Способ управления полётом беспилотного летательного аппарата Российский патент 2024 года по МПК G05D1/00 H04B7/26 B64C19/02 

Изобретение относится к области выполнения задач беспилотными летательными аппаратами и дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами в условиях радиоэлектронного противодействия и может быть использовано для применения в обстановке ведения военных учений, боевых операций и применения в гражданском секторе в условиях сложной электромагнитной обстановки, в том числе при потере управляемости как в ближней зоне, так и на пределах электромагнитной доступности от пунктов управления.

Военные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) обеспечиваются при управлении радиосвязью преимущественно в пределах прямой видимости и спутниковыми сетями в удалении от зон электромагнитной доступности наземных средств. Воздействие средств радиоэлектронного подавления на бортовые средства связи и потери радиосвязи на трассе распространения радиоволн из-за непреднамеренных или естественных помех, приводят к срыву выполнения поставленных задач и, в некоторых случаях, к авариям и потерям беспилотных летательных аппаратов. Для радиосвязи с БПЛА, в силу необходимости миниатюризации устройств радиосвязи и требований к передаваемой информации, используются, в основном, ультравысокие сверхвысокие и выше частоты. При этом бортовые радиоэлектронные средства связи системы управления полетом БПЛА в диапазонах ультравысоких и сверхвысоких частот и, вместе с тем, средства радиоэлектронного подавления, аппаратно для этих частот имеют малые размеры и могут быть высокоэффективными и беспроблемно реализуемыми в транспортных и мобильных моделях. Наиболее эффективными для нарушения управления БПЛА являются помехи, прицельные по частоте и структуре используемых сигналов, воздействующие на системы связи управления полетом и каналы навигации, с навязыванием ложных режимов полета или приводящих к его крушению.

Известна система передачи информации между космическими аппаратами и БПЛА (патент RU RU №2753665 от 19.08.2021). В системе при передаче/приеме информации передающими и приемными антеннами, работа радиоканалов осуществляется при согласованной правосторонней и/или левосторонней круговой поляризации радиоволн между передающими/приемными антеннами. Для радиосвязи используются гипервысокие частоты электромагнитного спектра между космическими аппаратами, находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах, и/или беспилотными летательными аппаратами на высотах от 7 км и выше. При этом передающие антенны находятся на космических аппаратах и/или беспилотных летательных аппаратах, причем на каждом аппарате размещена одна рупорная или параболическая антенна, осуществляющая передачу как с правосторонней, так и с левосторонней круговой поляризацией. В свою очередь приемные антенны, находящиеся на борту космических аппаратов и/или беспилотных летательных аппаратов в виде антенной системы, состоящей из N рупоров, используют их таким образом, что один рупор антенной системы работает на передачу, а остальные на прием информации.

Недостатком известной системы передачи информации на БПЛА является ограниченность применения, только для высот от 7 км и выше, а также потеря управляемости БПЛА в случаях срыва работы радиоканалов при выходе из стабилизированного положения и отклонениях узконаправленной диаграммы направленности приемного тракта от направления на управляющий спутник, что не исключается в условиях непредсказуемых действий военных БПЛА.

Известен способ управления беспилотным летательным аппаратом и устройство для его реализации(патент RU №2390815 от 27.05.2010). БПЛА оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, а также бортовым вычислителем. С помощью приемо-передающей радиостанции осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией со стационарного или подвижного пункта управления, который оборудован автоматизированным рабочим местом оператора. 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.

Недостатком известного способа управления беспилотным летательным аппаратом является его применение с приемопередающими радиостанциями, находящимися в пределах радиовидимости и низкая защищенность от систем радиоэлектронного подавления на каналы связи при воздействии прицельных радиопомех.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному техническому решению, прототипом, является способ управления полетом беспилотного летательного аппарата и беспилотная авиационная система (патент RU №2727416 от 21.07.2020). Способ управления полетом БПЛА включает формирование управляющей системой по заранее запрограммированной траектории управляющих сигналов автоматического траекторного управления полетом и формирование по ним системой управления сигналов управления БПЛА с учетом команд с пункта управления. Беспилотная авиационная система включает соединенные посредством радиоканала пункт управления и БПЛА, который содержит систему управления, управляющую систему и средства связи. Пункт управления содержит средства связи и пост управления. При отказе управляющей системы осуществляется автономный возврат БПЛА на аэродром посадки.

Недостатком известного способа управления полетом беспилотного летательного аппарата является использование для корректировки плана полета БПЛА радиосвязь, в виде соединенных посредством основного радиоканала пункта управления и БПЛА, базирующуюся на зону радиовидимости без возможностей маневра средствами системы управления полетом, повышающего надежность управления полетом в непредвиденных условиях с целью полного решения выполняемых задач.

