Управление ДПЛА через ретранслятор

Управление ДПЛА через ретранслятор

Московский ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ Авиационный

Институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

(технический университет)

Кафедра 402

“радиосистемы управления и передачи информации”

Курсовой проект

на тему

|Управление ДПЛА через ретранслятор |

| |

| |

|Выполнил: |студент группы |

| |04-519 |

| |Кушталов Юра |

|Проверил: |преподаватель |

| |Большов О. А. |

Москва 2004 год

Содержание

Задание 3

Отечественные и зарубежные беспилотные ДПЛА 4

Оперативный БПЛА ПЧЕЛа -1 4

Высотный разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk 6

Цифровая радиолиния с сигналом КИМ-ЧМ 10

Основной тракт радиолинии 11

Система синхронизации 12

Расчет 15

Определение параметров имитационной модели 18

Анализ результатов расчета и моделирования 19

Литература 19

Задание

Отечественные и зарубежные беспилотные ДПЛА

Оперативный БПЛА ПЧЕЛа -1

|[pic] |[|Разработчик: ОКБ Яковлева |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Страна: Россия [pic] |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Первый полет: 1990 |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Тип: Оперативный |

| |p|разведывательный БПЛА |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| | | |

На экране видеоконтрольного устройства бушует лесной пожар. Оператор-

наблюдатель, внимательно следящий за изображением на экране, иногда с

помощью пульта управления перемещает картинку вперед или назад, влево -

вправо, приближает или удаляет ее от себя. Его задача - оценить увиденное,

определить размеры охваченного пожаром участка, привязать его к координатам

местности и сообщить «наверх» для принятия решения.

Координаты местности и привязку к участку оператор-наблюдатель получает

с другого дисплея, расположенного рядом, за которым работает штурман. На

экране его видеоконтрольного устройства - карта местности с нанесенными на

ней замкнутыми геометрическими фигурами, по которым медленно ползет

мерцающая искорка.

«Искорка» - это дистанционно-пилотируемый аппарат (ДПЛА), который с

помощью установленной на борту телекамеры показывает оператору пожар,

разгоревшийся от него на расстоянии нескольких десятков километров. Часами

оператор-штурман может «водить» ДПЛА в зоне, интересующей оператора-

наблюдателя, менять высоту от сотни метров до нескольких километров, а

затем вернет аппарат к наземному пункту дистанционного управления (НПДУ) и

плавно на парашюте опустит его, слегка задымленного и почерневшего на

землю. Замена парашюта, заправка топливом и ДПЛА готов к новому полету в

очередной экстремальной ситуации.

Такова в общих чертах идея беспилотной воздушной разведки, и так, опять

же приблизительно, можно представить картину будущего применения комплексов

с ДПЛА в мирных целях. Пока же существующие в большинстве развитых стран

комплексы с ДПЛА применяются для разведки пожаров, но далеко не лесных.

ДПЛА представляют собой частный класс летательных аппаратов, занимающий

промежуточное положение между пилотируемой авиацией и беспилотной ракетной

техникой.

Термин «дистанционно-пилотируемые» подразумевает не просто

радиоуправляемый аппарат по типу модели. Смысл дистанционного управления

сводится к тому, что между человеком - оператором, находящимся на НПДУ, и

летящим ДПЛА непрерывно происходит обмен информацией, а с помощью полезной

нагрузки, находящейся на борту (телевизионная камера, ИК-аппаратура),

создается иллюзия наблюдения за наземными целями под его крылом. Огромное

значение имеет и то, что на оператора не действуют реальные физические и

психологические нагрузки, свойственные экипажам пилотируемых самолетов.

Эффект информационного присутствия человека на борту ДПЛА, позволяющий

сохранить основные положительные качества авиации - гибкость и быстроту

реакции на непредвиденное изменение обстановки и многоразовость применения

этих аппаратов, - вот основные отличия ДПЛА от беспилотных аппаратов

вообще.

В последние годы создание ДПЛА стало одной из наиболее быстро

развивающихся отраслей авиационно-космической промышленности во многих

странах мира. 41 страна, в той или иной степени, ведет сейчас разработки

подобных машин. В значительной степени это вызвано успешным использованием

их в ряде проведенных в последние десятилетия, боевых операций.

В будущих войнах и конфликтах XXI века, по оценкам подавляющего

большинства западных экспертов, США и страны НАТО будут делать ставку на

применение сравнительно дешевых ДПЛА. Слишком уж большой становится цена

возможных потерь пилотируемых самолетов и летного состава. Стоимость

современного самолета в настоящее время достигает 50-60 млн.долл. Да и на

подготовку высококлассного летчика надо потратить еще 10 млн.долл. В то же

время, многие задачи, возлагаемые на пилотируемую авиацию, могут с успехом

выполняться боевыми ДПЛА.

