пункты.

На сегодняшний день в России созданы три тактических комплекса БПЛА:

комплекс «Строй-П» с БПЛА «Пчела-1» (разработан в 1990 году, размещен на десантном бронетранспортере, старт носителя происходит за счет двух пороховых ускорителей, вес БПЛА - 140 кг);

гражданский аэродинамический наблюдатель телевизионный «ГрАНТ» (разработан в 2001 году; размещен на двух автомобилях УАЗ, старт носителя происходит за счет энергии опускающегося груза, вес БПЛА -20 кг);

Рис.1. Классификация БПЛА

ближний разведчик аэродинамический телевизионный «БРАТ» (разработан в 2003 году; для дальностей до 10 км - переносной; для дальностей 50 - 90 км - пункт управления аналогичен пункту управления комплекса «ГрАНТ», вес - 2,8 кг).

обеспечение радиолокационного обнаружения замаскированных объектов и автоматическое их распознавание;

обеспечение целенаправленного доступа потребителей к результатам воздушной разведки;

увеличение времени патрулирования и дальности полета БПЛА;

разработка микролетательных аппаратов;

разработка боевых (ударных) БПЛА.

Разработка комплексов БПЛА на Государственном предприятии «Минский авиаремонтный завод».

Эффективность мониторинга воздушной и наземной обстановки во многом определяется летно-техническими характеристиками БПЛА, уровнем оснащения радиоэлектронным оборудованием, надежностью систем запуска, связи и управления, автономностью и быстротой обслуживания БПЛА.

С учетом этих требований на Государственном предприятии «Минский авиаремонтный завод» разрабатывается мобильный авиационный разведывательный комплекс «ФИЛИН», в состав которого входит универсальный оперативно-тактический БПЛА «Турман». Универсальность данного изделия обусловлена модульной конструкцией аппарата, что позволяет использовать различную по массогабаритным характеристикам и назначению бортовую аппаратуру, обеспечивает скрытность развертывания, простоту эксплуатации аппарата.

Комплекс «ФИЛИН» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Количество БПЛА, находящихся в составе комплекса, позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе цели.

патрулирование местности в любое время суток и при любых метеорологических условиях;

обнаружение и идентификация объектов;

уничтожение обнаруженных объектов, представляющих угрозу;

подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением снимков на фотопленке, магнитной ленте или диске. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени (или близком к реальному) может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации. Оператор БПЛА оценивает поступающую информацию и по командному радиоканалу управляет самим БПЛА и его целевой нагрузкой, например телевизионной камерой, с целью наилучшего наблюдения неподвижных или движущихся объектов, определения их типа и координат.

Тактика действия комплекса «ФИЛИН»:

взлет с места дислокации и полет в район патрулирования;

поиск объектов и наблюдение за местностью;

обнаружение объектов и определение их координат;

идентификация объектов наблюдения;

передача информации оператору БПЛА;

возврат к месту дислокации или продолжение поиска новых объектов.

Оператор БПЛА работает по следующему алгоритму:

поиск объекта;

обнаружение объекта;

распознавание объекта;

измерение координат объекта;

оперативное доведение информации до потребителя.

Оператор управляет движением БПЛА по маршруту, на котором ожидается присутствие интересующих оператора объектов, и наблюдает изображение подстилающей поверхности. Заметив подозрительную точку, оператор выполняет управляющие действия (наведение БПЛА на объект, сужение поле зрения телевизионной камеры, переключение на телевизионную камеру с более узким полем зрения и др.), чтобы лучше рассмотреть ее. Когда изображение подозрительного объекта становится достаточно крупным, то оператор принимает решение об его обнаружении, то есть убеждается, что подозрительная точка не является просто неоднородностью местности, а входит во множество интересующих его объектов.

Далее оператор БПЛА продолжает рассматривать обнаруженный объект, определяет его тип («командный пункт», «радиолокационная станция», «танк» и т.п.) и измеряет координаты выбранного объекта, например, путем совмещения перекрестия на экране с изображением объекта и подачи в ЭВМ команды на вычисление координат. По результатам работы с объектом оператор БПЛА формирует доклад об объекте, содержащий его тип и координаты, и оперативно доводит информацию до потребителя. Завершив работу с первым объектом, оператор управляет полетом БПЛА по намеченной программе в целях дальнейшего наблюдения поля боя.

Основные задачи, решаемые оператором БПЛА:

выработка решения на выполнение действий по поиску объектов на основании результатов анализа событий и уровня располагаемых возможностей БПЛА;

обеспечение устойчивого управления движением БПЛА по маршруту, на котором ожидается присутствие интересующих оператора объектов;

прием, переработка и анализ достоверности получаемой по радиоканалу от БПЛА информации;

обнаружение, распознавание и определение координат выбранного объекта;

использование технических возможностей бортовых устройств и систем БПЛА;

контроль использования ресурсов бортовой системы энергоснабжения БПЛА;

использование принципа выбора объекта по степени его важности и приоритетности;

оперативное доведение полученной информации до потребителя.

После выполнения полетного задания БПЛА выходит на точку запуска, где оператор комплекса «ФИЛИН» переводит БПЛА в режим визуальной посадки с помощью аппаратуры дистанционного управления. Посадка может осуществляться, в зависимости от условий посадки, при помощи парашюта или по-самолетному, на посадочную фюзеляжную лыжу. Особенность конструкции системы посадки обеспечивает сохранность деталей БПЛА от повреждений во время приземления.

После проверки бортового оборудования, укладки парашюта и заправки топливом БПЛА вновь готов к запуску. За время подготовки к запуску БПЛА № 1, можно запустить БПЛА № 2, что дает возможность увеличить время пребывания в районе цели (т.е. обеспечить непрерывное слежение за целью).

Поскольку планер БПЛА выполнен из отдельных модулей, это дает возможность замены деталей, поврежденных при посадке или в результате огневого воздействия при выполнении задания. Кроме того, имея базовый модуль (фюзеляж и центроплан), можно менять геометрические размеры и аэродинамическую схему БПЛА (нормальная, «бесхвостка», типа «утка») при производстве с наименьшими потерями по времени и затратам.

Для подготовки расчетов комплекса «ФИЛИН» необходимо проведение курсов по обучению расчетов. Эти задачи на высоком методическом уровне готовы выполнить высококвалифицированные специалисты Минского авиаремонтного завода. В настоящее время на заводе идет проработка вопросов разработки тренажной системы для подготовки расчетов комплекса «ФИЛИН», позволяющей оценить уровень подготовки операторов управления БПЛА в различных условиях боевой работы.

В целях дальнейшего развития беспилотных летательных аппаратов и создаваемых на их базе комплексов, разрабатываемый на Государственном предприятии «Минский авиаремонтный завод» комплекс «ФИЛИН» с БПЛА «Турман» может стать основой беспилотной авиации Вооруженных Сил Республики Беларусь. Предприятие обладает возможностями для выпуска целой серии различных по своим характеристикам БПЛА и комплексов, создаваемых на основе базовой модели модульной конструкции, предназначенных для выполнения различных полетных заданий. Это позволит создать технологическую гибкость при производстве новых модификаций БПЛА и уменьшит конечную стоимость изделий.

Важное место при разработке БПЛА занимает сотрудничество с научно-исследовательскими институтами и предприятиями оборонной промышленности Республики Беларусь. Только кооперация производственного и научно-технического потенциала в целях создания беспилотной авиации Вооруженных Сил Республики Беларусь может дать положительный результат. Предприятие «Минский авиаремонтный завод» разрабатывает и создает БПЛА, систему запуска и транспортировки, а предприятия оборонной промышленности - бортовое оборудование - малогабаритные системы дальнего дистанционного визуального управления и наблюдения, систему навигации, а также боевые части и специальную аппаратуру. Нельзя исключать и сотрудничество с российскими предприятиями, имеющими богатый опыт в подобных разработках.

Необходимость оснащения Вооруженных Сил Республики Беларусь дешевой системой тактической беспилотной разведки давно назрела. В интересах ВС РБ БПЛА «Турман» комплекса «ФИЛИН» могут быть использованы в качестве управляемых мишеней для тренировки экипажей летчиков истребительной авиации и расчетов ЗРК, ведения разведки, постановки помех, контроля результатов нанесения огневых ударов авиацией, ракетными войсками и артиллерией, контроля обстановки на поле боя в тактической, оперативно-тактической и оперативной зонах обороны. В интересах пограничного ведомства - решать задачи по охране Государственной границы; в интересах МВД - обеспечивать выполнение задач по охране общественного порядка, соблюдению правил дорожного движения и решения других задач, в т.ч. по предотвращению террористических акций; в интересах МЧС - проводить сбор данных обстановки, масштабов и причиненного ущерба при возникновении чрезвычайных ситуаций, выявлять очаги пожаров, разрушения, затопления и заражения.

На Государственном предприятии «Минский авиаремонтный завод» также разработан БПЛА аэродромного старта «Стерх» (рис.2).

Перспективными направлениями по разработке БПЛА являются:

Автоматическое распознавание может быть решено традиционными статистическими процедурами распознавания, а также способными к обучению «интеллектуальными» алгоритмами, например, на базе нейросетевых технологий. Актуальными в настоящее время являются также задачи создания помехозащищенной и не допускающей сбоя радиосвязи с высокой степенью сжатия передаваемой информации.

Боевые задачи, решаемые комплексом «ФИЛИН»:

БПЛА «Стерх» выполнен по нормальной аэродинамической схеме с прямым крылом и наплывом в корневой части. Крыло имеет элероны, флапероны и простые закрылки. Хвостовое оперение выполнено по двухкилевой, двухбалочной схеме с Т-образным стабилизатором. Шасси выполнено по трехточечной схеме с носовым неуправляемым колесом, взлет и посадка по-самолетному.

В хвостовой части фюзеляжа установлен бензиновый поршневой двигатель мощностью 19 л.с. объемом 200 смЗ германского производства фирмы 3W с толкающим трехлопастным винтом производства Государственного предприятия «Минский авиаремонтный завод».

Летно-технические характеристики БПЛА «Стерх»:

размах крыла -3,8 м;

длина фюзеляжа - 3 м;

взлетный вес - 53 кг;

вес целевой нагрузки - до 30 кг;

максимальная скорость - до 200 км/ч;

крейсерская скорость - 130 км/ч;

продолжительность полета - до 3 ч;

дальность полета - 300 км.

Сравнительная характеристика летно-технических параметров БПЛА «Стерх», RQ-7 «Shadow» (США), «Пчела» (Россия) представлена в таблице 1.

Таким образом, повышение эффективности средств разведки может быть достигнуто использованием БПЛА, которые способны решать достаточное количество боевых задач. Основные усилия по разработке БПЛА следует сосредоточить на создании массово выпускаемых, дешевых и многофункциональных аппаратов с современным навигационным оборудованием и системами управления, что вполне под силу Государственному предприятию «Минский авиаремонтный завод».

