RU2490170C2 - Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather - Google Patents

Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather Download PDF

Info

Publication number
RU2490170C2
RU2490170C2 RU2011146656/11A RU2011146656A RU2490170C2 RU 2490170 C2 RU2490170 C2 RU 2490170C2 RU 2011146656/11 A RU2011146656/11 A RU 2011146656/11A RU 2011146656 A RU2011146656 A RU 2011146656A RU 2490170 C2 RU2490170 C2 RU 2490170C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
cos
sin
course
controlled aircraft
Prior art date
Application number
RU2011146656/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011146656A (en
Inventor
Александр Владимирович Васильев
Владимир Степанович Верба
Александр Петрович Кирсанов
Владимир Иванович Меркулов
Дмитрий Николаевич Сузанский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2011146656/11A priority Critical patent/RU2490170C2/en
Publication of RU2011146656A publication Critical patent/RU2011146656A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2490170C2 publication Critical patent/RU2490170C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to aircraft trajectory control. Method of automating the correction of aircraft flight path in preset route in buzzing over dangerous zones (those with bad weather) comprises approximation of dangerous zone by circumference. Corrected course of aircraft is generated as corrected course magnitude calculated on the basis of common methods of guidance. Parameters are defined either at dispatcher (command) station or aboard the aircraft. Aircraft course correction is started when distance from guided aircraft to dangerous zone center is smaller than definite magnitude.
EFFECT: higher flight safety and efficiency of operation of dispatchers stuff.
3 dwg

Description

Изобретение относится к способам траекторного управления пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов (ЛА) как гражданской, так и военной авиации и может быть использовано для повышения их живучести при выполнении полетов.The invention relates to methods for trajectory control of manned and unmanned aerial vehicles (LA) of both civilian and military aviation and can be used to increase their survivability during flights.

Повышение живучести летательных аппаратов в процессе управления ЛА [1] является одной из основных тенденций развития радиоэлектронных системы управления (РЭСУ). Одним из направлений повышения живучести управляемых ЛА (УЛА) является облет опасных зон (ОЗ) с неблагоприятными метеорологическими условиями, в которых по тем или иным причинам нахождение УЛА не рекомендовано либо вовсе запрещено. Для реализации данного направления широко применяются системы командного управления, в том числе с командного пункта воздушного базирования (КП ВБ) [2]. Одними из наиболее опасных зон являются зоны грозовых фронтов, градовые облака, зоны торнадо, смерчей и т.д. Сюда же можно отнести обширные области воздушного пространства, содержащие вулканическую пыль (вулканы Эйяфьятлайокудль (2010 г.) и Гримсвотн (2011 г.) в Исландии) или радиационную пыль (АЭС Фукусима (2011 г.) в Японии). Важно отметить, что указанные опасные зоны, как правило, подвижны, т.е. постоянно изменяют свое местоположение. При этом они способны сохранять конфигурацию довольно продолжительное время. Такие свойства опасных зон необходимо учитывать при планировании и прокладке маршрутов управляемых летательных аппаратов.Increasing the survivability of aircraft in the control process of aircraft [1] is one of the main trends in the development of electronic control systems (RES). One of the ways to increase the survivability of controlled aircraft (ALA) is to fly around hazardous areas (OZ) with adverse weather conditions, in which, for one reason or another, the location of ALA is not recommended or is completely prohibited. To implement this direction, command control systems are widely used, including from an air-based command post (KP WB) [2]. Some of the most dangerous zones are thunderstorm zones, hail clouds, tornado, tornadoes, etc. This also includes vast areas of airspace containing volcanic dust (Eyyafyatlayokull volcanoes (2010) and Grimsvotn (2011) in Iceland) or radiation dust (Fukushima nuclear power plant (2011) in Japan). It is important to note that these hazardous areas are usually mobile, i.e. constantly changing their location. At the same time, they are able to maintain the configuration for a rather long time. Such properties of hazardous areas must be taken into account when planning and laying routes for guided aircraft.

