Малогабаритная бортовая аппаратура формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата

Малогабаритная бортовая аппаратура формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата (БПЛА) содержит не менее трех функциональных групп датчиков, модуль передачи телеметрической информации, интерфейсный модуль, блок аппаратного и алгоритмического кодирования. Интерфейсный модуль содержит модуль обработки сигналов, содержащий аналого-цифровые преобразователи, средство преобразования кадра, оперативное запоминающее устройство, преобразователи интерфейса. Модуль передачи телеметрической информации содержит передатчик, постоянное запоминающее устройство, интегрированную антенну. Обеспечивается повышение надежности регистрации контролируемых по радиоканалу параметров БПЛА, защита информации, уменьшение габаритов аппаратуры. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах регистрации, хранения и передачи данных в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).

При проведении летных испытаний БПЛА необходимо осуществлять дистанционный контроль ряда параметров испытываемого объекта, целью которого является оценка результатов функционирования для дальнейшей оптимизации систем и узлов.

Из уровня техники известна бортовая телеметрическая система «Орбита-4МТ» (Назаров А.В. и др., «Современная телеметрия в теории и на практике», издательство «Наука и техника», Санкт-Петербург, 2007, стр. 470-471), представляющая собой набор функционально законченных модулей и состоящая из центрального формирователя, шинного контроллера, модулей формирования измерительных каналов, вторичного источника питания и радиопередатчика метрового диапазона.

Применение бортовой телеметрической системы «Орбита-4МТ» позволяет дистанционно осуществлять контроль основных параметров БПЛА: цифровых телеметрических сигналов от узлов и систем БПЛА, сигналов с аналоговых датчиков, акселерометров, термопар и термосопротивлений.

Дополнительно, известная телеметрическая система позволяет осуществлять запоминание части телеметрической информации (например, телеметрической информации участков движения БПЛА, когда передача данных в радиоканал по объективным причинам неосуществима) во встроенное статическое запоминающее устройство (СЗУ) с дальнейшей передачей запомненной информации в основном информационном потоке.

Однако, недостаточный объем памяти СЗУ и невозможность использования телеметрической информации без передачи на наземную телеметрическую станцию, а также невозможность подключения к системе необходимого количества датчиков сужает область применяемости указанной телеметрической системы.

Кроме того, телеметрическая система «Орбита-4МТ» имеет большие габариты, а используемый диапазон частот (200-250 МГц) приводит к необходимости применения громоздкой антенны или антенных систем, что также, в совокупности, затрудняет применение изделия на БПЛА, особенно серийно выпускаемых.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой малогабаритной бортовой аппаратуре формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата является устройство, защищенное патентом «Способ регистрации телеметрической информации беспилотного летательного аппарата и устройство для его реализации» (патент РФ №2595064, МПК B64D 47/00, G08C 19/00, опубл. 20.08.2016, Бюллетень №23).

Известное устройство, принятое за прототип, предназначено для регистрации телеметрической информации БПЛА и содержит не менее трех функциональных групп датчиков, модуль передачи телеметрической информации, интерфейсный модуль, состоящий из модуля обработки сигналов, съемного запоминающего модуля и средства для преобразования кадра, при этом модуль обработки сигналов включает в себя усилитель сигналов и преобразователь сигналов, при том выход каждой функциональной группы датчиков связан с соответствующим входом модуля обработки сигналов, первый выход модуля обработки сигналов связан с входом средства преобразования кадра, второй выход модуля обработки сигналов связан с первым входом съемного запоминающего модуля, выход средства преобразования кадра связан с первым входом модуля передачи телеметрической информации, первый выход модуля передачи телеметрической информации связан со вторым входом съемного запоминающего модуля, второй выход модуля передачи телеметрической информации связан со средством передачи телеметрической информации на наземную телеметрическую станцию по радиоканалу.

Принятое за прототип устройство, одновременно с передачей по радиоканалу, обеспечивает запись телеметрической информации на съемный запоминающий модуль для последующего анализа и обработки. Таким образом, существенно снижена зависимость достоверности и полноты полученных в результате летных испытаний БПЛА телеметрических данных от помеховой обстановки и качества радиоканала.

