Групповой полет летательных аппаратов – алгоритм обработки информации относительного движения.

Групповой полет летательных аппаратов – алгоритм обработки информации относительного движения

Абакумов А.В., асп., Шкаев А.Г., асп., Саратовский государственный технический университет

Введение

В настоящее время наблюдается значительное повышение интереса к беспилотным летательным аппаратам (БЛА). Это происходит на фоне успешного применения БЛА в ряде военных конфликтов: в Афганистане, Югославии, где применялись американские БЛА RQ-1 “Предатор”, в Чечне, где российская армия использовала БЛА “Пчела”.

До сих пор практически все БЛА имели только лишь военное назначение и относились в основном к двум основным классам: разведчики и мишени. На сегодняшний день область применения и возможности БЛА значительно расширились, появилось множество новых задач для существующих и перспективных БЛА, как военного, так и гражданского назначения. Такими задачами являются, например, применение оружия (БЛА “Предатор” США), многочасовые полеты (“Глобал Хоук” США, С-62 Россия), сельскохозяйственные задачи (разработки таких БЛА ведутся в настоящее время в Японии) и т.д.

В этом ряду одной из важнейших является задача обеспечения группового полета БЛА. При ее решении возникает ряд существенных технических проблем, поиск решения которых в настоящее время проводятся как в России, так и за рубежом. Существовавшие до сих пор разработки в области автоматического управления групповыми полетами летательных аппаратов были ориентированы преимущественно на управление строем пилотируемых самолетов с большими дальностями между ними, а для БЛА выдвигаются требования полета в строю с дистанциями и интервалом 30-150 метров.

В данной работе осуществляется исследование алгоритмов обработки информации с целью определения параметров относительного движения БЛА в групповом полете и предлагается алгоритм оценивания параметров движения ведущего ЛА по результатам измерений относительного движения.

1 . Проблемы управления БЛА в группе. Постановка задачи обработки информации

Современное развитие авиации поставило задачу выполнения совместного полёта группы беспилотных летательных аппаратов.

В связи с этим задача управления БЛА в группе с высокой точностью приобретает особую важность. Необходимость развития техники полёта БЛА в строю выдвигает в настоящее время очень важное направление: создание систем межсамолётной навигации (СМСН) для БЛА с весьма ограниченными весом и объёмом. Эта необходимость определяется ещё тем, что отсутствие в бортовом оборудовании БЛА СМСН может существенно ограничить в ряде случаев их возможности.

В силу ряда причин задача автоматического управления полётом летательных аппаратов (ЛА) в групповом порядке представляет собой одну из наиболее сложных и специфических научно-технических проблем авиации, тр ебую щая комплексного решения. Оно состоит в необходимости тактического обоснования рациональных видов стро ев, количества ЛА в группе , в определении идеологии сбора ЛА в группу, в выборе методов синхронного управления каждым ЛА группы для обеспечения безопасности полёта и точного выдерживания каждым ЛА группы своего места в строю на прямолинейных и криволинейных участках полёта всей группы в целом. Причём, возможность управления группой усложняется нестационарностью параметров полёта. Методы управления ЛА определяют основные принципы, которые используются при п роектиро вании систем управления ЛА в группе [1].

Понятно, что для обеспечения необходимой точности процесса управления полётом строем ЛА С МСН должна строиться в виде системы с обратной связью по информации о взаимном положении. Это поз воляет с единой точки зрения рассмотреть систему управления полётом ЛА в строю и дать единую математическую базу её описания. Автоматизация управления полётом ЛА в групповом порядке связана не только с разработкой теоретических осно в полёта, но и с разработкой бортовых технических средств измерения относительного положения и систем управления. Проведённый анализ состояния средств определения взаимных координат показал, что ни одно из существующих и разрабатываемых в настоящее время измерительных с редств не обеспечивает сов ременных требований определения взаимных координат в плотных группах. В нашей стране разработана лишь автоматизированная система во ждения самолётов в строю типа "К упол". Она предназначена для военно-транспортных самолётов. Эта система позволяет выдерживать строй ЛА с ря дом ограничений , таких как автоматизация только бокового канала управления, невозможность выдерживания малых дистанций.

Создание средств измерения относительного местополо жен ия ЛА в гр уппе решает проблему обеспечения полёта ЛА в строю не полностью. Необходимо решать также задачу автоматизации обработки информации о параметрах относительного движения и параметрах полёта с целью формирования алгоритмов управления.

Ввиду сложности задачи возможны различные подходы к её решению, отличаю щиеся как распределением функций управления между наземным пунктом управления и бортом, так и выбором принципов, которые могут быть поло жены в основу системы управления и которые определяют её конструктивные и динамические характеристики. Исследованию вопросов автоматизации управления полётом строя ЛА посвящены работы наших отечественных учёных: В.А.Боднера, А.А.Красовского, Ю.П.Доброленского, В.Г.Тарасова, С.В.Петрова. В работах этих учёных были сформулированы общи