В существующих системах радиоуправления [3] (см. фиг.1), включающих пункт управления 1 и летательный аппарат 2, облет зон с неблагоприятными метеорологическими условиями 3 осуществляется в два этапа. На первом (подготовительном) этапе диспетчером (оператором, офицером боевого управления) намечается ряд контрольных точек 4, которые должен пройти ЛА с заданным курсом для обхода выбранной запретной зоны. Далее для обеспечения последовательного прохождения ЛА намеченных точек с заданным направлением в штурманском расчете реализуются алгоритмы наведения на неподвижные цели (поочередно на каждую соответствующую контрольную точку). На втором этапе осуществляется непосредственно управление летательным аппаратом 2 для обхода зоны с неблагоприятными метеоусловиями 3 по рассчитанным траекториям 5 при помощи команд управления с диспетчерского (командного) пункта управления 1. Процедуру существующего способа облета опасной зоны летательным аппаратом иллюстрирует фиг.1.In existing radio control systems [3] (see Fig. 1), including a control point 1 and an aircraft 2, the flight of zones with adverse weather conditions 3 is carried out in two stages. At the first (preparatory) stage, the dispatcher (operator, combat control officer) outlines a number of control points 4, which the aircraft must pass with a given course to bypass the selected restricted area. Further, to ensure the consistent passage of the aircraft of the intended points with a given direction in the navigational calculation, guidance algorithms for stationary targets (alternately for each corresponding control point) are implemented. At the second stage, the aircraft 2 is directly controlled to bypass the zone with adverse weather conditions 3 along the calculated trajectories 5 using control commands from the control room (command) point 1. The procedure for the existing method of flying around the danger zone with the aircraft is illustrated in Fig. 1.

Следует отметить, что такой способ облета опасных зон, связанный с нанесением контрольных точек, предполагает непосредственное участие человека и представляет собой довольно трудоемкую задачу даже для статичных (неподвижных) опасных зон. Если же зона с неблагоприятными метеоусловиями имеет подвижный характер, то для нанесения таких точек требуется наличие большого опыта у оператора и в общем случае является нетривиальной задачей.It should be noted that this method of flying around hazardous areas, associated with the application of control points, involves the direct participation of a person and is a rather laborious task even for static (stationary) hazardous areas. If the zone with adverse weather conditions is mobile, then the application of such points requires a great deal of experience for the operator and in the general case is a non-trivial task.

Техническим результатом изобретения является повышение живучести УЛА за счет использования командного управления и автоматизации процесса облета зон с неблагоприятными метеорологическими условиями при полете ЛА по запланированному маршруту.The technical result of the invention is to increase the survivability of ULA through the use of command control and automation of the process of flying around zones with adverse weather conditions during flight of an aircraft along a planned route.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что при планировании маршрута полета УЛА зона с неблагоприятными метеорологическими условиями аппроксимируется эллипсом и оператор для описания выбранной опасной зоны указывает только центр такого эллипса и его параметры - значения полуосей эллипса и их ориентацию. Кроме этого оператор указывает направление движения и значение вектора скорости ОЗ. Далее осуществляется непосредственно управление летательным аппаратом с обходом опасной зоны путем коррекции рассчитанной траектории наведения.The claimed technical result is achieved due to the fact that when planning the flight route of the ULA, the zone with adverse weather conditions is approximated by an ellipse and the operator for describing the selected danger zone indicates only the center of such an ellipse and its parameters - the values of the semiaxes of the ellipse and their orientation. In addition, the operator indicates the direction of motion and the value of the velocity vector OZ. Next, the aircraft is directly controlled bypassing the danger zone by correcting the calculated guidance trajectory.

Возможность достижения технического результата обусловлена следующими причинами:The possibility of achieving a technical result is due to the following reasons:

- существенным уменьшением времени описания оператором зон с неблагоприятными метеорологическими условиями, что снижает нагрузку на оператора (офицера боевого управления) [4];- a significant reduction in the time the operator describes the zones with adverse weather conditions, which reduces the load on the operator (combat control officer) [4];

- универсальным (однотипным) способом описания опасных зон, что дает возможность применять традиционные методы управления летательными аппаратами [3].- a universal (of the same type) way of describing hazardous areas, which makes it possible to apply traditional aircraft control methods [3].

Вариант взаимного расположения управляемого летательного аппарата и опасной зоны с неблагоприятными метеорологическими условиями, которая аппроксимируется эллипсом, иллюстрирует фиг.2, на которой летательный аппарат движется равномерно со скоростью VЛА и прямолинейно с заданным курсом φЛА, опасная зона (ее центр) движется равномерно и прямолинейно со скоростью VЗ.A variant of the mutual arrangement of the controlled aircraft and the danger zone with adverse weather conditions, which is approximated by an ellipse, is illustrated in Fig. 2, in which the aircraft moves uniformly with a speed of V LA and in a straight line with a given course φ LA , the danger zone (its center) moves uniformly and rectilinearly with a speed of V З.

