Радіоелектронні пристрої, системы та комплекси
Систем дистанційного контролю і спостереження існує безліч, починаючи від різноманітності датчиків навколишнього середовища і закінчуючи місяцеходами і марсоходами. Якщо виходити з підвищення популярності на такі пристрої, то за останні пару років попит на цивільні безпілотні літальні апарати зріс у кілька разів. Що не може не звернути на себе увагу.
У розділі розглянуто і класифіковані системи дистанційного контролю і спостереження – це безпілотні літальні апарати, використовувані у військовій галузі при виконанні будь–яких завдань на території супротивника.
Німецькі вчені випередили безліч країн у розвитку та будівництва радіотехнічних пристроїв і дали світові в сорокових роках XX століття реактивний двигун і крилату ракету Фау–1
, а також вони перші застосовували її в бойових діях як самоврядний безпілотну літаючу ракету.
Після закінчення Великої Вітчизняної війни інтерес до БПЛА істотно зріс, а починаючи з 1960–років відзначається їх широке впровадження для вирішення завдань невійськового характеру та інтенсивні розробки для ведення локальних військових завдань [1]. Якщо врахувати той факт, що інтенсивність дослідження, попит і масовість створення безпілотних літальних апаратів у військовій галузі зріс у кілька разів, то ясно що кожен керівник військової одиниці хоче зберегти життя людини вдаючись до апаратів дистанційного контролю і спостереження використовуючи для розвідки БПЛА з камерами великого дозволу .
Основне завдання, яке повинні виконувати комплекси БПЛА, – проведення розвідувальних операцій в будь–яких районах та місцевих особливостях, в яких отримання розвідданих звичайними способами утруднено або ж наражає на небезпеку здоров'я та життя людей. Інформація, яка збирається бортовими засобами, може бути відправлена з радіочастотного каналу оператору ДПЛА або збережуться в заздалегідь встановлену на борт безпілотника
пам'ять в обробленому вигляді або суцільним масивом даних. Найбільшого поширення в даний час отримали малорозмірні комплекси ближнього радіусу дії, тому що їх ціни невисокі, і вони вельми економні при використанні для задач подібних типів [2].
Додатковим завданням є те що вони дуже зручні як носії засобів радіоелектронної розвідки і боротьби, тобто носії станцій перешкод проти радіотехнічних засобів або станції, які реєструють різні випромінювання ворожих станцій зв'язку і управління. За допомогою БПЛА можна непомітно проникати на територію підконтрольну противнику до об'єкта впливу перешкодами, зокрема до радарів ПРО і ППО. Коли БПЛА буде знаходитися поблизу радіолокаційної системи з працюючою станцією перешкод, той не зможе нормально функціонувати і забезпечувати систему ПРО інформацією про обстановку в контрольованому нею просторі. Залежно від сигналу, створюваного шумовим генератором, на екрані РЛС можуть з'являтися безліч уявних цілей, які ніяк не відрізняються від справжніх або він просто замаскує союзні літальні апарати [2].
Зараз автоматизовані засоби закріпилися в багатьох галузях і продовжують розширювати свої межі. Вони стають все більш автономними, а набір їх функціональних можливостей постійно зростає. Активний розвиток безпілотних та автоматизованих комплексів стало можливим завдяки технічним рішенням, пов'язаних з розвитком систем автоматизованого управління, навігації, зростанням продуктивності і мініатюризацією мікропроцесорної техніки, з використанням перспективних телекомунікаційних засобів, а також із впливом політичних установок на мінімізацію втрат особового складу і техніки при веденні збройних конфліктів [3].
БЛА з корисним навантаженням можна використовувати для ведення розвідувальних операцій, спостереження зовнішніх змін місцевого ландшафту, виявлення, ідентифікації та супроводу цілей; зв'язку між своїми підрозділами; ведення радіо– і радіотехнічної розвідки, радіоелектронної боротьби; виявлення і визначення конкретних слідів використання хімічної, біологічної, ядерної і будь–якого іншого виду зброї; перевезень різних вантажів; вирішення завдань пошуку і рятування; авіаційної підтримки; участі в повітряно–наступальної операції; контролю навколишнього середовища [1].
Військові експерти вважають: щоб відповідати високим вимогам і бути оптимально ефективними для управління та командування необхідно щоб усі БЛА стали оперативно сумісними. Більшість використовуваних систем безпілотних літальних апаратів не відповідають вимогам оперативної сумісності, при цьому деякі з них є абсолютно непридатними для дій у складі угруповань військ [1].
Наявні на озброєнні в багатьох країнах БЛА набувається керівними посадовими особами і тому є унікальними і специфічними у своєму використанні. Уніфікація обладнання та програмного забезпечення багатьох БЛА може вирішити проблему оперативної сумісності всіх безпілотних пристроїв. Для забезпечення оперативної сумісності БЛА то від керівництва кожної країни необхідно введення єдиних і однакових стандартів для основних системних вузлів і програмних функцій [1].