Задачей изобретения является обеспечение управления полетом беспилотного летательного аппарата и коррекции его функций путем задействования резервного радиоканала в диапазоне средних и/или низких частот, с загоризонтной радиовидимостью и повышенной надежностью при подавлении штатного радиоканала связи и спутниковой навигации в используемых диапазонах радиочастот.

Решение задачи достигается тем, что в известном способе управления в системе связи системы управления полетом при радиоэлектронном подавлении радиоприемников средств связи БПЛА, при помощи радиопередатчиков средств связи БПЛА сигнализируют о применении радиоэлектронного подавления, задействуют резервный радиоканал с радиоприемником и антенной, выполненный с возможностью подключения к управляющей системе БПЛА, а также задействуют ретранслятор, выполненный с возможностью разнесения от пункта управления, и передают информацию на БПЛА с помощью устройства связи, радиопередатчика с антенной ретранслятора в диапазоне средних и/или низких частот.

Согласно изобретению посредством технического решения предлагается способ управления полетом БПЛА, заключающийся в том, что формируют управляющей системой БПЛА сигналы автоматического траекторного управления полетом с учетом данных бортовых датчиков системы управления БПЛА, а также формируют команды на посту управления пункта управления для коррекции траектории БПЛА и/или изменения его функций, которые передают на средства связи БПЛА посредством средств связи поста управления. Для достижения технического результата при радиоэлектронном подавлении радиоприемников средств связи БПЛА сигнализируют на пост управления при помощи радиопередатчиков средств связи о применении радиоэлектронного подавления, задействуют резервный радиоканал с радиоприемником и антенной, выполненный с возможностью подключения к управляющей системе БПЛА, а также задействуют ретранслятор, выполненный с возможностью разнесения от пункта управления, и передают информацию на БПЛА с помощью устройства связи, радиопередатчика, антенны ретранслятора в диапазоне средних и/или низких частот

Известно, что бортовые радиоэлектронные средства систем управления полетами БПЛА для связи и навигации используют, в основном, диапазон ультравысоких и сверхвысоких частот, как и средства радиоэлектронного подавления этих систем, при реализации высоконаправленных излучателей больших мощностей, обладающих малыми весогабаритными характеристиками, позволяющими оперативное их применение и доставку любым видом транспорта к местам применения. Радиоприемные устройства для диапазона средних и/или низких частот с магнитной антенной также могут быть выполнены в малогабаритном исполнении для бортового размещения на БПЛА в качестве резервного канала радиосвязи для управления полетом БПЛА. В свою очередь высокоэффективные передающие антенны средних и/или низких частот, особенно направленные, для использования при подавлении радиоканалов в этих диапазонах являются уникальными, громоздкими конструкциями и до сих пор не применяются, что открывает возможности использования диапазона средних и/или низких частот для реализации радиоканала повышенной живучести для управления БПЛА.

Заявляемый, как изобретение, способ управления полетом беспилотного летательного аппарата, реализуется посредством технического решения, предусматривающего применение объединения к основному каналу связи резервного радиоканала с физическими особенностями по затруднению реализации радиочастотного подавления радиоприемного устройства связи. В этих целях используется диапазон средних и/или низких частот с введением на борту БПЛА радиоприемника с магнитной антенной и введения выносного ретранслятора.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется чертежом.

На фиг. 1 приведена структурная схема пояснения реализации способа управления полетом беспилотного летательного аппарата.

В заявленном способе управления полетом беспилотного летательного аппарата 1, формируют управляющей системой 4 БПЛА сигналы автоматического траекторного управления полетом с учетом данных бортовых датчиков системы управления БПЛА 3. При этом формируют команды на посту управления 7 пункта управления 2 для коррекции траектории БПЛА 3 и/или изменения его функций, которые передают на средства связи 5 БПЛА посредством средств связи 6 поста управления 7. При радиоэлектронном подавлении радиоприемников средств связи 5 БПЛА сигнализируют на пост управления 7 при помощи радиопередатчиков средств связи 5 о применении радиоэлектронного подавления, задействуют резервный радиоканал с радиоприемником 8 и антенной 9, выполненный с возможностью подключения к управляющей системе 4 БПЛА 3. Для чего задействуют ретранслятор 10, выполненный с возможностью разнесения от пункта управления 10, и передают информацию на БПЛА 3 с помощью устройства связи 11, радиопередатчика 12, антенны 13 ретранслятора 10 в диапазоне средних и/или низких частот

Сущность способа заключается в следующем. Полет БПЛА 1 включает передвижение по воздуху по заранее запрограммированной траектории путем формирования управляющей системой 4 управляющих сигналов автоматического траекторного управления полетом с учетом данных бортовых датчиков системы управления 3 и коррекции траектории и/или функций БПЛА с поста управления 7 по командам, передаваемым посредством средств связи 6 пункта управления 2 на средства связи 5 БПЛА 1. При радиоэлектронном подавлении на ультравысоких, сверхвысоких и выше частотах штатного радиоканала связи и навигации БПЛА 1, путем воздействия преднамеренных радиопомех, в первую очередь происходит блокирование радиоприемников в составе бортовых средств связи 5, как наиболее чувствительных к электромагнитным колебаниям устройств. В свою очередь, радиопередатчики в составе бортовых средств связи 5 еще могут продолжать работать и сигнализируют на пост управления 7 пункта управления 10 о применении радиоэлектронного подавления. С потерей работоспособности штатных бортовых радиоприемников связи и навигации на БПЛА 1 задействуется резервный радиоканал с введенным радиоприемником 8 и антенной 9. На посту управления 7 принимаются управленческие решения, задействуют резервный канал и посредством средств связи 6, пункта управления 2 через ретранслятор 10 в составе устройства связи 11, радиопередатчика 12 и антенны 13 в диапазоне средних и/или низких частот передают информацию на БПЛА 1 по коррекции полета для приема радиоприемником 8 с антенной 9.

Таким образом, реализуется посредством предлагаемого способа управления полетом беспилотного летательного аппарата обеспечение безопасности полета и повышение живучести БПЛА путем коррекции его функций с задействованием резервного радиоканала в диапазоне средних и/или низких частот, с загоризонтной радиовидимостью и повышенной устойчивостью при подавленном штатном радиоканале связи и спутниковой навигации в используемых ими диапазонах радиочастот.

Следует подчеркнуть принципиальное различие между способом-прототипом и заявляемым способом с задействованием резервного радиоканала в диапазоне средних и/или низких частот. В предлагаемом способе, в отличие от дальности по способу прототипа, ограниченной геометрической видимостью, используют резервный радиоканал в диапазоне частот, позволяющих обеспечивать гарантированную круглосуточную электромагнитную доступность на дальностях 500 км и более. Причем это дополнительно дает возможность в качестве ретрансляторов использовать существующие стационарные радиопередатчики и подвижные радиоузлы военной связи, удаленные от районов применения БПЛА.

Изобретение относится к способу управления полетом беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Для управления БПЛА формируют управляющей системой БПЛА сигналы автоматического траекторного управления полетом с учетом данных бортовых датчиков системы управления БПЛА, а также формируют команды на посту управления пункта управления для коррекции траектории БПЛА и/или изменения его функций, которые передают на средства связи БПЛА посредством средств связи поста управления, при этом при радиоэлектронном подавлении радиоприемников средств связи БПЛА сигнализируют на пост управления при помощи радиопередатчиков средств связи о применении радиоэлектронного подавления, задействуют резервный радиоканал с радиоприемником и антенной, выполненный с возможностью подключения к управляющей системе БПЛА, а также задействуют ретранслятор, выполненный с возможностью разнесения от пункта управления, и передают информацию на БПЛА с помощью устройства связи, радиопередатчика, антенны ретранслятора в диапазоне средних и/или низких частот. Обеспечивается повышение безопасности полета и живучести БПЛА. 1 ил.

Способ управления полетом беспилотного летательного аппарата (БПЛА) (1), заключающийся в том, что формируют управляющей системой (4) БПЛА сигналы автоматического траекторного управления полетом с учетом данных бортовых датчиков системы управления БПЛА (3), а также формируют команды на посту управления (7) пункта управления (2) для коррекции траектории БПЛА (3) и/или изменения его функций, которые передают на средства связи (5) БПЛА посредством средств связи (6) поста управления (7), отличающийся тем, что при радиоэлектронном подавлении радиоприемников средств связи (5) БПЛА сигнализируют на пост управления (7) при помощи радиопередатчиков средств связи (5) о применении радиоэлектронного подавления, задействуют резервный радиоканал с радиоприемником (8) и антенной (9), выполненный с возможностью подключения к управляющей системе (4) БПЛА (3), а также задействуют ретранслятор (10), выполненный с возможностью разнесения от пункта управления (10), и передают информацию на БПЛА (3) с помощью устройства связи (11), радиопередатчика (12), антенны (13) ретранслятора (10) в диапазоне средних и/или низких частот.