Для таких условий одним из возможных способов управления, повышающий живучесть летательного аппарата, является новый способ, полученный на основе математического аппарата метода обратных задач динамики [5], в котором траектория управляемого ЛА корректируется при сближении его с зоной с неблагоприятными метеорологическими условиями путем замены заданного курса φЛА УЛА, определяемого запланированным маршрутом полета, на скорректированный курс φк по правилу:For such conditions, one of the possible control methods that increases the survivability of the aircraft is a new method, obtained on the basis of the mathematical apparatus of the dynamic inverse problem method [5], in which the trajectory of a controlled aircraft is corrected when it approaches a zone with adverse weather conditions by replacing a given course φ LA ALA, determined by the planned flight route, to the adjusted course φ to according to the rule:

ϕ к = a r c t g ( w k 2 w k 1 ) ,                                                                                ( 1 )

Figure 00000001
ϕ to = a r c t g ( w k 2 w k one ) , ( one )
Figure 00000001

где:Where:

w k 1 = cos ( ϕ З ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 u 1 2 ) sin ( α ) 2 u 1 u 2 cos ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) sin ( ϕ З ) ( cos ( α ) + b 2 ( u 1 2 u 2 2 ) cos ( α ) 2 u 1 u 2 sin ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) ,                             ( 2 )

Figure 00000002
w k one = cos ( ϕ 3 ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 - u one 2 ) sin ( α ) - 2 u one u 2 cos ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) - - sin ( ϕ 3 ) ( cos ( α ) + b 2 ( u one 2 - u 2 2 ) cos ( α ) - 2 u one u 2 sin ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) , ( 2 )
Figure 00000002

w k 2 = sin ( ϕ З ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 u 1 2 ) sin ( α ) 2 u 1 u 2 cos ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) + + cos ( ϕ З ) ( cos ( α ) + b 2 ( u 1 2 u 2 2 ) cos ( α ) 2 u 1 u 2 sin ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 )

Figure 00000003
w k 2 = sin ( ϕ 3 ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 - u one 2 ) sin ( α ) - 2 u one u 2 cos ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) + + cos ( ϕ 3 ) ( cos ( α ) + b 2 ( u one 2 - u 2 2 ) cos ( α ) - 2 u one u 2 sin ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 )
Figure 00000003

Здесь: wk1 и wk2 - составляющие вектора скорости управляемого летательного аппарата; а и b - полуоси эллипса; φЗ - угол ориентации опасной зоны с неблагоприятными метеоусловиями (угол поворота полуосей эллипса), который определяется диспетчером (оператором) при описании (аппроксимации) ОЗ.Here: w k1 and w k2 are the components of the velocity vector of a controlled aircraft; a and b are the semiaxes of the ellipse; φ З - orientation angle of the hazardous area with adverse weather conditions (angle of rotation of the semi-axes of the ellipse), which is determined by the dispatcher (operator) when describing (approximating) the health condition.

Переменные u1 и u2, входящие в (2), определяют координаты положения наводимого УЛА относительно центра опасной зоны в системе координат X'OY', связанной с направлением осей эллипса и вычисляются как:The variables u 1 and u 2 included in (2) determine the coordinates of the position of the induced ULA relative to the center of the danger zone in the X'OY 'coordinate system associated with the direction of the ellipse axes and are calculated as:

u 1 = ( x x З ) cos ( ϕ з ) + ( y y З ) sin ( ϕ з ) u 2 = ( y y З ) cos ( ϕ з ) ( x x З ) sin ( ϕ з )                                                           ( 3 )

Figure 00000004
u one = ( x - x 3 ) cos ( ϕ s ) + ( y - y 3 ) sin ( ϕ s ) u 2 = ( y - y 3 ) cos ( ϕ s ) - ( x - x 3 ) sin ( ϕ s ) ( 3 )
Figure 00000004

Угол α определяется из значения вектора скорости летательного аппарата относительно опасной зоны с учетом поворота земной системы координат XOY на угол φЗ по правилу:The angle α is determined from the value of the aircraft's velocity vector relative to the danger zone, taking into account the rotation of the Earth's coordinate system XOY by angle φ З according to the rule:

α = a r c t g ( V Р Е З y V Р Е З x ) ,                                                                                     ( 4 )

Figure 00000005
α = a r c t g ( V R E 3 y V R E 3 x ) , ( four )
Figure 00000005

где:Where:

V Р Е З x = ( V Л А x V З x ) cos ( ϕ З ) + ( V Л А y V З y ) sin ( ϕ З ) V Р Е З y = ( V Л А y V З y ) cos ( ϕ З ) ( V Л А x V З x ) sin ( ϕ З ) ,                                   ( 5 )

Figure 00000006
V R E 3 x = ( V L BUT x - V 3 x ) cos ( ϕ 3 ) + ( V L BUT y - V 3 y ) sin ( ϕ 3 ) V R E 3 y = ( V L BUT y - V 3 y ) cos ( ϕ 3 ) - ( V L BUT x - V 3 x ) sin ( ϕ 3 ) , ( 5 )
Figure 00000006

