RU2346852C1 - Air-borne system of probing earth's surface - Google Patents
Air-borne system of probing earth's surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2346852C1 RU2346852C1 RU2007123888/11A RU2007123888A RU2346852C1 RU 2346852 C1 RU2346852 C1 RU 2346852C1 RU 2007123888/11 A RU2007123888/11 A RU 2007123888/11A RU 2007123888 A RU2007123888 A RU 2007123888A RU 2346852 C1 RU2346852 C1 RU 2346852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- satellite navigation
- radio
- input
- navigation system
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационным системам, использующим дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА) для применения в таких целях, как оперативно-тактическая разведка, воздушное картографирование, мониторинг нефте- и газопроводов, линий электропередач и т.д.The invention relates to aviation systems using remotely piloted aircraft (UAVs) for use in such purposes as operational-tactical reconnaissance, air mapping, monitoring of oil and gas pipelines, power lines, etc.
Известна система наблюдения за наземной обстановкой, содержащая беспилотный летательный аппарат (БЛА), на котором установлен комплекс наблюдения и слежения, включающий в себя приемник команд, камеры наблюдения и слежения, передатчик изображений, микропроцессор, высотомер, бесплатформенный инерциальный блок, аналого-цифровой преобразователь, бортовое форматирующее устройство, блок сжатия данных, два блока памяти, корреляционное устройство, блок рулевых машинок и исполнительные устройства, а также мобильный наземный комплекс наблюдения и управления, содержащий приемник изображений, мобильный персональный компьютер, передатчик команд, формирователь кадра [1].A known monitoring system for ground conditions, containing an unmanned aerial vehicle (UAV), on which a monitoring and tracking system is installed, including a command receiver, surveillance and tracking cameras, an image transmitter, a microprocessor, an altimeter, a strap-in inertial unit, an analog-to-digital converter, airborne formatting device, data compression unit, two memory units, correlation device, steering gear unit and actuating devices, as well as a mobile ground-based observation complex I and controls, containing an image receiver, a mobile personal computer, a command transmitter, a frame shaper [1].
Известен портативный комплекс авианаблюдений, содержащий дистанционно пилотируемый летательный аппарат с радиоуправляемой бортовой системой обеспечения полета летательного аппарата, бортовой приемопередающей аппаратурой и видеокамерой с передатчиком изображения, а также мобильный комплекс управления и обработки информации с наземной приемопередающей аппаратурой, приемником видеоизображений и радионавигационной системой управления летательным аппаратом. Радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета летательного аппарата и радионавигационная система управления летательным аппаратом снабжены корректируемыми по глобальной навигационной системе инерциальными блоками с микромеханическими вибрационными гироскопами - акселерометрами, а сам дистанционно пилотируемый летательный аппарат выполнен в виде автономно пилотируемого летательного микроаппарата и размещен вместе с мобильным комплексом управления и обработки информации в общем портативном контейнере. Автономно пилотируемый летательный микроаппарат для портативного комплекса авианаблюдений содержит фюзеляж, на котором размещены винтовой движитель, рулевое управление по курсу и тангажу, видеокамера с передатчиком видеоизображения, радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета летательного аппарата и бортовая приемопередающая аппаратура. В корпусе отсека установлены видеокамера с передатчиком видеоизображения, рулевые машинки, аккумуляторная батарея, приборы радиоуправляемой бортовой системы обеспечения полета летательного аппарата и бортовой приемопередающей аппаратуры [2].Known portable aerial surveillance complex containing a remotely piloted aircraft with a radio-controlled on-board flight support system for the aircraft, airborne transceiver equipment and a video camera with an image transmitter, as well as a mobile information management and processing complex with ground-based transceiver equipment, a video receiver and a radio navigation system for controlling the aircraft. The radio-controlled on-board flight support system of the aircraft and the radio navigation control system of the aircraft are equipped with inertial blocks with micromechanical vibration gyroscopes - accelerometers, which are corrected by the global navigation system, and the remotely piloted aircraft is designed as an autonomously piloted aircraft micro-device and placed together with a mobile control and processing complex information in a common portable container. An autonomously piloted aircraft micro-apparatus for a portable complex of aviation observations contains a fuselage on which a propeller, a steering along the course and pitch, a video camera with a video image transmitter, a radio-controlled on-board aircraft flight support system and on-board transceiver equipment are located. A video camera with a video image transmitter, steering machines, a battery, devices of a radio-controlled on-board flight support system for an aircraft and on-board transceiver equipment are installed in the compartment’s compartment [2].
Однако радиус действия данных систем весьма ограничен, а способ ориентации и стабилизации БЛА в пространстве не применим для наблюдения за наземной обстановкой большой протяженности.However, the radius of action of these systems is very limited, and the method of orientation and stabilization of UAVs in space is not applicable for monitoring a long-term terrestrial situation.
