«АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ АВІАЦІЇ І КОСМОНАВТИКИ – 2015. Том 2 УДК 629.7.05 АНАЛІЗ НАВІГАЦІЙНОГО УСТАТКУВАННЯ, ЩО ЗАБЕЗПЕЧУЄ... БЕЗПІЛОТНИХ...

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ АВІАЦІЇ ТА КОСМОНАВТИКИ – 2015. Том 2

АНАЛІЗ НАВІГАЦІЙНОГО ОБЛАДНАННЯ, ЩО ЗАБЕЗПЕЧУЄ

ПОСАДКУ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

А. В. Пучков, С. А. Алдаєв

Науковий керівник - Г. М. Грінберг

Сибірський державний аерокосмічний університет імені академіка М. Ф. Решетньова

Російська Федерація, 660037, м. Красноярськ, просп. ім. газ. «Красноярський робітник», 31 E-mail: [email protected]Розглянуто існуючі системи контролю автоматичної посадки БПЛА, розраховано похибки вимірювань кожного виду датчиків та сформульовано умови їх застосування.

Ключові слова: автоматична система посадки, безпілотний літальний апарат, навігаційне обладнання, GPS-приймач, лазерний висотомір.

NAVIGATION EQUIPMENT ANALYSIS PROVIDING PILOTLESS

VEHICLES LANDING

A. V. Puchkov, S. A. Aldaev Scientific supervisor – Г.М. [email protected] Automatic landing control systems of pilotless vehicles are discussed, measurement errors of this typ sensors are calculated and conditions of use of this typ sensors are formulated in the article.

Keywords: автоматичні landing control systems, pilotless vehicle, navigation equipment, GPSreceiver, laser altimeter.

Малогабаритні безпілотні літальні апарати (БПЛА) займають все більш міцні позиції серед загального парку повітряних суден і можуть вирішувати широкий спектр завдань щодо низької вартості експлуатації. Розглянемо клас малогабаритних автономних безпілотних літальних апаратів із злітною масою 10–50 кг. Особливу цікавість викликає питання автоматичної посадки цих апаратів. Можливість польоту в автоматичному режимі добре опрацьована та описана в літературних джерелах, наприклад, у . А посадка – вкрай складний і відповідальний етап польоту всім типів літальних апаратів і тому завдання автоматичної посадки повною мірою вирішені.

Проаналізуємо літаковий тип посадки, який найкраще для БПЛА обраної маси. Літакна посадка здійснюється у кілька етапів. Перший етап: знизившись до висоти 25 метрів літальний апарат (ЛА) починає планування, тобто прямолінійний і рівномірний рух літака по похилій траекторії (по глісаді) до висоти 8-10 метрів.

Потім відбувається вирівнювання ЛА за курсом, щоб потрапити точно на посадкову смугу, і подальше зниження ЛА до висоти 1 метр. Третій етап – витримування, призначене зменшення швидкості ЛА. Завершальний етап – посадка, тобто дотик із посадковою смугою та пробіг із гальмуванням по смузі.

Виділяється кілька основних проблем при здійсненні посадки: по-перше, це визначення висоти, для того, щоб точно визначити точку початку витримування, по-друге, визначення вектора повітряної та земної швидкості, щоб напрям заходу на посадку відповідало обраній глісаді, і, третіх, це визначення координат та забезпечення заданого горизонтального зміщення в напрямку, перпендикулярному до посадкової траєкторії.

Секція «ІННОВАЦІЙНІ ТА ЗДОРОВ'Я ЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ В СУЧАСНІЙ ОСВІТІ»

Головною проблемою є те, що основна частина наявних систем або закриті (комерційні розробки, які недоступні науковому співтовариству), або надто складні та дорогі.

Розглянемо найбільш доступну радіонавігаційну апаратуру, що встановлюється на БПЛА, таку як GPS-приймач, високоточний приймач GPS в диференціальному режимі, лазерний висотомір. Розберемо кожну систему окремо.

GPS-приймачі. Принцип дії заснований на одночасному вимірі відстані до кількох мовних супутників, що знаходяться на відомих і орбітах, що коригуються. З математичних обчислень прилад визначає точку у просторі – координати (широту і довготу місця на моделі поверхні Землі, і навіть висоту Н щодо середнього рівня моря моделі). Недоліком є ​​відносно більша похибка даного приймача. Існує два типи похибки по горизонталі, що впливає на точність визначення довжини посадкової смуги, тобто якщо велика похибка, посадкової смуги може не вистачити для посадки. Другий тип - це вертикальна похибка, яка показує відхилення від осі злітно-посадкової смуги.