Як приклад можна розглянути застосовувану концепцію використання БЛА при вирішенні завдань виявлення і знищення цілей противника. При цьому апарат із засобами відеореєстрації, але без зброї веде спостереження, а в момент виявлення цілей противника і здійснює цілевказування по конкретних координатах. Одночасно в районі спостереження знаходиться в готовності до застосування зброї ударний БЛА або батарея артилерії. У разі використання ударного БЛА при отриманні сигналу про виявлення мети його бортове радіоелектронне обладнання запитує дозвіл на можливість проведення атаки, яке чинимо на пульт управління оператора. Останній підтверджує готовність до пуску і дозволяє застосування зброї. При цьому БЛА, який зобов'язаний виявляти і вести мети, повинен мати можливість тривалий час перебувати в районі і передавати точні дані про становище цілей за запитом [1].
Перед тим як почати детально розбиратися з структурою роботи БПЛА необхідно класифікувати їх за габаритами і дальності дії.
Безпілотних літальних апаратiв існує велика кількість і кожен з них необхідний для якоїсь вузької поставленого завдання. Саме тому необхідно провести аналіз і класифікацію всіляких БПЛА, які з кожним роком займають все більше повітряного простору.
Саме значення фрази безпілотний літаючий апарат означає літальний апарат, який управляється дистанційно за допомогою пульта управління оператором або заздалегідь запрограмованої програмою польотних даних.
Найчастіше на БПЛА для огляду і реєстрації наземних координат використовують відеокамери високого дозволу і апаратуру визначення координат за допомогою систем GPS.
Аерофотозйомка – це найбільш продуктивний і економічний метод збору просторової інформації про стан місцевості, основа для створення топографічних планів і карт, створення тривимірних моделей рельєфу і місцевості де розташований супротивник. Аерофотозйомка виконується як з пілотованих літальних апаратів – літаків, дирижаблів та аеростатів, так і з БПЛА. Безпілотні літальні апарати, як і пілотовані, бувають літакового, а також вертолітного типу (вертольоти і мультикоптер – літальні апарати з чотирма і більше роторами з несучими гвинтами).
Рис. 1 – Види БПЛА
(анiмацiя: 8 кадрiв, 10 циклiв повторення, 149 кiлобайт)
Класифікація БПЛА літакового типу щодо методів і стилю застосування можна розділити за кількома характеристиками:
1. За призначенням:
— Розвідувальні;
— Цілевказівки;
— Постановки перешкод;
— Системи дистанційного контролю і спостереження;
— Комплекси повітряної ретрансляції;
— Багатоцільові безпілотні комплекси;
— Ударні.
2. По розмірах і масі:
— мікро
– масою до 3 кілограмів, часом польоту близько 1 години і висотою до 1 кілометра;
— міні
– масою до 50 кілограмів, часом польоту кілька годин і висотою до 3 – 5 кілометрів;
— середні (міді
) – до 1 000 кілограмів, часом 3–1 годин і висотою до 9–3 кілометрів;
— важкі – з висотами польоту до 20 кілометрів і часом польоту 24 години і більше.
Розвідувальні БПЛА необхідні для радіотехнічної та візуальної розвідки дислокації сил противника.
БПЛА цілевказівки застосовуються для реєстрації та передачі інформації про точне місце розташування всіх або конкретних сил противника.
БПЛА постановки перешкод застосовні для створення специфічних сигналів, що створюють в апаратурі зв'язку супротивника навмисні перешкоди.
Системи дистанційного контролю і спостереження – це суміш розвідувальних і целеуказивающіх БПЛА.
Комплекси повітряної ретрансляції мають ті ж властивості що і наземні ретрансляційні станції, тобто приймає корисний сигнал підсилює його і передає далі на наступний ретрансляційний комплекс або на приймальну станцію.
Багатоцільові безпілотні літальні апарати – призначені для самих різних цілей починаючи від картографії і закінчуючи рятувальними операціями.
Ударні БПЛА – призначені для проведення розвідувальних і ударних операцій з придушення розвідданих позицій супротивника.
На сучасному етапі розвитку БПЛА в бортовому комплексі навігації і управління, завдання вимірювання стану системи виконує малогабаритна інерціальна інтегрована система.
У складі БПЛА є безліч інерційних датчиків (гіроскопи і акселерометри), барометричний висотомір і тривісний магнітометр, а зіставляючи дані цих датчиків з даними приймача GPS / ГЛОНАСС вбудована ЕОМ повинна розрахувати і створити керовані сигнали для направлення за координатами і кутах орієнтації.
Для того щоб успішно провести розвідку про дислокацію ворожих сил в реальному масштабі часу під час здійснення польоту і цифрової зйомки місцевості, а також визначення координат досліджуваних ділянок корисне навантаження БПЛА повинна складатися з:
— Пристрої отримання видової інформації:
— супутникових навігаційних систем;
— Пристрої радіолінії видовий і телеметричної інформації;
— Пристрої командно–навігаційної радіолінії з антенно–фідерних пристроїв;
— Пристрій обміну командної інформацією;
— Пристрій інформаційного обміну;
— Бортова цифрова обчислювальна машина;
— Пристрій зберігання видової інформації.
Пристрій отримання видової інформації кріпиться нерухомо під певним кутом до стройової осі БПЛА, для того щоб забезпечувати необхідний кут огляду місцевості. Оглядовим пристроєм може бути телевізійна камера з широким кутом захоплення і залежно від цілей і погодних умов можливо буде замінити або доповнити тепловізійної камерою, цифровим фотоапаратом, станцією генеруючої перешкоди або радіолокаційною станцією.
Радіолінії виконують оптимальну передачу інформації в реальному або близькому до реального масштабу часу на пункт управління в межах радиовидимости або через ретрансляційні станції.
Системи командно–навігаційної радіолінії повинні забезпечувати прийом в межах радиовидимости або через ретрансляційні станції команд управління БПЛА, а також управління його корисним навантаженням.
Комплекс обміну командної інформацією забезпечує поділ командної і навігаційної інформації по споживачам на борту БПЛА, тобто завдання нових координат направляється до пристроїв програмування подальшого руху польоту, а інформація, яка надсилається керуючим елементам БПЛА, надходить у вузли управління.
Пристрій інформаційного обміну необхідно для того щоб розподіляти видову інформацію між бортовими джерелами видової інформації, передавачем радіолінії видовий і телеметричної інформації та бортовим пристроєм зберігання видової інформації. Воно також забезпечує інформаційний обмін між всіма функціональними пристроями, що входять до складу основного навантаження БЛА за обраним інтерфейсу. Перед початком виконання місії в БПЛА через зовнішній порт вводиться льотне завдання і перед стартом проводиться автоматизована діагностика всіх основних систем і вузлів.
Супутникова навігаційна система необхідна для визначення місця розташування БПЛА та реєстрованих об'єктів за сигналами глобальної супутникової навігаційної системи GPS / ГЛОНАСС. Вона може складатися з одного або двох приймачів з антенними системами. Якщо застосовувати два приймача у яких антенні системи рознесені і знаходяться на початку в кінці ЛА, то це дозволяє визначати не тільки координат БПЛА, а й ще і значення його курсового кута.
Бортова цифрова обчислювальна система забезпечує управління бортовим комплексом безпілотного апарату.
Пристрій зберігання видової інформації необхідно для накопичення певної, встановленої оператором або автоматизовано (запрограмовано спочатку), інформації до того, як БПЛА повинен здійснити посадку. Даний накопичувач може бути знінним або стаціонарним. Якщо використовується стаціонарний накопичувач, то повинно бути передбачено перенесення всієї інформації з накопичувача на зовнішні пристрої.
Блок живлення, який є вбудованим, необхідний для узгодження бортового джерела живлення і пристроїв, які є корисним навантаженням.
Бортовий комплекс – це повнофункціональний засіб навігації і управління БПЛА. Комплекс надає безліч характеристик: визначення навігаційних параметрів, кутів орієнтації та параметрів руху апарату (кутових швидкостей і прискорень); навігацію і управління при польоті по запрограмованої траєкторії; стабілізацію орієнтації апарату в польоті; видачу в канал передачі телеметричної інформації про навігаційних параметрах, кутах орієнтації БПЛА.
Склад типового бортового комплексу: блок інерціальної навігаційної системи; приймач навігаційної системи; блок автопілота; накопичувач Льотних Даних; датчик повітряної швидкості.
У базовій конфігурації автоматичне або дистанційне керування БПЛА здійснюється за допомогою елеронів, керма висоти, керма напряму і контролера двигуна.
Так само необхідним компонентом є те що комплекс повинен бути сумісний з радіоканалом РСМ, що використовує імпульсно–кодову модуляцію, і тим самим дозволить оператору управляти БПЛА як в ручному режимі зі стандартного пульта дистанційного керування, так і в автоматичному, по командам автопілота. При зміні курсу польоту генеруються стандартні широтно–імпульсно–модульовані сигнали керуючі команди для автопілота, які підходять до безлічі типів виконавчих пристроїв.
З перерахованого стає ясно, що основними і найважливішими складовими будь–якого безпілотного авіаційного комплексу є і завжди будуть системи управління та зв'язку.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2015 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.