Однако, при проведении летного эксперимента извлечение съемного запоминающего устройства не всегда реализуемо. В случаях нештатной работы БПЛА, когда телеметрическая информация особенно необходима для анализа причин возникновения аварийной ситуации, возможно разрушение БПЛА или его утеря (например, при пролегании траектории движения БПЛА над протяженными морскими участками) с частичным или полным повреждением записанной информации.

В прототипе из патента «Способ регистрации телеметрической информации беспилотного летательного аппарата и устройство для его реализации» предполагается использовать в качестве модуля передачи телеметрической информации бортовую телеметрическую систему «Орбита» или подобные существующие конструктивно-технические решения, следствием чего является наследование недостатков указанных систем, таких, как большие габариты и необходимость применения громоздкой антенны или антенных систем, что усложняет процесс интегрирования, особенно в серийно выпускаемые изделия.

Известно, что при проведении летных испытаний БПЛА с воспроизведением телеметрической информации по радиоканалу возможна ее несанкционированная запись современными средствами радиоэлектронной борьбы, и, как следствие, компрометирование коммерческой и технической тайны. В качестве мер защиты применяются разнообразные организационно-технические мероприятия и решения, в том числе и специализированная аппаратура алгоритмического и аппаратного кодирования. При внедрении аппаратуры такого рода в прототип необходимо защитить и радиоканал, и записываемую на съемное запоминающее устройство информацию, так как при аварийном приземлении БПЛА в результате нештатных ситуаций заранее спрогнозировать точку приземления не представляется возможным, что может привести к несанкционированному считыванию записанной на съемное запоминающее устройство информации. Вследствие реализованных в прототипе принципов работы применение одного комплекта аппаратуры алгоритмического и аппаратного кодирования как для защиты радиоканала, так и записанной на съемное записывающее устройство информации затруднено, что накладывает ограничение на внедрение аппаратуры защиты информации на БПЛА, оснащенные такими телеметрическими системами.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности регистрации контролируемых по радиоканалу параметров БПЛА в сложных условиях приема, упрощении процедуры внедрения аппаратуры защиты информации от несанкционированного доступа, а также уменьшении габаритов аппаратуры.

Указанный технический результат достигается тем, что в малогабаритную бортовую аппаратуру формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата, структурная схема которой приведена на фиг. 1, содержащую, по крайней мере, три функциональных группы датчиков (А, В, С), модуль передачи телеметрической информации, интерфейсный модуль, состоящий из модуля обработки сигналов (МОС) и средства преобразования кадра (СПК), при этом модуль обработки сигналов включает в себя аналого-цифровые преобразователи (АЦП), при том выход каждого датчика связан с входами модуля обработки сигналов, выход модуля обработки сигналов связан с входом средства преобразования кадра, выход средства преобразования кадра связан с входом передатчика (П) модуля передачи телеметрической информации, выход передатчика связан с входом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), дополнительно введены: в интерфейсный модуль - преобразователи интерфейса (ПИ), входы которых связаны с составными частями БПЛА (И), выходы преобразователей интерфейса связаны с входами средства преобразования кадра; в интерфейсный модуль - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), вход и выход которого связаны соответственно с выходом и входом средства преобразования кадра, при этом в средство преобразования кадра введен специальный алгоритм формирования дублирующей информации с использованием оперативного запоминающего устройства; в модуль передачи телеметрической информации - интегрированная антенна (АИ). При необходимости защиты информации от несанкционированного доступа дополнительно может быть введен блок аппаратного и алгоритмического кодирования (КИ), вход которого связан с выходом средства преобразования кадра интерфейсного модуля, выход блока аппаратного и алгоритмического кодирования связан с входом передатчика модуля передачи телеметрической информации.

Сигналы с групп датчиков (А, В, С) передаются на входы 1 - Y модуля обработки сигналов (МОС) в интерфейсном модуле, где в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) производится перевод измеряемых аналоговых значений в дискретный цифровой поток. Все аналого-цифровые преобразователи идентичны, количество АЦП равно или больше суммарного количества используемых в телеметрической системе датчиков. Применение в АЦП расширенного входного динамического диапазона (0±34) вольта гарантированно обеспечивает преобразование сигналов датчиков любого типа (вибрационных, давления, температуры, акустики и т.п.) во всем диапазоне измеряемых значений.

Дискретный цифровой поток с выхода МОС передается на вход средства преобразования кадра (СПК). Одновременно на другие входы СПК через преобразователи интерфейса (ПИ) поступают телеметрические данные от составных частей БПЛА (И). Системы управления и составные части БПЛА для выдачи телеметрических и диагностических данных используют протоколы ГОСТ 18977-79, ГОСТ Р 52070-2003, RS-482/485 или RS-232. Для обеспечения совместимости с большинством современных модулей, применяемых на БПЛА, необходимо в состав телеметрического оборудования включать ПИ для всех указанных протоколов. При этом, в большинстве реализаций, исчезает необходимость применения внешних согласующих устройств, что уменьшает конечные габариты, упрощает проектирование кабельной сети, и, в совокупности, облегчает процесс интегрирования телеметрической системы в БПЛА.

Цифровые сигналы от составных частей БПЛА и датчиков преобразуются в СПК, сформированный кадр телеметрической информации поступает на передатчик (П) модуля передачи телеметрической информации, или, при необходимости защиты данных от несанкционированного доступа, на блок аппаратного и алгоритмического кодирования.

Также, при формировании телеметрического кадра, в СПК применен специальный алгоритм формирования дублирующей информации, для чего СПК осуществляет обмен данными с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) интерфейсного модуля.

Принцип алгоритма приведен на фиг. 4, и заключается в том, что сформированный кадр N телеметрической информации записывается в ОЗУ, одновременно из ОЗУ читается записанный ранее кадр N - ΔT, где ΔT - временной сдвиг. Далее, текущий кадр N и считанный кадр N - ΔT последовательно поступают на П модуля передачи телеметрической информации или КИ.

На фиг. 2 и фиг. 3 показан один из частных случаев применения алгоритма формирования дублирующей информации. При построении сложных траекторий БПЛА и применении следящих антенных систем на приемной стороне радиоканала, в точках поворота возможен временный срыв сопровождения (фиг. 2), следствием чего является потеря части телеметрических данных в основном потоке. Потерянная информация основного потока будет передана в дублирующем потоке через временной интервал AT, когда сопровождение БПЛА следящей антенной системой восстановлено (фиг. 3).

На фиг. 5 приведен результат работы алгоритма, полученный при проведении реальных летных испытаний БПЛА, на примере восстановления одного телеметрического параметра. В частном случае временной интервал AT выбран равным 30 секунд. Видно, что потеря данных в основном потоке (секунды 189,5-197,5) частично компенсирована суммированием данных с дублирующим потоком.

Применение алгоритма значительно повышает достоверность информации, обеспечивая надежную регистрацию телеметрических данных даже в условиях сложных траекторий движения БПЛА и плохой помеховой обстановки в районе проведения летного эксперимента.

Поступившие на П данные модулируются, усиливаются, и сформированный высокочастотный сигнал подается на интегрированную антенну (АИ) модуля передачи телеметрической информации.

Использование современных радиотехнических материалов и конструктивных решений позволяет отказаться от применения громоздких внешних антенн или антенных систем. Внешний вид модуля передачи телеметрической информации приведен на фиг. 6. Модуль передачи телеметрической информации выполнен в виде моноблока с одним низкочастотным соединителем для ввода информации от КИ или СПК. Отсутствие внешних антенных систем исключает необходимость применения высокочастотных соединителей и высокочастотных кабелей передачи, что уменьшает габариты системы и снижает энергетические потери в линиях связи.

Одновременно с передачей высокочастотного сигнала на АИ, П осуществляет обработку поступивших на его вход данных и записывает их на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Записанные в ПЗУ данные после завершения летных испытаний БПЛА могут быть считаны, обработаны и использованы для анализа.