Скористайтеся правилом трикутника, щоб розрахувати необхідне значення запасу довжини злітно-посадкової смуги для забезпечення гарантованого завершення автоматичної посадки (рис. 1).

Мал. 1 – трикутник для розрахунку необхідної довжини злітно-посадкової смуги.

Тут x – кут глісади; H – точність датчика приладу; L – величина зміни довжини посадкової смуги.

Н tg x =. (1) L Точність GPS-приймача за даними, наведеними в , становить: по горизонталі близько 15 метрів; по вертикалі приблизно 27 м. Якщо взяти кут глісади рівний 15 °, то похибка

L дорівнюватиме:

tg15 За отриманими результатами ми можемо зробити висновок, що для посадки БПЛА, оснащеного GPS-приймачем, необхідна відкрита місцевість. Наприклад - поле, оскільки потрібна посадкова смуга шириною не менше величини подвоєної похибки по горизонталі - 30 метрів і довжиною не менш необхідної для посадки з запасом в 100 метрів. Загальним недоліком використання будь-якої радіонавігаційної системи є те, що за певних умов сигнал може не доходити до приймача або приходити зі значними спотвореннями та затримками. Оскільки робоча частота GPS лежить у дециметровому діапазоні радіохвиль, рівень прийому сигналу від супутників може серйозно погіршитися під щільним листям дерев або через велику хмарність. Нормальним прийомом сигналу GPS можуть перешкодити перешкоди від багатьох наземних радіоджерел, а також від магнітних бур. Орієнтовна вартість GPS - приймача 4-10 тис. руб.

Розглянемо високоточний приймач GPS в диференціальному режимі. Якісно зменшити помилку у вимірі координат дозволяє режим так звана диференціальна корекція.

У цьому режимі використовується два приймачі: один нерухомо знаходиться в точці з відомими координатами і називається стаціонарним, а другий, як і раніше, є мобільним (встановлюється на борту ЛА). Дані, отримані базовим приймачем, використовуються для корекції інформації,

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ АВІАЦІЇ ТА КОСМОНАВТИКИ – 2015. Том 2

зібраною пересувним апаратом. Точність датчика для цього приладу, описаного , дорівнює 0,1м. За правилом трикутника знаходимо:

0,1 L = 0,37 м.

0,27 На підставі обчислень можна дійти невтішного висновку, що це устаткування може бути використане для посадки БПЛА на грунтові дороги, оскільки посадку можна здійснити на вузьку смугу з несуттєвим запасом довжини (0.37 м). Таким чином, диференціальні вимірювання GPS можуть бути набагато точніше, ніж звичайні. Опорна станція з відомими координатами обчислює поправки та передає в ефір комбіновані повідомлення для корекції супутникових вимірювань.

Цими повідомленнями може скористатися будь-яка кількість керованих GPS приймачів для усунення практично всіх помилок у своїх вимірах. Високоточні GPS приймачі типу NovAtel, JAVAD, Gatewing вартістю від 200 до 800 тис. руб., Ефективно застосовуються в професійних БПЛА.

Лазерний висотомір призначений для виміру відстаней до природних об'єктів. Відрізняє пристрій мала маса та габаритні розміри, мале споживання енергії, висока точність вимірювання дальності, здатність працювати у широкому діапазоні температур та механічних впливів. Похибка приладу ±(0,03+0,001·Д)м, де Д – дистанція (висота де починається вирівнювання). У наших розрахунках за дистанцію ми візьмемо 10м.

Підставляючи їх у формулу розрахунку похибки приладу, отримуємо:

±(0,03 + 0,001 10) = ±0,04 м, 0.04 L = =0,15 м.

0.27 Лазерні висотоміри (профілометри) мають найбільшу точність вимірювань і порівняно низьку вартість від 15 до 50 тис. руб.

Перевагами приладу є: дуже великий діапазон виміру (понад 1000м), висока надійність вимірів; висока ефективність вимірювання для сигналу відбивають об'єктів під великим кутом; висока швидкість роботи; низьке енергоспоживання.

Недоліки: відсутність вимірювання для прозорих об'єктів, значна чутливість роботи під прямим сонячним промінням.

На основі проведеного аналізу та розрахунків були сформульовані області застосування кожного виду приладів навігаційних вимірів. Для посадки на відкритій широкій місцевості раціонально використовувати GPS приймачі, для посадки в умовах обмежених розмірів посадкової смуги - приймач GPS в диференціальному режимі. Використання лазерного висотоміра виправдане, якщо точності GPS приймача в диференціальному режимі недостатньо.

