RU2699613C1 - Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle - Google Patents
Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699613C1 RU2699613C1 RU2018135090A RU2018135090A RU2699613C1 RU 2699613 C1 RU2699613 C1 RU 2699613C1 RU 2018135090 A RU2018135090 A RU 2018135090A RU 2018135090 A RU2018135090 A RU 2018135090A RU 2699613 C1 RU2699613 C1 RU 2699613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flight
- bvs
- traffic
- control
- aircraft
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 230000010006 flight Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004564 bond valence sum analysis Methods 0.000 claims description 139
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 201000000046 Beckwith-Wiedemann syndrome Diseases 0.000 description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 3-(trimethylsilyl)propane-1-sulfonic acid Chemical compound C[Si](C)(C)CCCS(O)(=O)=O TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100033328 Ankyrin repeat domain-containing protein 42 Human genes 0.000 description 1
- 101000732369 Homo sapiens Ankyrin repeat domain-containing protein 42 Proteins 0.000 description 1
- 238000004760 accelerator mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области автоматизированных систем управления и контроля и может найти применение в системах управления и контроля беспилотными воздушными суднами (БВС), обеспечивая безопасность их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применено и на других транспортных средствах. Технический результат - повышение эффективности управления БВС и уровня безопасности. Для достижения данного результата необходимо на портале службы управления воздушным движением осуществлять регистрацию БВС, включающую регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство делится, как минимум, на две категории, которые определяют уровень рисков. Данные о техническом состоянии БВС сохраняют на всем этапе жизненного цикла, отражая изменение параметров, характеризующих безопасность эксплуатации БВС на портале службы управления воздушным движением, причем всю информацию по БВС защищают от несанкционированного доступа. Для достижения данного результата необходимо построить логическую архитектуру системы управления и прямого контроля технического состояния БВС на всех этапах жизненного цикла.The invention relates to the field of automated control and monitoring systems and can find application in control and monitoring systems by unmanned aircraft (BVS), ensuring the safety of their flight in the common airspace, but can also be applied to other vehicles. The technical result is an increase in the efficiency of BVS control and the level of safety. To achieve this result, it is necessary to register BVS on the air traffic control service portal, including BVS registration parameters and basic test technical parameters that ensure flight safety, while the total airspace is divided into at least two categories that determine the level of risk. Data on the technical condition of the BVS is stored at the entire stage of the life cycle, reflecting the change in the parameters characterizing the safety of the operation of the BVS on the air traffic control service portal, and all information on the BVS is protected from unauthorized access. To achieve this result, it is necessary to build the logical architecture of the control system and direct control of the technical state of the BVS at all stages of the life cycle.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
21 век ознаменовался бурным ростом беспилотных авиационных систем (БАС). Формируется рынок, который к 2035 г. оценивается в 250 млрд долларов, появилось огромное количество БВС от 250 грамм до нескольких тонн, различной конструкции и различного назначения, а количество будет исчисляться миллионами. Понятно, что нужна уже единая автоматизированная система контроля и управления полетами пилотируемой и беспилотной авиации. Если такой системы не будет, то и рынка не будет. Существующие средства и методы организации воздушного движения (ОрВД) не позволяют решить эту проблему.The 21st century was marked by the rapid growth of unmanned aerial systems (UAS). A market is being formed, which is estimated at $ 250 billion by 2035, a huge number of BVSs from 250 grams to several tons have appeared, of various designs and for various purposes, and the number will be in the millions. It is clear that we need a unified automated control system for the flights of manned and unmanned aircraft. If there is no such system, then there will be no market. Existing means and methods of air traffic management (ATM) do not allow to solve this problem.
А существующие нормативные документы ИКАО делают ситуацию тупиковой.And the existing ICAO regulations make the situation deadlock.
Толкование БВС, одобренное 35-й сессией Ассамблеи ИКАО (2004 г.).Interpretation of the MENA approved by the 35th Session of the ICAO Assembly (2004).
"Беспилотный летательный аппарат представляет собой воздушное судно без пилота в смысле статьи 8 Конвенции о международной гражданской авиации, которое выполняет полет без командира воздушного судна на борту и либо полностью дистанционно управляется из другого места (с земли, с борта другого воздушного судна, из космоса), либо запрограммировано и полностью автономно»."An unmanned aerial vehicle is an aircraft without a pilot in the sense of
О БВС подумали, а как быть с воздушным пространством, где они будут летать забыли. Вспомнили в 2011 году. Появляется циркуляр 328 ИКАО.They thought about BVS, but what about the airspace where they will fly forgotten. Recalled in 2011. ICAO Circular 328 appears.
Циркуляр 328 ИКАО. Беспилотные авиационные системы (2011 г.).ICAO Circular 328. Unmanned Aircraft Systems (2011).
«До сих пор большинство полетов БВС осуществлялось в сегрегированном воздушном пространстве с целью исключения опасности для других воздушных судов. Существующие БВС невозможно безопасно и беспрепятственно объединить в единую систему с другими пользователями воздушного пространства, при этом причина этого имеет двоякий характер - неспособность БВС обеспечить соблюдение важнейших правил полетов и отсутствие конкретных SARPS для БВС и их вспомогательных систем».“Until now, the majority of UAE flights have been carried out in segregated airspace in order to eliminate danger to other aircraft. “Existing airborne systems cannot be safely and unhinderedly combined into a single system with other airspace users, and the reason for this is twofold - the inability of the airborne systems to comply with the most important flight rules and the absence of specific SARPs for the airborne systems and their auxiliary systems.”
«Ключевой фактор безопасной интеграции БВС в несегрегированное воздушное пространство будет заключаться в их способности вести себя и реагировать так же, как воздушные суда с пилотом на борту. Многие составляющие этой способности будут определяться технологией - способность воздушного судна исполнять управляющие команды внешнего пилота и выступать в качестве связующего звена между внешним пилотом и органом управления воздушным движением (УВД).“A key factor in the safe integration of DAB into non-segregated airspace will be their ability to behave and react in the same way as aircraft with a pilot on board. Many components of this ability will be determined by technology - the ability of an aircraft to execute the control commands of an external pilot and act as a link between the external pilot and the air traffic control authority (ATC).
«Только дистанционно пилотируемые воздушные суда (ДПВС) можно будет интегрировать в систему международной гражданской авиации в обозримом будущем. Функции и обязанности внешнего пилота имеют важное значение для безопасного и предсказуемого полета воздушного судна, в процессе которого оно взаимодействует с другими гражданскими воздушными судами и системой организации воздушного движения (ОрВД). В данном контексте не рассматриваются полеты полностью автономных воздушных судов, беспилотных свободных аэростатов и других типов воздушных судов, которыми невозможно управлять в реальном времени в процессе полета».“Only remotely piloted aircraft (RPA) can be integrated into the international civil aviation system for the foreseeable future. The functions and responsibilities of an external pilot are essential to the safe and predictable flight of an aircraft, during which it interacts with other civilian aircraft and the air traffic management system (ATM). In this context, flights of fully autonomous aircraft, unmanned free balloons and other types of aircraft that cannot be controlled in real time during the flight are not considered. ”
По существу ИКАО дало разрешение летать БВС в сегрегированном пространстве, не задумываясь о последствиях. Обеспечение безопасности отдано эксплуатантам БВС. Службы ОрВД смогут контролировать полеты, получая сведения от внешнего пилота. Проверить эти данные никто не в состоянии. Это означает, что если внешний пилот злоумышленник, то он может давать в ОрВД любую информацию, а направлять БВС по своему усмотрению. Электронная регистрация в этом случае просто формальность, а не защита от несанкционированных полетов. Не вдаваясь в тонкости проблемы, на западе с 2011 года начали реализовывать различные проекты полетов БВС в сегрегированном пространстве, которые получили название UTM (UAS Traffic Management - управление трафиком беспилотных воздушных систем).Essentially, ICAO gave permission to fly BVS in a segregated space, without thinking about the consequences. Safety has been given to the operators of the BVS. ATM services will be able to control flights by receiving information from an external pilot. No one is able to verify this data. This means that if the external pilot is an attacker, then he can give any information to the ATM, and send BVS at his discretion. Electronic registration in this case is just a formality, and not protection against unauthorized flights. Without going into the intricacies of the problem, in the West since 2011, they began to implement various projects of BVS flights in segregated space, which were called UTM (UAS Traffic Management - traffic control of unmanned aerial systems).
Но уже на 39 сессии ИКАО в 2016 году отмечалось:But already at the 39th ICAO session in 2016, it was noted:
«Реализация задачи безопасной интеграции БВС в единое воздушное пространство - задача первостепенной важности»."The implementation of the task of safe integration of DAB into a single airspace is a task of paramount importance."
«Ассамблее предлагается рекомендовать ИКАО взять на себя руководящую роль в международном сообществе и работать над решением вопроса об интеграции БВС в приоритетном порядке в течение следующего трехлетнего периода посредством:“The Assembly is invited to recommend that ICAO take a leadership role in the international community and work to address the issue of integrating MENA as a matter of priority over the next triennium by:
a) изменения институциональной структуры и методов работы ИКАО с целью удовлетворить потребности новых участников авиационной системы;a) changes in the institutional structure and working methods of ICAO to meet the needs of new participants in the aviation system;
b) определения необходимых мер по поддержанию объема связанных с БВС операций и оказанию содействия перемещению продукции и услуг через государственные границы;b) determining the necessary measures to maintain the scope of operations related to the MENA and to facilitate the movement of products and services across national borders;
c) разработки нового подхода, способствующего стандартизации требований к БВС во всем мире».c) developing a new approach to standardize BVA requirements worldwide. ”
Из предшествующего уровня техники известны способы контроля состояния транспортных средств, (патент US №6148253, G06F 7/0 см., патент РФ 2279714, патент RU №2173888, B60R 25/10, патент RU №2175920, B60R 25/00, G08B 25/10).Methods for monitoring the condition of vehicles are known from the prior art (US patent No. 6148253, G06F 7/0 see, RF patent 2279714, patent RU No. 2173888, B60R 25/10, patent RU No. 2175920, B60R 25/00, G08B 25 /10).
Группа изобретений относится к техническим средствам мониторинга и контроля состояния транспортных средств (ТС), содержащих аппаратуру пользователя, включающую в себя навигационный приемник с антенной, работающий по сигналам спутниковых радионавигационных систем НАВСТАР и/или ГЛОНАСС, обеспечивающую геодезическую точность определения координат ТС, приемопередатчик с антенной, реализующий сотовую, либо спутниковую радиосвязь с диспетчерским центром, выполненным с возможностями дифференциальной коррекции координат контролируемых ТС и отображения их местоположения и идентификационных параметров на электронной карте-схеме местности, бортовой компьютер, и относятся к техническим средствам мониторинга и контроля состояния транспортных средств, предупреждения и действий в аварийных ситуациях.The group of inventions relates to technical means for monitoring and monitoring the condition of vehicles (TS) containing user equipment, including a navigation receiver with an antenna, operating on the signals of the NAVSTAR and / or GLONASS satellite radio navigation systems, providing geodetic accuracy in determining the coordinates of the vehicle, a transceiver with an antenna realizing cellular or satellite radio communication with a dispatch center made with the possibility of differential correction of coordinates controlled C and display their location and identification parameters on the electronic map-scheme of the area, a trip computer, and refer to the technical means of monitoring and control of vehicles, prevention and emergency response.
Изобретение (патент RU 2557771) относится к авиационной технике, в частности к способам технического контроля и диагностирования бортовых систем (БС) БВС, а также к комплексным контрольно-проверочным системам, а именно к системам для наземного контроля исправности БС БВС, оснащенных автономной системой управления на базе вычислительных средств и радиолокационным визиром, и может быть использовано для информационной поддержки в принятии решений по результатам комплексной проверки для слабоструктурированных и трудно формализуемых задач технического контроля и диагностики.The invention (patent RU 2557771) relates to aeronautical engineering, in particular to methods of technical control and diagnostics of onboard systems (BS) of BVS, as well as to complex control and verification systems, namely, systems for ground monitoring of the health of BS BVS equipped with an autonomous control system based on computing tools and a radar sighting device, and can be used for information support in decision-making on the results of a comprehensive check for poorly structured and difficult formalized tasks of those control and diagnostics.
В заявленном способе дополнительно производят анализ и обработку данных, полученных от центральной ЭВМ комплекса посредством интеллектуальной системы поддержки принятия решений, осуществляют классификацию значений критичных параметров контроля, характеризующих критичные составные части БС БВС по качественному признаку, с присвоением каждому параметру качественной оценки для выявления предотказного состояния БС БВС и проведения упреждающего диагностирования.In the claimed method, they additionally analyze and process the data received from the central computer of the complex by means of an intelligent decision support system, classify the values of critical control parameters characterizing the critical components of the BS of the BVS by the quality criterion, assigning each parameter a qualitative assessment to identify the precautionary state of the BS BVS and conducting proactive diagnosis.
Исходя из изложенного, в настоящее время отсутствуют технические решения, которые позволили бы решить проблему безопасной интеграции БВС в единое воздушное пространство, так как направлены на исследование происшествия и выявление неисправности, то есть, не решают проблему интеграции БВС в общее пространство. Таким образом, проблема интеграции БВС в общее пространство может быть решена, если будут изменены правила, которые могут быть изменены только тогда, когда будут предложены и отработаны новые правила, подтверждающие летную (техническую) годность выполнения полетов БВС в общем воздушном пространстве.Based on the foregoing, at present there are no technical solutions that would solve the problem of safe integration of BVS into a single airspace, since they are aimed at investigating the incident and identifying a malfunction, that is, they do not solve the problem of integrating BVS into a common space. Thus, the problem of the integration of BVS into the common space can be solved if the rules are changed, which can only be changed when new rules are proposed and worked out that confirm the flight (technical) validity of BVS flights in the common airspace.
СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF TECHNICAL SOLUTION
Предлагаемый способ управления полетами в общем воздушном пространстве беспилотного воздушного судна предназначен для обеспечения контролируемого безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна, относится к системам управления и контроля беспилотными воздушными суднами (БВС), обеспечивая безопасность их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применен и на других транспортных средствах.The proposed method of controlling flights in the common airspace of an unmanned aircraft is designed to provide controlled safe traffic for unmanned aircraft, relates to control systems and unmanned aircraft (BVS), ensuring the safety of their flight in common airspace, but can also be applied to other vehicles.
Изобретение относится к области автоматизированных систем управления и контроля, может найти применение в системах управления и контроля беспилотными воздушными суднами, обеспечивая безопасность их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применено и на других транспортных средствах. Технический результат - повышение эффективности управления БВС и уровня безопасности. Для достижения данного результата необходимо на портале службы управления воздушным движением осуществлять регистрацию БВС, включающую регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство делится, как минимум, на две категории, которые определяются уровнем рисков. Данные о техническом состоянии БВС сохраняются на всем этапе жизненного цикла, отражая изменение параметров, характеризующих безопасность эксплуатации БВС на портале службы управления воздушным движением, причем вся информация по БВС защищается от несанкционированного доступа. Для достижения данного результата необходимо построить логическую архитектуру системы управления и прямого контроля технического состояния БВС на всех этапах жизненного цикла.The invention relates to the field of automated control and monitoring systems, can find application in control and monitoring systems by unmanned aircraft, ensuring the safety of their flight in the common airspace, but can also be applied to other vehicles. The technical result is an increase in the efficiency of BVS control and the level of safety. To achieve this result, it is necessary to register BWS on the air traffic control service portal, including BWS registration parameters and main test technical parameters that ensure flight safety, while the total airspace is divided into at least two categories, which are determined by the level of risks. Data on the technical condition of the BVS is stored throughout the life cycle stage, reflecting a change in the parameters characterizing the safety of the BVS operation on the air traffic control service portal, and all information on the BVS is protected from unauthorized access. To achieve this result, it is necessary to build the logical architecture of the control system and direct control of the technical state of the BVS at all stages of the life cycle.
Для достижения данного результата необходимо объединить функцию управления полетом БВС в общем воздушном пространстве, оповещая летательные аппараты, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета и функцию поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве. Это позволит построить логистическую архитектуру системы управления и прямого контроля над полетом всех летательных аппаратов, обеспечивая требования безопасности.To achieve this result, it is necessary to combine the BVS flight control function in the common airspace, notifying aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of its flight and the function of maintaining the technical fitness of the unmanned aircraft for flying in the common airspace. This will allow us to build the logistic architecture of the control system and direct control over the flight of all aircraft, ensuring safety requirements.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение контроля и управления всеми БВС при их полетах в общем воздушном пространстве за счет объединения функций оповещения летательных аппаратов, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета и функции поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве.Achievable technical result is the provision of control and management of all military vehicles during their flights in the common airspace by combining the warning functions of aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of their flight and the function of maintaining the technical fitness of an unmanned aircraft for flights in general airspace.
В качестве единственного одобренного на международном уровне решения рассматривается использование для ОрВД на высотах ниже нижнего безопасного эшелона системы автоматического зависимого наблюдения АЗН-В (анг. ADS-B). Принцип действия заключается в автоматическом определении аппаратом с помощью бортового ГЛОНАСС/GPS-модуля собственных координат и их передачи через бортовой приемопередатчик (транспондер) в систему ОрВД и другим летящим рядом БВС.The only internationally approved solution is the use of the ADS-B (ADS-B) system for automatic dependent air traffic control at altitudes below the lower safe echelon of the ADS-B system. The principle of operation consists in the automatic determination by the device using the airborne GLONASS / GPS module of its own coordinates and their transmission through the airborne transceiver (transponder) to the ATM system and other flying airborne systems.
АЗН-В представляет собой безрадарный метод наблюдения БВС, при котором БВС автономно, например, при помощи средств спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, определяет свое местоположение и в соответствии с протоколом, зависящим от типа выбранной линии передачи данных (ЛПД), сообщает в радиовещательном режиме о своем положении всем заинтересованным участникам воздушного движения и иным пользователям. АЗН-В с высокой точностью обеспечивает наблюдение БВС без использования наземных радаров при существенно меньших затратах.AZN-V is a radarless surveillance system for BWS, in which the BWS autonomously, for example, using satellite navigation equipment GLONASS / GPS, determines its location and in accordance with the protocol, depending on the type of selected data line (LPS), reports in broadcast mode about its position to all interested air traffic participants and other users. AZN-V with high accuracy provides surveillance of DFB without the use of ground-based radars at significantly lower costs.
Реализация функции поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве обеспечивается за счет разделения воздушного пространства на категории, которые определяются уровнем рисков при отказе оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где контролируют безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале службы управления воздушным движением, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты в зоне с повышенными рисками дают только после проведения дополнительных конструктивных изменений и дополнительных испытаний, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС на портале службы управления воздушным движением, что позволит упростить процедуру сертификации пилотируемой авиации для БВС (сертификат типа, сертификат разработчиков, сертификат изготовителей, сертификат эксплуатантов). Распространить все нормативные акты для пилотируемой авиации на БВС просто нереально. Именно поэтому этой проблемой озабочено все авиационное сообщество.The implementation of the function of maintaining the technical validity of an unmanned aircraft for flights in the common airspace is ensured by dividing the airspace into categories that are determined by the level of risk in case of failure of the airborne equipment, the first flights being carried out in space with a minimum level of risk, and the transition to a level with increased risks carried out after failure-free flights for a predetermined time, moreover, in case of equipment failure in the area with increased risks, BWS is returned to the area by summers with reduced risks, where they monitor the uptime for a predetermined time, while all failures and operating hours are recorded on the air traffic control service portal, and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, obtaining permission to fly in an area with increased risks only after additional structural changes and additional tests, while all structural and operational changes are recorded on the portal throughout the life cycle since the registration of UA on a portal of air traffic control service that will simplify the certification procedure for manned aircraft BVS (type certificate, developers, manufacturers certificate, operating certificate). It is simply unrealistic to distribute all regulatory acts for manned aircraft to aircraft. That is why the entire aviation community is concerned about this problem.
Задачей, поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве, для обеспечения контролируемого безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна, является - повышение эффективности управления БВС и уровня безопасности. Для достижения данного результата объединяют функцию оповещения летательных аппаратов, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета. Для этого каждый БВС снабжают уникальным унифицированным информационным блоком, который осуществляет контроль технического состояния БВС, а также блоком вычисления своих параметров полета, используя спутниковую навигационную систему и блоком передачи параметров трафика своего полета, для информирования летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве, а также блоком приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывают, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других БВС, а в блоке обработки, полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом БВС, преобразуют в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а информацию о техническом состоянии БВС и трафике его полета передают в службу управления воздушным движением, которая использует эти данные для контроля управления полетом беспилотного авиационного судна и обеспечения возможности безаварийного продолжения полета, а также выявляют случаи получения недостоверной информации о трафике полета с БВС, которые отклоняются от санкционированного трафика полета, а при необходимости, для обеспечения безопасности полетов, корректируют трафики полетов таких БВС, передавая через систему радиосвязи сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета БВС, например, когда недостоверная информация с БВС передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким БВС и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передаются в службу пресечения несанкционированного полета БВС. Для осуществления полетов на портале службы управления воздушным движением осуществляют регистрацию БВС, включающую регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство делят, как минимум, на две категории, которые определяются уровнем рисков при отказе оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где контролируют безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты в зоне с повышенными рисками дается только после проведения дополнительных конструктивных изменений и дополнительных испытаний БВС, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале службы управления воздушным движением на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС на портале.The objective of maintaining the technical suitability of an unmanned aircraft for flying in a common airspace, in order to ensure the controlled safe traffic of an unmanned aircraft flight, is to increase the efficiency of control of the UAV and the level of safety. To achieve this result, the alert function of aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of their flight is combined. To this end, each BVS is equipped with a unique unified information unit that monitors the technical condition of the BVS, as well as a unit for calculating its flight parameters using the satellite navigation system and a transmission unit for the traffic parameters of its flight, for informing aircraft in the nearest space, as well as a unit receiving information from other aircraft in the near space about the traffic of their flight, moreover, the radio signal is additionally processed , for example, using the Doppler principle to clarify the real coordinates of other BVSs, and in the processing unit, the received information about reciprocal flight traffic, as well as aeronautical data and flight and navigation characteristics, including commands from the BVS ground control service, are converted into commands flight traffic control, providing a safe joint flight, eliminating the collision, and information about the technical condition of the BVS and its flight traffic is transmitted to the air traffic control service, which is used uses this data to control the flight control of an unmanned aircraft and ensure the possibility of a trouble-free continuation of the flight, and also identify cases of inaccurate information about traffic from BVS that deviate from the authorized flight traffic, and if necessary, to ensure flight safety, adjust flight traffic of such BVS, transmitting control signals through the radio communication system, and if it is impossible to adjust the flight of the BVS, for example, when false information from the BVS If it is intentionally transmitted, then information about the time of loss of control with such a military vehicle and its movement parameters, planned flight traffic, as well as technical data online are transmitted to the anti-aircraft flight control service. To carry out flights on the air traffic control services portal, BVS registration is carried out, including BVS registration parameters and main test technical parameters that ensure flight safety, while the total airspace is divided into at least two categories, which are determined by the level of risk in case of equipment failure BVS, and the first flights are carried out in space with a minimum level of risk, and the transition to a level with increased risks is carried out after failure-free flights for a predetermined time, and in case of equipment failure in an area with increased risks, BVS are returned to the low-risk flight zone, where they monitor the failure-free operation for a specified time, while all failures and operating hours are recorded on the portal, and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, then obtaining permission to fly in an area with increased risks is given only after additional structural changes and additional tests of BVS, while all constructive and operational changes are recorded on the portal of the air traffic control services throughout the entire life cycle from the moment of registration of the BWS on the portal.
Способ управления полетами в общем воздушном пространстве беспилотного воздушного судна (БВС), оборудованного бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемопередающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией и со стационарным или подвижным пунктами управления, оборудованными автоматизированным рабочим местом оператора, отличающийся тем, что для осуществления полетов в общем воздушном пространстве на портале службы управления воздушным движением осуществляют регистрацию БВС, включающую регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство разделяют, как минимум, на две категории, которые определяются уровнем рисков, обусловленных отказом оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где контролируют безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале службы управления воздушным движением, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты дают только после проведения конструктивных изменений и дополнительных испытаний БВС, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале службы управления воздушным движением на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС, при этом каждый БВС снабжают уникальным унифицированным информационным блоком, который осуществляет контроль технического состояния БВС, а также блоком вычисления параметров полета, используя спутниковую навигационную систему и блоком передачи параметров трафика полета, для информирования летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве, а также блоком приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывают, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других БВС, а в блоке обработки полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом БВС, преобразуют в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а информацию о техническом состоянии БВС и трафике его полета передают в службу управления воздушным движением, которая использует эти данные для контроля управления полетом БВС и обеспечения возможности безаварийного продолжения полета, а также выявляют случаи получения недостоверной информации о трафике полета с БВС, которые отклоняются от санкционированного трафика полета, а при необходимости, для обеспечения безопасности полетов, корректируют трафики полетов таких БВС, передавая через систему радиосвязи сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета БВС, например, когда недостоверная информация с БВС передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким БВС и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передаются в службу пресечения несанкционированного полета БВС.A method for controlling flights in the common airspace of an unmanned aircraft (BVS) equipped with an on-board automatic control system, a satellite navigation system, a high-precision synchronized clock, as well as an on-board computer and a radio transceiver, with which digital radio communication is carried out with the base radio station and with stationary or mobile control points equipped with an automated workstation of the operator, characterized in that for the flight in the common airspace on the portal of the air traffic control service, the BWS is registered, including the registration parameters of the BWS and the main test technical parameters that ensure the safety of the flight, while the common airspace is divided into at least two categories, which are determined by the level of risk, due to the failure of BVS equipment, and the first flights are carried out in space with a minimum level of risk, and the transition to a level with increased risk is carried out after failure-free flights for a predetermined time, moreover, in the event of equipment failure in an area with increased risks, BVS are returned to the low-risk flight zone, where they monitor the failure-free operation for a specified time, and all failures and operating hours are recorded on the air traffic control service portal , and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, then obtaining permission to fly is given only after structural changes and additional tests of BVS are carried out, and all design and operational changes are recorded on the portal of the air traffic control services throughout the life cycle from the moment of registration of the BVS, while each BVS is equipped with a unique unified information unit that monitors the technical condition of the BVS, as well as a flight parameter calculation unit using the satellite navigation system and a unit for transmitting flight traffic parameters, for informing aircraft located in the nearest space, as well as a unit for reception of information from other aircraft located in the nearest space about the traffic of their flight, moreover, the radio signal is additionally processed, for example, using the Doppler principle, to clarify the real coordinates of other BVS, and in the processing unit received information about the traffic of the mutual flight, as well as aeronautical data and aeronautical and navigational characteristics, including commands of the ground-based flight control and flight control service of the BVS, are converted into flight traffic control commands, providing a secure joint a flight that excludes a collision, and information about the technical condition of the aircraft and its flight traffic is transmitted to the air traffic control service, which uses this data to monitor flight control of the aircraft and ensure trouble-free continuation of the flight, as well as identify cases of inaccurate information about traffic from the aircraft , which deviate from the authorized flight traffic, and if necessary, to ensure flight safety, adjust the flight traffic of such military vehicles, transmitting rad communications, control signals, and if it is not possible to adjust the BVS flight, for example, when inaccurate information from the BVS is transmitted intentionally, information about the time of loss of control with such a BVS and its motion parameters, planned flight traffic, as well as technical data online are transmitted to the service suppression of unauthorized flight BVS.
Проведенный анализ технических решений позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных носителях информации, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности "новизна".The analysis of technical solutions made it possible to establish that analogues, characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed technical solution, are absent in known information carriers, which indicates the compliance of the claimed method with the condition of patentability "novelty".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype features showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Это позволит эффективным путем решить проблемы информативности средств наблюдения за воздушной обстановкой, а также применение эффективных способов управления БАС.This will allow an effective way to solve the problems of information content of airborne surveillance tools, as well as the use of effective UAS control methods.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Заявленная система реализуется по блок-схеме, представленной на Фиг. 1, которая состоит из следующих основных блоков:The claimed system is implemented according to the block diagram shown in FIG. 1, which consists of the following main blocks:
1 - портал регистрации БВС;1 - portal registration BVS;
2 - база данных БВС;2 - database BVS;
3 - портал регистрации заявок на выполнение полета; 4 - портал зон полета БВС;3 - portal for registering flight applications; 4 - portal of the BVS flight zones;
5 - портал зон полета с минимальным риском;5 - portal of flight zones with minimal risk;
6 - портал зон полета с повышенными рисками;6 - portal of flight zones with increased risks;
7 - региональный центр контроля и управления БВС;7 - regional center for control and management of BVS;
8 - центр анализа технического состояния БВС;8 - center for analysis of the technical condition of BVS;
9 - центр приема и передачи информации о техническом состоянии БВС;9 - a center for receiving and transmitting information about the technical condition of the BVS;
10 - центр анализа трафиков полета БВС;10 - center for traffic analysis of BVS flight;
11 - центр приема и передачи информации о трафиках полета БВС;11 - a center for receiving and transmitting traffic information of the BVS;
12 - БВС-1;12 - BVS-1;
13 - внешний пилот;13 - external pilot;
14 - система других БВС;14 - system of other BVS;
15 - другие региональные центры контроля и управления БВС;15 - other regional centers for control and management of BVS;
16 - служба борьбы с несанкционированными полетами БВС (антидрон);16 - service to combat unauthorized flights BVS (antidron);
12-1 - информационный блок БВС, включающий:12-1 - information block BVS, including:
- 1н - блок навигации БВС;- 1 n - BVS navigation unit;
- 2п - блок передачи данных БВС;- 2 p - data transmission unit BVS;
- 3п - блок приема данных БВС;- 3 p - block receiving data BVS;
- 4ф - блок формирования команд управления БВС;- 4 f - block for the formation of BVS control commands;
- 5р - блок ретрансляции БВС (при необходимости).- 5 p - block relay station BVS (if necessary).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE TECHNICAL SOLUTION
Воздушное пространство пронизано специальными путями, которые переходят из одной контролируемой зоны в другую. Точное число пилотируемых летательных аппаратов сказать довольно сложно, поскольку оно измеряется уже тысячами самолетов, число которых из года в год только растет.The airspace is penetrated by special paths that pass from one controlled area to another. The exact number of manned aircraft is difficult to say, because it is already measured by thousands of aircraft, the number of which is only growing from year to year.
Можно представить, что будет в воздушном пространстве, когда число увеличится на порядки. И здесь без автоматизированного управления эксплуатацией беспилотного воздушного судна при полетах в общем воздушном пространстве не обойтись, причем автоматически должен формироваться и контролироваться не только трафик полета, но также остаточный ресурс и предотказное состояние на всех этапах жизненного цикла, а также выявление случаев несанкционированного изменения трафика полета БВС.One can imagine what will happen in mid-air when the number increases by orders of magnitude. And here, automated control of the operation of an unmanned aircraft during flights in a common airspace is indispensable, and not only flight traffic, but also the residual life and precautionary state at all stages of the life cycle, as well as the detection of cases of unauthorized changes in flight traffic, should be automatically generated and controlled. BVS.
Изобретение относится к области автоматизированных систем управления и контроля, может найти применение в системах управления и контроля беспилотными воздушными суднами (БВС), обеспечивая безопасность их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применено и на других транспортных средствах. Технический результат - повышение эффективности управления БВС и уровня безопасности. Для достижения данного результата необходимо на специальном портале службы управления воздушным движением осуществлять регистрацию БВС, включая регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство делится, как минимум, на две категории, которые определяются уровнем рисков. Данные о техническом состоянии БВС сохраняются на всем этапе жизненного цикла, отражая изменение параметров, характеризующих безопасность эксплуатации БВС на портале службы управления воздушным движением, причем всю информацию по БВС защищают от несанкционированного доступа. Для достижения данного результата необходимо построить логическую архитектуру системы управления и прямого контроля технического состояния БВС на всех этапах жизненного цикла.The invention relates to the field of automated control and monitoring systems, can find application in control and monitoring systems of unmanned aircraft (BVS), ensuring the safety of their flight in the common airspace, but can also be applied to other vehicles. The technical result is an increase in the efficiency of BVS control and the level of safety. To achieve this result, it is necessary to register BWS on a special portal of the air traffic control service, including BWS registration parameters and basic test technical parameters that ensure flight safety, while the total airspace is divided into at least two categories, which are determined by the level of risk . Data on the technical condition of the BVS is stored throughout the life cycle, reflecting a change in the parameters characterizing the safety of the BVS operation on the air traffic control service portal, and all information on the BVS is protected from unauthorized access. To achieve this result, it is necessary to build the logical architecture of the control system and direct control of the technical state of the BVS at all stages of the life cycle.
Для достижения данного результата необходимо объединить функцию управления полетом БВС в общем воздушном пространстве, оповещая летательные аппараты, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета и функцию поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве, что позволит построить логистическую архитектуру системы управления и прямого контроля над полетом всех летательных аппаратов, обеспечивая требования безопасности.To achieve this result, it is necessary to combine the BVS flight control function in the common airspace, notifying aircraft located at a distance of several kilometers from each other about their flight traffic and the function of maintaining the technical fitness of the unmanned aircraft for flights in the common airspace, which will allow building Logistic architecture of the control system and direct control over the flight of all aircraft, ensuring safety requirements.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение контроля и управления всеми БВС при их полетах в общем воздушном пространстве за счет объединения функций оповещения летательных аппаратов, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета и функции поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве.Achievable technical result is the provision of control and management of all military vehicles during their flights in the common airspace by combining the warning functions of aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of their flight and the function of maintaining the technical fitness of an unmanned aircraft for flights in general airspace.
В качестве единственного одобренного на международном уровне решения рассматривается использование для ОрВД на высотах ниже нижнего безопасного эшелона системы автоматического зависимого наблюдения АЗН-В (анг. ADS-B). Принцип действия заключается в автоматическом определении аппаратом с помощью бортового ГЛОНАСС/GPS-модуля собственных координат и их передачи через бортовой приемопередатчик (транспондер) в систему ОрВД и другим летящим рядом БВС.The only internationally approved solution is the use of the ADS-B (ADS-B) system for automatic dependent air traffic control at altitudes below the lower safe echelon of the ADS-B system. The principle of operation consists in the automatic determination by the device using the airborne GLONASS / GPS module of its own coordinates and their transmission through the airborne transceiver (transponder) to the ATM system and other flying airborne systems.
АЗН-В представляет собой безрадарный метод наблюдения БВС, при котором БВС автономно, например, при помощи средств спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, определяет свое местоположение и в соответствии с протоколом, зависящим от типа выбранной линии передачи данных (ЛПД), сообщает в радиовещательном режиме о своем положении всем заинтересованным участникам воздушного движения и иным пользователям. АЗН-В с высокой точностью обеспечивает наблюдение БВС без использования наземных радаров при существенно меньших затратах.AZN-V is a radarless surveillance system for BWS, in which the BWS autonomously, for example, using satellite navigation equipment GLONASS / GPS, determines its location and in accordance with the protocol, depending on the type of selected data line (LPS), reports in broadcast mode about its position to all interested air traffic participants and other users. AZN-V with high accuracy provides surveillance of DFB without the use of ground-based radars at significantly lower costs.