Здесь: V Р Е З x

Figure 00000007
и V Р Е З y
Figure 00000008
- составляющие вектора относительной скорости управляемого летательного аппарата с учетом движения ОЗ; V Л А x
Figure 00000009
и V Л А y
Figure 00000010
- составляющие вектора скорости управляемого летательного аппарата; V З x
Figure 00000011
и V З y
Figure 00000012
- составляющие вектора скорости движения опасной зоны с неблагоприятными метеорологическими условиями, которые определяется диспетчером (оператором) при описании (аппроксимации) ОЗ.Here: V R E 3 x
Figure 00000007
and V R E 3 y
Figure 00000008
- components of the relative velocity vector of the controlled aircraft, taking into account the movement of the OZ; V L BUT x
Figure 00000009
and V L BUT y
Figure 00000010
- components of the velocity vector of a controlled aircraft; V 3 x
Figure 00000011
and V 3 y
Figure 00000012
- components of the velocity vector of the danger zone with adverse meteorological conditions, which are determined by the dispatcher (operator) in the description (approximation) of health conditions.

Составляющие вектора скорости управляемого летательного аппарата определяются по правилу:The components of the velocity vector of a controlled aircraft are determined by the rule:

V Л А x = V sin ( ϕ Л А ) V Л А y = V cos ( ϕ Л А ) ,                                                                                    ( 6 )

Figure 00000013
V L BUT x = V sin ( ϕ L BUT ) V L BUT y = V cos ( ϕ L BUT ) , ( 6 )
Figure 00000013

где: V - значение скорости УЛА; φЗ - значение курса УЛА.where: V is the velocity value of the ALA; φ З - the value of the ULA course.

Указанные параметры определяются либо на диспетчерском (командном) пункте, либо непосредственно на борту УЛАThe indicated parameters are determined either at the control room (command) point, or directly on board the ULA

Корректировка курса УЛА начинается тогда, когда расстояние от наводимого ЛА до центра опасной зоны становится меньше определенной величины:Correction of the ULA course begins when the distance from the induced aircraft to the center of the danger zone becomes less than a certain value:

( x x З ) 2 + ( y y З ) 2 L ,                                                                      ( 7 )

Figure 00000014
( x - x 3 ) 2 + ( y - y 3 ) 2 L , ( 7 )
Figure 00000014

где: xЗ и yЗ - координаты центра ОЗ (эллипса аппроксимации); x и y - координаты УЛА; L - заданное расстояние.where: x З and y З - coordinates of the center of the OZ (approximation ellipse); x and y are the coordinates of the ULA; L is the given distance.

Примерный вид траектории облета опасной зоны грозового фронта представлен на фиг.3.An exemplary view of the trajectory of flying around the danger zone of a thunderstorm front is shown in Fig.3.

Таким образом, при формировании скорректированного курса для облета опасной зоны описанным способом (1)-(7) необходимо учитывать:Thus, when forming the adjusted course for flying around a danger zone in the described way (1) - (7), it is necessary to take into account:

1) параметры движения УЛА - координаты, направление и значение скорости;1) parameters of the ULA movement - coordinates, direction and speed value;

2) параметры движения ОЗ - координаты центра эллипса аппроксимации, значения полуосей, ориентация (поворот эллипса относительно земной системы координат), направление и значение скорости.2) the parameters of the OZ motion — coordinates of the center of the approximation ellipse, semiaxes, orientation (rotation of the ellipse relative to the earth coordinate system), direction and speed value.

Величины, необходимые для реализации (1)-(7) и составляющие первую группу параметров, измеряются штатными средствами на диспетчерских (командных) пунктах, а величины, составляющие вторую группу - расположены в памяти ЭВМ КПВП, куда они заносятся непосредственно диспетчером (оператором, офицером боевого управления).The values necessary for the implementation of (1) - (7) and constituting the first group of parameters are measured by regular means at control rooms (command) points, and the values making up the second group are located in the memory of the KPVP computer, where they are entered directly by the dispatcher (operator, officer) combat control).

Коррекция курса управляемого ЛА прекращается, когда скорректированный курс φк, вычисленный по правилу (1), становится равным заданному курсу φЛА управляемого летательного аппарата, определяемому запланированным маршрутом полета.The course correction of a controlled aircraft stops when the adjusted course φ k calculated according to rule (1) becomes equal to the set course φ of the aircraft of a controlled aircraft, determined by the planned flight route.

Спецификой описанного способа является то, что зависимости (1)-(7) построены на основе аппроксимации опасной зоны с неблагоприятными метеоусловиями эллипсом. Такой подход позволяет унифицировать и автоматизировать процесс описания таких зон, тем самым существенно снизить нагрузку на диспетчера (оператора, офицера боевого управления).The specificity of the described method is that the dependencies (1) - (7) are based on the approximation of a danger zone with adverse weather conditions by an ellipse. This approach allows to unify and automate the process of describing such zones, thereby significantly reducing the load on the dispatcher (operator, combat control officer).

