Способ автоматизированного контроля и управления авиационными беспилотными системами

Изобретение относится к способу автоматизированного контроля и управления беспилотными авиационными системами (БАС), при котором осуществляют радиосвязь с наземными станциями управления, каждой из которых присваивается свой идентификационный номер. Наземная станция управления передает команды управления и свой идентификационный номер каждой из БАС, находящейся в пределах ее радиовидимости, а также координаты и параметры движения других БАС, которые также обмениваются друг с другом сообщениями, содержащими идентификационный номер той наземной станции, которая в данный момент производит управление движением. При получении идентификационного номера наземной станции от окружающих БАС производят ретрансляцию полученного сообщения по адресу наземной станции управления для формирования канала управления. При невозможности организовать канал управления БАС переходит в режим автономного полета в ожидании сигналов оповещения от окружающих БАС. Обеспечивается повышение управляемости БАС и безопасность их полетов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Техническое решение относится к области информационно-измерительной техники, а именно к автоматизированным системам управления и контроля. Способ относится к системам управления и контроля беспилотными авиационными системами для обеспечения безопасности их полета, но может быть применен и на других транспортных средствах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время широкое распространение получают различные системы и способы доставки товаров и грузов с помощью БАС (беспилотные авиационные системы).

Известна система навигации БАС, описанная в патенте США №8626361, опубликованном 25.11.2008. В известной системе первый БАС содержит данные, представляющие собой маршрут полета первого БАС и наземную станцию. Наземная станция принимает данные с БАС, представляющие собой маршрут полета первого БАС, рассчитывает маршрут полета для второго БАС, таким образом, чтобы траектории полета первого БАС и второго БАС не пересекались, и передает рассчитанный маршрут полета на второй БАС.

Известна система учета положения БАС, описанная в патенте США №8386175, опубликованном 18.03.2010. Известная система включает в себя систему отчетности управления воздушным движением (УВД) в сочетании с наземной станции управления (НСУ), УВД включает в себя систему автоматической трансляции наблюдения за БАС и информации о трафике услуг вещания, приемопередатчик и один или более телекоммуникационных модемов. НСУ выполнена с возможностью приема данных о позиции БАС в воздушном пространстве и сообщает позицию БАС в воздушном пространстве оператору УВД или в коммуникационный центр через приемопередатчик. УВД также может быть выполнен с возможностью отображения положения БАС в воздушном пространстве, на одном или более экранах.

Известна система управления БЛА, описанная в патенте США №8521339, опубликованном 08.04.2010. В известной системе организована удаленная связь между БАС и базовой станцией. БАС передает на базовую станцию свои координаты с привязкой к карте, базовая станция определяет вектора скорости для БАС и направляет БАС в соответствии с определенным вектором скорости до тех пор, пока БАС не достигнет цели.

Известна система безопасности полетов БАС в гражданском воздушном пространстве, описанная в патенте США №8838289, опубликованном 07.02.2008. Известная система включает в себя: наземную станцию, оснащенную системой технического зрения; БАС; удаленный оператор, управляющий наземной станцией; канал связи между БАС и наземной станцией; систему на борту БАС для обнаружения присутствия и положение вблизи воздушных судов и передачи этой информации удаленному оператору.

Из предшествующего уровня техники известен способ управления беспилотным летательным аппаратом и устройство для его реализации (см. патент RU №2390815, опубл. 27.05.2010 г.), характеризующий управление одним или несколькими беспилотными летательными аппаратами, каждый из которых оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктом управления, который оборудован автоматизированным рабочим местом оператора, при этом передача команд управления движением беспилотного летательного аппарата, передача данных о координатах и параметрах его движения, а также передача идентификационных номеров и данных о координатах и параметрах движения других подвижных объектов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости, производится в один или несколько общих радиоканалов, причем трансляция сообщений каждой передающей радиостанцией производится в заранее заданный отрезок дискретной шкалы единого времени с временным упреждением, которого достаточно для компенсации запаздывания в получении и исполнении указанных команд.