1. Зінов'єв А. В., Гузій А. Г. // Проблеми безпеки польотів. 2008. № 8. C. 40-49.

2. Красильник М. Н., Себряков Г. Г. Управління та наведення безпілотних маневрених літальних апаратів на основі сучасних інформаційних технологій. М.: Фізмаліт, 2003.

3. Electronic textbook StatSoft [Електронний ресурс]. URL: http://www.ra4a.ru/publ/1/8-1-0-360 (дата звернення: 2.09.2015).

4. Electronic textbook StatSoft [Електронний ресурс]. URL: http://www.javadgnss.ru/products/oem (дата звернення: 3.09.2015).

Схожі роботи:

Реєстрація на рейс починається за 2 години до вильоту і закінчується за 40 хвилин. Якщо Ви несвоєчасно прибудете на регістр...»

«Програми придбання продуктів Adobe Посібник з Adobe VIP Освіта Оновлено 28 квітня 2014 р. Модель передплати значно спрощує розгортання та керування Програма ліцензування Adobe Value Incentive Plan (VIP)...»

«Тарифні плани лінійки "Зима близько" з автоматичним переходом на тарифні плани лінійки "Зима", "Зима Amedia". З 4-го місяця З 4-го місяця та Тарифна зона Період, що пройшов Перші 3 місяці і більше з або з моменту з моменту моменту (місто) підключення...»

«МБОУ „Крупецька середня загальноосвітня школа” ЗВІТ про діяльність шкільної бібліотеки за 2014–2015 навчальний рік.1. Основні відомості 1а. Відомості про шкільні бібліотеки Кількість шкільних бібліотек – Найменування шкіл, в...»

«Порушення нерівностей Леггетта в підпросторах орбітального кутового моменту Дж. Ромеро та ін. (Велика Британія) Переклад М.Х. Шульмана ( [email protected], www.timeorigin21.narod.ru) Повідомляється про експериментальну перевірку моделі Леггетта для нелокал ... »

«Дмитро Попов Інтелігенція очима соціолога. Парадигма візуальної соціології Соціологія вивчає світ людських відносин, світ прихований, непроявлений для дослідника. Способи його прояви можуть бути різними: вивчення географічних просторів (Е. Берджесс), ідеальних типів (М. Вебер) та ін.

«ОСНОВНІ ВИМОГИ ГЕНЕРАЛЬНОГО ЗАБУДОВНИКА ТОВ "БІЛДЕКСПО", при облаштуванні виставкових ЗАХОДІВ У МВЦ "КРОКУС ЕКСПО" 2017 рік ВВОДНА ЧАСТИНА ТОВ "БілдЕкспо", будучи на підставі Договору2002 забудовником МВЦ "Крокус Експо", реалізує отримані ексклюзивні права на виконання н...» РЕСПУБЛІКА БАШКОРТОСТАН Вперше проблема управління цільовими програмами в Росії та Башкортостані розглянута поглиблено, у взаємозв'язку із соціальним управлінням та соціальним плануванням. Суть проблеми у...»

2017 www.сайт - «Безкоштовна електронна бібліотека - різноманітні документи»

Матеріали цього сайту розміщені для ознайомлення, всі права належать їхнім авторам.
Якщо Ви не згодні з тим, що Ваш матеріал розміщений на цьому сайті, будь ласка, напишіть нам, ми протягом 1-2 робочих днів видалимо його.

З 8 по 12 квітня 2013 р.. у Сибірському державному аерокосмічному університеті імені академіка М.Ф. Решетньова відбудеться IX Всеросійська конференція творчої молоді «Актуальні проблеми авіації та космонавтики», присвячена Дню космонавтики

До участі у конференції запрошуються студенти та аспіранти вищих навчальних закладів, НДІ та співробітники промислових підприємств аерокосмічного комплексу віком до 30 років, а також школярі.