Известен ДПЛА модели "ГрАНТ" для телевизионного наблюдения за местностью и целей на ней, содержащий бортовое оборудование управления, бортовое радиоэлектронное оборудование, бортовую ЭВМ, пункт управления, глобальную навигационную спутниковую систему, комплекс радиоантенн, транспортно-пусковую установку [3].Known UAV model "GRANT" for television monitoring of the terrain and targets on it, containing on-board control equipment, on-board electronic equipment, on-board computers, control center, global navigation satellite system, a complex of radio antennas, launch vehicle [3].
Однако данный комплекс имеет значительные габариты и вес, громоздкую пусковую установку.However, this complex has significant dimensions and weight, a bulky launcher.
Известен комплекс ДПЛА "Нетопырь 3", содержащий пусковую установку на автомобиле, несущую конструкцию, силовую установку, полезную нагрузку - видеокамеру, инфракрасную систему, навигационную спутниковую систему [4].Famous UAV complex "Bat 3" containing a launcher on a car, supporting structure, power plant, payload - video camera, infrared system, navigation satellite system [4].
Известен ДПЛА модели "Tasuma CSV-20", содержащий несущую конструкцию, полезную нагрузку - цветную телевизионную камеру, передатчик команд управления, передатчик видеосигнала, приемную аппаратуру, пуско-траспортировочную установку, силовую установку [5].Known UAV model "Tasuma CSV-20", containing the supporting structure, the payload is a color television camera, a transmitter of control commands, a video signal transmitter, receiving equipment, launching and transporting installation, power plant [5].
Недостатком вышеупомянутых технических решений является низкая степень интеграции комплекса с другими системами летательного аппарата; возможность определения пространственной ориентации объекта только с помощью инерциальных датчиков, что делает затруднительным ручное управление летательным аппаратом, уменьшает мобильность и надежность его управления.The disadvantage of the above technical solutions is the low degree of integration of the complex with other systems of the aircraft; the ability to determine the spatial orientation of the object using only inertial sensors, which makes it difficult to control the aircraft manually, reduces the mobility and reliability of its control.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является "Автоматический беспилотный диагностический комплекс" (см. патент РФ №2256894, G01M 3/00), который и выбран в качестве прототипа [6].Closest to the claimed technical solution is the "Automatic unmanned diagnostic complex" (see RF patent No. 2256894, G01M 3/00), which is selected as a prototype [6].
Комплекс содержит систему автоматического управления, спутники глобальной навигационной системы, навигационную систему, инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, вычислитель действительных координат спутниковой навигационной системы, радиомаяк, систему воздушно-скоростных сигналов, малогабаритный радиовысотомер малых высот, систему автоматического дистанционного управления, систему команд радиоуправления, информационно-логический блок, приемную аппаратуру командного радиоуправления, обзорную телевизионную систему, систему радиотелеметрии, систему автоконтроля работы бортовых систем с вычислителем, систему управления двигателем, вычислитель системы автоматического управления, радиотранслятор, блок управления бортовыми системами, бортовой накопитель информации, систему посадки и выпуска парашюта, систему диагностики состояния магистральных трубопроводов и блок управления ею, радиовысотомер, наземные пункты управления, стартовую катапульту и систему спасения. Радиотелеметрическая система содержит две радиостанции, размещенные соответственно на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления, каждая из которых содержит генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, источник дискретных сообщений и команд, первый смеситель, первый гетеродин, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, приемопередающую антенну, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй гетеродин, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, полосовой фильтр и фазовый детектор.The complex contains an automatic control system, satellites of the global navigation system, a navigation system, an inertial navigation system, receiver equipment of a satellite navigation system, a calculator of the actual coordinates of a satellite navigation system, a beacon, an air-speed signal system, a small-sized low-altitude radio altimeter, an automatic remote control system, a system radio control commands, information and logic unit, receiving equipment of command radio control television, radio telemetry system, automatic control system for on-board systems with a computer, engine control system, automatic control system computer, radio transmitter, on-board systems control unit, on-board data storage, parachute landing and release system, trunk pipelines diagnostics system and unit its control, radio altimeter, ground control points, launch catapult and rescue system. The radio telemetry system contains two radio stations located respectively on a remotely piloted aircraft and ground control station, each of which contains a high-frequency generator, a phase manipulator, a source of discrete messages and commands, a first mixer, a first local oscillator, an amplifier of the first intermediate frequency, and a first power amplifier , duplexer, transceiver antenna, second power amplifier, second mixer, second local oscillator, second intermediate frequency amplifier, multiplier, bandpass filter and phase detector.
Однако назначением этого комплекса является только поиск и обнаружение утечек в газопроводе. Комплекс должным образом не обеспечивает надежный, помехоустойчивый, скрытный обмен радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления, а также безопасное управление летательным аппаратом в ручном дистанционном режиме вне зоны его видимости.However, the purpose of this complex is only to search for and detect leaks in the gas pipeline. The complex does not properly provide a reliable, noise-resistant, secretive exchange of radio telemetry and command information between a remotely piloted aircraft and a ground control station, as well as the safe control of the aircraft in manual remote mode out of sight.