Комплекс «Строй-П» с ДПЛА «Пчела-1Т» (головной разработчик ГУП НИИ

«Кулон»), созданный в 1990-м, предназначен для круглосуточного наблюдения

объектов и передачи их телевизионного или тепловизионного изображения в

реальном масштабе времени на наземный пункт управления. В 1997-м комплекс,

допускающий телевизионную разведку в светлое время суток, принят на

вооружение Российской армии.

«Пчела-1Т» является многоцелевым летательным аппаратом и может быть

переоборудована в ДПЛА для постановки помех связным радиостанциям и в

воздушную мишень. При замене бортовой телевизионной аппаратуры аппаратурой

постановки помех «Пчела-1Т» способна подавлять радиостанции в УКВ -

диапазоне в радиусе 10-20 км.

Старт ДПЛА осуществляется с помощью двух твердотопливных ускорителей с

короткой направляющей, размещенной на гусеничном шасси боевой машины

десанта. Летательный аппарат управляется или по заданной программе, или

оператором, которому достаточно ввести в ЭВМ только новые высоту и курс.

В качестве силовой установки на ДПЛА «Пчела-1» применяется двухтактный

двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания П-032, вращающий толкающий

винт постоянного шага, расположенный в кольцевом оперении. Бортовое

оборудование включает сменный комплекс разведывательной аппаратуры, в

состав которой входит телевизионная камера или тепловизор. Телевизионная

камера имеет объектив с фокусным расстоянием, изменяемым по команде

оператора.

Оригинальная аэродинамическая схема с кольцевым оперением позволила

уменьшить габариты аппарата и исключить его сваливание на малых скоростях

полета. Крыло малого удлинения обеспечило необходимые аэродинамические

характеристики при минимальных габаритах машины, позволяющих

транспортировать ее любыми типами грузового автотранспорта.

Посадка на парашюте допускается на неподготовленную ровную площадку.

Модульное построение фюзеляжа позволяет быстро заменить поврежденные

агрегаты и отдельные элементы конструкции. Применение стеклопластика в

конструкции планера обеспечивает малые затраты на серийное производство,

простоту технического обслуживания в эксплуатации и малую степень

повреждаемости.

Комплекс «Строй-П» включает в себя 10 летательных аппаратов, наземный

пункт дистанционного управления, который вместе с пусковой установкой

размещен на десантируемом бронетранспортере БТР-Д, технологическую машину

(на базе автомобиля КАМАЗ) и транспортно-заряжающую машину (на шасси ГАЗ-

66). Комплекс полностью обеспечивает техническое обслуживание ДПЛА перед

стартом, его пуск и управление, прием и отображение в реальном времени

телевизионной информации на экране оператора. На видеоконтрольном

устройстве отображаются также маршрут аппарата и его текущие координаты.

| ЛТХ: | | |

|Модификация | Пчела -1 |

|Размах крыла, м | 3.30 |

|Длина, м | 2.80 |

|Высота, м | 1.12 |

|Масса, кг | 138 |

|Тип двигателя | 1 ПД |

|Мощность, л.с. | 1 х 32 |

|Крейсерская скорость, км/ч | 120-160 |

|Радиус действия, км | 60 |

|Продолжительность военной | 2 |

|разведки, ч | |

|Практический потолок, м | 3000 |

|Минимальная высота полета, м | 100 |

Высотный разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk

|[pic] |[|Разработчик: Ryan |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Страна: США [pic] |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Первый полет: 1998 |

| |p| |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| |[|Тип: Высотный |

| |p|разведывательный БПЛА |

| |i| |

| |c| |

| |]| |

| | | |

Программа высотного дальнего разведывательного БПЛА Tier - это

программа создания демонстратора перспективной технологии для нужд

воздушной разведки (Defense Airborne Reconnaissance Office's (DARO)). Цель

проекта - предоставить командующему объединенными вооруженными силами

необходимую разведывательную информацию. Необходимая разведывательная

информация была определена директором DARO, генерал - майором Кеннетом

Израэлем (Kenneth Israel), "разведывательная информацией о любой точке

вражеской территории, в любое время суток, независимо от погодных условий".

Программа предусматривает разработку двух, дополняющих друг друга

систем высотных БПЛА:

. Обычной конструкции - Tier II Plus

. Малозаметной конструкции - Tier III Minus.

Основные требования программы Tier II Plus.