Напрями роботи конференції:

1. Технологія виробництва ракетно-космічної техніки.
2. Проектування та виробництво літальних апаратів.
3. Двигуни та системи терморегулювання літальних та космічних апаратів.
4. Моделювання фізико-механічних та теплових процесів у машинах та апаратах.
5. Моделі та методи аналізу міцності, динаміки та надійності конструкцій КА.
6. Перспективні матеріали та технології.
7. Проектування машин та робототехніка.
8. Електронна техніка та технології.
9. Зварювання літальних апаратів та споріднені технології.
10. Автоматика та електроніка.
11. Історія, розвиток та експлуатація ракетно-космічної техніки.
12. Математичні методи моделювання, управління та аналізу даних.
13. Інформаційні системи та технології.
14. Інформаційно-керуючі системи.
15. Методи та засоби захисту інформації.
16. Інформаційно-економічні системи.
17. Експлуатація та надійність авіаційної техніки.
18. Технічна експлуатація електросистем та авіоніки.
19. Екологія промисловості.
20. Промислова безпека.
21. Метрологія, стандартизація, сертифікація.
22. Концепція сучасного природознавства.
23. Економіка та бізнес.
24. Маркетинг та комерціалізація космосу.
25. Управління сучасними підприємствами, галузями, комплексами.
26. Освоєння космічного простору: історія та сучасність.
27. Проблеми правового регулювання в аерокосмічній галузі.
28. Сучасні проблеми економічної теорії та регіоналістики.
29. Фундаментальні та прикладні проблеми гуманітарних наук та сучасних комунікацій.
30. Сучасні технології соціального та проектного управління.
31. Інноваційні технології керування персоналом.
32. Інноваційні технології у фінансовому менеджменті.
33. Менеджмент у наукомістких виробництвах.
34. Філософія космосу та космонавтики: перспективи розвитку у двадцять першому столітті.
35. Фінанси та кредит.
36. Актуальні проблеми в логістиці та управління ланцюгами постачання.
37. Актуальні політичні проблеми космосу та космонавтики.
38. Інноваційні та здоров'язберігаючі технології в сучасній освіті
39. Молодь, наука, творчість (шкільна секція).

Для включення до програми конференції з доповіддю (очної участі) необхідно до 29 березня 2013 р.

До участі у конференції запрошуються студенти та аспіранти вищих навчальних закладів, НДІ та співробітники промислових підприємств аерокосмічного комплексу віком до 30 років, а також школярі.

Напрями роботи конференції:
1. Технологія виробництва ракетно-космічної техніки;
2. Проектування та виробництво літальних апаратів;
3. Двигуні установки та системи терморегулювання літальних і космічних апаратів;
4. Моделювання фізико-механічних та теплових процесів у машинах та апаратах;
5. Моделі та методи аналізу міцності, динаміки та надійності конструкцій КА;
6. Перспективні матеріали та технології;
7. Проектування машин та робототехніка;
8. Електронна техніка та технології;
9. Зварювання літальних апаратів та споріднені технології;
10. Автоматика та електроніка;
11. Історія, розвиток та експлуатація ракетно-космічної техніки;
12. Математичні методи моделювання, управління та аналізу даних;
13. Інформаційні системи та технології;
14. Інформаційно-керуючі системи;
15. Методи та засоби захисту інформації;
16. Інформаційно-економічні системи;
17. Експлуатація та надійність авіаційної техніки;
18. Технічна експлуатація електросистем та авіоніки;
19. Екологія промисловості;
20. Промислова безпека;
21. Метрологія, стандартизація, сертифікація;
22. Концепції сучасного природознавства;
23. Економіка та бізнес;
24. Маркетинг та комерціалізація космосу;
25. Управління сучасними підприємствами, галузями, комплексами;
26. Освоєння космічного простору: історія та сучасність;
27. Проблеми правового регулювання в аерокосмічній галузі;
28. Сучасні проблеми економічної теорії та регіоналістики;
29. Фундаментальні та прикладні проблеми гуманітарних наук;
30. Сучасні технології соціального та проектного управління;
31. Інноваційні технології управління персоналом;
32. Інноваційні технології у фінансовому менеджменті;
33. Менеджмент у наукомістких виробництвах;
34. Філософія космосу та космонавтики: перспективи розвитку у двадцять першому столітті;
35. Фінанси та кредит;
36. Сучасні логістичні технології у розвитку аерокосмічного комплексу;
37. Актуальні політичні проблеми космосу та кос-монавтики;
38. Інноваційні та здоров'язберігаючі технології в сучасній освіті
39. Молодь, наука, творчість (шкільна секція).

Для включення до програми конференції з доповіддю (очної участі) НЕОБХІДНО до 26 березня 2012 р. подати до оргкомітету на e-mail [email protected]заявку на участь у конференції.

Для опублікування у збірнику матеріалів конференції НЕОБХІДНО до 22 квітня 2012 р. до оргкомітету поштою направити:
- роздрукований текст тез (в 1-му примірнику), підписаний науковим керівником та електронний варіант на e-mail [email protected]відповідно до вимог оргкомітету;
- експертний висновок щодо можливості опублікування у відкритому друку (обов'язково оригінал) для секцій 1 – 22.