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

Полезная модель относится к системам автоматического управления летательными аппаратами, беспилотными летательными аппаратами, например, (БПЛА) и может быть использована для навигации и управления БПЛА, проверяющих магистральные нефте и газопроводы (далее трубопроводы). Технической задачей является повышение точностных характеристик для безусловного выполнения полетного задания БПЛА, т.е. точного следования по оси магистрального трубопровода. Для решения поставленной задачи распределенная - инерциальная система комплекса из n=3 БПЛА, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый - третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" БПЛА; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым - третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемо-передающая антенна через модем и вторую шину связи соединена входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от.GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифро-аналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

Полезная модель относится к системам автоматического управления летательными аппаратами, например, беспилотными летательными аппаратами, (БПЛА) и может быть использована для навигации и управления БПЛА, проверяющих магистральные нефте и газопроводы (далее трубопроводы).

Известным недостатком существующих систем с одиночным БПЛА является тот факт, что при потере связи с БПЛА, либо самого БПЛА появляются три проблемы:

Остается невыполненной поставленная задача.

Непонятна причина случившегося.

Потерян сам БПЛА.

Проблемы 2 и 3 серьезных последствий не имеют - это всего лишь технические проблемы. Проблема 1 имеет существенное значение, поскольку является проблемой для заказчика.

В случаях, когда выполнение задачи БПЛА имеет приоритетное по отношению к затратам значение, целесообразно создание «облака» - то есть комплекса из нескольких БПЛА, связанных между собой определенным алгоритмом поддержки и функционирования. Ранее, когда БПЛА обладали высокой стоимостью, концепция «облака» была труднореализуема. Сейчас стоимость отдельного БПЛА имеет устойчивую тенденцию к снижению, поэтому применение «облака» выгодно - во-первых, потому, что вероятность выполнения задачи увеличивается, а во-вторых, потому, что увеличение этой вероятности не приводит к существенному увеличению стоимости решения.

Система управления беспилотным летательным аппаратом (СУ БПЛА) предназначена для контроля и управления БПЛА, а также решения остальных задач, связанных с выполнением БПЛА задания оператора.

Еще одной проблемой контроля трубопроводов в автоматическом режиме без участия оператора наземной станции управления и наведения является максимально точное следование над ниткой трубопровода. Погрешность отклонения от нитки должна быть минимальной и не превышать ±(3,0-6,0) метра от оси трубопровода. Также проблемой является минимальные габаритно-массовые характеристики (ГМХ) инерциальной системы, т.к. сам вес БПЛА может лежать в пределах десятков или даже единиц кГ.

Известна инерциальная система БПЛА фирмы TRANSAS, см. www.transas.ru, включающая в себя датчик магнитного курса, инерциальную спутниковую навигационную систему БИСНС-11.

Недостаток: при приемлемых ГМХ недостаточная точность определения: курса 5°, координат ±20 метров, накопление погрешности определения координат равной 12 м за час полета, определение координат 20 м. Далее, высокая масса до 4,5 кг.

Также известен бортовой комплекс БПЛА навигации и управления см. www.teknol.ru, включающий в себя: ИНС/СНС интегрированную систему и полностью автоматический полет по заданному маршруту; стабилизация углов ориентации БПЛА в полете; оперативное изменение маршрута в полете (при наличии канала радиосвязи).

Комплекс содержит: инерциальную навигационную систему; приемник спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС; автопилот; накопитель летных данных (опция); датчик воздушной скорости (опция).

Недостатки: использование только или GPS или ГЛОНАСС (одновременное использование не предусмотрено), собственная инерциальная система отсутствует, что приводит к значительным ошибкам определения координат, и как следствие к ошибке следования по оси трубопровода, т.е. к некачественному контролю его состояния.

Известен комплекс «ФИЛИН-1» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Наличие шести БПЛА в составе комплекса позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе объекта наблюдения. Комплекс «ФИЛИН-1» решает ряд боевых задач: патрулирование местности в любое время суток; обнаружение и идентификация объектов; передача информации о представляющих угрозу объектах; подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением информации с помощью фото-, теле- и видеосистем с сохранением ее на бортовом накопителе. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации.

Оператор БПЛА оценивает поступающую информацию и по командному радиоканалу управляет самим БПЛА и его целевой нагрузкой, например телевизионной камерой, с целью наилучшего наблюдения неподвижных или движущихся объектов и определения их типа и координат - ПРОТОТИП, см., ж.»АвиаСоюз», Москва, 6, 2007, стр.50, www. aviationunion.ru.

Недостатки: большие погрешности выдерживания координат полета в связи с отсутствием приема навигационных сигналов GPS и/или ГЛОНАСС, корректировка полета от оператора наземной станции управления и наведения. Отсутствие связи по радиоканалам между БПЛА в составе комплекса, это затрудняет точное определение координат комплекса в целом. Все это обусловлено военной направленностью комплекса.

Технической задачей является повышение точностных характеристик для безусловного выполнения полетного задания БПЛА, т.е. точного следования по оси магистрального трубопровода, конечно, с минимально допустимой ошибкой.

Для решения поставленной задачи распределенная инерциальная система комплекса из n=3 БПЛА, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый - третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" БПЛА; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым - третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемо-передающая антенна через модем и вторую шину связи соединена входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифро-аналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

На чертеже показана структурная электрическая система навигационной системы одного БПЛА, на которой изображено: 1 - первый гироскоп, выдающий сигналы крена () и тангажа (), 2 - второй гироскоп, выдающий сигнал курса (), 3 - первый, второй и третий операционные усилители (ОУ) по сигналам , и соответственно, 4 - микроконтроллер (МС), 5 - акселерометр, 6 - модем, 7 и 8 - спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС соответственно, 9 - наземная станция управления и наведения БПЛА, 10 - "n" других БПЛА образующих группу («облако»), 11 - источник питания, первый - четвертый радиоканалы, А - антенна БПЛА, первая шина связи акселерометра с МС4, вторая двунаправленная шина связи модема с МС4. МС4 имеет в своем составе АЦП4-1 и ЦАП4-5 фильтр Калмана 4-2, дифференциальный вычислитель координат по сигналам GPS и ГЛОНАСС 4-3, вычислитель среднего значения координат группы -комплекса- БПЛА 4-4 и мультиплексор 4-6.