При необходимости защиты информации от несанкционированного доступа может применяться КИ, вход которого связан с выходом СПК интерфейсного модуля, а выход - с входом П модуля передачи телеметрической информации. Преобразование информации в КИ осуществляется до ее записи в ПЗУ и передачи по радиоканалу, при этом необходим всего один КИ для защиты как радиоканала, так и данных, записываемых в ПЗУ.

Изготовленный по представленным чертежам и описанию один из вариантов реализации заявляемого изобретения, установленный на БПЛА, успешно использовался в ряде реальных летных испытаний.

1. Малогабаритная бортовая аппаратура формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата, содержащая по крайней мере три функциональных группы датчиков (А, В, С), модуль передачи телеметрической информации, интерфейсный модуль, состоящий из модуля обработки сигналов (МОС) и средства преобразования кадра (СПК), при этом модуль обработки сигналов включает в себя аналого-цифровые преобразователи (АЦП), притом выход каждого датчика связан с входами модуля обработки сигналов, выход модуля обработки сигналов связан с входом средства преобразования кадра, выход средства преобразования кадра связан с входом передатчика (П) модуля передачи телеметрической информации, выход передатчика связан с входом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), отличающаяся тем, что в интерфейсный модуль введены преобразователи интерфейса (ПИ), входы которых связаны с составными частями БПЛА (И), выходы преобразователей интерфейса связаны с входами средства преобразования кадра; в интерфейсный модуль введено оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), вход и выход которого связаны соответственно с выходом и входом средства преобразования кадра, при этом в средство преобразования кадра введен специальный алгоритм формирования дублирующей информации с использованием оперативного запоминающего устройства; кроме того, в модуль передачи телеметрической информации введена интегрированная антенна (АИ).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введен блок аппаратного и алгоритмического кодирования информации (КИ), вход которого связан с выходом средства преобразования кадра интерфейсного модуля, а выход блока аппаратного и алгоритмического кодирования информации связан с входом передатчика модуля передачи телеметрической информации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом изобретения является увеличение пропускной способности сети, исключение коллизий между передаваемыми пакетами данных внутри сети, увеличение зоны покрытия дистанционного считывания показаний датчиков.

Изобретение относится к системам обработки измерительной информации. Технический результат заключается в обеспечении возможностей использования различных способов борьбы с искажениями передаваемой измерительной информации.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть применено в системах связи с использованием абсолютного точного времени. Технический результат - повышение точности тактовой и цикловой синхронизации.

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение точности дифференциального измерительного преобразователя за счет введения блока коррекции, осуществляющего корректировку выходной характеристики преобразования.

Изобретение относится к способам и средствам мониторинга и оценки производительности человека. Средство мониторинга включает в себя: сбор данных о состоянии водителя от датчиков электроэнцефалограммы и видеокамеры, сбор данных о характере движения транспортного средства, голосовой опрос водителя, интеллектуальное отслеживание пороговых значений и динамики данных, активацию устройств, активацию бортовых приборов транспортного средства.

Изобретение относится к устройствам передачи сигналов. Технический результат - повышение надежности, расширение области применения и достоверности функционирования.

Изобретение относится к способу передачи данных для дистанционного считывания показаний датчиков. Технический результат заключается в увеличении дальности радиосвязи и зоны покрытия дистанционного считывания показаний датчиков.

Изобретение относится к интеллектуальному управлению устройством. Технический результат - простое, удобное и более быстрое управление интеллектуальным устройством за счет использования переносного самонастраиваемого управляющего устройства посредством инициирования на переносном устройстве события ввода на основе информации параметров, включенной в графический интерфейс взаимодействия, отображаемый на данном устройстве.

Изобретение относится к генерированию дейтаграмм для управления по меньшей мере одним модулем нагрузки или лампой посредством управляющего устройства, подключенного к фазному проводу источника питающего напряжения по нагрузочной линии.

Группа устройств относится к способу и устройству регистрации телеметрической информации беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Для регистрации телеметрической информации передают сигналы с функциональных групп датчиков, а также телеметрическую информацию от составных частей БПЛА аппарата в модуль обработки сигналов, где сигналы усиливают, оцифровывают и передают на модуль передачи телеметрической информации, а телеметрическую информацию обрабатывают и записывают на съемный запоминающий модуль для анализа и дальнейшей обработки.

Изобретение относится к системе дистанционной связи, выполненной с возможностью встраивания в летательный аппарат (1А, 1B, 1С), содержащий по меньшей мере один винт (50А, 50B, 50С) двигателя с множеством лопастей (52А, 52B, 52С), выполненный с возможностью вращения относительно неподвижного модуля (10А, 10B, 10С) летательного аппарата вокруг оси (X) двигателя.

Устройство обеспечения электроэнергией мультироторного летательного аппарата содержит буксируемый внешний источник энергии с положительной плавучестью в воде и регулируемой плавучестью в воздушной среде, электрический кабель питания, аккумуляторную группу, расположенную внутри герметичного гидроизолированного корпуса, контроллер уровня зарядки с индикацией, гнездо для подключения зарядного устройства.
Изобретение относится к способу построения РЛС кругового обзора. Для построения РЛС размещают РЛС в газонаполненной оболочке привязного аэростата, приводят моментным двигателем антенну РЛС в непрерывное вращение вокруг оси карданного сочленения РЛС с несущей платформой аэростата, образуя маховик гироскопического маятника, определяют приращение азимутального угла, по показаниям лазерного гониометра, связанного с антенной, определяют начало отсчета системы координат путем эпизодических пеленгаций наземного ориентира с известными координатами относительно координат аэростата.

Группа изобретений относится к устройству и способу определения потребности для системы централизованного технического обслуживания (ЦТО) для летательного аппарата.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройству соединения разделяемых элементов летательного аппарата. Устройство соединения разделяемых элементов летательного аппарата содержит стыковочный фитинг и отделяемый фитинг.

Группа изобретений относится к способу и системе для анализа полетных данных. Для анализа полетных данных, собранных в течение полета воздушного судна, определяют модель состояний полета, соответствующую определенной фазе полета, извлекают из собранных данных полетные данные, относящиеся к характеристическим параметрам воздушного судна, вычисляют критерий инициализации модели состояний, соответствующий ее начальному состоянию, вычисляют множество переходов модели состояний на основе полетных данных, подразделяют полетные данные для их привязки к фазам полета.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для формирования заданной индикатрисы излучения бортовых аэронавигационных огней в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Изобретение относится в общем к разделению сигналов в сложных системах, например для устранения электромагнитных помех, а конкретнее к способам и системам для встраивания переходных объединительных плат для облегчения разделения проводов.

Экологический дирижабль содержит корпус с несколькими отсеками, заполненными несущим газом легче воздуха, гондолу с двигателями, топливные баки, кабину управления, салоны для экипажа, приборы дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы, откидные и выносные устройства - пробоотборники и лабораторное оборудование для анализа воздуха, грунта и растительности, спутниковую навигационную аппаратуру, аппаратуру оперативной двусторонней связи.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложено устройство для опыления растений.

Изобретение относится к средствам военной техники и может быть использовано в конструкции автономных винтокрылых модулей вооружения. Авиационный ракетный комплекс с беспилотным ударным вертолетом-самолетом включает платформу, содержащую средства базирования со стартовой станцией, энергетическую установку и блок управления полетом беспилотной многовинтовой системой (БПМС).

Малогабаритная бортовая аппаратура формирования и передачи телеметрической информации беспилотного летательного аппарата содержит не менее трех функциональных групп датчиков, модуль передачи телеметрической информации, интерфейсный модуль, блок аппаратного и алгоритмического кодирования. Интерфейсный модуль содержит модуль обработки сигналов, содержащий аналого-цифровые преобразователи, средство преобразования кадра, оперативное запоминающее устройство, преобразователи интерфейса. Модуль передачи телеметрической информации содержит передатчик, постоянное запоминающее устройство, интегрированную антенну. Обеспечивается повышение надежности регистрации контролируемых по радиоканалу параметров БПЛА, защита информации, уменьшение габаритов аппаратуры. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх