Маренков И.А., кандидат технических наук

Череповецкое высшее военное инженерное училище радиоэлектроники

Российская Федерация, 162600 Вологодская обл., г. Череповец, Советский пр., 126

Сазонов К.В., доктор технических наук, доцент

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского

Российская Федерация, 197198, г.Санкт-Петербург, ул. Ждановская, 13

Аннотация. Представлен усовершенствованный алгоритм определения местоположения источников радиоизлучений с борта беспилотного летательного аппарата. Особенностью разработанного алгоритма является учет крена, тангажа и рысканья при воздействии на беспилотный летательный аппарат метеорологических факторов, что позволяет повысить точность определения координат источников радиоизлучений. Приведены результаты исследования точностных возможностей алгоритма.

Ключевые слова:беспилотный летательный аппарат, определение местоположения, крен, тангаж, рысканье, алгоритм.

В

настоящее время в мировой практике сложилась тенденция широкого использования беспилотных летательных аппаратов (БЛА) как в гражданских, так и в военных целях.

Среди военных задач, решаемых с помощью БЛА, особое место занимают задачи поиска и обнаружения наземных объектов, в том числе с использованием комплексов радиомониторинга (РМ) [1].

Проведенный анализ информативных источников показал, что в большинстве научных и научно-исследовательских работ, посвященных повышению точности определения координат источников радиоизлучений (ИРИ) комплексами с БЛА, основные усилия направлены на разработку оптимальных траекторий движения и использование группы БЛА для решения поставленных задач [3]. С одной стороны, это позволяет оптимизировать геометрический фактор системы определения местоположения (ОМП) ИРИ и повысить точность координатометрии, с другой, требует привлечения дополнительных сил и средств и не всегда обеспечивает необходимый результат, так как на БЛА существенно влияют метеорологические условия, резкие изменения которых неизбежно приводят к снижению точности измерения координат ИРИ.

В связи с этим разработан усовершенствованный алгоритм определения местоположения ИРИ с борта БЛА, позволяющий повысить точность измерения координат источников (рис. 1).

Рисунок 1. Усовершенствованный алгоритм ОМП ИРИ с борта БЛА

Достоинством усовершенствованного алгоритма является учет ориентации БЛА в пространстве за счет применения на борту гироскопа, позволяющего измерять текущие значения крена, тангажа и рысканья, возникающих вследствие воздействия на полет летательного аппарата метеорологических факторов, что не требует дополнительной стабилизации пеленгаторной антенной системы при определении направления на ИРИ [2].

Исходными данными алгоритма являются: высота полета h , маршрут полета М, допустимое значение среднеквадратической ошибки (СКО) ОМП ИРИ σ_тр.

В блоках 2…5 происходит обнаружение источника, определение на него текущих значений азимута θ _iи угла места β _i с учетом крена K_i, тангажа T_i и рысканья Р _i в соответствии с выражениями (1)…(3).

                                                         (1)

                                                   (2)

                                    (3)

где  – текущий номер измерений;

  – количество измерений;      

  ,  – измеренные значения азимута и угла места соответственно;

– поправка по углу места, рассчитываемая по текущим значениям крена, тангажа и азимута на ИРИ.

В блоке 6 осуществляется расчет текущих (x_i;y_i) и средневзвешенных координат ИРИ (X₀;Y₀) по формулам (4) и (5).

                                           (4)

                                             (5)

где  – весовой коэффициент;

   – угол между линиями положения;

   – СКО измерения линий положения по азимуту и углу места соответственно, вычисляемые по формулам (6) и (7).

                                                             (6)

                                               (7)

где  – СКО измерения азимута и угла места соответственно;

   – наклонная дальность до ИРИ.

В блоках 7…9 осуществляются расчет ошибки ОМП ИРИ σ _i, выводятся текущие результаты ((X₀;Y₀),σ_i, R_i, θ _i,β _i), проверяется условие σ _i ≤ σ_тр. Если значение ошибки ОМП ИРИ σ _i превышает требуемое σ_тр, то в целях повышения точности ОМП источника БЛА меняет курс и осуществляет полет по азимуту θ _i, что позволяет сократить расстояние до источника и уменьшить ошибку определения местоположения. После этого цикл, начиная с блока 3, повторяется до выполнения заданного в блоке 9 условия, и алгоритм прекращает работу.