Схема каждой инерциальной системы имеет следующие соединения.

Распределенная инерциальная система, входящая в комплекс из "n" БПЛА 10, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, содержащую два трехстепенных гироскопа 1 и 2, акселерометр 5 и микроконтроллер 4, отличающаяся тем, что в нее введены первый - третий операционные усилители 3, АЦП4-1, модем 6 с приемной антенной со следующими соединениями: выходы первого и второго гироскопов по каналам крена -- и тангажа -- и курса -- соответственно через первый - третий операционные усилители 3 соединены через мультиплексор 4-6 со входами АЦП4-1 микроконтроллера 4, с четвертым информационным входом которого первой шиной связи соединен выход акселерометра 5, выход антенны А через модем 6 второй шиной связи соединен с дифференциальным блоком 4-3 обработки навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС+GPS, выходы ЦАПов микроконтроллера 4 соединен с приводами управляющих поверхностей: элероны, руль направления, рули высоты и пр.; информационные сигналы спутников ГЛОНАСС 8+GPS 7 первым и вторым радиоканалами соединены с антеннами А каждой инерциальной системой соответственно, выход наземной станции 9 управления и наведения также соединен третьим радиоканалом с антенной А инерциальной системы; микроконтроллер 4 в своем составе содержит: мультиплексор 4-6, АЦП4-1 для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, ЦАП 4-5 для управления приводами, фильтр Калмана 4-2 для качественной оценки движения БПЛА 10, фильтр Калмана 4-2 реализован программным путем при обработке навигационных сигналов ГЛОНАСС 8+GPS 7; дифференциальный вычислитель 4-3 определения координат БПЛА 10 от GPS 7 и ГЛОНАСС 8 и вычислитель среднеквадратического значения 4-4 координат группы БПЛА 10, если таковая имеется; количество БПЛА 10 в комплексе n>3 в зависимости от конкретных условий полета.

Распределенная инерциальная система работает следующим образом. Работа индивидуальной инерциальной системы. Аналоговые сигналы с выходов гироскопов 1 и 2 усиливается малошумящими прецизионными операционными усилителями 3 до величины, различимой АЦП4-1. Регулярно опрашивая АЦП4-1, МС4 получает данные о пространственном положении объекта-БПЛА (гироскопов) в цифровом виде. Цифровой акселерометр 5, также по запросу МС4, передает ему информацию о значении ускорения по трем координатам. Обрабатывая полученные от гироскопов 1 и 2 и акселерометра 5 данные по определенному алгоритму, МС4 формирует сигналы управления для управляющих поверхностей БПЛА и двигателей. Два источника питания необходимы ввиду разного питающего напряжения используемых компонентов:+3,3 В и 5 В.

Через приемо-передающую антенну А индивидуальная система обеспечивает решение следующих задач:

Прием и обработку сигналов СНС ГЛОНАСС+GPS по открытым гражданским кодам СТ и С/А в диапазоне L1;

Автоматическую непрерывную выработку трех координат (широта, долгота, высота), времени, курса и скорости;

Выдачу во внешние устройства текущих координат в системе координат WGS-84, ПЗ-90, ПЗ-90.02, СК-42, СК-95;

Обновление координат с частотой 1, 2, 5 Гц;

Оценку точности определения координат места потребителя;

Прием, хранение и обновление альманахов и эфемерид СНС ГЛОНАСС+GPS (альманахи, эфемериды и последние обсервованные координаты сохраняются в энергозависимой памяти при отключении питания приемника);

Автоматический выбор созвездия из видимых НКА СНС ГЛОНАСС+GPS с учетом их технического состояния;

Обмен информацией с внешними системами по протоколу NMEA-0183 (IEC 1162) или по протоколу BINR;

Прием и учет корректирующей информации в соответствии с рекомендациями RTCM SC-104 V2.2;

Выдачу потребителям метки времени;

Среднеквадратической погрешности определения текущих значений навигационных параметров при полностью развернутых СНС ГЛОНАСС+GPS.

Работа в составе комплекса («облака»). В этом режиме каждая индивидуальная система обменивается текущей координатной информацией с наземной станцией управления и наведения 9 и с каждым из "n" БПЛА. По принятой от других "n" БПЛА текущей информации каждая индивидуальная инерциальная система вычисляет среднее значение координат комплекса («облака»), которое и является истинным (конечно с учетом ошибки). Дифференциальный режим обработки сигналов ГЛОНАСС+GPS вместе с применением фильтра Калмана значительно повышает точность определения координат комплекса, следовательно повышается точность следования по маршруту трубопровода, а значит повышается вероятность безусловного выполнения поставленного полетного задания и контроль его состояния (разрыв трубопровода, утечка и т.д.).

Распределенная инерциальная система комплекса из n=3 беспилотных летательных аппаратов, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый-третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" беспилотных летательных аппаратов; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым-третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемопередающая антенна через модем и вторую шину связи соединена с входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом - с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифроаналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

Следует различать демонстрационные полеты, любительские вылеты или спортивные соревнования от авиационных работ. Для выполнения первых (как, впрочем, и вторых) достаточно зарегистрировать свой БПЛА в Федеральном агентстве воздушного транспорта. В случае визуальных наблюдений (видеосъемка) владельцу БПЛА следует обращаться за разрешениями в органы местной администрации (в случае полетов в населенных пунктах) и в зональные центры управления воздушным движением (в иных случаях). С аэрофотосъемкой же все намного сложнее.