В основу изобретения положена задача создания системы зондирования земной поверхности, позволяющей обеспечить помехоустойчивый, скрытный, надежный обмен радиотелеметрической и командной информации между дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления, а также безопасное управление летательным аппаратом в ручном дистанционном режиме вне зоны его видимости.The basis of the invention is the creation of a system for sensing the earth's surface, which allows for noise-immune, covert, reliable exchange of radio telemetry and command information between a remotely piloted aircraft and a ground control station, as well as safe control of the aircraft in manual remote mode outside its visibility range.
Поставленная задача решается тем, что в авиационной системе зондирования земной поверхности, включающей дистанционно-пилотируемый летательный аппарат с планером, силовой установкой с поршневым двигателем, бортовым комплексом управления дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом, содержащим инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, вычислитель действительных координат спутниковой навигационной системы, систему воздушно-скоростных сигналов, высотомер, систему командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, систему обеспечения посадки с устройством торможения основных колес шасси, систему управления двигателем и бортовой накопитель информации, а также мобильный наземный пункт управления, содержащий телевизионную систему, пульт дистанционного управления, и радиотелеметрическую систему, содержащую две радиостанции, размещенные одна - на наземном пункте управления, а другая - на дистанционно пилотируемом летательном аппарате, согласно изобретению бортовой комплекс управления дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом дополнительно содержит блок сопряжения с видеокамерой, своим входом соединенный с обзорной телевизионной системой, а выходом - с бортовым накопителем информации, блок сопряжения навигационных систем, одним из своих входов соединенный с выходом приемной аппаратуры спутниковой навигационной системы, другим - с выходом инерциальной навигационной системы, а выход блока сопряжения навигационных систем соединен с вычислителем действительных координат спутниковой навигационной системы, который выполнен с возможностью определения углов крена, тангажа и курса дистанционно-пилотируемого летательного аппарата, на планере в одной плоскости размещены три малогабаритные антенны, подключенные к приемной аппаратуре спутниковой навигационной системы, при этом они разнесены в пространстве относительно друг друга на 120°, мобильный наземный пункт управления дополнительно содержит мобильный персональный компьютер, включающий систему ввода поворотных пунктов маршрута, пульт дистанционного управления, выполненный с возможностью управления пространственным положением ДПЛА, систему обработки и отображения радиотелеметрии, выполненную с возможностью вывода цифровой и графической информации на экран мобильного персонального компьютера, каждая радиостанция содержит приемник, включающий входной полосовой фильтр, своим входом соединенный с приемопередающей антенной, а выходом - с защитным устройством, которое через полосовой фильтр соединено с малошумящим усилителем, в свою очередь, малошумящий усилитель соединен с двумя перемножителями, каждый из которых соответственно соединен с арифметико-логическим устройством через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, усилитель нижних частот и второй фильтр нижних частот, при этом каждый из перемножителей другим своим входом соединен с генератором псевдослучайной последовательности, и передатчик, включающий источник данных, соединенный с возбудителем, который содержит последовательно соединенные формирователь видов работ (модулятор), преобразователь частот, полосовой пропускающий фильтр, при этом формирователь видов работ (модулятор) двумя входами соединен с датчиком опорных частот, который входом подключен к задающему генератору, а другим выходом к датчику сетки частот, чей выход является вторым входом преобразователя частот, причем полосовой пропускающий фильтр возбудителя подключен к последовательно соединенным усилителю мощности из n каскадов и выходной цепи, при этом приемник и передатчик выполнены с возможностью использования шумоподобных сигналов, для передачи данных - с функцией Уолша, а для поиска сигнала и его синхронизации - с М-последовательностью.The problem is solved in that in an aviation system for sensing the earth’s surface, including a remotely piloted aircraft with a glider, a power plant with a piston engine, an onboard control system for a remotely piloted aircraft, containing an inertial navigation system, receiver equipment for a satellite navigation system, a real computer coordinates of satellite navigation system, air-speed signal system, altimeter, command radar system controls and a television viewing system, an on-board system for monitoring the operation of on-board systems, a landing support system with a brake for the main wheels of the chassis, an engine management system and an on-board data storage device, as well as a mobile ground control station containing a television system, a remote control, and a radio telemetry system containing two radio stations, one located at a ground control station, and the other at a remotely piloted aircraft, according to invention b The orthogonal control system for a remotely piloted aircraft additionally contains a unit for interfacing with a video camera connected to an on-board television system with its output and an on-board information storage device for interfacing with a navigation system interface unit, one of its inputs connected to the output of the satellite navigation system receiving equipment, and the other - with the output of the inertial navigation system, and the output of the interface unit of the navigation systems is connected to the calculator of the actual coordinates of the satellites th navigation system, which is configured to determine the angles of pitch, pitch and course of a remotely piloted aircraft, on a glider in the same plane are three small antennas connected to the receiving equipment of a satellite navigation system, while they are 120 times apart in space relative to each other °, the mobile ground control center further comprises a mobile personal computer including a route turning point input system, a remote control, Performed with the ability to control the spatial position of the UAV, the processing and display system of radio telemetry, configured to output digital and graphic information to the screen of a mobile personal computer, each radio station contains a receiver that includes an input band-pass filter, connected to a transceiver antenna with its input, and with a protective output a device that is connected through a band-pass filter to a low-noise amplifier, in turn, a low-noise amplifier is connected to two multipliers each of which is respectively connected to the arithmetic-logic device through a first low-pass filter, a low-pass amplifier and a second low-pass filter, connected in series, each of the multipliers being connected to a pseudo-random sequence generator by its other input, and a transmitter including a data source, connected to the pathogen, which contains a series-connected shaper of types of work (modulator), a frequency converter, a bandpass filter, while The type specifier (modulator) is connected by two inputs to the reference frequency sensor, which is connected to the master oscillator by an input, and to the frequency grid sensor, by the other output, whose output is the second input of the frequency converter, the pass-through exciter filter being connected to a series-connected power amplifier of n cascades and output circuit, while the receiver and transmitter are made with the possibility of using noise-like signals, for data transmission - with the Walsh function, and to search for a signal and its synchronization - with an M-sequence.