Типовая структура системы управления для БАС состоит из различных источников данных. Полученные данные попадают в блок бортовой системы управления (БАСУ), где производится оценка параметров движения объекта и выработка управляющих воздействий на исполнительные механизмы объекта. В качестве входных данных блок системы управления также может принимать внешние управляющие воздействия. Выработанные значения сигналов управления подаются на органы управления полетом БАС. В памяти БАСУ хранятся программы выполнения полета и конфигурации блока управления, изменяющиеся под воздействием определенных событий, происходящих на БАС в полете.

Недостатком известного способа управления беспилотным летательным аппаратом является то, что управление и контроль БАС осуществляется с наземного пункта управления в пределах радиовидимости. Это создает обстоятельства, которые снижают уровень безопасности полетов.

СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим аналогам. Задачей заявляемого способа автоматизированного контроля и управления авиационными беспилотными системами является расширение зон управления БАС, в том числе и вне зоны радиовидимости, что повысит уровень обеспечения безопасности полетов на всех участках полета БАС.

Технический результат от использования данного технического решения заключается в улучшении управляемости БАС и повышении безопасности эксплуатирования БАС во время полетов.

Технический результат заявляемого способа обеспечивается за счет придание БАС функций «летающего» ретранслятора по принятию и передачи информации с БАС, находящегося в зоне его радиовидимости и последующей доставки этой информации в наземный пункт управления, с которого осуществляется контроль и управление данным БАС. Трафик сигнала связи может осуществляться через несколько БАС, а также другим доступным и разрешенным линиям связи и будет определяться загрузкой этих линий связи.

Способ автоматизированного контроля и управления авиационными беспилотными системами, которые оборудованы бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемопередающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора, отличающийся тем, что всем наземным станциям управления и контроля за полетами БАС присваиваются идентификационные номера, которые передаются при передаче команд управления движением беспилотного летательного аппарата, передаче данных о координатах и параметрах его движения, а также передаче идентификационных номеров и данных о координатах и параметрах движения других подвижных объектов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости с идентификационными номерами наземных станций управления и контроля за их полетом, причем в передаваемом сообщении с БАС указывается идентификационный номер наземной станции, которая осуществляет контроль и управление его полетом, который свидетельствует о необходимости ретрансляции полученного сообщения по этому адресу, а сформированный трафик сигнала связи служит каналом управления и контроля за полетом БАС, причем, когда трафик сигнала контроля и управления невозможно организовать, то БАС переходит в режим автономного полета, осуществляя прием сигналов оповещения от приближающихся БАС.

Общий канал с временным разделением может быть организован различными способами. Наиболее полно его достоинства проявляются в случае системы автоматического зависимого наблюдения (АЗН) в режиме радиовещания. Использование общего узкополосного радиоканала с временным разделением позволит существенно повысить помехозащищенность по сравнению с широкополосными ЛПД.

Это позволит эффективным путем решить проблемы информативности средств наблюдения за воздушной обстановкой, а также применение эффективных способов управления БАС.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема управления и контроль полета БАС с наземного пункта управления, вне пределов прямой радиовидимости;

Фиг. 2 - схема автономного полета БАС при отсутствии других БАС в пределах прямой радиовидимости;

Фиг. 3 - схема автономного полета БАС при наличии других БАС в пределах прямой радиовидимости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Данное техническое решение обеспечивает улучшение управляемости БАС и повышение безопасности эксплуатирования БАС во время полетов.

Технический результат заявляемого способа обеспечивается за счет придания БАС функций «летающего» ретранслятора по принятию и передачи информации с БАС, находящегося в зоне его радиовидимости и последующей доставки этой информации в наземный пункт управления, с которого осуществляется контроль и управление данным БАС. Трафик сигнала связи может осуществляться через несколько БАС, а также другим доступным и разрешенным линиям связи, и будет определяться загрузкой этих линий связи.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления беспилотными летательными аппаратами, которые оборудованы бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с пунктом управления, который оборудован автоматизированным рабочим местом оператора, который наделяется идентификационным номером, при этом передача команд управления движением беспилотного летательного аппарата, передача данных о координатах и параметрах его движения, а также передача идентификационных номеров и данных о координатах и параметрах движения других подвижных объектов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости, производится в один или несколько общих радиоканалов, причем в передаваемом сообщении с БАС указывается идентификационный номер наземной станции, которая осуществляет контроль и управление его полетом, который свидетельствует о необходимости ретрансляции полученного сообщения по этому адресу, а сформированный трафик сигнала связи служит каналом управления и контроля за полетом БАС, причем, когда трафик сигнала контроля и управления невозможно организовать, то БАС переходит в режим автономного полета, осуществляя прием сигналов оповещения от приближающихся БАС, обеспечивая безопасность полета.

Общий канал с временным разделением может быть организован различными способами. Наиболее полно его достоинства проявляются в случае системы автоматического зависимого наблюдения (АЗН) в режиме радиовещания. Использование общего узкополосного радиоканала с временным разделением позволит существенно повысить помехозащищенность по сравнению с широкополосными ЛПД (линии передачи данных).

Это позволит эффективным путем решить проблемы информативности средств наблюдения за воздушной обстановкой, а также применение эффективных способов управления БАС.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны схемы осуществления контроля и управления БАС, реализующего заявленный способ.

Управление и контроль полета БАС с наземного пункта управления, даже вне пределов прямой радиовидимости, осуществляется следующим образом.

На Фиг. 1 показана схема управления и контроля полета БАС с наземного пункта управления, вне пределов прямой радиовидимости.

Наземную станция НС1 контролируют в зоне радиовидимости сектора, в которой находятся БАС - Б11, Б12, Б23.

Наземную станция НС2 контролируют в зоне радиовидимости сектора, в которой находятся БАС - Б23, Б34, Б45.

Наземную станция НС3 контролируют в зоне радиовидимости сектора, в которой находятся БАС - Б45, Б56, Б67.

БАС Б77 находится вне зон радиовидимости наземных станций НС1, НС2, НС3.

На схеме показаны два возможных трафика (пунктирный и штрихпунктирный) сигнала осуществления контроля наземной станцией НС1 беспилотника Б77, который находится вне зоны всех наземных станций.

На Фиг. 2 показана схема автономного полета БАС Б33, при отсутствии других БАС в пределах прямой радиовидимости и вне зоны всех наземных станций.

На Фиг. 3 показана схема автономного полета БАС Б34, Б45, Б56, которые находятся в пределах прямой радиовидимости, но вне зоны всех наземных станций.

Эти схемы наглядно показывают, как осуществляется управление и контроль полета БАС с наземного пункта управления, даже вне пределов прямой радиовидимости, обеспечивая безопасность полетов БАС, находящихся в зонах прямой радиовидимости, зонах отсутствия прямой видимости, а также в абсолютно свободных от полета зонах.

Специалисту в данной области очевидно, что конкретные варианты осуществления способа автоматизированного контроля и управления авиационными беспилотными системами были описаны здесь в целях иллюстрации, допустимы различные модификации, не выходящие за рамки и сущности объема технического решения.

1. Способ автоматизированного контроля и управления авиационными беспилотными системами, которые оборудованы бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора, отличающийся тем, что всем наземным станциям управления и контроля за полетами БАС присваиваются идентификационные номера, которые передаются при передаче команд управления движением беспилотного летательного аппарата, передаче данных о координатах и параметрах его движения, а также передаче идентификационных номеров и данных о координатах и параметрах движения других подвижных объектов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости с идентификационными номерами наземных станций управления и контроля за их полетом, причем в передаваемом сообщении с БАС указывается идентификационный номер наземной станции, которая осуществляет контроль и управление его полетом, который свидетельствует о необходимости ретрансляции полученного сообщения по этому адресу, а сформированный трафик сигнала связи служит каналом управления и контроля за полетом БАС, причем, когда трафик сигнала контроля и управления невозможно организовать, то БАС переходит в режим автономного полета, осуществляя прием сигналов оповещения от приближающихся БАС.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве трафика сигнала связи используют общий узкополосный радиоканал с временным разделением.



 

Похожие патенты:

Многофункциональный центр управления движением и моделирования динамики летательных аппаратов содержит быстровозводимые здания в виде сборно-разборных модулей каркасной конструкции, каналы связи, командный блок, учебный блок, серверный блок, навигационный блок, пользовательский блок, мобильный блок, блок наземных робототехнических средств.