Заявленный технический результат обеспечивается предлагаемым способом (1)-(7) управления летательным аппаратом, а также использованием универсального (однотипного) способа описания опасных зон с неблагоприятными метеорологическими условиями, что дает возможность существенно уменьшить время описания таких зон диспетчером (оператором, офицером боевого управления), тем самым снизить на него нагрузку.The claimed technical result is provided by the proposed method (1) - (7) for controlling the aircraft, as well as using a universal (of the same type) method for describing hazardous areas with adverse weather conditions, which makes it possible to significantly reduce the time for describing such areas by a dispatcher (operator, combat control officer) , thereby reducing the load on it.

Таким образом, указанный технический результат достигается тем, что на основе измеренных значений скорости полета V и курса φЛА управляемого ЛА, а также заданных диспетчером (оператором, офицером боевого управления) значений составляющих V З x

Figure 00000015
и V З y
Figure 00000016
вектора скорости движения и угла φЗ ориентации опасной зоны с неблагоприятными метеоусловиями, используя (6) и (5) вычисляются значения составляющих V Р Е З x
Figure 00000017
и V Р Е З y
Figure 00000018
вектора относительной скорости полета УЛА. Далее, используя выражение (4), определяется угол α, задающий направление вектора относительной скорости полета летательного аппарата. Затем, на основе измеренных значений координат x и y УЛА, а также заданных диспетчером (оператором, офицером боевого управления) значений координат xЗ и yЗ центра ОЗ (эллипса аппроксимации) и ее размеров а и b (полуоси эллипса аппроксимации) применяя (3) и (2), определяются составляющие wk1 и wk2 вектора скорости управляемого ЛА. И наконец, используя (1), вычисляется скорректированный курс φк полета УЛА, позволяющий произвести облет опасной зоны с неблагоприятными метеорологическими условиями.Thus, the specified technical result is achieved by the fact that based on the measured values of the flight speed V and the course φ of the aircraft of the controlled aircraft, as well as the values of the components set by the dispatcher (operator, combat control officer) V 3 x
Figure 00000015
and V 3 y
Figure 00000016
the vector of the speed of movement and the angle φ З of the orientation of the danger zone with adverse weather conditions, using (6) and (5), the values of the components are calculated V R E 3 x
Figure 00000017
and V R E 3 y
Figure 00000018
relative velocity vector of ULA. Next, using expression (4), the angle α is determined, which sets the direction of the vector of the relative flight speed of the aircraft. Then, based on the measured values of the x and y coordinates of the ULA, as well as the values of the coordinates x З and y З of the center ОЗ (approximation ellipse) and its dimensions a and b (semiaxes of the approximation ellipse) set by the dispatcher (operator, combat control officer) using (3 ) and (2), the components w k1 and w k2 of the velocity vector of the controlled aircraft are determined. And finally, using (1), the corrected course φ to the ALA flight is calculated, which makes it possible to fly around the danger zone with adverse weather conditions.

Важно отметить, что указанный способ траекторного управления летательным аппаратом может быть реализован в двух режимах:It is important to note that this method of trajectory control of the aircraft can be implemented in two modes:

1) в режиме командного наведения, в котором параметры движения управляемого летательного аппарата - значение скорости и значение курса УЛА - определяются на диспетчерском (командном) пункте управления;1) in command guidance mode, in which the parameters of the movement of the controlled aircraft — the speed value and the value of the ULA course — are determined at the control room (command) control point;

2) в автономном режиме, в котором параметры движения управляемого летательного аппарата - значение скорости и значение курса УЛА - определяются непосредственно на борту ЛА.2) in stand-alone mode, in which the parameters of the movement of the controlled aircraft — the speed value and the value of the ULA course — are determined directly on board the aircraft.

Этот обстоятельство позволяет использовать описанный способ управления для коррекции траекторий полета летательных аппаратов как гражданской, так и военной авиации, при облете ими зон с неблагоприятными метеорологическими условиями.This circumstance makes it possible to use the described control method for correcting the flight paths of aircraft of both civil and military aviation, when they fly around areas with adverse weather conditions.

ЛитератураLiterature

[1] Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. М.: Радиотехника. 2008. 432 с.[1] Verba V.S. Aviation complexes of radar patrol and guidance. Status and development trends. M .: Radio engineering. 2008.432 s.

[2] Авиация ВВС России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / Е.А. Федосов [и др.]. М.: Дрофа, 2005.[2] Russian Air Force aviation and scientific and technological progress. Combat complexes and systems yesterday, today, tomorrow / E.A. Fedosov [et al.]. M.: Bustard, 2005.

[3] Авиационные системы радиоуправления. Т.3. Системы командного радиоуправления. Автономные и комбинированные системы наведения / В.И. Меркулов, А.И. Канащенков [и др.]. М.: Радиотехника, 2004. 317 с.[3] Aircraft radio control systems. T.3. Command radio control systems. Autonomous and combined guidance systems / V.I. Merkulov, A.I. Kanashchenkov [et al.]. M .: Radio engineering, 2004.317 s.

[4] Авиация ПВО России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / Е.А. Федосов [и др.]. М.: Дрофа, 2001.[4] Air defense of Russia and scientific and technological progress. Combat complexes and systems yesterday, today, tomorrow / E.A. Fedosov [et al.]. M.: Bustard, 2001.

[5] Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. М.: Машиностроение, 2004.[5] Krutko P.D. Inverse problems of dynamics in the theory of automatic control. M .: Engineering, 2004.

Claims (1)

Способ управления пилотируемыми и беспилотными летательными аппаратами (ЛА) с облетом опасных зон с неблагоприятными метеорологическими условиями с диспетчерского (командного) пункта (ДП), заключающийся в том, что вывод летательного аппарата на запланированную траекторию полета производится по траектории облета опасной зоны (ОЗ) с неблагоприятными метеорологическими условиями с заданным курсом φЛА, отличающийся тем, что ОЗ аппроксимируется эллипсом, а траектория ЛА при сближении с ОЗ корректируется путем замены заданного курса φЛА ЛА, на курс фк, вычисленный по правилу:
ϕ к = a r c t g ( w k 2 w k 1 ) ,                                                                                ( 1 )
Figure 00000001

где wk1 и wk2 - составляющие вектора скорости управляемого ЛА определяются как:
w k 1 = cos ( ϕ З ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 u 1 2 ) sin ( α ) 2 u 1 u 2 cos ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) sin ( ϕ З ) ( cos ( α ) + b 2 ( u 1 2 u 2 2 ) cos ( α ) 2 u 1 u 2 sin ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) ,                             ( 2 )
Figure 00000002

w k 2 = sin ( φ З ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 u 1 2 ) sin ( α ) 2 u 1 u 2 cos ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) + + cos ( φ З ) ( cos ( α ) + b 2 ( u 1 2 u 2 2 ) cos ( α ) 2 u 1 u 2 sin ( α ) ( u 1 2 + u 2 2 ) 2 ) ,
Figure 00000019

где φз - угол ориентации опасной зоны с неблагоприятными метеоусловиями;
a и b - полуоси эллипса;
u1, u2 - переменные, определяющие координаты положения управляемого ЛА относительно центра опасной зоны в системе координат, связанной с направлением осей эллипса определяются как:
u 1 = ( x x З ) cos ( φ з ) + ( y y З ) sin ( φ з ) u 2 = ( y y З ) cos ( φ з ) ( x x З ) sin ( φ з ) ,                                                           ( 3 )
Figure 00000020

где xЗ и yЗ - координаты центра ОЗ (эллипса аппроксимации);
x и y - координаты управляемого летательного аппарата;
α - угол, определяющий направление вектора скорости летательного аппарата относительно опасной зоны с учетом поворота земной системы координат на угол φз, определяется по правилу:
α = a r c t g ( V Р Е З y V Р Е З x ) ,                                                                                     ( 4 )
Figure 00000005

где V Р Е З x
Figure 00000021
и V Р Е З y
Figure 00000008
- составляющие вектора относительной скорости управляемого ЛА с учетом движения ОЗ определяются как:
V Р Е З x = ( V Л А x V З x ) cos ( ϕ З ) + ( V Л А y V З y ) sin ( ϕ З ) V Р Е З y = ( V Л А y V З y ) cos ( ϕ З ) ( V Л А x V З x ) sin ( ϕ З ) ,                                   ( 5 )
Figure 00000006

где V З x
Figure 00000011
и V З y
Figure 00000012
- составляющие вектора скорости движения опасной зоны с неблагоприятными метеорологическими условиями;
V Л А x
Figure 00000009
и V Л А y
Figure 00000010
- составляющие вектора скорости управляемого ЛА, определяемые по правилу:
V Л А x = V sin ( ϕ Л А ) V Л А y = V cos ( ϕ Л А ) ,                                                                                    ( 6 )
Figure 00000013

где V - значение скорости управляемого ЛА;
φЛА - значение курса управляемого ЛА,
при этом корректировка траектории управляемого ЛА начинается с момента, когда расстояние от управляемого ЛА до центра опасной зоны с неблагоприятными метеорологическими условиями становится меньше определенной заданной величины L:
( x x З ) 2 + ( y y З ) 2 L                                                                   ( 7 )
Figure 00000022