На фиг.1 представлена обобщенная структурная схема авиационной системы зондирования земной поверхности, на фиг.2 - структурная схема приемника радиотелеметрической системы, на фиг.3 - обобщенная структурная схема передатчика радиотелеметрической системы, на фиг.4 - вариант размещения антенн на ДПЛА.Figure 1 presents a generalized structural diagram of an aircraft sensing system of the Earth's surface, figure 2 is a structural diagram of a receiver of a radio telemetry system, figure 3 is a generalized structural diagram of a transmitter of a radio telemetry system, figure 4 is a variant of the placement of antennas on UAVs.
На представленных фигурах использованы следующие обозначения: 1 - бортовой комплекс управления ДПЛА; 2 - приемник команд управления; 3 - система командного радиоуправления; 4 - созвездие спутников глобальной навигационной системы "ГЛОНАСС" и "GPS"; 5 - приемная аппаратура спутниковой навигационной системы; 6 - инерциальная навигационная система; 7 - блок сопряжения с видеокамерой; 8 - блок автопилота и управления бортовыми системами; 9 - блок исполнительных устройств и механизмов; 10 - бортовой накопитель информации; 11 - система ввода поворотных пунктов маршрута; 12 - мобильный персональный компьютер; 13 - радиотелеметрическая система; 14 - обзорная телевизионная система; 15 - система обеспечения посадки; 16 - система обработки и отображения радиотелеметрии; 17 - система управления двигателем; 18 - пульт дистанционного управления; 19 - мобильный наземный пункт управления и слежения; 20, 22 - входной полосовой фильтр; 21 - защитное устройство; 23 - малошумящий усилитель (МШУ); 24, 25 - перемножитель; 26, 27, 30, 31 - фильтры нижних частот (ФНЧ); 28, 29 - усилители нижних частот; 32 - арифметико-логическое устройство (АЛУ); 33 - генератор псевдослучайной последовательности (ПСП); 34 - источник данных (ИД); 35 - формирователь видов работ (модулятор, ФВР); 36 - преобразователь частот; 37 - полосовой пропускающий фильтр (ППФ); 38 - датчик опорных частот; 39 - датчик сетки частот (ДСЧ); 40 - задающий генератор (ЗГ); 41 - синтезатор частот; 42 - усилитель мощности из n каскадов; 43 - выходная цепь (ВЦ); 44 - возбудитель; 45, 46, 47 - малогабаритная антенна спутниковой навигационной системы; 48 - блок сопряжения навигационных систем; 49 - система воздушно-скоростных сигналов; 50 - высотомер; 51 - система автоконтроля работы бортовых систем; 52 - вычислитель действительных координат спутниковой навигационной системы.The following notation is used on the presented figures: 1 - airborne UAV control complex; 2 - receiver of control commands; 3 - command radio control system; 4 - constellation of satellites of the global navigation system "GLONASS" and "GPS"; 5 - receiving equipment of a satellite navigation system; 6 - inertial navigation system; 7 - a unit for interfacing with a video camera; 8 - block autopilot and control on-board systems; 9 - block actuators and mechanisms; 10 - on-board storage device; 11 - input system of turning points of the route; 12 - mobile personal computer; 13 - radio telemetry system; 14 - survey television system; 15 - landing support system; 16 - a system for processing and displaying radio telemetry; 17 - engine management system; 18 - remote control; 19 - mobile ground control and tracking station; 20, 22 - input bandpass filter; 21 - a protective device; 23 - low noise amplifier (LNA); 24, 25 - multiplier; 26, 27, 30, 31 - low-pass filters (low-pass filters); 28, 29 - low-frequency amplifiers; 32 - arithmetic logic unit (ALU); 33 - pseudo-random sequence generator (PSP); 34 - data source (ID); 35 - shaper types of work (modulator, FVR); 36 - frequency converter; 37 - band pass filter (PPF); 38 - reference frequency sensor; 39 - frequency grid sensor (DCH); 40 - master oscillator (ZG); 41 - frequency synthesizer; 42 - power amplifier of n stages; 43 - output circuit (CC); 44 - pathogen; 45, 46, 47 - small-sized antenna of a satellite navigation system; 48 - block pairing navigation systems; 49 - air-speed signal system; 50 - altimeter; 51 - system of automatic control of on-board systems; 52 - calculator of the actual coordinates of the satellite navigation system.
