RU2729336C1 - Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса - Google Patents

Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса Download PDF

Info

Publication number
RU2729336C1
RU2729336C1 RU2019127215A RU2019127215A RU2729336C1 RU 2729336 C1 RU2729336 C1 RU 2729336C1 RU 2019127215 A RU2019127215 A RU 2019127215A RU 2019127215 A RU2019127215 A RU 2019127215A RU 2729336 C1 RU2729336 C1 RU 2729336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
uav
optical radiation
control
Prior art date
Application number
RU2019127215A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Николаевич Воронин
Александр Иванович Гревцев
Владимир Валерьевич Капитанов
Антон Александрович Козирацкий
Александр Юрьевич Козирацкий
Олег Викторович Кусакин
Максим Леонидович Паринов
Павел Евгеньевич Сухопаров
Михаил Михайлович Фролов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2019127215A priority Critical patent/RU2729336C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2729336C1 publication Critical patent/RU2729336C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • 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
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу управления беспилотным летательным аппаратом малого класса. Для управления беспилотным летательным аппаратом формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении беспилотного летательного аппарата, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на беспилотном летательном аппарате, вычисляют линейную скорость вращения растра и длительность модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления беспилотным летательным аппаратом, передают команды управления на исполнительное устройство. Обеспечивается повышение эффективности управления беспилотным летательным аппаратом, повышение помехозащищенности и помехоустойчивости. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области управления беспилотными летательными аппаратами (БЛА).
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является система и способ беспроводного управления БЛА по патенту №WO 2007146538, МПК В64С 39/00; В64С 39/00, опубл. 2007-12-21 (ep.espacenet.com). Система включает в себя наземный пункт управления (НПУ), БЛА, оборудованный устройствами управления, устройствами передачи и приема информации, а также беспроводную систему связи между БЛА и НПУ. Способ заключается в том, что беспроводная система связи, ручные устройства ввода, приема и передачи данных, а также другие аналогичные технологии используют для связи БЛА и НПУ, передачи команд управления параметрами полета БЛА и для получения данных наблюдения с БЛА.
Аналогу присущ существенный недостаток. Низкая эффективность управления в реальном времени обусловлена недостаточными помехозащищенностью и помехоустойчивостью линии передачи команд управления.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности управления беспилотным летательным аппаратом малого класса.
Технический результат достигается тем, что в известном способе управления беспилотным летательным аппаратом малого класса, основанном на формировании команд управлении БЛА и передаче их на исполнительное устройство, формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении БЛА, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на БЛА, вычисляют линейную скорость вращения растра и длительность модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления БЛА.
Сущность изобретения заключается в формировании импульсного модулированного вращающимся растром оптического излучения с широкой диаграммой направленности, перемещающейся в пространстве, излучении его в направлении БЛА, регистрации его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на БЛА, вычислении линейной скорости вращения растра и длительности модулированного оптического излучения, формировании команд управления БЛА.
На фиг. 1 представлено взаимное расположение оператора и БЛА (где обозначены: 1 - пульт управления; 2 - импульсное модулированное оптическое излучение с широкой диаграммой направленности; 3 - БЛА малого класса; 4 - приемник оптического излучения, установленный на БЛА; 5 - изменяющаяся диаграмма направленности матричного фоторприемника). Пульт управления 1 формирует импульсное модулированное оптическое излучение (ИМОИ) с широкой диаграммой направленности 2 в направлении расположенного на расстоянии r БЛА 3, на котором установлен матричный фотоприемник 4 с изменяющейся диаграммой направленности 5.
На фиг. 2 приведена схема устройства, формирующего модулированное оптическое излучение (где обозначены: 6 - блок управления; 7 - блок питания; 8 - лазер; 9 - оптическая система; 10 - вращающийся растр).
На фиг. 3 приведен процесс модуляции оптического излучения с помощью вращающегося растра (где обозначены: 10 - вращающийся растр, представляющий собой непрозрачный элемент шириной d, r0 - радиус оптического излучения).
На фиг. 4 приведена схема приемного устройства, установленного на БЛА (где обозначены: 11 - приемная оптическая система с управляемой шириной диаграммы направленности; 12 - матричный фотоприемник; 13 - блок обработки изображения; 14 - измеритель линейной скорости (ИЛС); 15 - сравнивающее устройство; 16 - формирователь тактовых импульсов; 17 - измеритель длительности импульса; 18 - блок управления винтами; 19 - блок данных; 20 - блок управления шириной диаграммы направленности оптической системы).
На фиг. 5 приведено изображение, формируемое на выходе матричного фотоприемника в разные моменты времени (где обозначены: 21 - сформированное изображение принимаемого оптического излучения в момент времени t1; 22 - сформированное изображение принимаемого оптического излучения в момент времени t2).
Устройство функционирует следующим образом. В источник ИМОИ 1 после команды включения с блока управления 6 на блок питания 7 происходит генерирование оптического излучения импульсным лазером 8. Оптическое излучение проходит через широкоугольную оптическую систему 9, которая позволяет сформировать широкую диаграмму направленности. С выхода оптической системы 9 оптическое излучение проходит через вращающийся с постоянной угловой скоростью Vр.угл., растр 10 шириной d. Сформированное на выходе вращающегося растра 10 ИМОИ направляется в сторону приемника оптического излучения 4, установленного на БЛА 3. Модулированное оптическое излучение 1 поступает на вход приемной оптической системы 11 с управляемой шириной диаграммы направленности, которая фокусирует его на матричный фотоприемник 4, работающего в режиме широкого поля зрения, с целью определения направления на источник лазерного излучения (см., А.Ю. Козирацкий, Ю.Л. Козирацкий, В.В. Капитанов, П.Е. Кулешов и др. Способ определения угловых координат на источник направленного оптического излучения. Патента на изобретение №2641637 от 18.01.2017, Россия, G01S 3/782, G01S 17/06, бюл. №2). В дальнейшем приемник оптического излучении 4 ориентируется перпендикулярно направлению распространения ИМОИ 2. При регистрации оптического сигнала матричным фотоприемником 12 по команде с блока 20 оптическая системы 11 переходит в узкопольный режим, т.е. происходит уменьшение ширины диаграммы направленности. Вследствие воздействия сфокусированного на матричный фотоприемник 12 модулированное оптическое излучение будет затеняться часть элементов матричного фотоприемника и формироваться на нем последовательно в момент времени t0 полосу 21, в момент времени t1 полосу 22 и т.д., что является изображением части вращающегося растра. С выхода матричного фотоприемника 12 электрический сигнал, содержащий в себе информацию о затененных полосами 21 и 22 элементах, поступает в блок обработки изображения 13 и в измеритель длительности импульсов 17. В блоке обработки изображения 13 происходит преобразование сигнала в цифровой вид с информацией о номерах затененных элементов матричного фотоприемника 12 и времени регистрации изображения, которое фиксируется с помощью формирователя тактовых импульсов 16. Сформированный в блоке обработки изображения 13 цифровой сигнал поступает в ИЛС 14, в котором происходит вычисление линейной скорости изображения участка вращающегося растра. Цифровой сигнал с выхода ИЛС 14, содержащий в себе информацию о линейной скорости участка растра, поступает в сравнивающее устройство 15, где происходит сравнение значений вычисленной в ИЛС 14 линейной скорости с эталонным значением линейной скорости, соответствующей случаю вращения участка растра в центре ИМОИ 2, записанным в блоке данных 19, и формирование команд управления в блок управления винтами 18. Формирование команд управления происходит до тех пор, пока разности вычисленного значения линейной скорости и эталонного не будут равны.. Команды управления поступают в блок управления винтами, тем самым происходит перемещение БЛА в пространстве к центру ИМОИ 2. В измерителе длительности импульсов 17 происходит измерение длительности импульса принимаемого ИМОИ 2, при уменьшении длительности импульса относительно заданного эталонного среднего значения БЛА, хранящегося в блоке данных 19, происходит приближение БЛА к источнику ИМОИ 1, сохраняя свое положение в центре оптического пучка, при увеличении длительности импульса происходит удаление БЛА от источника ИМОИ 1, также сохраняя свое положение в центре оптического пучка. Таким образом, перемещение БЛА в пространстве происходит за счет его следования за центром оптического пучка, отдаление и приближение относительно источника оптического излучения 1 происходит за счет изменения длительности импульсов оптического излучения, при этом информация о координатах БЛА и его скорости не передается с помощью ИМОИ 2.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ управления БЛА малого класса, основанный на формировании вращающимся растром оптического излучения с широкой диаграммой направленности, перемещающейся в пространстве, излучения его в направлении БЛА, регистрации его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на БЛА, вычислении линейной скорости вращения растра и длительности модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления БЛА.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и радиотехнические узлы и устройства. Например, в качестве лазера может быть использован полупроводниковый лазер, а в качестве матричного фотоприемника - оптико-электронный координатор матричного типа.

Claims (1)

  1. Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса, основанный на формировании команд управлении беспилотным летательным аппаратом и передаче их на исполнительное устройство, отличающийся тем, что формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении беспилотного летательного аппарата, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на беспилотном летательном аппарате, вычисляют линейную скорость вращения растра и длительность модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления беспилотным летательным аппаратом.
RU2019127215A 2019-08-28 2019-08-28 Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса RU2729336C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127215A RU2729336C1 (ru) 2019-08-28 2019-08-28 Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127215A RU2729336C1 (ru) 2019-08-28 2019-08-28 Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729336C1 true RU2729336C1 (ru) 2020-08-06

Family

ID=72085893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127215A RU2729336C1 (ru) 2019-08-28 2019-08-28 Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729336C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788995C1 (ru) * 2022-06-16 2023-01-26 Алексей Геннадьевич Петухов Способ управления воздушным динамическим объектом модулируемым лазерным лучом, перемещаемым по требуемой траектории

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192710C2 (ru) * 2000-03-09 2002-11-10 Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Способ приема и передачи информации оптическим сигналом и устройство для его осуществления
RU95092U1 (ru) * 2009-12-01 2010-06-10 ЗАО "Научно-технический центр ЭЛИНС" Cистема управления, устройство выделения координат и блок демодуляции для его реализации
CN109032179A (zh) * 2018-08-08 2018-12-18 西安电子科技大学 基于激光光强检测的无人机飞控设备
WO2019011111A1 (zh) * 2017-07-09 2019-01-17 徐伟科 一种光束控制装置
RU2687989C2 (ru) * 2017-11-16 2019-05-17 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Оптическая система связи

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192710C2 (ru) * 2000-03-09 2002-11-10 Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Способ приема и передачи информации оптическим сигналом и устройство для его осуществления
RU95092U1 (ru) * 2009-12-01 2010-06-10 ЗАО "Научно-технический центр ЭЛИНС" Cистема управления, устройство выделения координат и блок демодуляции для его реализации
WO2019011111A1 (zh) * 2017-07-09 2019-01-17 徐伟科 一种光束控制装置
RU2687989C2 (ru) * 2017-11-16 2019-05-17 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Оптическая система связи
CN109032179A (zh) * 2018-08-08 2018-12-18 西安电子科技大学 基于激光光强检测的无人机飞控设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788995C1 (ru) * 2022-06-16 2023-01-26 Алексей Геннадьевич Петухов Способ управления воздушным динамическим объектом модулируемым лазерным лучом, перемещаемым по требуемой траектории

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10649072B2 (en) LiDAR device based on scanning mirrors array and multi-frequency laser modulation
EP3187895B1 (en) Variable resolution light radar system
KR101866084B1 (ko) 매트릭스 구조를 갖는 라이다 시스템의 발광 제어장치
CN108627813A (zh) 一种激光雷达
EP3077767B1 (en) Operating a geodetic instrument with a stair-like scanning profile
KR102182719B1 (ko) 라이다 스캐닝 장치
KR20180058068A (ko) 360도 다채널 스캐닝이 가능한 미러 회전 방식의 광학 구조 및 이를 포함하는 3d 라이다 시스템
KR101903960B1 (ko) 라이다 장치
WO2014178376A1 (ja) レーザレーダ装置
CN115461260B (zh) 玻璃镜附接至旋转金属电机框架
CN110068807B (zh) 机载激光雷达脉冲速率调制
CN110687545B (zh) 一种高精度激光雷达系统
CN108508453A (zh) 激光探测设备及方法
KR102154712B1 (ko) 차량용 라이다 장치
KR102578131B1 (ko) 라이다 광학 시스템
JP2023539790A (ja) 光学スキャナのためのデュアルシャフト・アキシャルフラックスモータ
RU2729336C1 (ru) Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса
KR20200135246A (ko) 라이다 스캐닝 장치
KR102240887B1 (ko) 라이다 시스템
US11448756B2 (en) Application specific integrated circuits for LIDAR sensor and multi-type sensor systems
JP6736682B2 (ja) センサ装置、センシング方法、プログラム及び記憶媒体
RU2462731C1 (ru) Сканирующий лазерный маяк космических аппаратов
JP2002221574A (ja) 飛翔体の空中位置同定方法及びそのシステム
RU2462732C1 (ru) Сканирующий лазерный маяк космических аппаратов
US20220334228A1 (en) Dynamic compensation to polygon and motor tolerance using galvo control profile