и осуществляется до момента, когда скорректированный курс φк становится равным заданному курсу ЛА φЛА.
The method of controlling manned and unmanned aerial vehicles (LA) with flying around hazardous areas with adverse weather conditions from a control room (command) point (DP), which consists in the fact that the aircraft is brought to the planned flight path along the hazard path (OZ) flight path with unfavorable meteorological conditions with a predetermined course φ LA , characterized in that the PA is approximated by an ellipse, and the trajectory of the aircraft when approaching the PA is corrected by replacing the predetermined course φ LA And, on the course f to , calculated by the rule:
ϕ to = a r c t g ( w k 2 w k one ) , ( one )
Figure 00000001

where w k1 and w k2 are the components of the velocity vector of the controlled aircraft are defined as:
w k one = cos ( ϕ 3 ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 - u one 2 ) sin ( α ) - 2 u one u 2 cos ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) - - sin ( ϕ 3 ) ( cos ( α ) + b 2 ( u one 2 - u 2 2 ) cos ( α ) - 2 u one u 2 sin ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) , ( 2 )
Figure 00000002

w k 2 = sin ( φ 3 ) ( sin ( α ) + a 2 ( u 2 2 - u one 2 ) sin ( α ) - 2 u one u 2 cos ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) + + cos ( φ 3 ) ( cos ( α ) + b 2 ( u one 2 - u 2 2 ) cos ( α ) - 2 u one u 2 sin ( α ) ( u one 2 + u 2 2 ) 2 ) ,
Figure 00000019

where φ z is the orientation angle of the hazardous area with adverse weather conditions;
a and b are the semiaxes of the ellipse;
u 1 , u 2 - variables that determine the coordinates of the position of the controlled aircraft relative to the center of the danger zone in the coordinate system associated with the direction of the axes of the ellipse are defined as:
u one = ( x - x 3 ) cos ( φ s ) + ( y - y 3 ) sin ( φ s ) u 2 = ( y - y 3 ) cos ( φ s ) - ( x - x 3 ) sin ( φ s ) , ( 3 )
Figure 00000020

where x З and y З - coordinates of the center of the OZ (approximation ellipse);
x and y are the coordinates of the controlled aircraft;
α is the angle that determines the direction of the speed vector of the aircraft relative to the danger zone, taking into account the rotation of the Earth's coordinate system at an angle φ z , is determined by the rule:
α = a r c t g ( V R E 3 y V R E 3 x ) , ( four )
Figure 00000005

Where V R E 3 x
Figure 00000021
and V R E 3 y
Figure 00000008
- the components of the relative velocity vector of the controlled aircraft taking into account the motion of the spacecraft are defined as:
V R E 3 x = ( V L BUT x - V 3 x ) cos ( ϕ 3 ) + ( V L BUT y - V 3 y ) sin ( ϕ 3 ) V R E 3 y = ( V L BUT y - V 3 y ) cos ( ϕ 3 ) - ( V L BUT x - V 3 x ) sin ( ϕ 3 ) , ( 5 )
Figure 00000006

Where V 3 x
Figure 00000011
and V 3 y
Figure 00000012
- components of the velocity vector of the danger zone with adverse weather conditions;
V L BUT x
Figure 00000009
and V L BUT y
Figure 00000010
- components of the velocity vector of a controlled aircraft determined by the rule:
V L BUT x = V sin ( ϕ L BUT ) V L BUT y = V cos ( ϕ L BUT ) , ( 6 )
Figure 00000013

where V is the value of the speed of the controlled aircraft;
φ LA - the value of the course of the controlled aircraft,
while the correction of the trajectory of the controlled aircraft begins from the moment when the distance from the controlled aircraft to the center of the hazardous area with adverse weather conditions becomes less than a certain predetermined value L:
( x - x 3 ) 2 + ( y - y 3 ) 2 L ( 7 )
Figure 00000022

and is carried out until the moment when the adjusted course φ to becomes equal to the specified rate of the aircraft φ LA .
RU2011146656/11A 2011-11-17 2011-11-17 Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather RU2490170C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146656/11A RU2490170C2 (en) 2011-11-17 2011-11-17 Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146656/11A RU2490170C2 (en) 2011-11-17 2011-11-17 Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011146656A RU2011146656A (en) 2013-05-27
RU2490170C2 true RU2490170C2 (en) 2013-08-20

Family

ID=48789008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011146656/11A RU2490170C2 (en) 2011-11-17 2011-11-17 Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2490170C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571845C1 (en) * 2014-08-07 2015-12-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Control over drone flight path at flyby over terrain relief in vertical plane
RU2661269C2 (en) * 2015-08-04 2018-07-13 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for trajectory control of unmanned aerial vehicle to fly around urban territories in vertical plane
RU2730083C1 (en) * 2020-03-11 2020-08-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Министерства обороны Российской Федерации Method of overcoming the antimissile and (or) antiaircraft defense zones by high-speed drones (hsd)
RU2797956C1 (en) * 2022-11-28 2023-06-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method for forming bypass and overcoming hazardous zones by unmanned aerial vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2607948A1 (en) * 1986-12-09 1988-06-10 Dassault Electronique Terrain avoidance method and device for aircraft
FR2689668A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-08 Dassault Electronique Aircraft ground collision avoidance method and device
RU2095280C1 (en) * 1993-11-10 1997-11-10 Эрокоптер Франс Method of handling flying vehicle at low-altitude flight and system for realization of this method
RU2211489C2 (en) * 1998-01-12 2003-08-27 Дассо Электроник Method and device for avoidance of collision of flying vehicle provided with updated visualization system with ground
RU2297047C1 (en) * 2005-08-03 2007-04-10 ООО "Фирма "НИТА" Method of detection and prevention of threat of collision of aircraft with underlying surface obstacles
RU2356099C1 (en) * 2007-12-07 2009-05-20 ООО "Фирма "НИТА" Method for prevention of threat of aircraft collision with obstacles of underlying surface

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2607948A1 (en) * 1986-12-09 1988-06-10 Dassault Electronique Terrain avoidance method and device for aircraft
FR2689668A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-08 Dassault Electronique Aircraft ground collision avoidance method and device
RU2095280C1 (en) * 1993-11-10 1997-11-10 Эрокоптер Франс Method of handling flying vehicle at low-altitude flight and system for realization of this method
RU2211489C2 (en) * 1998-01-12 2003-08-27 Дассо Электроник Method and device for avoidance of collision of flying vehicle provided with updated visualization system with ground
RU2297047C1 (en) * 2005-08-03 2007-04-10 ООО "Фирма "НИТА" Method of detection and prevention of threat of collision of aircraft with underlying surface obstacles
RU2356099C1 (en) * 2007-12-07 2009-05-20 ООО "Фирма "НИТА" Method for prevention of threat of aircraft collision with obstacles of underlying surface

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571845C1 (en) * 2014-08-07 2015-12-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Control over drone flight path at flyby over terrain relief in vertical plane
RU2661269C2 (en) * 2015-08-04 2018-07-13 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for trajectory control of unmanned aerial vehicle to fly around urban territories in vertical plane
RU2730083C1 (en) * 2020-03-11 2020-08-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Министерства обороны Российской Федерации Method of overcoming the antimissile and (or) antiaircraft defense zones by high-speed drones (hsd)
RU2797956C1 (en) * 2022-11-28 2023-06-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method for forming bypass and overcoming hazardous zones by unmanned aerial vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011146656A (en) 2013-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7412324B1 (en) Flight management system with precision merging
CN105022401A (en) SLAM method through cooperation of multiple quadrotor unmanned planes based on vision
CN109634293B (en) A kind of fixed-wing unmanned plane roller flowing control method
CN109460057B (en) Multi-target-oriented gridding parafoil homing method
Chaturvedi et al. Comparative review study of military and civilian unmanned aerial vehicles (UAVs)
RU2490170C2 (en) Method of aircraft trajectory control in flights over zones with unfavorable weather
US20180033313A1 (en) Flight path management system
Chen et al. Path planning for UAVs formation reconfiguration based on Dubins trajectory
CN103713642A (en) Unmanned plane three dimensional route program method based on disturbed fluid dynamic system
Lizarraga et al. Autonomous landing system for a UAV
Wing et al. For Spacious Skies: Self-Separation with" Autonomous Flight Rules" in US Domestic Airspace
Davis et al. Development of a modified Voronoi algorithm for UAV path planning and obstacle avoidance
US9501937B2 (en) Systems and method of controlling airport traffic
RU2661269C2 (en) Method for trajectory control of unmanned aerial vehicle to fly around urban territories in vertical plane
CN112396298A (en) Unmanned helicopter multi-machine cooperative task planning method
RU2571845C1 (en) Control over drone flight path at flyby over terrain relief in vertical plane
Glowacki et al. Methods of flight-path planning for UAV photogrammetry missions with consideration of aircraft dynamic properties
RU2498342C1 (en) Method of intercepting aerial targets with aircraft
Lee et al. A Study on the Reestablishment of the Drone's Concept
RU2611453C1 (en) Formation method of aerial vehicle flight trajectory
Nowak et al. The selected innovative solutions in UAV control systems technologies
CN109631880B (en) Secondary flying navigation method and system
RU2240589C1 (en) Method for automatic control of aircraft at approach to runway line
Klaus et al. A radar-based, tree-branching sense and avoid system for small unmanned aircraft
Clark Collision avoidance and navigation of UAS using vision-based proportional navigation