Представленная авиационная система зондирования земной поверхности содержит (фиг.1) созвездие спутников навигационной системы 4, бортовой комплекс 1 управления ДПЛА, включающий в себя приемную аппаратуру 5 спутниковой навигационной системы и инерциальную навигационную систему 6, подключенные выходом к блоку 48 сопряжения навигационных систем, блок 8 автопилота и управления бортовыми системами. При этом со входами блока 8 автопилота и управления бортовыми системами соединены выходы, соответственно, приемника 2 команд управления, вычислителя 52 действительных координат спутниковой навигационной системы, системы 3 командного радиоуправления, системы 49 воздушно-скоростных сигналов, высотомера 50, системы автоконтроля 51 работы бортовых систем, бортового накопителя информации 10, а выходы блока автопилота и управления бортовыми системами 8 соединены с входами, соответственно, бортового накопителя информации 10, обзорной телевизионной системы 14, соединенной выходом с блоком 7 сопряжения с видеокамерой, блока 9 исполнительных устройств и механизмов, системы 15 обеспечения посадки, системы 3 командного радиоуправления, радиотелеметрической системы 13. В состав авиационной системы зондирования земной поверхности входят также мобильный наземный пункт 19 управления и слежения, который содержит радиотелеметрическую систему 13, соединенную своим входом с мобильным персональным компьютером 12, содержащий систему 11 ввода поворотных пунктов маршрута, систему 16 обработки и отображения радиотелеметрии, обзорную телевизионную систему 14, пульт 18 дистанционного управления, выполненный с возможностью контроля пространственной ориентации ДПЛА.The presented aviation system for sensing the earth's surface contains (Fig. 1) a constellation of satellites of the navigation system 4, an airborne control system 1 for the UAV, which includes receiving equipment 5 of the satellite navigation system and an inertial navigation system 6 connected to the output unit 48 of the interface of the navigation systems, block 8 autopilot and on-board control systems. At the same time, the outputs of, respectively, the
Приемник радиотелеметрической системы (фиг.2) включает входной полосовой фильтр 20, своим входом соединенный с приемопередающей антенной, а выходом - с защитным устройством 21, которое через полосовой фильтр 22 соединено с малошумящим усилителем (МШУ) 23, в свою очередь, малошумящий усилитель соединен с двумя перемножителями 24 (25), каждый из которых соединен с арифметико-логическим устройством 32 через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот 26 (27), усилитель нижних частот 28 (29) и второй фильтр нижних частот 30 (31) соответственно, при этом каждый из перемножителей другим своим входом соединен с генератором псевдослучайной последовательности (ПСП) 33.The receiver of the radio telemetry system (Fig. 2) includes an input band-
Передатчик команд управления (фиг.3) содержит источник данных 34, соединенный с возбудителем 44, который содержит последовательно соединенные формирователь видов работ (модулятор) 35, преобразователь частот 36, полосовой пропускающий фильтр 37, при этом формирователь видов работ (модулятор) 35 двумя входами соединен с датчиком опорных частот 38, который входом подключен к задающему генератору 40, а другим выходом к датчику сетки частот 39, чей выход является вторым входом преобразователя частот 36, причем полосовой фильтр возбудителя подключен к последовательно соединенным усилителю мощности из n каскадов 42 и выходной цепи 43, после прохождения которой сигнал поступает в приемопередающую антенну, причем приемник и передатчик команд управления выполнены с возможностью использования шумоподобных сигналов, для передачи данных - с функцией Уолша, а для поиска сигнала и его синхронизации - с М-последовательностью.The control command transmitter (Fig. 3) contains a
На фиг.4 представлен вариант размещения на ДПЛА малогабаритных антенн 45, 46, 47 спутниковой навигационной системы. Фюзеляж планера выполнен из легких композиционных материалов, при этом конструкция планера просто разбирается и собирается, что делает его легко транспортируемым.Figure 4 presents a variant of placement on the UAV of small-
Передатчик команд управления (фиг.3) работает следующим образом.The transmitter control commands (figure 3) works as follows.
Бинарная последовательность, представляющая собой промодулированную ПСП в соответствии с передаваемыми данными, с источника данных 34 поступает на формирователь 35 видов работ, где под его воздействием происходит модулирование фазы автогенератора по закону бинарной последовательности. Модулирование фазы автогенератора происходит через систему автоподстройки частоты (АПЧ) автогенератора. Блоки 38, 39, 40 образуют синтезатор частот (СЧ) 41. СЧ 41 генерирует две частоты: одна предназначена для системы АПЧ модулятора - f01, другая служит для обеспечения перестройки несущей частоты передатчика в пределах рабочего диапазона - fсчн÷fсчв. Частота f01 поступает в систему АПЧ через фазовращатель, на который поступает бинарная последовательность от источника данных 34. В системе АПЧ происходит сравнение образцовой частоты f01 с частотой генератора, управляемого напряжением (ГУН), и в случае несоответствия частот вырабатывается сигнал ошибки, который стремится устранить разницу между частотами. Таким образом происходит стабилизация частоты ГУН и одновременно манипуляция по фазе, что необходимо для правильной и надежной работы передатчика в частотном диапазоне. Промоделированный сигнал fсрм поступает на преобразователь частот 36, где с помощью сигнала с СЧ 41 fсчн fсчв переносится в рабочий диапазон передатчика. Для выделения полезного сигнала используется ППФ 37. Далее полезный сигнал усиливается до требуемой мощности усилителем 42, состоящим из двух каскадов, и поступает на ВЦ 43, где происходит фильтрация внеполосного излучения. После прохождения сигналом ВЦ 43 он поступает в приемопередающую антенну и излучается в пространство.The binary sequence, which is a modulated memory bandwidth in accordance with the transmitted data, from the
В радиоканале телеуправления применяется шумоподобный сигнал (ШПС), что обеспечивает наибольшую помехоустойчивость комплекса, а также скрытую передачу данных с высокой точностью, при этом в качестве ПСП для передачи данных выбрана функция Уолша как более устойчивая к влиянию помех, а для поиска сигнала и его синхронизации используется М-последовательность как имеющая более низкий уровень боковых лепестков [7]. ШПС имеет два полезных эффекта:The telecontrol radio channel uses a noise-like signal (SHPS), which provides the highest noise immunity of the complex, as well as covert data transmission with high accuracy, while the Walsh function is selected as the SRP for data transmission as being more resistant to interference, and to search for a signal and its synchronization M-sequence is used as having a lower level of side lobes [7]. ShPS has two beneficial effects:
Эффект первый - рассредоточение энергии сигнала в пределах очень большой полосы частот, что соответственно снижает плотность мощности в любой точке спектра. Уровень рассредоточенного сигнала зависит от нескольких факторов, таких как передаваемая мощность, расстояние от передатчика, усиление антенн и ширины спектра. Рассредоточение энергии позволяет опустить сигнал ниже уровня шума, сигнал при этом становится фактически невидимым. Стандартный узкополосный приемник не может распознать за шумами ШПС, в то время как ШПС может быть принят приемником с соответствующей ПСП без всяких затруднений. Обмен информацией возможен только в случае, если известна ПСП.The first effect is the dispersion of the signal energy within a very large frequency band, which accordingly reduces the power density at any point in the spectrum. The level of the dispersed signal depends on several factors, such as transmitted power, distance from the transmitter, antenna gain, and spectrum width. The dispersion of energy allows you to lower the signal below the noise level, while the signal becomes virtually invisible. A standard narrow-band receiver cannot recognize BSS for noise, while a BSS can be received by the receiver with the appropriate bandwidth without any difficulty. Exchange of information is possible only if the SRP is known.
Второй эффект ШПС - это возможность выделить полезный сигнал при действии как узкополосных, так и широкополосных помех. Приемник имеет копию ПСП и использует ее для восстановления сигнала. Узкополосная помеха подавляется в процессе обработки. Эффективность по отношению к помехам привела к использованию ШПС в современных средствах связи. Попадающий в пределы полосы широкополосного приемника стандартный узкополосный сигнал с амплитудной модуляцией (как и ШПС), не несущий требуемой ПСП, будет отфильтрован.The second effect of SHPS is the ability to isolate a useful signal under the influence of both narrowband and broadband interference. The receiver has a copy of the SRP and uses it to reconstruct the signal. Narrowband interference is suppressed during processing. Efficiency in relation to interference has led to the use of ШПС in modern communication facilities. The standard narrow-band signal with amplitude modulation (like the BPS) that does not carry the required bandwidth that falls within the bandwidth of the broadband receiver will not be filtered.
Во время полета ДПЛА на наземный пункт управления и слежения передается изображение местности с обзорной телевизионной системы 14, текущие координаты полета, пространственное положение ДПЛА, информация о состоянии бортовых систем. Оператор следит за наземной обстановкой на экране персонального компьютера 12. Посредством радиотелеметрической системы 13, системы 16 обработки и отображения телеметрии и пульта 18 дистанционного управления оператор с наземного пункта может не только корректировать полет ДПЛА, но и управлять его пространственным положением, при необходимости вне зоны его прямой видимости, ориентируясь по системе 16 обработки и отображения радиотелеметрии, которая представляет собой понятную и удобную систему вывода цифровой и графической информации на экран мобильного персонального компьютера 12.During the flight of the UAV, the terrain image from the survey television system 14, the current coordinates of the flight, the spatial position of the UAV, and information about the state of the onboard systems are transmitted to the ground control and tracking station. The operator monitors the ground situation on the screen of the personal computer 12. By means of the radio telemetry system 13, the telemetry processing and display system 16 and the remote control 18, the operator from the ground station can not only correct the UAV flight, but also control its spatial position, if necessary, outside its zone line of sight, guided by the system 16 processing and display of radio telemetry, which is an understandable and convenient system for outputting digital and graphic information on Crane mobile personal computer 12.
Повышенная точность определения пространственной ориентации ДПЛА осуществляется за счет применения сопряженных инерциальной и спутниковой навигационных систем, а также за счет применения трех малогабаритных антенн 45, 46, 47 спутниковой навигационной системы, разнесенных в пространстве относительно друг друга на 120° и расположенных в одной плоскости на фюзеляже и несущих поверхностях планера.The increased accuracy of determining the spatial orientation of UAVs is achieved through the use of paired inertial and satellite navigation systems, as well as through the use of three
В частности, известны и используются в данной системе методы и алгоритмы определения пространственной ориентации объектов по сигналам спутниковых радионавигационных систем с использованием интерферометрического метода, основанного на измерении разности фаз сигналов от спутников между пространственно разнесенными антеннами [8, 9, 10].In particular, methods and algorithms for determining the spatial orientation of objects from the signals of satellite radio navigation systems are known and used in this system using the interferometric method based on measuring the phase difference of signals from satellites between spatially separated antennas [8, 9, 10].
При этом, используя показания акселерометров (например, фирмы Analog Devices, www.analog.com), установленных в инерциальной навигационной системе, можно значительно упростить алгоритмы определения пространственной ориентации, уменьшить требование к количеству принимаемых спутников, свести к нулю вероятность неверного определения пространственной ориентации ДПЛА. Для достижения данной цели используется блок сопряжения навигационных систем 48.At the same time, using the readings of accelerometers (for example, Analog Devices, www.analog.com) installed in an inertial navigation system, one can significantly simplify spatial orientation algorithms, reduce the requirement for the number of received satellites, and reduce to zero the probability of incorrect determination of the spatial orientation of UAVs . To achieve this goal, a unit for interfacing navigation systems 48 is used.
Мобильный персональный компьютер 12 представляет собой компьютер типа «Ноутбук», при этом обзорная телевизионная система 14, система 16 обработки и отображения радиотелеметрии, а также система 11 ввода поворотных пунктов маршрута конструктивно располагаются внутри корпуса этого компьютера.The mobile personal computer 12 is a “laptop” type computer, and the television viewing system 14, the radio telemetry processing and display system 16, and the route turning point input system 11 are structurally located inside the computer case.
Таким образом, предлагаемая авиационная система зондирования земной поверхности по сравнению с прототипом обеспечивает помехоустойчивый, скрытный канал радиоуправления ДПЛА, определение пространственной (углов крена, тангажа, курса) ориентации объекта по сигналам спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС\GPS для управления в ручном режиме вне зоны видимости. Это достигается соответственно выполнением радиоканала телеуправления с применением ШПС, выполнением системы пространственной ориентации и определения текущих координат объекта при помощи сопряженных инерциальной 6 и спутниковой 5 навигационных систем. При этом сигналы спутниковой навигационной системы 5 принимаются на расположенные в одной плоскости три малогабаритные антенны 45, 46, 47 спутниковой навигационной системы, разнесенные в пространстве относительно друг друга на 120°, а для удобства управления оператор ориентируется по системе обработки и отображения радиотелеметрии 16, которая представляет собой понятную и удобную систему вывода цифровой и графической информации на экран персонального компьютера.Thus, the proposed aviation system for sensing the earth's surface, in comparison with the prototype, provides an interference-resistant, secretive radio control channel for the UAV, determining the spatial (roll, pitch, heading) orientation of the object using signals from the GLONASS \ GPS satellite navigation systems for manual control outside the visibility range. This is achieved, respectively, by the implementation of a radio remote control channel using SHPS, the implementation of a spatial orientation system and determination of the current coordinates of the object using paired inertial 6 and satellite 5 navigation systems. The signals of the satellite navigation system 5 are received on three small-
Кроме того, данная система обеспечивает большую компактность за счет применения схемотехнических решений с большой степенью интеграции, замены телевизионной системы малогабаритным оптоэлектронным преобразователем с передачей цифровой информации на пункт управления в реальном времени.In addition, this system provides greater compactness through the use of circuit solutions with a large degree of integration, replacing the television system with a small-sized optoelectronic converter with the transmission of digital information to the control point in real time.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2248307. Система наблюдения за наземной обстановкой. МПК В64С 29/00, G08C 21/00, 2004.1. RF patent No. 2248307. Ground surveillance system. IPC B64C 29/00, G08C 21/00, 2004.
2. Патент РФ №2232104. Портативный комплекс авианаблюдений и автономно пилотируемый летательный микроаппарат для него. МПК В64С 29/02, G01V 9/00, 2003.2. RF patent No. 2232104. A portable airborne surveillance system and autonomously piloted aircraft micro-device for it. IPC V64C 29/02, G01V 9/00, 2003.