Изобретение относится к анализу техники пилотирования по данным бортовых устройств регистрации параметрической полетной информации. Для анализа техники пилотирования осуществляют формализацию курсов боевой подготовки определенным образом, разрабатывают и вводят в базу данных методические схемы упражнений, разрабатывают полетные задания на основе формализованного курса и методических схем, разрабатывают модели идентификации для различных элементов полета, считывают зарегистрированную информацию с бортового устройства регистрации, производят идентификацию элементов полета, сравнивают результаты идентификации с данными полетного задания, оценивают полноту и последовательность его выполнения, оценивают отдельные элементы полета и полет в целом, анализируют технику пилотирования с выявлением нарушений методики выполнения элементов полета, записывают результаты в базу данных статистики, получают обобщенные данные о летной подготовке экипажей авиационной части.

Группа изобретений относится к способу и устройству для разработки системы для управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата. Для разработки системы производят проверку предупреждений в базе данных для каждого блока оборудования системы в отношении заранее заданного списка обязательных предупреждений, определяют и вычисляют критерий завершенности для первого подэтапа, определяют и вычисляют критерий завершенности для каждого из последующих этапов, сравнивая критерий завершенности предыдущего этапа с предварительно заданным пороговым значением для этого этапа, завершают настройку системы на десятом этапе после сравнения с десятым предварительно заданным пороговым значением.

Группа изобретений относится к авиации. Способ работы транспортной системы автопоезд - легкий штурмовик - беспилотный летательный аппарат (БЛА) включает перемещение легкого штурмовика и БЛА при помощи автопоезда от одной ВПП к другой ВПП, взлет и полет над поверхностью земли на малой высоте БЛА и полет легкого штурмовика с постоянной волновой связью.

Группа изобретений относится к устройству приема радионавигационных сигналов, многорежимному приемнику для содействия навигации летательного аппарата, гибридной системе содействия навигации.

Группа изобретений относится к способу и системе отображения полетной информации. Для отображения полетной информации отслеживают текущее местоположение самолета на заданной траектории полета, определяют текущий момент времени для текущего местоположения самолета на траектории, обеспечивают плановое время нахождения самолета в текущем положении, вычисляют и отображают отклонение планового и текущего времени, обеспечивают рекомендуемую путевую скорость, вычисляют и отображают отклонение текущей путевой скорости от рекомендованной.

Изобретение относится к способам организации воздушного движения. Для организации воздушного движения на каждом летательном аппарате малой авиации и беспилотном летательном аппарате (БЛА) устанавливают ГЛОНАСС/GPS контроллеры, элементы мобильной телефонии с СИМ-картой, содержащей информацию о летательном аппарате, определяют географические координаты местоположения летательного аппарата и высоту полета, передают полученные данные вместе с идентификационными данными СИМ-карты на телематические серверы диспетчеров по организации воздушного движения для обработки, отображают обработанную информацию на мониторах диспетчеров по организации воздушного движения для идентификации летательных аппаратов и контроля правомерности использования воздушного пространства классов С и G.

Группа изобретений относится к способу и системе для регулирования движения воздушных судов. Для регулирования разделения между транспортными средствами прогнозируют ближайшую точку сближения траекторий двух транспортных средств, вырабатывают компенсирующие команды для первого транспортного средства с требуемым уровнем разделения и времени сближения, формируют управляющие команды с учетом компенсирующих команд и требуемого уровня разделения.

Изобретение относится к способу стабилизации заданной высоты полета. Для стабилизации заданной высоты полета используют сигналы с пульта управления САУ заданной высоты полета и заданного расстояния до программно имитируемой цели, сигналы из системы измерения параметров полета, формируют управляющий сигнал на привод руля высоты определенным образом, используют последовательные шаги управляющих воздействий, запоминая сигнал предыдущего шага для его переопределения, изменяют с пульта управления САУ сигнал расстояния до программно имитируемой цели при необходимости дополнительной адаптации закона управления.

