Серия «Естественные и Технические науки» # ИЮНЬ  2016

Цель работы - определение взаимоположения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в группе. Задача - разработка метода определение взаимоположения БПЛА без применения сигналов от внешних навигационных систем. Знание конфигурации группы (роя) при передаче информации между членами роя вне их прямой радиовидимости позволяет решать множество сложных задач от проведения поисковых и разведывательных мероприятий до быстрого развертывания линий связи между двумя точками. Структура роя влияет на дальность обеспечения связи, скорость передачи информации и помехоустойчивость. Ключевые слова: БПЛА, рой БПЛА, пассивная навигация.

При работе группы беспилотных летательных аппаратов   на открытой местности положения в группе определяется с помощью малогабаритных приемников сигналов спутниковой радионавигационной системы (далее СРНС). При этом погрешность взаимоположения будет зависеть от параметров движения. Обеспечение устойчивой связи через последовательно размещенные ретрансляторы (на БПЛА) будет зависеть от точного направления передачи информации между элементами группы ретрансляторов.

Поэтому разработка независимого метода определения взаимного положения БПЛА актуальна.

Описание задачи

Управление роем БПЛА осуществляется централизовано по каналу радиосвязи. Это накладывает ограничения по дальности применения и заставляет принимать во внимание человеческий фактор. Один из вариантов распределенного управления  роем это управление с использованием искусственного интеллекта.

Для эффективной работы распределенного управления элементами роя воспользуемся методикой определения взаимоположенияэлементов роя.

Определить взаимоположение членов роя можно с помощью методов спутниковой навигации. В случае проблем в работе СРНС определение членов роя возможно с помощью радиолокационных методов и методов пассивной навигации.

Для определения взаимоположения двух членов роя относительно друг друга требуется найти азимут от первого на второго, расстояние между ними и угол прихода сигнала в трехмерной системе координат. Далее составляется карта роя по данным измерений от каждого БПЛА.

После нахождения относительных координат точные координаты определяют как для каждого аппарата в отдельности, так и только для одного опорного БПЛА. Выбор сводится к определению необходимости и возможности усложнения аппаратуры на каждом БПЛА.

В общем случае определение координат БПЛА может проводится многими методами, но основным будет определение местоположения с помощью наземных маяков(опорных излучателей с точной координатной привязкой), либо по характерным точкам на местности, например середина моста или высокое здание.

Возможная реализация

Поскольку каждый БПЛА оборудован радиолинией для передачи данных, то можно использовать кодовую структуру CDMA, её несущую частоту для определения требуемых параметров.

Важной особенностью является то, что БПЛА фактически осуществляет пассивный поиск других членов роя, в то время как каждый БПЛА излучает в окружающее пространство информационный сигнал. Это позволяет избежать использования сложных радиолокационных станций и позволяет строить сложную систему роя.

Нахождение координат источника сигнала

Определение точной дальности между двумя членами роя возможно, основываясь на предположении о синхронности бортовых шкал времени и источников опорной частоты. Синхронность бортовых шкал времени определяется синхронизациейшкал перед запуском роя или непосредственно при запуске, когда расстояние между членами роя очень мало.

Со временемкорреляцияошибка по временимежду генераторами на БПЛА будет расти, и этот фактор ограничивает время максимальной автономной работы без изменения параметров, либо потребует синхронизации роя в процессе его работы.

При реализации метода необходимо найти положение источника сигнала относительно своего местоположения, поэтому задача решаетсяразностно-дальномерным методом  (РДМ). Суть метода заключается в определении расстояния между приемно-передающими позициями, после чего геометрическими методами вычисляются требуемые параметры.

Читать полный текст статьи …

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Грибанов А.С., Сеченых А.М. Сетевые структуры для передачи информации. Системы и средства связи, телевидения и радиовещания, 2013, вып.1,2, с.91-93.
2. Грибанов А.С. Системы пассивной разведки. Успехи современной радиоэлектроники / №2 за 2014 г. / с. 43-49.
3. Грибанов А.С., Сеченых А.М. Система дальней связи. Материалы 16-й международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии 21 века», 13-14 мая 2015 г., г. Воронеж с.154-159.