Возможности усовершенствованного алгоритма по точности ОМП ИРИ исследованы в результате имитационного моделирования.

На рис. 2 представлены графики зависимости поправки по углу места Δβ от текущих значений азимута на ИРИ θ при различных значениях крена К и тангажа T.

 

Рисунок 2. Графики зависимости Δβ от θ при различных значениях К и T

На рис. 3 представлены графики зависимости среднеквадратической ошибки определения местоположения ИРИ σ от времени t.

Графики (рис. 3) построены для скорости полета БЛА w=25 м/с, удалении от ИРИ в начальный момент времени R1=30000 м, высоты полета h=3000 м, СКО измерения азимута σ_θ=3° и угла места
σ_β =3° применительно к трем моделям полета:

1 – облет ИРИ по окружности радиусом R1;

2 – полет по прямой без изменения курса БЛА;

3 – в соответствии с усовершенствованным алгоритмом.

 

21

1

3

t,с

σ, °

 

Рисунок 3. Графики зависимости σ от tпри w=25 м/с, R1=30000 м, h=3000 м, σ_θ=3°, σ_β =3°

 

В первой и второй моделях координаты ИРИ рассчитываются по результатам пеленгования в азимутальной плоскости (используется в существующих комплексах РМ с БЛА), в третьей модели – по результатам пеленгования в азимутальной и угломестной плоскостях.

Анализ представленных на рисунках 2 и 3 графиков показал, что усовершенствованный алгоритм ОМП ИРИ с борта БЛА позволяет учесть поправку по углу места Δβ (рис. 2) за счет оценки текущей ориентации летательного аппарата в пространстве, и, как следствие, повысить точность определения координат ИРИ (рис. 3).

 

Литература

1. Боев С.Ф., Вагин А.И., Чеботарь И.В., Волков Р.А.Оценка координатно-информативных параметров MSK-сигналов пакетных радиосетейОВЧ - УВЧ-диапазонов с использованием алгоритма поиска совпадений. В сборнике: МИНЦЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ труды Третьей Всероссийской научно-технической конференциимолодых конструкторов и инженеров, посвященной 70-летию Радиотехнического института имениакадемика А.Л. Минца и 70-летию ФИЗТЕХА. 2016. С. 149-159.

2. Зевин В.В., Иванов Р.В. Справочник оператора беспилотного летательного аппарата «Орлан». – СПб.: ООО «СТЦ», 2012.

3. Кукес И.С., Основы радиопеленгации. – Москва: «Советское радио», 1964.

4. Фетисов В. С., Адамовский В. В. Беспилотная авиация. – Уфа: «ФОТОН», 2014.

5. Чеботарь И.В., Печурин В.В., Балдычев М.Т., Гайчук Ю.Н., Шарапов И.О.Подход к определению координат разнотипных источников излучений группойлетательных аппаратов. В сборнике: МИНЦЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ труды Третьей Всероссийской научно-технической конференциимолодых конструкторов и инженеров, посвященной 70-летию Радиотехнического института имениакадемика А.Л. Минца и 70-летию ФИЗТЕХА. 2016. С. 276-282.

References

1. Boev S.F., Vagin A.I., Chebotar I.V., Volkov R.A. Coordinate information assessment MSK signal packets HF/VHF radiosystems with search compliance algorithm // Mintz reading, papers of III Scientific technical conference of young designers and engineers. 2016. p. 149-159.

2. Zevin V.V., Ivanov R.V. Handbook of unmanned aerial vehicle operator «Orlan». – SPb.: OOO
«STC», 2012.

3. Kukes I.S., Basics of radio direction finding. – Moskow: «Soviet radio», 1964.

4. Fetisov VS, Adamovsky V. V. Unmanned aircraft. - Ufa.: «PHOTON», 2014.

5. Chebotar I.V., Pechurin V.V., Baldichev M.T.,Gaychuk Yu.N., Sharapov I.O.Approach to counting coordinates multitype radio sources by aerial vehicles group // Mintz reading, papers of III Scientific technical conference of young designers and engineers. 2016. p. 276-282.

 

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: