Mobiilseadmetel põhineva mehitamata õhusõiduki juhtimissüsteemi väljatöötamine

Vene Föderatsiooni Föderaalne Haridusamet

Riiklik erialane kõrgharidusasutus

"Lõuna-Uurali Riiklik Ülikool"

Lennundusteaduskond

Õhusõidukite ja kontrolli osakond

kosmosetehnika ajaloos

Mehitamata õhusõidukite juhtimissüsteemide kirjeldus

Tšeljabinsk 2009

Sissejuhatus

UAV ise on vaid osa keerulisest multifunktsionaalsest kompleksist. Reeglina on UAV-komplekside peamiseks ülesandeks raskesti ligipääsetavate alade luure, kus tavapäraste vahenditega, sealhulgas õhuluurega, teabe hankimine on keeruline või ohustab inimeste tervist ja isegi elu. Lisaks sõjalisele kasutamisele avab mehitamata õhusõidukite komplekside kasutamine võimaluse kiireks ja soodsaks viisiks raskesti ligipääsetavate maastikualade mõõdistamiseks, perioodiliseks kindlaksmääratud alade jälgimiseks ning digitaalseks pildistamiseks kasutamiseks geodeetilises töös ja juhtumite korral. hädaolukord. Pardaseirevahenditega saadud teave tuleb reaalajas edastada kontrollpunkti töötlemiseks ja adekvaatsete otsuste tegemiseks. Praegu kasutatakse kõige laialdasemalt mikro- ja mini-UAV-de taktikalisi komplekse. Mini-UAV-de suurema stardimassi tõttu esindab nende kandevõime oma funktsionaalse koostise poolest kõige paremini pardaseadmete koosseisu, mis vastab multifunktsionaalse luure UAV kaasaegsetele nõuetele. Seetõttu kaalume täiendavalt mini-UAV kasuliku koormuse koostist.

Lugu

1898. aastal kavandas ja demonstreeris Nikola Tesla miniatuurset raadio teel juhitavat laeva. 1910. aastal tegi Ohiost pärit noor Ameerika sõjaväeinsener Charles Kettering vendade Wrightide edust inspireerituna ettepaneku kasutada mehitamata õhusõidukeid. Tema plaani järgi pidi antud kohas kellamehhanismi abil juhitav seadeldis tiivad langetama ja pommina vaenlasele peale kukkuma. Saanud raha USA armeelt, ehitas ja katsetas ta vahelduva eduga mitmeid seadmeid, mida nimetati The Kattering Aerial Torpedo, Kettering Bug (või lihtsalt Bug), kuid neid ei kasutatud kunagi lahingutes. 1933. aastal töötati Suurbritannias välja esimene korduvkasutatav UAV Queen Bee. Kasutati kolme restaureeritud Fairy Queeni biplaani, mida juhiti kaugjuhtimisega laevalt raadio teel. Kaks neist kukkusid alla ja kolmas lendas edukalt, tehes Ühendkuningriigist esimese riigi, mis sai UAV-dest kasu. Seda raadio teel juhitavat mehitamata sihtmärki, nimega DH82A Tiger Moth, kasutas kuninglik merevägi aastatel 1934–1943. USA armee ja merevägi kasutasid 1940. aastast sihtlennukina Radioplane OQ-2 RPV-d. Saksa teadlaste uuringud, kes kinkisid maailmale 40ndatel reaktiivmootori ja tiibrakett, edestasid oma aega mitme aastakümne võrra. Peaaegu kaheksakümnendate lõpuni oli iga edukas UAV-disain "tiibraketist" V-1-l põhinev arendus ja "lennukist" oli Focke-Wulf Fw 189. V-1 rakett oli esimene. kasutada reaalses lahingutegevuses mehitamata õhusõidukit. Teise maailmasõja ajal töötasid Saksa teadlased välja mitut tüüpi raadio teel juhitavaid relvi, sealhulgas Henschel Hs 293 ja Fritz X juhitavaid pomme, Enzian raketti ja lõhkeainetega täidetud raadio teel juhitavat lennukit. Vaatamata projektide ebatäielikkusele kasutati Fritz X ja Hs 293 Vahemerel soomussõjalaevade vastu. Vähem keerukas ja rohkem poliitiline kui sõjaline V1 Buzz Bomb oli impulss-reaktiivmootoriga V1, mida sai käivitada maapinnalt või õhust. NSV Liidus 1930.-1940. Lennukikonstruktor Nikitin töötas välja „lendava tiiva” tüüpi eriotstarbelise torpeedo-purilennuki (PSN-1 ja PSN-2) kahes versioonis: mehitatud väljaõppe ja sihiku ning täisautomaatikaga mehitamata õhusõiduki. 1940. aasta alguseks esitati projekt mehitamata lendava torpeedo jaoks, mille lennukaugus on 100 km ja rohkem (lennukiirusel 700 km/h). Need arengud ei olnud aga mõeldud tõelisteks kujundusteks muutuma. 1941. aastal kasutati TB-3 raskepommitajaid edukalt UAV-dena sildade hävitamiseks. Teise maailmasõja ajal üritas USA merevägi Saksa allveelaevade baaside ründamiseks kasutada B-17 lennukitel põhinevaid kaugjuhtimisega kandjapõhiseid süsteeme. Pärast Teist maailmasõda jätkus USA-s teatud tüüpi mehitamata õhusõidukite arendamine. Korea sõja ajal kasutati Tarzoni raadio teel juhitavat pommi edukalt sildade hävitamiseks. 23. septembril 1957 sai Tupolevi projekteerimisbüroo riikliku tellimuse mobiilse tuumaülehelikiirusega keskmaatiibraketti väljatöötamiseks. Mudeli Tu-121 esimene õhkutõus viidi läbi 25. augustil 1960, kuid programm suleti Korolevi projekteerimisbüroo ballistiliste rakettide kasuks. Loodud kujundust kasutati sihtmärgina, samuti mehitamata luurelennukite Tu-123 "Hawk", Tu-143 "Flight" ja Tu-141 "Strizh" loomisel, mis olid NSVL õhuväes kasutuses alates aastast. 1964–1979. 143 "Flight" tarniti 70ndatel Aafrika ja Lähis-Ida riikidesse, sealhulgas Iraaki. Tu-141 "Swift" on Ukraina õhujõudude teenistuses tänaseni. Reisi kompleksid koos Tu-143 BRLA-ga on endiselt töös, neid toimetati Tšehhoslovakkiasse (1984), Rumeeniasse, Iraaki ja Süüriasse (1982), neid kasutati Liibanoni sõja ajal lahingutegevuses. Tšehhoslovakkias moodustati 1984. aastal kaks eskadrilli, millest üks asub praegu Tšehhis, teine Slovakkias. 1960. aastate alguses kasutasid USA kaugjuhitavaid lennukeid rakettide arengu jälgimiseks Nõukogude Liidus ja Kuubal. Pärast RB-47 ja kahe U-2 allatulistamist alustati luuretööde teostamiseks kõrgluure mehitamata luurelennuki Red Wadon (mudel 136) arendamist. UAV-l olid kõrged tiivad ning madal radari- ja infrapunanähtavus. Vietnami sõja ajal suurenes Ameerika lennukite kadude suurenemine Vietnami õhutõrjerakettide tõttu UAV-de kasutamine. Neid kasutati peamiselt fotoluureks, mõnikord ka elektrooniliseks sõjapidamiseks. Eelkõige kasutati elektroonilise luure teostamiseks 147E mehitamata õhusõidukeid. Vaatamata sellele, et ta lõpuks alla tulistati, edastas droon maapealsele jaamale Vietnami õhutõrjesüsteemi C75 omadused kogu oma lennu jooksul. Selle teabe väärtus oli vastavuses mehitamata õhusõidukite arendusprogrammi kogumaksumusega. See päästis ka paljude Ameerika pilootide elud, aga ka lennukeid järgmise 15 aasta jooksul, kuni 1973. aastani. Sõja ajal tegid Ameerika UAV-d ligi 3500 lendu, kahjudega umbes neli protsenti. Seadmeid kasutati fotoluureks, signaali taasedastuseks, elektrooniliste vahendite luureks, elektrooniliseks sõjapidamiseks ning õhuolukorra keerulisemaks muutmiseks peibutusvahendina. Kuid kogu UAV-programmi on varjatud niivõrd, et selle edu, mis oleks pidanud innustama UAV-de väljatöötamist pärast sõjategevuse lõppu, on jäänud suures osas märkamatuks. Mehitamata õhusõidukeid kasutas Iisrael Araabia-Iisraeli konflikti ajal 1973. aastal. Neid kasutati seireks ja luureks, samuti peibutustöödeks. 1982. aastal kasutati mehitamata õhusõidukeid lahingutes Liibanonis Bekaa orus. Väikesed kaugjuhitavad õhusõidukid Iisraeli AI Scout UAV ja Mastiff tegid luuret ja jälgisid Süüria lennuväljasid, õhutõrjesüsteemide positsioone ja vägede liikumist. UAV-lt saadud teabe kohaselt põhjustas Iisraeli lennunduse hajameelsusrühm enne põhijõudude rünnakut Süüria õhutõrjesüsteemide radarijaamade kaasamise, mis said tabamuse suunavate antiradarirakettidega, ja need, mis olid ei hävitatud olid häiretega alla surutud. Iisraeli lennunduse edu oli muljetavaldav – Süüria kaotas 18 SAM-akut. Veel 70-80ndatel oli NSVL mehitamata õhusõidukite tootmises liider, toodeti vaid umbes 950 Tu-143. Kaugjuhtimisega lennukeid ja autonoomseid UAV-sid kasutasid mõlemad pooled 1991. aasta Lahesõja ajal peamiselt seire- ja luureplatvormidena. USA, Inglismaa ja Prantsusmaa võtsid kasutusele ja kasutasid tõhusalt selliseid süsteeme nagu Pioneer, Pointer, Exdrone, Midge, Alpilles Mart, CL-89. Iraak kasutas Al Yamamah, Makareb-1000, Sahreb-1 ja Sahreb-2. Operatsiooni Desert Storm ajal sooritasid koalitsiooni taktikalised UAV-d enam kui 530 lendu, lennuaeg oli umbes 1700 tundi. Samal ajal sai kannatada 28 sõidukit, sealhulgas 12 tulistati alla. USA-s kasutatud 40-st Pioneeri UAV-st oli 60 protsenti kahjustatud, kuid 75 protsenti leiti olevat parandatavad. Kõigist kaotatud mehitamata õhusõidukitest vaid 2 olid lahingukaotused. Madal hukkunute määr on suure tõenäosusega tingitud UAV-de väiksusest, mistõttu leidis Iraagi armee, et need suurt ohtu ei kujuta. UAV-sid on kasutatud ka ÜRO rahuvalveoperatsioonidel endises Jugoslaavias. 1992. aastal andis ÜRO loa kasutada NATO õhujõudu Bosnia õhukaitseks, toetades kogu riigis paigutatud maavägesid. Selle ülesande täitmiseks oli vaja ööpäevaringset luuret.