Способ автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью взлетно-посадочной полосы (ВПП) относится к области радиотехники и систем управления и может быть использовано при организации автоматического привода и посадки летательного аппарата на ВПП. Новым в способе автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП является размещение в плоскости ВПП вдоль ее оси нескольких ретрансляторов, каждый из которых своими антеннами первично принимает исходные высокочастотные колебания, сдвигает частоту этих колебаний на свою определенную частоту и вновь своими антеннами вторично излучает в направлении антенн первичного излучения, расположенных на плоскостях крыльев летательного аппарата. Двумя антеннами интерферометра летательного аппарата трансформированные высокочастотные колебания вторично принимают и смешивают с исходными высокочастотными колебаниями, в результате чего в каждом канале интерферометра летательного аппарата выделяют комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний.

Группа изобретений относится к области автоматического управления, в частности, к способам управления двухколесной тележкой с противовесом. Для управления двухколесной тележкой с противовесом выявляют тип препятствия впереди любого из колес.

Изобретение относится к способу контроля остойчивости судна в условиях экстремального волнения. Для контроля остойчивости судна измеряют период бортовой качки, рассчитывают метацентрическую высоту определенным образом, рассчитывают характеристики ударного воздействия разрушающихся волн на основе анализа частотного спектра волнения, скорости ветра и течения, определяют фактические показатели динамики взаимодействия судна с внешней средой и возможность опрокидывания судна в момент удара экстремальной волны и при развитии стремительного дрейфа от ее удара.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти применение в составе бортовых систем управления общесамолетным или вертолетным оборудованием.

Дистанционная резервированная система автоматизированного модального управления в продольном канале маневренных пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов содержит ручку пилота/задатчик тангажа, вычислитель автопилота угла тангажа, сервопривод, датчик угла тангажа, ограничитель предельных режимов, датчик угловой скорости тангажа, блок балансировки, вычислитель алгоритма модального управления (ВАМУ), систему воздушных сигналов, датчик линейных ускорений, идентификатор угла атаки, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к устройству определения неправильного распознавания в группе параметров движения транспортного средства, используемых для управления вождением транспортного средства.

Система автоматизированного модального управления в продольном канале летательного аппарата (ЛА) содержит ручку пилота/задатчик тангажа, вычислитель автопилота угла тангажа, сервопривод, датчик угла тангажа, ограничитель предельных режимов, датчик угловой скорости тангажа, блок балансировки, вычислитель алгоритма модального управления (ВАМУ), система воздушных сигналов, соединенных определенным образом.

Система управления в продольном канале пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов содержит радиовысотомер малых высот, систему воздушных сигналов, бесплатформенную инерциальную навигационную систему в составе датчика нормальной перегрузки, датчика угловой скорости тангажа и датчика положения ручки летчика, цифровую систему траекторного управления и модальную систему дистанционного управления, электрогидравлический привод.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Полевое устройство для мониторинга технологического параметра текучей среды промышленного процесса содержит технологический компонент, который представляет относительное движение в зависимости от технологического параметра, устройство захвата изображения, которое изменяется вследствие относительного движения технологического компонента, и процессор обработки изображения, соединенный с устройством захвата изображения.

Группа изобретений относится к способу и системе управления для управления аэродинамическими средствами летательного аппарата и летательному аппарату, содержащему такую систему.

Изобретение относится к системам повышения безопасности транспортного средства. Система помощи при вождении содержит модуль получения информации операций вождения, модуль переключения состояния вождения, модуль уведомления.

Изобретение относится к области логистики, а именно к системам доставки товаров в пункты выдачи с помощью дронов. Система содержит дроны, распределительные центры 1, пункты выдачи 2 и центр управления 3 с программным обеспечением.

Изобретение относится к способу автоматизированного контроля и управления беспилотными авиационными системами, при котором осуществляют радиосвязь с наземными станциями управления, каждой из которых присваивается свой идентификационный номер. Наземная станция управления передает команды управления и свой идентификационный номер каждой из БАС, находящейся в пределах ее радиовидимости, а также координаты и параметры движения других БАС, которые также обмениваются друг с другом сообщениями, содержащими идентификационный номер той наземной станции, которая в данный момент производит управление движением. При получении идентификационного номера наземной станции от окружающих БАС производят ретрансляцию полученного сообщения по адресу наземной станции управления для формирования канала управления. При невозможности организовать канал управления БАС переходит в режим автономного полета в ожидании сигналов оповещения от окружающих БАС. Обеспечивается повышение управляемости БАС и безопасность их полетов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх