СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННЫМИ БЕСПИЛОТНЫМИ СИСТЕМАМИ Российский патент 2018 года по МПК G05D1/00 G08G5/00 B64C39/02 

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 - Б_23, 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 Б_33, при отсутствии других БАС в пределах прямой радиовидимости и вне зоны всех наземных станций.

На Фиг. 3 показана схема автономного полета БАС Б_34, Б_45, Б_56, 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.

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.

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.