2008. aasta augustis lõpetasid USA õhujõud esimese lahinglennuüksuse, rahvuskaardi hävitaja 174. tiiva ümberrelvastamise mehitamata õhusõidukitega MQ-9 Reaper.Ümberrelvastumine toimus kolme aasta jooksul. Rünnaku UAV-d on näidanud kõrget efektiivsust Afganistanis ja Iraagis. Peamised eelised asendatud F-16 ees: madalamad ostu- ja kasutuskulud, pikem lennuaeg, operaatori ohutus.

Kaasaegsete UAV-de pardaseadmete koosseis

Lennu ajal reaalajas aluspinna vaatlemise ja maastiku valitud alade, sealhulgas raskesti ligipääsetavate alade digifotograafia, samuti ala uuritavate alade koordinaatide määramise ülesannete tagamiseks, on kasulik koormus UAV peaks sisaldama:

Seadmed vaateteabe saamiseks:

satelliitnavigatsioonisüsteem (GLONASS/GPS);

Raadiolingiseadmed visuaalse ja telemeetrilise teabe jaoks;

Antenni toiteseadmega käsu- ja navigatsiooniraadiosideseadmed;

Käskude teabevahetusseade;

Infovahetusseade;

Parda digitaalne arvuti (BTsVM);

Vaadake teabesalvestusseadet.

Kaasaegsed televisiooni (TV) kaamerad annavad operaatorile vaadeldavast piirkonnast reaalajas pildi inimese visuaalse aparaadi omadustele kõige lähedasemas formaadis, mis võimaldab maastikul vabalt navigeerida ja vajadusel UAV-d juhtida. Objektide tuvastamise ja äratundmise võimalused määravad fotodetektori omadused ja telekaamera optiline süsteem. Tänapäevaste telekaamerate peamiseks puuduseks on nende piiratud tundlikkus, mis ei taga ööpäevaringset kasutust. Termopildikaamerate (TPV) kasutamine võimaldab tagada UAV-de ööpäevaringse kasutamise. Kõige lootustandvam on kombineeritud televisiooni-termilise pildistamise süsteemide kasutamine. Sel juhul esitatakse operaatorile sünteesitud pilt, mis sisaldab nähtavale ja infrapuna lainepikkuse vahemikele omaseid kõige informatiivsemaid osi, mis võivad oluliselt parandada seiresüsteemi jõudlusnäitajaid. Sellised süsteemid on aga tehniliselt keerulised ja üsna kallid. Radari kasutamine võimaldab teil saada teavet ööpäevaringselt ja ebasoodsate ilmastikutingimuste korral, kui tele- ja telekanalid ei anna teavet. Vahetatavate moodulite kasutamine võimaldab vähendada kulusid ja ümber konfigureerida pardaseadmete koostist, et lahendada probleem konkreetsetes kasutustingimustes. Mõelge mini-UAV pardaseadmete koostisele.

▪ Mõõtmiskursuse seade on fikseeritud lennuki lahingutelje suhtes teatud nurga all, tagades maapinnal vajaliku püüdmistsooni. Uuringukursuse seade võib sisaldada telekaamerat (TK) koos laiväljaobjektiiviga (SHPZ). Olenevalt lahendatavatest ülesannetest saab selle kiiresti asendada või täiendada termokaamera (TPV), digikaamera (DFA) või radariga.

▪ PTZ-seadmega detailvaateseade koosneb kitsa väljaga objektiivist (NFI) ja kolme koordinaadiga PTZ-seadmest, mis tagab kaamera pööramise piki kursi, veeremist ja kaldenurka vastavalt operaatori käskudele konkreetse ala üksikasjalikuks analüüsiks. maastikust. Hämaras töötamise tagamiseks saab TC-d täiendada kitsa väljaga objektiiviga mikrobolomeetrilisel maatriksil termopildikaameraga (TPV). Samuti on võimalik TC asendada CFA-ga. Selline lahendus võimaldab kasutada UAV-sid aerofotograafiaks, kui DFA optiline telg on pööratud madalaimale poole.

▪ Visuaalse ja telemeetrilise teabe raadiolingi seadmed (saatja ja antennifeeder) peavad tagama visuaalse ja telemeetrilise teabe edastamise reaalajas või reaalajas kanderaketisse raadionähtavuse piires.

▪ Käsu- ja navigatsiooniraadiolingi seadmed (vastuvõtja ja antennifeeder) peavad tagama UAV-i pilootkäskude raadionähtavuse piires vastuvõtu ja selle seadmete juhtimise.

▪ Käskude infovahetusseade tagab UAV pardal käsu- ja navigatsiooniinfo jagamise tarbijatele.

▪ Infovahetusseade tagab visuaalse teabe jaotuse visuaalse teabe pardaallikate, raadiolingi visuaalse teabe saatja ja visuaalse teabe pardasalvestusseadme vahel. See seade pakub valitud liidese kaudu ka teabevahetust kõigi funktsionaalsete seadmete vahel, mis on osa UAV sihtkoormusest (näiteks RS-232). Selle seadme välise pordi kaudu sisestatakse enne UAV-i õhkutõusmist lennuülesanne ja käivitatakse UAV-i põhikomponentide ja süsteemide toimimise automatiseeritud sisseehitatud juhtimine.

▪ Satelliitnavigatsioonisüsteem tagab UAV-de ja vaadeldavate objektide koordinaatide (topograafilise) sidumise vastavalt globaalse satelliitnavigatsioonisüsteemi GLONASS (GPS) signaalidele. Satelliitnavigatsioonisüsteem koosneb ühest või kahest antennisüsteemidega vastuvõtjast (GLONASS/GPS). Kahe vastuvõtja kasutamine, mille antennid on paigutatud piki UAV ehitustelge, võimaldab lisaks UAV koordinaatidele määrata ka selle suunanurga väärtuse.

▪ Parda digitaalne arvuti (OCVM) võimaldab juhtida UAV pardakompleksi.

▪ Vaateinfo salvestusseade tagab operaatori poolt (või vastavalt lennuülesandele) valitud vaateinfo kogunemise kuni UAV maandumiseni. See seade võib olla eemaldatav või fikseeritud. Viimasel juhul tuleks ette näha kanal kogunenud teabe hankimiseks välisseadmetesse pärast UAV maandumist. Vaateinfo salvestusseadmest loetud info võimaldab teostada detailsemat analüüsi UAV poolt lennu ajal saadud vaateinfo dešifreerimisel.

▪ Sisseehitatud toiteallikas tagab parda toiteallika ja kasuliku koormuse seadmete pinge ja voolu vastavuse, samuti töökaitse lühiste ja ülekoormuse eest elektrivõrgus. Sõltuvalt UAV klassist saab kandevõimet täiendada erinevat tüüpi radarite, keskkonna-, kiirgus- ja keemiliste seireanduritega. UAV juhtimiskompleks on keerukas, mitmetasandiline struktuur, mille põhiülesanne on tagada UAV väljatõmbamine antud piirkonda ja lennuülesandele vastavate toimingute sooritamine, samuti tagada UAV kohaletoimetamine. pardal oleva mehitamata õhusõiduki poolt vastu võetud teave kontrollpunkti.

UAV pardal olev navigatsiooni- ja juhtimissüsteem

Pardakompleks "Aist" on täisfunktsionaalne vahend õhusõiduki skeemi mehitamata õhusõiduki (UAV) navigeerimiseks ja juhtimiseks. Kompleks pakub: navigatsiooniparameetrite, orientatsiooninurkade ja UAV liikumisparameetrite (nurkkiirused ja kiirendused) määramist; UAV navigeerimine ja juhtimine lennu ajal mööda etteantud trajektoori; UAV orientatsiooninurkade stabiliseerimine lennu ajal; edastab telemeetrilise teabe edastuskanalisse navigatsiooniparameetrite ja UAV orientatsiooninurkade kohta. BC "Aist" keskne element on väikese suurusega inertsiaalne navigatsioonisüsteem (INS), mis on integreeritud satelliitnavigatsioonisüsteemi vastuvõtjaga. Strapdown INS põhimõttel mikroelektromehaaniliste andurite (MEMS güroskoobid ja kiirendusmõõturid) baasil ehitatud süsteem on ainulaadne kõrgtehnoloogiline toode, mis tagab mis tahes klassi lennukite navigeerimise, stabiliseerimise ja juhtimise kõrge täpsuse. Sisseehitatud staatiline rõhuandur tagab dünaamilise kõrguse ja vertikaalkiiruse tuvastamise. Pardakompleksi koosseis: inertsiaalse navigatsioonisüsteemi plokk; SNS-vastuvõtja; autopiloodi seade; lennuandmete salvestamine; õhukiiruse andur Põhikonfiguratsioonis toimub juhtimine järgmiste kanalite kaudu: aileronid; lift; rool; mootori kontroller. Kompleks ühildub PCM-raadiokanaliga (impulsskoodimodulatsioon) ja võimaldab juhtida UAV-d nii manuaalrežiimis tavalisest kaugjuhtimispuldist kui ka automaatrežiimis vastavalt autopiloodi käskudele. Autopiloodi juhtimiskäsud genereeritakse standardsete impulsilaiusmoduleeritud (PWM) signaalide kujul, mis sobivad enamiku täiturmehhanismide tüüpide jaoks. Füüsilised omadused:

mõõdud, mm: autopiloodi plokk - 80 x 47 x 10; INS - 98 x 70 x 21; SNS-vastuvõtja - 30 x 30 x 10; kaal, kg: autopiloodi üksus - 0,120; INS - 0,160; SNS-vastuvõtja - 0,03. Elektrilised omadused: toitepinge, V - 10...27; voolutarve (max.), W - 5. Keskkond: temperatuur, kraadid C - alates -40 kuni +70; vibratsioon / löök, g - 20.

Juhtimine: RS-232 pordid (2) - andmete vastuvõtt/edastus; RS-422 pordid (5) – side välisseadmetega; PWM-kanalid (12) - juhtimisseadmed; programmeeritavad teekonnapunktid (255) - marsruudi pöördepunktid. Tööpiirkonnad: veeremine - ±180°; kalle - ±90°; suund (raja nurk) - 0...360; kiirendus - ±10 g; nurkkiirus - ±150°/s

Ruumiline asendijuhtimissüsteem UAV-komplekside suure suunaga antennisüsteemide jaoks

Iseenesest on mehitamata õhusõiduk (UAV) vaid osa keerulisest kompleksist, mille üheks peamiseks ülesandeks on saadud info kiire edastamine juhtimiskeskuse (CP) operatiivpersonalile. Stabiilse side tagamise võime on üks olulisemaid omadusi, mis määrab UAV juhtimiskompleksi töövõimed ja tagab UAV-le vastuvõetud teabe edastamise reaalajas kanderaketi operatiivpersonalile. Side tagamiseks suurte vahemaade tagant ja mürakindluse suurendamiseks UAV juhtimiskomplekside ruumilisest valikust tulenevalt kasutatakse nii kanderakettidel kui ka UAV-del laialdaselt suure suunaga antennisüsteeme (AS). Suure suunaga AS-i ruumilise asendijuhtimissüsteemi funktsionaalne skeem, mis tagab UAV juhtimiskompleksides sidesse sisenemise protsessi optimeerimise, on näidatud joonisel fig. üks.

Suure suunaga AS-i juhtimissüsteem (vt joonis 1) sisaldab:

Tegelikult suure suunaga AS, mille raadiotehnilised parameetrid valitakse raadiolingi kaudu vajaliku sideulatuse tagamise nõuetest lähtuvalt.

AS-i servoajam, mis tagab AS-i DN-i ruumilise orientatsiooni sideobjekti eeldatava kiirguse ilmnemise suunas.

Automaatne suunajälgimissüsteem (ASN), mis tagab sideobjekti stabiilse automaatse jälgimise ASN-süsteemi suunatuvastusomaduste enesekindla püüdmise tsoonis.

Raadiovastuvõtja, mis tagab signaali "Side" moodustamise, mis näitab etteantud kvaliteediga teabe vastuvõttu.

Antennisüsteemi juhtimisprotsessor, mis analüüsib AU juhtimissüsteemi hetkeseisu, genereerib servojuhtimissignaale, et tagada AU ruumiline orientatsioon vastavalt lennuülesandele ja ruumilise skaneerimise algoritmile, analüüsib side olemasolu, analüüsib võimalust AU servo lülitamine režiimist "Väline juhtimine" režiimile "Automaatne jälgimine", signaali moodustamine vahelduvvoolu servo ülekandmiseks režiimile "Väline juhtimine".

Riis. Joonis 1. UAV juhtimiskomplekside suure suunaga AS-i ruumilise asukoha juhtimissüsteemi funktsionaalne skeem

Suure suunaga AS-i asendikontrollisüsteemi põhiülesanne on tagada stabiilne side lennuülesandega määratud objektiga.

See ülesanne on jagatud mitmeks alamülesandeks:

AP DN ruumilise orientatsiooni tagamine sideobjekti kiirguse eeldatava ilmnemise suunas ja selle ruumiline stabiliseerimine AU asukoha puhul lennuki pardal.

Sideobjekti kiirguse stabiilse püüdmise tsooni laiendamine diskreetse ruumilise skaneerimise algoritmi abil, millel on deterministlik aegruumiline struktuur.

Sideobjekti tuvastamisel lülitub ASN-süsteemi poolt sideobjekti stabiilse automaatse jälgimise režiimile.

Suhtlusse naasmise võimaluse tagamine selle rikke korral. Deterministliku ruumilis-ajalise struktuuriga diskreetse ruumilise skaneerimise algoritmi puhul saab eristada järgmisi tunnuseid:

AS DN-i skaneerimine toimub ajas ja ruumis diskreetselt. AS-i DN-i ruumilised nihked skaneerimise ajal viiakse läbi nii, et kogu skaneerimistsükli jooksul ei jääks ruumilisi tsoone, mis ei kattuks ASN-süsteemi kindla püüdmise tsooniga (vt joonis 2).

Joonis 2. Näide diskreetse ruumilise skaneerimise korraldamisest asimuut- ja kõrgustasandil

Iga konkreetse skaneerimisalgoritmiga määratud ruumilise asukoha jaoks saab eristada kahte faasi: "Automaatne jälgimine" ja "Väline juhtimine".

"Automaatse jälgimise" faasis hindab ACH süsteem sideobjekti kiirguse vastuvõtmise võimalust RCH valitud ruumilise asukoha jaoks.

Hindamise positiivse tulemuse korral: Ruumiline skaneerimine lõpetatakse. ASN-süsteem jätkab sideobjekti kiirguse automaatset jälgimist vastavalt oma sisemisele algoritmile. Vahelduvvoolu servoajami sisendis võetakse ACH X ACH (t) süsteemist vastu signaale vahelduvvoolu ruumilise orientatsiooni kohta vastavalt sideobjekti voolusuunale. Hindamise negatiivse tulemuse korral: RSN SS liigutatakse ruumiliselt järgmisse skaneerimisalgoritmiga määratud ruumiasendisse.

"Välise juhtimise" faasis genereerib antennisüsteemi juhtimisprotsessori väljund vahelduvvoolu servoajami juhtsignaale. Servo juhtimissignaali komponendid pakuvad:

X 0 - AP AP esialgne ruumiline orientatsioon sideobjekti suunas; ∆X LA (t) – õhusõiduki ruumilise arengu pareerimine; X ALG (t) – ASN süsteemi sideobjekti kiirguse stabiilse püüdmise tsooni laiendamine vastavalt diskreetsele ruumilise skaneerimise algoritmile deterministliku aegruumilise struktuuriga.

Sidetõrke korral alates hetkest T CB=0 (signaali "KOMMUNIKATSIOON" kadumine) salvestatakse seadmesse "Arvutamine ja salvestamine" signaal X ASN (T CB=0) ning AC juhtprotsessor kasutab edaspidi sideobjekti eeldatava suuna väärtusena. Kaasamisprotsessi korratakse ülalkirjeldatud viisil. Režiimis "Väline juhtimine" saab salvestada signaali suure suunaga kõlari servoajami juhtimiseks kanalite "suund", "kõrgus" ja "rull" kaudu.

(1)

Režiimis "Autotracking" saab salvestada suure suunaga kõlari servojuhtimissignaali

(2)

Juhtsignaalide spetsiifilise tüübi määravad antennisüsteemi servoajami konstruktsioonilised omadused.

UAV inertsiaalsüsteem

Mainitud ahela võtmepunktiks on "süsteemi oleku mõõtmine" ehk asukoha koordinaadid, kiirus, kõrgus merepinnast, vertikaalkiirus, orientatsiooninurgad, aga ka nurkkiirused ja kiirendused. TeKnol LLC poolt välja töötatud ja toodetud pardanavigatsiooni- ja juhtimiskompleksis täidab süsteemi oleku mõõtmise funktsiooni väikese suurusega inertsiaalne integreeritud süsteem (MINS). Omades inertsiaalsete andurite triaadi (mikromehaanilised güroskoobid ja kiirendusmõõturid), samuti baromeetrilist kõrgusmõõturit ja kolmeteljelist magnetomeetrit ning kombineerides nende andurite andmed GPS-vastuvõtja andmetega, töötab süsteem välja täieliku navigatsiooni. lahendus koordinaatide ja orientatsiooninurkade osas. TeKnola poolt välja töötatud MINS on terviklik inertsiaalsüsteem, mis rakendab satelliitnavigatsioonisüsteemi vastuvõtjaga integreeritud strapdown INS-i algoritmi. Just selles süsteemis peitub kogu UAV juhtimiskompleksi töö "saladus". Tegelikult töötavad ühes arvutis samaaegselt kolm navigatsioonisüsteemi, kasutades samu andmeid. Me kutsume neid "platvormideks". Iga platvorm rakendab oma juhtimispõhimõtteid, millel on oma "õiged" sagedused (madal või kõrge). Põhifilter valib optimaalse lahenduse ükskõik millisest kolmest platvormist olenevalt liikumise iseloomust. See tagab süsteemi stabiilsuse mitte ainult sirgjoonelisel liikumisel, vaid ka pöörete, koordineerimata pöörete ja puhangulise külgtuule korral. Süsteem ei kaota kunagi silmapiiri, mis tagab autopiloodi õiged reaktsioonid välistele häiretele ja mõjude adekvaatse jaotuse UAV juhtseadmete vahel.

UAV õhusõiduki juhtimissüsteem

UAV-i pardal olev navigeerimis- ja juhtimissüsteem sisaldab kolme komponenti (joonis 1).

1. Integreeritud navigatsioonisüsteem;

2. Satelliitnavigatsioonisüsteemi vastuvõtja

3. Autopiloodi moodul.__

Autopiloodi moodul genereerib juhtimiskäsklusi PWM (impulsi laiusmoduleeritud) signaalide kujul vastavalt arvutisse sisseehitatud juhtimisseadustele. Lisaks UAV juhtimisele on autopiloot programmeeritud juhtima pardaseadmeid:

Videokaamera stabiliseerimine

Aja ja koordinaatidega sünkroniseeritud päästiku vabastamine

kaamera,

langevarju vabastamine,

Lasti maha laskmine või proovide võtmine antud punktis

ja muid funktsioone. Autopiloodi mällu saab salvestada kuni 255 teekonnapunkti. Iga punkti iseloomustavad koordinaadid, läbimise kõrgus ja lennukiirus.

Lennu ajal edastab autopiloot ka telemeetria teavet edastuskanalisse UAV lennu jälgimiseks (joonis 2).

Ja mis on siis "kvaasiautopiloot"? Paljud ettevõtted kinnitavad nüüd, et pakuvad oma süsteemidele automaatset lendu, kasutades "maailma väikseimat autopilooti".

Illustreerivaim näide sellisest lahendusest on Kanada firma Micropilot toodang. Juhtsignaalide genereerimiseks kasutatakse siin "tooreid" - güroskoopide ja kiirendusmõõturite signaale. Definitsiooni järgi ei ole selline lahendus robustne (välismõjudele vastupidav ja lennutingimuste suhtes tundlik) ning on ühel või teisel määral kasutatav vaid stabiilses atmosfääris lennates.

Iga märkimisväärne väline häire (tuulepuhang, ülesvool või õhutasku) põhjustab õhusõiduki orientatsiooni kaotust ja õnnetust. Seetõttu mõistsid kõik, kes on kunagi selliste toodetega kokku puutunud, varem või hiljem selliste autopilootide piiranguid, mida ei saa kasutada kaubanduslikes UAV-süsteemides.

Vastutustundlikumad arendajad, mõistes, et vaja on tõelist navigeerimislahendust, püüavad rakendada navigeerimisalgoritmi, kasutades tuntud Kalmani filtreerimismeetodeid.

Kahjuks pole ka siin kõik nii lihtne. Kalmani filtreerimine on lihtsalt matemaatiline abiseade, mitte probleemi lahendus. Seetõttu on võimatu luua tugevat stabiilset süsteemi lihtsalt standardse matemaatilise aparatuuri ülekandmisega MEMS-i integreeritud süsteemidesse. Nõuab konkreetse rakenduse jaoks peen- ja peenhäälestamist. Sel juhul tiivulise skeemi manööverdatava objekti jaoks. Meie süsteem rakendab enam kui 15-aastast kogemust inertsiaalsete süsteemide ja algoritmide väljatöötamisel INS-i ja GPS-i integreerimiseks. Muide, inertsiaalsüsteemide oskusteave on maailmas vaid üksikutel riikidel. See on

Venemaa, USA, Saksamaa, Prantsusmaa ja Ühendkuningriik. Selle oskusteabe taga on teadus-, disaini- ja tehnoloogiakoolid ja vähemalt

on naiivne arvata, et sellist süsteemi saab “põlve peal” välja töötada ja toota instituudi laboris või lennuvälja angaaris. Amatöörlik lähenemine, nagu ka kõigil muudel juhtudel, on lõppkokkuvõttes täis rahalisi kaotusi ja ajakaotust. Miks on automaatne lend kütuse- ja energiakompleksi ettevõtete lahendatavate ülesannete jaoks nii oluline? On selge, et õhuseirel endal pole alternatiivi. Torustiku ja muude rajatiste seisukorra jälgimist, turva-, seire- ja videovalve ülesandeid saab kõige paremini lahendada õhusõidukite abil. Kuid kulude vähendamine, lendude regulaarsuse tagamine, info kogumise ja töötlemise automatiseerimine - siin pööratakse täiesti õigustatult tähelepanu mehitamata sõidukitele, mis tõestab spetsialistide suurt huvi käimasoleva näituse ja foorumi vastu. Kuid nagu näitusel nägime, võivad mehitamata süsteemid olla ka keerulised ja kallid süsteemid, mis nõuavad tuge, hooldust, maapealset infrastruktuuri ja operatiivteenuseid. Suurel määral kehtib see komplekside kohta, mis loodi algselt sõjaliste probleemide lahendamiseks ja on nüüd kiiresti kohandatud majanduslikele rakendustele. Vaatame operatiivseid probleeme lähemalt. UAV juhtimine on hästi koolitatud professionaali ülesanne. USA armees saavad UAV-operaatoritest pärast aastast väljaõpet ja väljaõpet aktiivsed õhuväe piloodid. See on paljuski keerulisem kui lennuki juhtimine ja nagu teate, on enamik mehitamata lennukiõnnetusi põhjustatud piloodi ja operaatori veast. Täisväärtusliku automaatjuhtimissüsteemiga varustatud automaatsed UAV-süsteemid nõuavad maapealse personali minimaalset väljaõpet, lahendades ülesandeid baasist suurel kaugusel, kontaktivabalt maapealse jaamaga, igasuguste ilmastikutingimuste korral. Neid on lihtne kasutada, need on mobiilsed, kiiresti kasutuselevõetavad ega vaja maapealset infrastruktuuri. Võib väita, et täisväärtusliku ACS-iga varustatud UAV-süsteemide kõrged omadused vähendavad tegevuskulusid ja personalivajadusi.

Automaatsed UAV-süsteemid

Millised on reaalse inertsiaalsüsteemiga pardakompleksi kasutamise praktilised tulemused? Ettevõte TeKnol on välja töötanud ja pakub klientidele automaatseid kiirkasutusega UAV-süsteeme seire- ja õhuseireülesannete lahendamiseks. Neid süsteeme esitletakse meie näituseboksis.

Autopiloot pardal oleva navigatsiooni- ja juhtimiskompleksi osana pakub

Automaatne lend mööda etteantud marsruuti;

Automaatne õhkutõus ja maandumine;

Etteantud kõrguse ja lennukiiruse säilitamine;

Orientatsiooninurkade stabiliseerimine;

Pardasüsteemide tarkvaraline juhtimine.

Operatiivne UAV.

Mitmeotstarbelist UAV-süsteemi arendab Transas ja see on varustatud TeKnola navigatsiooni- ja juhtimissüsteemiga.

Kuna väikesemõõtmelise UAV juhtimine on kõige keerulisem ülesanne, toome näiteid 3,5 kg stardimassiga toimiva mini-UAV pardanavigatsiooni- ja juhtimiskompleksi tööst.

Maastiku õhuvaatluse läbiviimisel lendab UAV mööda jooni intervalliga 50–70 meetrit. Autopiloot tagab marsruudi jälgimise mitte üle 10-15 meetri hälbega tuule kiirusel 7 m/s (joonis 5).

On selge, et kõige kogenum piloot-operaator ei suuda sellist juhtimistäpsust pakkuda.

Riis. 5: mini-UAV marsruut ja lennutrajektoori piirkonna mõõdistamisel

Etteantud lennukõrguse hoidmise tagab ka MINS, mis arendab GPS-andmetel, baromeetrilisel kõrgusemõõtjal ja inertsiaalanduritel põhinevat integreeritud lahendust. Automaatlennu ajal marsruudil tagab õhudessantkompleks kõrguse hoidmise täpsuse 5 meetri piires (joonis 6), mis võimaldab lennata enesekindlalt madalatel kõrgustel ja maastikku vältides.

Joonisel 7 on näidatud, kuidas ACS toob UAV manöövri ajal külgtuule puhangu mõjul kriitilisest 65º pöördest välja. Ainult tõeline INS pardal oleva juhtimiskompleksi osana suudab pakkuda UAV orientatsiooninurkade dünaamilist mõõtmist ilma "horisonti kaotamata". Seetõttu ei läinud meie mehitamata õhusõidukite testimise ja käitamise käigus autopiloodi kontrolli all lennates kaotsi ükski lennuk.

Teine UAV-i oluline funktsioon on videokaamera juhtimine. Lennu ajal tagatakse ettevaatekaamera stabiliseerimine UAV-i rulluvõnkumiste harjutamisega vastavalt autopiloodi signaalidele ja MINS-i andmetele. Seega on videopildi pilt vaatamata lennuki veerekõikumistele stabiilne. Aerofotograafia ülesannetes (näiteks kavandatavast tööpiirkonnast aerofoto koostamisel) on aerofotode korrigeerimiseks ja kaadri õmblemise automatiseerimiseks hädavajalik täpne teave UAV orientatsiooninurkade, koordinaatide ja kõrguse kohta.

TeKnol LLC arendab ka mehitamata aerofotograafia kompleksi. Selleks viimistletakse digikaamera ja lülitatakse see autopiloodi juhtimisahelasse. Esimesed lennud on kavandatud 2007. aasta kevadel. Lisaks mainitud kiire kasutuselevõtuga UAV-süsteemidele juhib UAV-i navigeerimis- ja juhtimissüsteemi SKB Topaz (Voron UAV), mis on paigaldatud Transase väljatöötatud uuele UAV-le (mitmeotstarbeline UAV-kompleks Dozor) ja seda testitakse Global Teknik mini-ga. UAV-d (Türgi). Läbirääkimised käivad teiste Venemaa ja välismaiste klientidega. Ülaltoodud teave ja, mis kõige tähtsam, lennukatsete tulemused näitavad selgelt, et ilma tõelise inertsiaalsüsteemiga varustatud täieõigusliku pardajuhtimiskompleksita on võimatu ehitada kaasaegseid kaubanduslikke UAV-süsteeme, mis suudavad probleeme ohutult, kiiresti lahendada. mis tahes ilmastikutingimustes minimaalsete tegevuskuludega. Selliseid komplekse toodab TeKnol massiliselt.

leiud

UAV pardaseadmete läbimõeldud koosseis võimaldab lahendada rahvamajanduse huvides mitmesuguseid ülesandeid maastiku ja inimesele raskesti ligipääsetavate alade jälgimiseks. Telekaamerate kasutamine pardaseadmetes võimaldab hea ilmastikunähtuse ja valgustuse tingimustes tagada aluspinna kõrge eraldusvõime ja üksikasjaliku jälgimise reaalajas. DFA kasutamine võimaldab kasutada mehitamata õhusõidukeid aerofotograafiaks antud piirkonnas koos hilisema üksikasjaliku tõlgendusega. TPV-seadmete kasutamine võimaldab tagada UAV-de ööpäevaringse kasutamise, kuigi madalama eraldusvõimega kui telekaamerate kasutamisel. Kõige otstarbekam on sünteesitud pildi moodustamisega keerukate süsteemide, näiteks TV-TVS, kasutamine. Sellised süsteemid on aga endiselt üsna kallid. Radari olemasolu pardal võimaldab teil saada teavet madalama eraldusvõimega kui TV ja TVW, kuid ööpäevaringselt ja ebasoodsate ilmastikutingimuste korral. Vahetatavate seadmete moodulite kasutamine visuaalse teabe hankimiseks võimaldab vähendada kulusid ja ümber konfigureerida pardaseadmete koostist, et probleem konkreetsetes rakendustingimustes lahendada. Stabiilse side pakkumise võime on üks olulisemaid omadusi, mis määravad UAV juhtimiskompleksi töövõime. Kavandatav süsteem suure suunaga AS-i ruumilise asukoha juhtimiseks UAV juhtimiskompleksides tagab sidesse sisenemise protsessi optimeerimise ja võimaluse side kaotsimineku korral taastada. Süsteem on rakendatav kasutamiseks mehitamata õhusõidukitel, samuti maapealsetel ja õhus paiknevatel juhtimispostidel.

Kasutatud Raamatud

1. http://www.airwar.ru/bpla.html

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/UAV

3. http://www.ispl.ru/Sistemy_upravleniya-BLA.html

4. http://teknol.ru/products/aviation/uav/

5. Orlov B.V., Mazing G.Yu., Reidel A.L., Stepanov M.N., Topcheev Yu.I. - Mehitamata õhusõidukite reaktiivmootorite projekteerimise alused.

Vene Föderatsiooni Föderaalne Haridusamet

Riiklik erialane kõrgharidusasutus

"Lõuna-Uurali Riiklik Ülikool"

Lennundusteaduskond

Õhusõidukite ja kontrolli osakond

kosmosetehnika ajaloos

Mehitamata õhusõidukite juhtimissüsteemide kirjeldus

Tšeljabinsk 2009

Sissejuhatus

Lugu

Mehitamata õhusõidukite navigatsioonikompleksi ehitamise arhitektuur võib olla erinev, olenevalt nõuetest ja täidetavast ülesandest, millest peamisi käsitletakse allpool.

Nagu näitavad kogemused mehitamata õhusõidukite arendamisel, on UAV juhtimisahelas kaks põhielementi. Esimene on täidesaatev, st. see on purilennuk ise koos jõujaama ja roolimehhanismidega. Teine on käsk. See on element, mis seab lennule ülesande, teeb vajaduse korral otsuse lennuprogrammi muutmise kohta, teostab lennuki liikumise korrektsiooni, kui see kaldub kõrvale etteantud liikumistrajektoorist.

UAV juhtimiskompleksi ehitamisel võetakse käsuelement või selle osa sõidukist välja ja ühendatakse ülekandeliini abil täidesaatva elemendiga.

Suurimad raskused tekivad juhtimissüsteemi (CS) arendamisel. Selle põhjuseks on asjaolu, et UAV peab täitma ülesandeid autonoomsetes lennutingimustes, mistõttu peab sellel olema terviklik funktsionaalselt suletud juhtimissüsteem. Lisaks põhjustavad mehitamata õhusõidukite väikesed mõõtmed ja kaal nende objektide välismõjude arvu ja ulatuse suurenemist võrreldes olemasolevate õhusõidukitega ning seetõttu karmistavad nõuded CS-i elementide baasile. Sellega seoses peaks SU lahendama järgmised ülesanded:

objekti liikumise parameetrite stabiliseerimine erineva iseloomuga väliste häirete suhtes;

väliste andmete analüüs pardavahenditega ja prioriteetse eesmärgi määramine sõltuvalt UAV-le antud ülesandest;

optimaalse liikumistrajektoori arvutamine, et vähendada liikumisaega ja UAV ressursside kulu;

trajektoori pidamise õigsuse kontroll;

juhtimisobjekti tõrketaluvuse tagamine või selle omaduste muutuste kompenseerimine rongisiseste vahenditega;

suuremahuliste arvutusoperatsioonide teostamine reaalajas UAV juhtimisalgoritmide rakendamiseks.

Tuleb rõhutada, et CS-i põhiülesanne on juhtida massikeskme liikumist (kolm juhtimiskanalit) ja UAV-i nurkliikumisi massikeskme suhtes (kolm juhtimiskanalit). Kui lennuki liikumist antud trajektooril ei ole vaja täpselt säilitada, siis juhitakse ainult selle nurkseid liikumisi. Nurkliigutuste juhtimine annab UAV täpselt määratletud asukoha ruumis massikeskme kiirusvektori suhtes. Massikeskme liikumise juhtimine tagab lennu parimat (optimaalset) trajektoori pidi, näiteks lühimat teed mööda kõige lühema ajaga.

Seega on UAV lennujuhtimine taandatud selle liikumise parameetrite kontrollimisele: nurkkoordinaadid, nurkkiirused ja kiirendused, lineaarsed koordinaadid (kaugus, kõrgus, külgliikumine) jne.

Olemasolevad juhtimissüsteemid jagunevad autonoomseteks ja mitteautonoomseteks. Lisaks saab eraldi rühmana välja tuua kombineeritud SS-id. Autonoomsete juhtimissüsteemide eripäraks on see, et liikumisjuhtimissignaale genereerivad täielikult pardal asuvad seadmed ja see seade ei saa pärast käivitamist juhtimispunktilt teavet. Autonoomsed juhtimissüsteemid töötavad vastavalt etteantud programmile.

Autonoomsete süsteemide kasutamisel on juhtsignaalide saamiseks kaks meetodit. Eelnevalt on võimalik enne starti välja arvutada, kuidas peaksid ajas muutuma UAV liikumise peamised parameetrid (kiirus, nurk jne), mis määravad liikumise trajektoori. Saadud ajafunktsioonid sisestatakse määratud väärtuste või programmidena juhtimissüsteemi spetsiaalsetesse seadmetesse. Pärast käivitamist, UAV-i lennu ajal, vastavad seadmed muudavad pidevalt määratud parameetrite praeguseid (tegelikke) väärtusi. Juhtsüsteem võrdleb parameetrite arvutatud väärtusi praeguste väärtustega ja kui need ei ole võrdsed, genereerib vastavad juhtsignaalid. Kui mehitamata õhusõidukile on paigaldatud seadmed, mis võimaldavad selle koordinaatide pidevat mõõtmist ruumis, saab autonoomset juhtimist teostada erineval viisil. Seadmetelt saadud koordinaadid sisestatakse automaatselt pardaarvutisse, mis vastavalt etteantud programmile arvutab juhtsignaalide suuruse. Seetõttu ei ole teatud trajektoor ette määratud, vaid arvutatakse iga kord sõltuvalt hetkekoordinaatidest. Sel juhul eeldatakse, et objekti koordinaadid on eelnevalt arvutusseadmesse salvestatud. Selliste juhtimissüsteemide tööd ei mõjuta kunstlikult tekitatud häired. See on nende peamine eelis. Lisaks saab neid süsteeme kasutada pika lennuulatusega UAV-de juhtimiseks.

Satelliitnavigatsioonisüsteemi (SNS) vastuvõtja standardtöö ajal määrab õhusõiduk oma koordinaadid iga sekundi järel. Vastuvõtja ümberkonfigureerimisel saab suurendada enda koordinaatide määramise sagedust. Praktikas ei anna sageduse suurendamine koordinaatide määramise täpsust, kuna koordinaatide muutumise kiirus seab piirangud UAV manööverdusvõimele. Liikumise iseloom muutub ühe sekundi jooksul vähe ning UAV asukohta saab üsna täpselt välja arvutada nii selle eelmise asukoha, lennudünaamika kui ka praeguse manöövri järgi. Tegelikkuses pole ülesanne mitte ainult teada, kus ja mis ajal objekt asub, vaid olenevalt selle asukohast ka vastuse väljatöötamine.

Seega võib olukorra jagada kolme tingimuslikku kategooriasse. Esimene on kõige lihtsam jälgimise juhtum. Süsteemi ülesanne on fikseerida objekti asukoht viitega ajale. Teine on esimese laiendus. Pealegi genereerib süsteem lisaks vaatlusele ka enda sees vastuse (signaliseerimine, arvutusprotseduuride komplekt, sisemise käsu genereerimine). Sel juhul on vastuse väljatöötamiseks ja selle täitmiseks kuluv aeg tühine võrreldes objekti asukoha lugemise diskreetsusega. Kolmas kategooria on teisel juhul arvutatud andmete edastamine lennukisse tagasi. Näiteks selleks, et korrigeerida selle liikumist. Siin lisanduvad koordinaatide lennukilt vaatluspunkti edastamise, käsu genereerimise ja käsu sõidukisse tagasi saatmise ajad.

Mõelge käsuelemendi asukohale juhtimiskeskuses.

Üks UAV juhtimismeetodeid on piloteerimine (joonis 1.2).

Videoteave

UAV on mehitamata õhusõiduk. Neid nimetatakse ka droonideks (inglise keelest drone) või lihtsalt droonideks. Tegelikult pole droone. Igal UAV-l on oma pilootoperaator ja mõnel droonil on kaks või kolm operaatorit. Sel juhul tähendab mõiste "mehitamata" seda, et piloot ei viibi lennuki pardal (LA). Aga ikkagi juhib inimene luure- või löögidrooni.

UAV-de kasutamine sõjalistes konfliktides, milles osaleb Ameerika armee, on viimastel aastatel kordades kasvanud. Sellega seoses plaanis USA Kongress 2013. aastal kasutusele võtta medali "Sõjaliste eriteenete eest", mis pidi saama sõjalistes konfliktides osalenud droonioperaatoritele ja lahingküberüksuste spetsialistidele. Kuid tõeliste veteranide, tõelistes lahingutes osalejate õigustatud nördimus oli nii suur, et medal jäeti vaikselt ilma suurema kärata ära. See räägib esiteks operaatorite mitu korda suurenenud osalemisest vaenutegevuses ja teiseks UAV-operaatorisüsteemis puhkevast konfliktist.

Mis on droonipiloodi operaator? Sõjaväelane, kes teeb vastutustundlikke otsuseid relvade kasutamise kohta? Või lihtsalt mängija, kes kontrollib virtuaalselt kallist mänguasja eemalt? Drooni ülesanne ei ole kokpitis istujat ohustada. Tõepoolest, operaatorile, kes on sõjategevuse sündmuspaigast palju miile eemal, pole füüsilist ohtu. Kuid nagu Ameerika psühholoogid ja arstid on välja selgitanud, on relvade kasutamisega sõjalisi operatsioone läbi viinud UAV operaator tõsise psühholoogilise stressi all. Ta on isegi altid traumajärgsetele sündroomidele, nagu võitleja, kes osales otseselt lahingutegevuses. Ükskõik kui automatiseeritud droon ka poleks, vastutab inimene oma tegude, relvade kasutamise eest. Operatiiv-taktikaliste mehitamata õhusüsteemide (UAC) käitamise kogemus on näidanud, et kolmeliikmeline meeskond on juhtimiseks ja otsuste langetamiseks kõige tõhusam.

Esimene on piloot ise, kes juhib UAV-d, teine meeskonnaliige on lahingusüsteemide operaator. Tema ülesannete hulka kuulub sihtmärgi avastamine, tuvastamine ja otsuste tegemine relvade kasutamise kohta. Kolmas personalist on intelligentsete süsteemide operaator, kellel on kogemusi mehitamata õhusõidukite juhtimises ja kellel on intelligentsed tugisüsteemid, mis aitavad pilooti, kellel on otsuste tegemisel suurepärane reaktsioon. See meeskond koos oma tööjaamadega on ühendatud kohalikku võrku ja asub samas operaatoriruumis.

Ruum on mobiilne ja varustatud kõigi vajalike multifunktsionaalsete juhtseadiste, multifunktsionaalsete monitoride ja manuaaljuhtimisseadmetega. Käepidemete hulka kuuluvad lennuki käepidemed ja mängujuhtnuppude moodi käepidemed. Vaatamata tohutule hulgale kaasaegsetele seadmetele, ei piisa sellest ilmselgelt suure hulga sissetuleva ja töödeldud teabe jaoks. Seda mõistavad hästi piloodid, kes teavad, mis vahe on lennusimulaatoril ja pärislennul. Ükskõik kui täiuslik lennusimulaator või simulaator ka poleks, on sellel üks oluline puudus, nn "sensoorne nälg". See on ennekõike ülekoormuste puudumine, mida piloot tunneb lennul "viienda punktiga".

Tabamatu muutus lennuki ruumis saab kogenud piloodile kohe selgeks just selle kurikuulsa “viienda punktiga” ja see pole nali, seda tunnet koges nende ridade autor omal nahal. Väike vertikaalne või külgkoormus ütleb lennu kohta rohkem kui kõik instrumendid kokku. Seega jääb UAV-operaator just nendest tunnetest ilma. Kui lisada siia mootori heli puudumine ja võimetus heita silmapilk vasakule-paremale, üles-tagasi, saab selgeks mõiste "sensoorne nälg". Töö UAV-piloodi tagasiside kallal on nüüd täies hoos. Näiteks võivad ekraanil oleva pildi värinad ja lennukepi vibratsioon operaatorile öelda, et lennuk on sisenenud turbulentsi tsooni, mis võimaldab tal kiiresti reageerida ebasoodsatele lennuolukordadele.

Esialgu värvati operaatorid endiste või praeguste pilootide seast. Kuid aja jooksul sai selgeks, et reaktsioonikiiruse osas sai "viiendat punkti" tundmata selgeks, et professionaalid jäävad oluliselt alla tavalistele mänguritele, kellel on kogemusi lennusimulaatoritega arvutites või mängukonsoolides, nagu Playstation või XBox. . UAV-dega nullist lendama õppivad operaatorid omandasid keeruka varustuse ja lennukijuhtimise kiiremini, erinevalt pilootidest, kes tegid rohkem vigu ja õppisid aeglasemalt.

Kuid sellega seoses ei ole probleem enam tehnilist laadi, vaid moraalset ja eetilist laadi. Professionaalne sõjaväelendur on keerulist lennutehnoloogiat valdanud aastaid, samuti valmistub ta vastu võtma vastutusrikkaid otsuseid ekstreemsetes lahingutingimustes. Ta on selgelt teadlik kogu vastutusest sõjarelvade kasutamise, väga kalli lennuki juhtimise eest. Ta ise on asjade kiuste, ohus, tema jaoks pole see virtuaalne reaalsus. Mängijate poolt värvatud tsiviilisikutest operaator ei ole alati teadlik piirist virtuaalse ja reaalse ruumi vahel. Tema jaoks jääb mänguhetk miljondollarilise drooni juhtimiseks. Nüüd on "operaator-UAV" süsteemis kümme automatiseerimisastet. Alates inimoperaatori täielikust kontrollist ja otsustamisest kuni drooni täieliku autonoomiani, kus inimene on vaid vaatleja, kes ei tee ühtegi otsust. Kui esimese variandi puhul kannab kogu moraalne ja juriidiline vastutus käskluse “tule” andmise eest täielikult inimene, siis teises variandis automaatika, robot. Ja siis võivad ebaõnnestumised või talitlushäired põhjustada surmavaid tagajärgi. Nüüd on USA laborites käimas droonirobotiga suhtlemiseks mõeldud häälliidese uurimine ja arendus. Ja selleks, et teha vastutustundlik otsus relvade kasutamise kohta, saavad nad ühise otsuse välja töötada, olles eelnevalt olukorda "arutanud".

Nüüd püsib trend, et inimoperaatoril on tehtavate otsuste eest suurem vastutus. Isegi raskete multifunktsionaalsete UAV-de maandumise teostab operaator. Droonid on altid järsemale maandumislibisemisele, suurematele g-jõududele ja raskemale maandumisrajale, mis sageli põhjustab stardi- ja maandumisseadme või lihtsalt teliku rikke. Ja praegu istutavad mehitamata õhusõidukeid peamiselt pilootoperaatorid, sest raske drooni hind on kümneid miljoneid dollareid.

Aastaks 2030 on plaanis konstrueerida täielikult autonoomne droonrobot, mis teeb autonoomselt kõik otsused kuni sihtmärgi valimise ja lahingulöögi andmiseni. Seni on UAV juhtimisel juhtival kohal endiselt inimene, piloot, operaator, kes on teadlik täielikust vastutusest kellegi elu eest.

Valeri Smirnov spetsiaalselt