Следующие законы определяют существующее в этом отношении законодательство: Воздушный кодекс РФ, Федеральные правила использования воздушного пространства РФ, инструкция по разработке, установлению, введению и снятию временного и местного режимов, а также кратковременных ограничений, которая была утверждена приказом Министерства Транспорта РФ №171 от 27.06.11, и Табель сообщений о движении Воздушных судов в РФ.

Рис. 1. Структура единой системы организации воздушного движения РФ

Структура единой системы управления воздушным движением разбивает территорию РФ на зоны ответственности органов воздушного движения, которые осуществляют разрешения и контроль на использование воздушного пространства всеми участниками воздушного движения (Рис.1).

В случае полетов БПЛА для обеспечения безопасности требуется разрешение на использование воздушного пространства.

Разрешение получается путем введения местного или временного режимов ограничения ИВП (рис.2).

Рис. 2. Режимы ограничения полетов

В чем основная разница этих режимов? Временный режим используется в воздушном пространстве вне зон международных воздушных линий, постоянных воздушных линий, аэродромов, аэропортов. Представления на местный или временный режим поддаются в зональный центр или главный центр ЕСОрВД - не менее чем за 5 (в главный) или за 3 суток (в зональный).

Структура подачи заявок на получение разрешения на использование воздушного пространства такова (Рис. 3):

Рис. 3. Структура подачи заявок

После подачи представления в главный центр либо в зональный центр вы получаете номер режима. Затем за день до АФС составляется суточный план работы, где указывается тип воздушного судна, его характеристики, имя ответственного на площадке запуска за съемки и его контактные данные, время выполнения полетов, высота полета и другие параметры. За два часа до выполнения полетов руководитель, пилот-оператор звонит диспетчеру, докладывая о начале работ. По их завершении он снова звонит оператору, докладывая об окончании работ.

Для выполнения аэрофотосъемочных работ необходимо получение, как минимум, трех основных документов:

Разрешение на съемку Генерального штаба вооруженных сил РФ;

Разрешение на съемку оперативного управления штаба военного округа, в зоне ответственности которого находится снимаемый объект;

Разрешение территориальных органов безопасности ФСБ;

Дополнительно:

Разрешение местной городской администрации в случае полетов над территориями населенных пунктов;

А также необходимо обладать лицензией на право работы с использованием сведений, составляющих государственную тайну.

При аэрофотосъемке существуют и такие тонкости, как закрытые территории, запретные зоны, приграничные полосы – на АФС в этих местах требуются дополнительные разрешения.

Следующим шагом после окончания АФС является передача полученных материалов на контрольный просмотр военного цензора в оперативном управлении штаба военного округа. Без заключения военного цензора использование материалов в открытом доступе запрещено.

Это весь перечень правовых аспектов аэрофотосъемки. Возможно, это не все ответы на интересующие вас вопросы, в таком случае, вот они:

Вопрос: Сколько в среднем времени уходит на согласование во всех инстанциях?

Ответ: Как правило, разрешения ГШ получаются за 10-15 дней. Еще месяц занимает получение дополнительных стандартных разрешений. То есть, в среднем, время согласования – 1,5-2 месяца; просмотр же материалов может занимать от недели до пары месяцев.

В: Необходимо ли каждый раз получать все разрешения в случае, например, NDVI -съемки на своих полях агрономом в течение 1 сезона?

О: Получаемые разрешения действуют в течение двух лет, однако, вряд ли вы просто так получите лицензию на право работы со сведениями, составляющими государственную тайну. Аэровизуальное наблюдение подходит для агрономов в случае необходимости периодически осматривать поля, однако, видеосъемка не позволит вычислить NDVI . Выход – использование услуг по АФС организаций, имеющих такую лицензию.

В: Получение материалов АФС военными делает их по умолчанию секретными со всеми вытекающими требованиями, как быть в таком случае?

О: Для этого флешка или магнитный носитель фотокамеры должны быть до того учтены в режимно-секретном органе. Пилот-оператор либо ответственный представитель должен иметь соответствующий допуск. Соответствующий носитель он получает перед полетами в этом органе, в соответствии с инструкцией выполняет все действия при АФС или присутствует при их выполнении, и по завершении сдает носитель обратно, спецпочтой направляя на контрольный просмотр в штаб ВО, и только после этого получает заключение или акт контрольного просмотра, в соответствии с которым выполняется дальнейшая работа с этими материалами. Магнитный носитель все равно остается зарегистрированным в этом органе и считается как секретный.

В: Каким образом выполняется регулярная съемка, например, раз в неделю?

О: Разрешение ГШ выдается один раз и действует 2 года, а военный цензор при контрольном просмотре может задать вопрос: «На каком основании, получив одно разрешение, вы несколько раз подаете материалы на просмотр?». На это потребуется обосновать цензору необходимость проведения многократных работ.

В: Кто и каким образом осуществляет контроль исполнения согласований?

О: Органы управления воздушным движением и Министерство обороны. В случае нарушения законов, предприятия могут приостанавливать и лишать лицензии и штрафовать с конфискацией БПЛА.

В: Можно ли получить разрешение на разовую работу, например, через вашу компанию?

О: ГК «Геоскан» может получить такие разрешения и выполнить работы по АФС, однако разрешение и право проведения работ оформляется именно на ГК «Геоскан». Возможна такая ситуация, при которой компании предоставляется со стороны оператор и БПЛА, а представитель оказывает авиационные услуги, однако это тема отдельного разговора.

Надеемся, что мы исчерпывающе ответили на ваши вопросы, и теперь вы будете более полностью подкованы в правовых аспектах использования БПЛА.

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Техническим результатом является повышение эффективности управления БПЛА. Для этого предложен способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, в котором берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), и может быть использовано для их применения и управления БПЛА как самолетного, так и вертолетного типов.

В результате развития мирового топливно-энергетического комплекса (ТЭК) количество и масштаб объектов этой отрасли достигли поистине глобального уровня, многократно возросла и сложность эксплуатируемой на них техники и различного специализированного оборудования. Все это привело не только к росту объемов добычи, переработки и транспортировки природных источников энергии - углеводородного сырья, но и повлекло за собой постоянный рост уровня ущерба, наносимого промышленности и экологии в результате неизбежно происходящих в ТЭК аварий разного рода. Кроме того, чрезвычайно высокая степень зависимости национальных экономик и общества большой части государств мира от нормального функционирования топливно-энергетического комплекса сделало его инфраструктуру одной из приоритетных целей для атак террористов и экстремистов.

Наиболее уязвимы при этом оказываются элементы продуктопроводной системы - магистральные нефте- и газопроводы, компрессорные подстанции, газораспределительные станции и крановые площадки, а также хранилища, склады с оборудованием и другие здания, сооружения и объекты. Повреждения, наносимые таким объектам, могут приводить к аварийным ситуациям, крупному экономическому ущербу и серьезному загрязнению окружающей среды. В том числе - сопровождающихся человеческими жертвами.

В этой связи постоянно растет необходимость обеспечения непрерывного мониторинга объектов ТЭК. Однако системы подобного назначения, применяемые сегодня, - наземные, авиационные и космические - не удовлетворяют потребностям потенциальных заказчиков в полном объеме по целому ряду параметров. В частности, по непрерывности наблюдения и разрешающей способности бортовой аппаратуры.

По мнению экспертов, задачи диагностики, охраны и защиты объектов ТЭК могут вполне решить беспилотные авиационные комплексы. Именно современные беспилотные авиационные комплексы (БАК), созданные на базе беспилотных и пилотно-беспилотных летательных аппаратов, вполне могли бы стать экономически и технически приемлемым средством мониторинга наземных объектов на достаточно значительной площади и на большом удалении, да еще и в течение весьма длительного времени. В том числе - круглосуточно и практически в любых климатических условиях.

Все это налагает на БПЛА специфические требования на системы их управления, в частности на подсистемы устойчивости и управляемости, точного определения координат полета, непрерывного мониторинга наблюдаемой поверхности и передачи этих данных на землю.

Дополнительным условием является низкая себестоимость БПЛА, включая систему управления, также надежность в эксплуатации при низкой стоимости обслуживания.

Широко известны израильские БПЛА фирмы Aeronautics двойного назначения, в настоящее время подписан большой контракт на их поставку в Россию.

Их недостатки. Т.к. эти БПЛА двойного назначения, то не могут быть эффективно применены требования по кратности применения, ресурсу и эксплуатационному совершенству.

Известен комплекс бортового оборудования БПЛА фирмы TRANSAS, см. www.TRANSAS.RU , включающий в себя: пилотажно-навигационное оборудование в составе: спутниковую навигационно-инерциальную систему «БИСНС-11», датчик магнитного курса, систему воздушных сигналов, ультразвуковой высотомер;

систему автоматического управления, включающую в себя: автопилот, систему управления полезной нагрузкой, блок управления двигателем;

радиосвязное оборудование, включающее в себя: командную радиолинию и радиолинию передачи данных;

систему электроснабжения, включающую в себя: блок аккумуляторных батарей, электрогенератор, стабилизатор напряжения и выпрямитель тока.

Недостатки: при приемлемых габаритно-массовых характеристиках (ГМХ) не очень высокая точность, так, например, выдача угла курса = 5°, координат = 20 м, накопление погрешности определения координат = 12 м за время полета. Далее довольно приличный вес, в сумме 4,5 кг, что годится для БПЛА средних и более размеров. Если же добавить ИК-камеру, тепловизор, блок ночного наблюдения, то это уже слишком.

Также известен бортовой комплекс БПЛА навигации и управления, см. www.teknol.ru , включающий в себя:

ИНС/СНС интегрированная система: полностью автоматический полет по заданному маршруту;

эффективное парирование ветровых воздействий;

стабилизация углов ориентации БПЛА в полете;

стабилизация видеокамеры;

выдача телеметрической информации о параметрах полета и состояния бортового оборудования;

автоматическое пилотирование вне зоны визуальной видимости;

оперативное изменение маршрута в полете (при наличии канала радиосвязи);

программное управление бортовым оборудованием;

запись параметров движения БПЛА в бортовой накопитель.

Комплекс содержит: инерциальную навигационную систему; приемник спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС; автопилот; накопитель летных данных (опция), датчик воздушной скорости (опция).

Недостатки: набор комплекса не оптимизирован, предназначен для решения очень многих задач, некоторые вообще редко применены, поэтому для решения конкретных задач не нужны.

Известен БПЛА «Пантера» и его система управления, впервые показанный на экране РЕH TV 28.01.10 в программе «Военная тайна».

Этот БПЛА по конструкции интересен тем, что является конвертопланом, т.е. может взлетать и садиться как вертолет и летать как самолет за счет поворота двигателей. Система управления выполнена следующим образом. Оператор на мониторе отслеживает параметры полета: высоту, скорость, текущие координаты полета и наблюдает с помощью видеокамеры и тепловизора, что происходит на поверхности земли, и по их результатам принимает решение о дальнейшем маршруте полета.

Недостатки очевидны: никакой самостоятельности (автономности) полета и в случае выхода из строя радиоканала возвращение в точку взлета проблематично, если вообще возможно, т.к. отсутствует инерциальная система.

Беспилотник «Турман» выполнен из композита по нормальной аэродинамической схеме с прямым крылом и двумя двухбалочными независимыми V-образными стабилизаторами. В хвостовой части фюзеляжа установлен бензиновый поршневой двигатель с толкающим винтом. Универсальность БПЛА «Турман» обусловлена модульной конструкцией аппарата, что позволяет использовать различную по массогабаритным характеристикам и целям нагрузку во внешних сменяемых контейнерах. Это увеличивает возможность многоцелевого применения БПЛА.

Особенностью БПЛА «Турман» является способность взлета с помощью катапульты и парашютной управляемой посадки в перевернутом положении, сохраняя тем самым целевую нагрузку в наружном контейнере в случае неудачного взлета и посадки. При снижении на парашюте типа «крыло» включается система складывания крыла, что улучшает управляемость и сохранность БПЛА «Турман» при посадке.

Комплекс «ФИЛИН-1» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Наличие шести БПЛА в составе комплекса позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе объекта наблюдения. Комплекс «ФИЛИН-1» решает ряд боевых задач: патрулирование местности в любое время суток; обнаружение и идентификация объектов; передача информации о представляющих угрозу обнаруженных объектах; подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением информации с помощью фото-, теле-, и видеосистем с сохранением ее на бортовом накопителе. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации.

Его недостатки: военная направленность, работа по площадям и в пределах прямой радиовидимости каждого БПЛА со станцией управления и наведения, нет связи с GPS или ГЛОНАСС, что не позволяет с высокой точностью лететь по заданному маршруту.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности безусловного выполнения полетного задания БПЛА.

Для решения поставленной задачи предлагается Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м; второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета; при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газо- нефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь; при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр., оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м; при достижении половины или более связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления; содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемо-передающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемо-передающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования; при "n" БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также = "n", при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

На фиг.1 показана структурная схема способа управления БПЛА, которая содержит: 1 и 2 - первая и вторая станции управления БПЛА соответственно, 3 и 4 - первая и вторая насосо-перекачивающие станции, 5, 6 и 7 - первый, второй и третий БПЛА соответственно, 8 - нефтепровод или газопровод (или оба одновременно, назовем трубопровод), 9, 10 и 11 - каналы наблюдения состояния трубопровода первым, вторым или третьим БПЛА соответственно, 12, 13 и 14 - радиоканалы связи второй станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 15, 16 и 17 - радиоканалы связи первой станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 18 - радиоканал связи первого БПЛА со вторым, 19 - второго с третьим, 20 - первого с третьим, 21 - радиорелейная линия связи между первой и второй станциями наблюдения и между первой и второй насосо-перекачивающими станциями.

На фиг.2 показана структурная схема устройства управления одного БПЛА (УУ БПЛА) и его связь с наземной станцией управления, где изображено: 22 - оператор наземной станцией управления 1, 23 - персональный компьютер (ПС), 24 и 25 - модемы наземной станции и БПЛА соответственно, 26 - микроконтроллер (МС) БПЛА, 27 - инерциальная система БПЛА, 28 - приводы управляющих поверхностей БПЛА (элероны, руль высоты и т.д., также тягой двигателя), 29 и 30 - приемники навигационных сигналов систем GPS и ГЛОНАСС соответственно, 31 - спецоборудование БПЛА: видеокамера, тепловизор, лазерный газоанализатор и др. (может быть самая различная комплектация в зависимости от назначения), связи МС 26 с блоками БПЛА условно не показаны. Модем 25 БПЛА соединен с приемопередающей антенной А2 для связи с наземной станцией управления 1 или 2.

Структурная схема на фиг.1 имеет следующие соединения.

Первая наземная станция управления 1 соединена со второй наземной станцией управления 2 шиной связи 21, например, радиорелейной, также как и соседние насосо-перекачивающие станции 3 и 4. Первый 5, второй 6 и третий 7 БПЛА соединены между собой радиоканалами 18, 19 и 20, а с наземными базовыми станциями 1 и 2 радиоканалами 15, 16 и 17 (с станцией 1) и радиоканалами 12, 13 и 14 (с станцией 2). Также БПЛА 5, 6 и 7 соединены каналами 9, 10 и 11 (средствами) наблюдения с трубопроводом 8.

Устройство управления на фиг.2 имеет следующие соединения. Наземная станция наблюдения 1 (также и станция 2) содержит соединенные последовательно - оператор 22, ПС23, модем 24, приемопередающую антенну А1. БПЛА 5 (также 6 и 7) имеет следующий состав аппаратуры и соединения: МС26 (соединения условно не показаны), выходы приемников GPS29 и ГЛОНАСС 30 соединены с входами модема 25 и с инерциальной системой 27, который двунаправленными шинами соединен с блоком специальной аппаратуры 31 и инерциальной системой 27, выход ее через приводы 28 соединены с управляющими поверхностями БПЛА (элероны, руль направления и пр.).

1. Остается невыполненной поставленная задача.

2. Непонятна причина случившегося.

3. Потерян сам БПЛА.

В случаях, когда выполнение задачи БПЛА имеет приоритетное по отношению к затратам значение, целесообразно создание «облака» - то есть звена из нескольких БПЛА, связанных между собой определенным алгоритмом поддержки и функционирования. Ранее, когда БПЛА обладали высокой стоимостью, концепция «облака» была труднореализуема. Сейчас стоимость отдельного БПЛА имеет устойчивую тенденцию к снижению, поэтому применение «облака» выгодно - во-первых, потому, что вероятность выполнения задачи увеличивается, а во-вторых, потому, что увеличение этой вероятности не приводит к существенному увеличению стоимости решения.