Реализация функции поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве обеспечивают за счет разделения воздушного пространства на категории, которые определяются уровнем рисков, обусловленных отказом оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где БВС демонстрирует безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале службы управления воздушным движением, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты в зоне с повышенными рисками дают только после проведения конструктивных изменений и дополнительных испытаний БВС, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС на портале службы управления воздушным движением, что позволит упростить процедуру сертификации пилотируемой авиации для БВС (сертификат летной годности, сертификат типа, сертификат разработчиков, сертификат изготовителей, сертификат эксплуатантов). Распространить все нормативные акты для пилотируемой авиации на БВС просто нереально. Именно поэтому этой проблемой озабочено все авиационное сообщество.The implementation of the function of maintaining the technical validity of an unmanned aircraft for flights in the common airspace is ensured by dividing the airspace into categories, which are determined by the level of risks caused by the failure of the BVS equipment, the first flights being carried out in space with a minimum level of risk, and the transition to a level with increased risks are carried out after failure-free flights for a predetermined time, and in case of equipment failure in the area with increased risk of AFS I return t to the low-risk flight zone, where the BVS demonstrates flight failure-free for a specified time, while all failures and operating hours are recorded on the air traffic control service portal, and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, obtaining permission to fly in the zone with Increased risks are given only after carrying out structural changes and additional tests of BVS, while all structural and operational changes are recorded on the portal throughout the entire life cycle. It stems from the registration of the MPS portal air traffic control service that will simplify the certification procedure for manned aircraft BVS (certificate of airworthiness type certificate developer certificate, manufacturers, operators certificate). It is simply unrealistic to distribute all regulatory acts for manned aircraft to aircraft. That is why the entire aviation community is concerned about this problem.
Задачей, поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве, для обеспечения контролируемого безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна, является - повышение эффективности управления БВС и уровня безопасности. Для достижения данного результата формируют функцию оповещения летательных аппаратов, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета. Для этого каждый БВС снабжают уникальным унифицированным информационным блоком, который осуществляет контроль технического состояния БВС, а также блоком вычисления своих параметров полета, используя спутниковую навигационную систему и блоком передачи параметров трафика своего полета, для информирования летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве, а также блоком приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывают, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других БВС, а в блоке обработки, полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом БВС, преобразуют в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а информацию о техническом состоянии БВС и трафике его полета передают в службу управления воздушным движением, которая использует эти данные для контроля управления полетом беспилотного авиационного судна и обеспечения возможности безаварийного продолжения полета, а также выявление случаев получения недостоверной информации о трафике полета с БВС, которые отклоняются от санкционированного трафика полета, а при необходимости, для обеспечения безопасности полетов, корректируют трафики полетов таких БВС, передавая через систему радиосвязи сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета БВС, например, когда недостоверная информация с БВС передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким БВС и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передают в службу пресечения несанкционированного полета БВС. Для осуществления полетов на портале службы управления воздушным движением осуществляют регистрацию БВС, включающая регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство делят, как минимум, на две категории, которые определяют уровнем рисков при отказе оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где контролируют безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале службы управления воздушным движением, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты в зоне с повышенными рисками дается только после проведения дополнительных конструктивных изменений и дополнительных испытаний, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС на портале службы управления воздушным движением.The objective of maintaining the technical suitability of an unmanned aircraft for flying in a common airspace, in order to ensure the controlled safe traffic of an unmanned aircraft flight, is to increase the efficiency of control of the UAV and the level of safety. To achieve this result, they form a warning function for aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of their flight. To this end, each BVS is equipped with a unique unified information unit that monitors the technical condition of the BVS, as well as a unit for calculating its flight parameters using the satellite navigation system and a transmission unit for the traffic parameters of its flight, for informing aircraft in the nearest space, as well as a unit receiving information from other aircraft in the near space about the traffic of their flight, moreover, the radio signal is additionally processed , for example, using the Doppler principle to clarify the real coordinates of other BVSs, and in the processing unit, the received information about reciprocal flight traffic, as well as aeronautical data and flight and navigation characteristics, including commands from the BVS ground control service, are converted into commands flight traffic control, providing a safe joint flight, eliminating the collision, and information about the technical condition of the BVS and its flight traffic is transmitted to the air traffic control service, which is used uses this data to control the flight control of an unmanned aircraft and ensure the possibility of a trouble-free continuation of the flight, as well as to identify cases of inaccurate information on traffic from AMSs that deviate from authorized flight traffic and, if necessary, to ensure flight safety, adjust flight traffic of such BVS, transmitting control signals through the radio communication system, and in case of impossibility to adjust the flight of the BVS, for example, when inaccurate information from B C is transmitted intentionally, information about the time loss of control with the UA and the parameters of its motion, the planned flight traffic, as well as technical data online service is transmitted to discontinue unauthorized UA flight. To conduct flights on the air traffic control services portal, BVS registration is carried out, including BVS registration parameters and main test technical parameters that ensure flight safety, while the total airspace is divided into at least two categories that determine the level of risk in case of equipment failure BVS, moreover, the first flights are carried out in space with a minimum level of risk, and the transition to a level with increased risks is carried out after failure-free operation during the specified time, moreover, in case of equipment failure in the zone with increased risks, the BVS are returned to the low-risk flight zone, where they monitor the failure-free operation for the set time, while all the failures and operating hours are recorded on the air traffic control service portal, and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, then obtaining permission to fly in an area with increased risks is given only after additional design changes and additional tests Nij, with all design and operational changes are recorded on a portal for the entire life cycle from the registration of the MPS portal air traffic control service.
Способ управления полетами в общем воздушном пространстве беспилотного воздушного судна, для обеспечения контролируемого безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна реализуется по блок-схеме, представленной на Фиг. 1.A method for controlling flights in the common airspace of an unmanned aircraft to ensure controlled safe traffic of an unmanned aircraft’s flight is implemented according to the block diagram shown in FIG. one.
Работа системы будет осуществляться следующим образом.The system will be implemented as follows.
Для осуществления полетов БВС необходимо зарегистрировать (1) в базе данных (2) с присвоением регистрационного номера и последующими изменениями, отражающими техническое состояние БВС в процессе всего жизненного цикла, как при техническом обслуживании и ремонте, так и в процессе полета. Эта информация используется для осуществления контроля за полетом БВС с целью обеспечения безопасного полета.For BVS flights it is necessary to register (1) in the database (2) with assignment of a registration number and subsequent changes reflecting the BVS technical condition during the entire life cycle, both during maintenance and repair, and during the flight. This information is used to control the flight of the UAE in order to ensure a safe flight.
Для выполнения конкретного полета, с использованием зарегистрированного БВС, подается заявка (3), которую анализируют в портале (4) на предмет возможности ее выполнения, корректируют при необходимости и выдают разрешение на выполнение согласованного полета в заданном воздушном пространстве в зоне (5) или (6).To perform a specific flight, using a registered BVS, an application (3) is submitted, which is analyzed in the portal (4) for its feasibility, adjusted if necessary and issued a permit to perform a coordinated flight in a given airspace in zone (5) or ( 6).
Каждый зарегистрированный БВС должен иметь лицензионный информационный блок, который не допускает несанкционированного вскрытия и перенастройки (12-1), который и формирует информацию о БВС для передачи в региональный центр контроля (7) над полетом БВС1 (12) принимает информацию, характеризующую текущее техническое состояние из центра анализа технического состояния БВС (8) через центр приема информации о техническом состоянии БВС (9), а параметры трафика полета БВС из центра анализа трафиков полета БВС (10) через центр приема и передачи информации о трафиках полета БВС (11), происходит сравнение с согласованными параметрами полета, выявляет отклонения от санкционированного и по результатам анализа принимают решение. Причем такой контроль осуществляют над всеми БВС (14), которые находятся в зоне действия данного регионального центра контроля над полетами БВС, используя либо линии передачи информации непосредственно с БВС, либо за счет ретрансляции через другие БВС. Дополнительный контроль и управление осуществляет внешний пилот (13).Each registered BVS must have a licensed information block that does not allow unauthorized opening and reconfiguration (12-1), which generates information about the BVS for transmission to the regional control center (7) over the flight of the BVS 1 (12) receives information characterizing the current technical state from the center for analysis of the technical condition of the BVS (8) through the center for receiving information about the technical condition of the BVS (9), and the parameters of the traffic of the flight BVS from the center for the analysis of traffic traffic BVS (10) through the center for receiving and transmitting information uu traffic UA flight (11), are compared with matched flight parameters, detects deviations from the authorized and according to the analysis decide. Moreover, such control is exercised over all BVS (14), which are located in the coverage area of this regional center for flight control of BVS, using either information transmission lines directly from the BVS, or by relaying through other BVS. Additional control and management is carried out by an external pilot (13).
В случае перехода БВС из одного регионального центра в другой в соответствии с запланированным санкционированным трафиком полета, дальнейший контроль переходит к новому центру (15).In the case of the transfer of BVS from one regional center to another in accordance with the planned authorized traffic of the flight, further control passes to the new center (15).
Дополнительно, осуществляют вычисление по доплеровским измерениям текущих параметров трафика полета других БВС, которые ретранслируют по каналам связи наземным службам управления воздушным движением.Additionally, Doppler measurements of the current parameters of the flight traffic of other BWSs, which are relayed to the ground-based air traffic control services via communication channels, are performed.
В случае отсутствия прямой радиовидимости информацию ретранслируют через другие БВС наземным службам управления воздушным движением. Пакет информации для ретрансляции дополняют пакетами с информацией, поступившей для ретрансляции с других БВС, и направляют наземным службам управления воздушным движением (ретрансляция может осуществляться через спутниковые каналы связи). In the absence of direct radio visibility, the information is relayed through other DSS to the ground-based air traffic control services. The packet of information for relaying is supplemented with packets of information received for relaying from other BVSs and sent to ground-based air traffic control services (relaying can be carried out via satellite communication channels).
В случае отклонения от санкционированного трафика полета служба управления воздушным движением подает команды на возвращение к санкционированному трафику полета и автоматически эта информация поступает в службу пресечения несанкционированного полета беспилотного воздушного судна (16).In the event of a deviation from the authorized flight traffic, the air traffic control service gives commands to return to the authorized flight traffic and this information is automatically sent to the unauthorized flight suppression service of an unmanned aircraft (16).
В случае возвращения БВС к санкционированному трафику полета продолжается штатный режим работы службы управления воздушным движением, а если принятые меры не дали положительного результата, то служба пресечения несанкционированного полета беспилотного воздушного судна принимает меры по пресечению такого полета, используя информацию о характеристиках БВС, времени и месте начала несанкционированного полета.In the case of a return of BVS to authorized flight traffic, the normal operation of the air traffic control service continues, and if the measures taken do not give a positive result, the service for preventing unauthorized flights of unmanned aircraft takes measures to prevent such a flight using information about the characteristics of the BVS, time and place start of unauthorized flight.
Используя эти данные можно выявить все отклонения от санкционированного трафика полета и принять соответствующие меры, а также выявить «фантомы», которые умышленно внедряют в систему контроля воздушным движением для внесения помех в ее нормальную работу.Using this data, it is possible to identify all deviations from authorized flight traffic and take appropriate measures, as well as identify “phantoms” that are intentionally introduced into the air traffic control system to interfere with its normal operation.
Достигаемым техническим результатом является, за счет объединения функций оповещения летательных аппаратов, находящихся на расстоянии нескольких километров друг от друга, о трафике своего полета и функции поддержания технической годности беспилотного воздушного судна для полетов в общем воздушном пространстве.Achievable technical result is, by combining the warning functions of aircraft located at a distance of several kilometers from each other about the traffic of their flight and the function of maintaining the technical suitability of an unmanned aircraft for flying in a common airspace.
Технический результат заявляемого способа обеспечивается за счет:The technical result of the proposed method is provided due to:
- разработки концепции полетов БАС в общем воздушном пространстве, основанной на предлагаемом способе (такая концепция отсутствует и у нас и за рубежом);- development of the concept of UAS flights in the common airspace based on the proposed method (such a concept is absent both here and abroad);
- разработки и отработки технических средств (наземных и бортовых), обеспечивающих технологию выполнения полетов беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, с выполнением требований по безопасности полетов, основанных на предлагаемом способе;- development and testing of technical means (ground and airborne) that provide the technology for the flight of unmanned aircraft systems in the common airspace, with the fulfillment of safety requirements based on the proposed method;
- разработки законодательных и нормативных документов, а также правил, регламентирующих полеты беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, основанных на предлагаемом способе.- development of legislative and regulatory documents, as well as rules governing the flights of unmanned aerial systems in the common airspace, based on the proposed method.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления полетами в общем воздушном пространстве беспилотного воздушного судна (БВС), который оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией и со стационарным или подвижным пунктами управления, оборудованными автоматизированным рабочим местом оператора, при этом для осуществления полетов в общем воздушном пространстве на портале службы управления воздушным движением осуществляют регистрацию БВС, включающую регистрационные параметры БВС и основные тестовые технические параметры, которые обеспечивают безопасность выполнения полета, при этом общее воздушное пространство разделяют, как минимум, на две категории, которые определяются уровнем рисков, обусловленных отказом оборудования БВС, причем первые полеты осуществляют в пространстве с минимальным уровнем рисков, а переход на уровень с повышенными рисками осуществляют после безотказных полетов в течение заданного времени, причем при отказе оборудования в зоне с повышенными рисками БВС возвращают в зону полета с пониженными рисками, где контролируют безотказность полетов в течение заданного времени, при этом все отказы и наработки полетов фиксируют на портале службы управления воздушным движением, а когда количество отказов превышает заданный критический уровень, то получение разрешения на полеты дают только после проведения конструктивных изменений и дополнительных испытаний БВС, при этом все конструктивные и эксплуатационные изменения фиксируют на портале службы управления воздушным движением на протяжении всего жизненного цикла с момента регистрации БВС, при этом каждый БВС снабжают уникальным унифицированным информационным блоком, который осуществляет контроль технического состояния БВС, а также блоком вычисления параметров полета, используя спутниковую навигационную систему и блоком передачи параметров трафика полета, для информирования летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве, а также блоком приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывают, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других БВС, а в блоке обработки полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом БВС, преобразуют в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а информацию о техническом состоянии БВС и трафике его полета передают в службу управления воздушным движением, которая использует эти данные для контроля управления полетом БВС и обеспечения возможности безаварийного продолжения полета, а также выявляют случаи получения недостоверной информации о трафике полета с БВС, которые отклоняются от санкционированного трафика полета, а при необходимости, для обеспечения безопасности полетов, корректируют трафики полетов таких БВС, передавая через систему радиосвязи сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета БВС, например, когда недостоверная информация с БВС передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким БВС и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передаются в службу пресечения несанкционированного полета БВС.This goal is achieved by the fact that in the known method of controlling flights in the common airspace of an unmanned aircraft (BVS), which is equipped with an on-board automatic control system, satellite navigation system, high-precision synchronized clocks, as well as an on-board computer and a radio transceiver, with which digital radio communication is carried out with the base radio station and with stationary or mobile control centers equipped with an automated workstation operator, while for flights in the common airspace on the portal of the air traffic control service, BWS registration is carried out, including BWS registration parameters and main test technical parameters that ensure flight safety, while the common airspace is divided into at least two categories , which are determined by the level of risks caused by the failure of the BVS equipment, and the first flights are carried out in space with a minimum level of risk, and the transition d to the level with increased risks is carried out after failure-free flights for a predetermined time, moreover, in case of equipment failure in the area with increased risks, BVS are returned to the low-risk flight zone, where the failure-free operation is monitored for a specified time, while all failures and operating hours are recorded on the portal of the air traffic control service, and when the number of failures exceeds a predetermined critical level, then permission to fly is given only after structural changes additional tests of BVS, while all design and operational changes are recorded on the portal of the air traffic control service throughout the life cycle from the moment of registration of the BVS, while each BVS is equipped with a unique unified information unit that monitors the technical condition of the BVS, as well as a parameter calculation unit flight, using a satellite navigation system and a unit for transmitting flight traffic parameters, for informing aircraft located I’m in the near space, as well as in the block for receiving information from other aircraft located in the nearest space about the traffic of their flight, moreover, the radio signal is additionally processed, for example, using the Doppler principle, to clarify the real coordinates of other BVS, and in the processing block the information received about reciprocal flight traffic, as well as aeronautical data and aeronautical and navigational characteristics, including commands of the ground-based control and flight control service of BVS, are converted into traffic control commands flight, providing a safe joint flight, eliminating the collision, and information about the technical condition of the BVS and its flight traffic is transmitted to the air traffic control service, which uses this data to control the BVS flight and ensure the possibility of trouble-free continuation of the flight, as well as identify cases of false information about traffic from AMS that deviate from authorized flight traffic, and if necessary, to ensure flight safety, adjust traffic according to networks of such military vehicles, transmitting control signals through a radio communication system, and if it is not possible to adjust the military aircraft flight, for example, when inaccurate information from the military aircraft is transmitted intentionally, information about the time of control loss with such military aircraft and its motion parameters, planned flight traffic, as well as technical Online data is transmitted to the anti-aircraft flight control service.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135090A RU2699613C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135090A RU2699613C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2699613C1 true RU2699613C1 (en) | 2019-09-06 |
Family
ID=67851548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135090A RU2699613C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2699613C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750509C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-06-29 | Александр Иванович Ильин | Method for organizing air traffic with formation of artificial intelligence principles for implementation of safe joint flights of manned and unmanned aircrafts in common airspace |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601968C2 (en) * | 2011-08-02 | 2016-11-10 | Зе Боинг Компани | Aircraft traffic separation system |
| US9754496B2 (en) * | 2014-09-30 | 2017-09-05 | Elwha Llc | System and method for management of airspace for unmanned aircraft |
| RU2657093C1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-06-08 | Александр Иванович Ильин | Method of integrated management of operation of an unmanned aircraft with the use of information technologies |
| RU2666091C1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-09-05 | Александр Иванович Ильин | Method for automated control of operation of an unmanned aircraft for flights in common airspace, combining all stages of the life cycle |
-
2018
- 2018-10-05 RU RU2018135090A patent/RU2699613C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601968C2 (en) * | 2011-08-02 | 2016-11-10 | Зе Боинг Компани | Aircraft traffic separation system |
| US9754496B2 (en) * | 2014-09-30 | 2017-09-05 | Elwha Llc | System and method for management of airspace for unmanned aircraft |
| RU2657093C1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-06-08 | Александр Иванович Ильин | Method of integrated management of operation of an unmanned aircraft with the use of information technologies |
| RU2666091C1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-09-05 | Александр Иванович Ильин | Method for automated control of operation of an unmanned aircraft for flights in common airspace, combining all stages of the life cycle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750509C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-06-29 | Александр Иванович Ильин | Method for organizing air traffic with formation of artificial intelligence principles for implementation of safe joint flights of manned and unmanned aircrafts in common airspace |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7006032B2 (en) | Integrated traffic surveillance apparatus | |
| US9310477B1 (en) | Systems and methods for monitoring airborne objects | |
| US9405005B1 (en) | Automatic dependent surveillance broadcast (ADS-B) system for ownership and traffic situational awareness | |
| US6681158B2 (en) | Uninterruptable ADS-B system for aircraft tracking | |
| US10030995B2 (en) | Controller for an aircraft tracker | |
| EP1527432B1 (en) | Avionic system and ground station for aircraft out of route management and alarm communications | |
| EP3336580A1 (en) | Method and ads-b base station for validating position information contained in a mode s extended squitter message (ads-b) from an aircraft | |
| CN110379210B (en) | Method and device for monitoring abnormal flight of civil aircraft | |
| Sampigethaya et al. | Security and privacy of future aircraft wireless communications with offboard systems | |
| CN103592948A (en) | Unmanned aerial vehicle flying anti-collision method | |
| Gilabert et al. | SAFEGUARD: Progress and test results for a reliable independent on-board safety net for UAS | |
| US10583845B1 (en) | Systems and methods for detecting and alerting security threats in vehicles | |
| Ali et al. | An analysis and model for Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B) continuity | |
| US7551120B1 (en) | Method and a system for filtering tracks originating from several sources and intended for several clients to which they are supplied | |
| RU2662611C1 (en) | Unmanned aircraft automated control in the public airspace operation method to provide the safe flight with the flight traffic unauthorized change cases identification | |
| US6809683B2 (en) | Portable tester for LAAS ground facility | |
| RU2699613C1 (en) | Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle | |
| RU2666091C1 (en) | Method for automated control of operation of an unmanned aircraft for flights in common airspace, combining all stages of the life cycle | |
| RU2683703C1 (en) | Unmanned aviation systems complex automated monitoring and control system logical architecture, providing their safe integration in public air space | |
| Averyanova et al. | A study on unmanned aerial system vulnerabilities for durability enhancement | |
| US9841760B2 (en) | System for remotely-operated systems | |
| RU2710983C1 (en) | Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space | |
| RU2674536C1 (en) | Unmanned aerial systems in general air space automated flights monitoring and control method | |
| Olaganathan | Safety analysis of automatic dependent surveillance–broadcast (ADS-B) system | |
| Giannatto et al. | Potential vulnerabilities of the nextgen air traffic control system |