3. ДПЛА "ГрАНТ". www.dpla.rn.3. UAV "GRANT". www.dpla.rn.
4. ДПЛА "Нетопырь 3". Авиа.ру. www.avia.ru.4. UAV "Bat 3". Avia.ru www.avia.ru.
5. ДПЛА "Tasuma CSV-20". http://dpla.info.5. UAV "Tasuma CSV-20". http://dpla.info.
6. Патент РФ №2256894. Автоматический беспилотный диагностический комплекс. МПК G01M 3/00, 2003.6. RF patent №2256894. Automatic unmanned diagnostic complex. IPC G01M 3/00, 2003.
7. Дистанционное пропорциональное управление при наличии помех: Сб. науч. тр. / ред.: А.И.Громыко, А.В.Сарафанов. М.: Радио и связь, 2006 г., 629 с.7. Remote proportional control in the presence of interference: Sat. scientific tr / Ed .: A.I. Gromyko, A.V. Sarafanov. M .: Radio and communications, 2006, 629 p.
8. Фатеев Ю.Л. Теоретические основы и практическая реализация угловых измерений на основе глобальных навигационных спутниковых систем: Дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук.8. Fateev Yu.L. Theoretical foundations and practical implementation of angular measurements based on global navigation satellite systems: Diss. for the doctoral degree. tech. sciences.
9. Степанов О.А. Исследование методов решения задачи ориентации с использованием спутниковых систем / О.А.Степанов, Д.А.Кошаев // Гироскопия и навигация. - 1999. - №2. с.30-54.9. Stepanov O.A. Study of methods for solving the orientation problem using satellite systems / O.A. Stepanov, D.A. Koshayev // Gyroscopy and navigation. - 1999. - No. 2. p.30-54.
10. Фатеев Ю.Л. Определение угловой ориентации на основе глобальных навигационных спутниковых систем. // Радиотехника, №7, 2002, - с.51-57.10. Fateev Yu.L. Determination of angular orientation based on global navigation satellite systems. // Radio engineering, No. 7, 2002, - p.51-57.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123888/11A RU2346852C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Air-borne system of probing earth's surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123888/11A RU2346852C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Air-borne system of probing earth's surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2346852C1 true RU2346852C1 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007123888/11A RU2346852C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Air-borne system of probing earth's surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2346852C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA019096B1 (en) * | 2011-07-12 | 2014-01-30 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Phase radio navigation system |
RU169167U1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | UNMANNED AIRCRAFT FOR DIAGNOSTIC OF LONG ENERGY OBJECTS |
RU2726281C1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Active phased antenna array |
RU2793713C1 (en) * | 2022-11-15 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Remote surveillance and control system for unmanned aircraft |
-
2007
- 2007-06-25 RU RU2007123888/11A patent/RU2346852C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA019096B1 (en) * | 2011-07-12 | 2014-01-30 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Phase radio navigation system |
RU169167U1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | UNMANNED AIRCRAFT FOR DIAGNOSTIC OF LONG ENERGY OBJECTS |
RU2726281C1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Active phased antenna array |
RU2793713C1 (en) * | 2022-11-15 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Remote surveillance and control system for unmanned aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2004301360B2 (en) | Method and apparatus for video on demand | |
US20230324562A1 (en) | Stratospheric position, navigation, and timing system | |
US20220404272A1 (en) | Airborne remote sensing with sensor arrays | |
RU2362981C2 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
RU2658684C1 (en) | Multi-agent robotic technical system | |
US20180251218A1 (en) | Space Combat Drone | |
RU2346852C1 (en) | Air-borne system of probing earth's surface | |
HrISToV et al. | A review of the characteristics of modern unmanned aerial vehicles | |
Wattimena et al. | On-board unlimited aircraft complex of environmental monitoring | |
RU2256894C1 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
RU2424539C1 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
RU187275U1 (en) | Unmanned Aircraft Complex | |
RU2200900C2 (en) | Automatic glider pilot free diagnostic complex | |
RU2503038C1 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
RU2714845C1 (en) | Automatic pilotless diagnostic system | |
RU157041U1 (en) | SMALL SPACE DEVICE FOR OBSERVING THE ORBITAL STATION | |
RU2464592C1 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
RU2010153533A (en) | AUTOMATIC UNMANNED DIAGNOSTIC COMPLEX | |
CN108974316A (en) | More unmanned hot air dirigible airship systems of rotor | |
KR101753469B1 (en) | Device of supporting remote multi-sensing mission | |
RU2621406C1 (en) | Ecological airship | |
RU117399U1 (en) | EARTH SURFACE AERONAUTICAL SYSTEM | |
CN205539459U (en) | Low -power radio frequency unit, and adopt its aerial reconnaissance analog device | |
Yakimenko et al. | Autonomous Aerial Payload Delivery System" Blizzard" | |
RU2543084C2 (en) | Lowered prospecting module "svetlyachok" |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130626 |