СУ БПЛА состоит из наземного и бортового оборудования. В состав наземного оборудования входит персональный компьютер 23 с установленным специализированным ПО и модем 24 GSM/GPRS для приема телеметрической и передачи управляющей информации. Бортовое оборудование состоит из приемника GPS 29/ГЛОНАСС 30, инерциальной системы 27, системы комплексирования, бортового вычислителя МС26, GSM/GPRS модема 25, также спецоборудования 31, управления поверхностями 28.

Основные задачи наземного оборудования СУ БПЛА:

1. Прием GPS/ГЛОНАСС координат от БПЛА и индикация положения БПЛА на мониторе оператора.

2. Задание оператором координат цели (маршрута), высоты и скорости полета и передача этих данных на БПЛА.

3. Передача команды «Взлет» на БПЛА.

4. Обмен информацией с БПЛА в процессе полета.

5. Изменение цели (маршрута) полета в процессе полета.

Назначение бортового оборудования БПЛА:

1. Определение GPS/ГЛОНАСС координат и их передача на наземное оборудование.

2. Прием целевой информации от наземного оборудования.

3. Выполнение команд оператора наземного оборудования.

4. Определение с помощью инерциальной системы своего положения в пространстве, комплексирование полученных данных с показаниями GPS/ГЛОНАСС приемника с целью выполнения полета в автоматическом режиме.

5. Возврат к месту старта при потере сигнала GPS/ГЛОНАСС либо другой неисправности.

Дополнительные возможности использования БПЛА.

1. Поиск лиц, занимающихся террористической либо экстремистской деятельностью.

2. В интересах пограничников - поиск и обнаружение нарушителей границы.

3. В интересах миграционной службы - поиск и обнаружение нелегальных мигрантов, работающих на закрытых объектах.

4. В интересах ГИБДД - обнаружение и предупреждение транспортных коллапсов, оперативный поиск машин, виновных в ДТП.

5. В интересах Госрыбнадзора - поиск браконьеров.

6. В интересах министерства лесного хозяйства - раннее обнаружение и предупреждение пожаров.

7. Поиск, обнаружение и обезвреживание других БПЛА. Известны случаи, когда БПЛА используются террористами для контрабанды или доставки оружия и боеприпасов. Необходимы БПЛА противодействия другим БПЛА.

Формула изобретения

1. Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется n БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например для контроля газо- и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр. оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при достижении половины или более пути между наземными соседними станциями связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемопередающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемопередающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при n БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также равно n, при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

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 России.

Основной вопрос в этой сфере - это получение статуса воздушного судна (ВС) беспилотными аппаратами.

БЛА, не являясь ВС, не подлежат регистрации в реестре ВС и не имеют Свидетельства о регистрации и годности к использованию. Им невозможно, да 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. «Джин» из бутылки вылетел, нужно срочно научить его летать, притом правильно.

В рамках действующего законодательства есть вид авиации, в котором «беспилотники» могут существовать на законном основании. Это – экспериментальная авиация. По этому пути идут и другие страны (США, Европа). В этой отрасли есть многолетний опыт использования летательных аппаратов, нормативные документы, разработанные 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. БЛА должны иметь на борту транспондеры, отвечающие всем требованиям ИКАО в этой области. Те БЛА, которые не способны нести аппаратуру СНВ-2, могут летать только в специально отведенных районах по предварительным заявкам с большим сроком уведомления.

Цель всех организаций, участвующих в регламентации использования БЛА в воздушном пространстве России, 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.

Итак, подводя итоги, можно отметить тот факт, что использование БЛА в воздушном пространстве России 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.

Больше всего это беспокоит такие организации, которые имеют протяженные объекты, контроль за которыми довольно сложно организовать. В первых рядах - это владельцы различных трубопроводов, Пограничные войска ФСБ России, ОАО РАО «ЕЭС России», ОАО «Российские железные дороги». Все эти организации могут ощутить экономический эффект от применения беспилотных систем через очень короткий период времени.

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

В настоящее время воздушное патрулирование осуществляется авиационными средствами в соответствии с Положением о воздушном патрулировании трасс магистральных трубопроводов.

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.

Ситуация с БАК в Российской Федерации наглядно иллюстрируется прошедшими в 2007 и 2008 годах форумами-выставками «Беспилотные комплексы в интересах ТЭК» и на авиасалонах МАКС 2005 и МАКС 2007.

Ряд разработок соответствует современному 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.

В процессе выполнения полета, как правило, управление БЛА осуществляется автоматически 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, должна классифицироваться в зависимости от степени представляемой угрозы. Классификация проводится оператором наземной станцией управления (НСУ), либо непосредственно бортовым компьютером БЛА. Во втором случае программное обеспечение комплекса содержит элементы искусственного интеллекта, и требуется выработать количественные критерии и градации уровней угрозы. Такие критерии могут быть сформулированы путем 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. В производственной программе ЗАО «Транзас» есть БЛА, который по всем показателям превышает аппараты производства Великобритании и Франции, а по цене значительно дешевле, чем БЛА США. Это БЛА «Дозор-3». Летные испытания данного образца начнутся в 2008 году и к 2009 году БЛА «Дозор-3» будет готов к использованию.

Главный конструктор БЛА Г.В. Трубников. ЗАО «Транзас» Статья с uav.ru .

fkrchr.ru

Формула изобретения