БПЛА Tier II Plus должен быть способен вести продолжительную разведку

на большой высоте. Он должен иметь дальность действия более 5500 км и иметь

способность барражировать над районом разведки более 24-х часов на высоте

более 18300 м.

Для ведения разведки должен быт оснащен радаром с синтезированной

апертурой (synthetic aperture radar (SAR), электронно-оптическую и

инфракрасную камеру высокого разрешения. Он также должен иметь способность

одновременного применения этой аппаратуры. Из каналов связи должны иметься

широкополосный спутниковый канал связи и канал связи в пределах зоны прямой

видимости.

Стоимость БПЛА не должна превышать $10 млн. в ценах 1994 финансового

года.

Проект фирмы Teledyne Ryan Aeronautical (TRA) БПЛА RQ-4A Global Hawk в

мае 1995 года был выбран победителем в конкурсе на лучший БПЛА по программе

Tier II+.

Возможности БПЛА Global Hawk вызвали большой интерес не только у

американских военных, но и у военных Австралии, Великобритании, Израиля и

Саудовской Аравии. Это сулит большие перспективы для фирмы Teledyne Ryan, у

которой есть много других идей по применению этого "Короля БПЛА": например,

он может использоваться как ретранслятор, как высотная научно-

исследовательская лаборатория или как носитель противоракетного оружия для

борьбы с баллистическими ракетами.

RQ-4 выполнен по нормальной аэродинамической схеме с низкорасположенным

крылом большого удлинения. Крыло, производства концерна Boeing, полностью

изготовлено из композиционного материала на основе углеволокна. Это

позволило создать тонкое крыло с относительным удлинением 25. На крыле

имеются, как минимум две, точки внешней подвески, рассчитанные на груз

массой до 450 кг каждая. Шасси трехточечное с носовым колесом. На носовой

стойке шасси имеется одно колесо, на подкрыльевых стойках - по два колеса.

Фюзеляж типа полумонокок изготавливается фирмой Teledyne Ryan из

алюминиевых сплавов. Он состоит из трех основных частей. Спереди расположен

приборный отсек. Там, под большим радиопрозрачным обтекателем расположена

параболическая антенна спутниковой связи диаметром 1.22 метра. В этом же

отсеке размещена вся разведывательная аппаратура. В средней части находится

большой топливный бак и в хвостовой части расположен реактивный

турбовентиляторный двигатель Allison AE 3007H. Двигатель позаимствован,

почти без изменений, у самолетов бизнес - класса Citation-X и EMB-145.

После внесения небольших изменений в систему управления двигатель устойчиво

работает на высотах до 21 300 метров.

V-образное хвостовое оперение, изготавливаемое фирмой Aurora Flight

Sciences, также сделано из композиционных материалов.

БПЛА сам по себе это платформа для различного разведывательного

оборудования. На Global Hawk устанавливаются три подсистемы

разведывательной аппаратуры одновременно. Они действуют на разных длинах

волн, могут работать одновременно и отличаются друг от друга следующим:

Радар с синтезированной апертурой изготовлен фирмой Raytheon (Hughes) и

предназначен для работы в любых погодных условиях. В нормальном режиме

работы он обеспечивает получение радиолокационного изображение местности с

разрешением 1 метр. За сутки может быть получено изображение с площади

138,000 км2 на расстоянии 200 км. В точечном режиме ("spotlight" mode),

съемка области размером 2 х 2 км, за 24 часа может быть получено более 1900

изображений с разрешением 0,3 м. В третьем режиме (X-Band) радар может

сопровождать движущуюся цель, если ее скорость более 7 км/ч.

Две антенны радара (расположены по бокам в нижней части приборного

отсека фюзеляжа, длина 1.21 м) и необходимое электронное оборудование весом

290 кг потребляют 6 кВт электроэнергии.

Дневная электронно-оптическая цифровая камера изготовлена компанией

Hughes и обеспечивает получение изображений с высоким разрешением. Датчик

(1024 x 1,024 пиксель) сопряжен с телеобъективом с фокусным расстоянием

1750 мм. В зависимости от программы есть два режима работы. Первый -

сканирование полосы шириной 10 км. Второй - детальное изображение области 2

х 2 км. Для получения ночных изображений используется ИК-датчик (640 х 480

пиксель). Он использует тот же самый телеобъектив. Объектив может

поворачиваться на угол 80 градусов.

Радар, дневная и инфракрасная камеры могут работать одновременно, что

позволяет получить большой объем информации. Дневная / инфракрасная камера

имеет скорость выдачи информации - 40 млн. пикселей в секунду, что

составляет в зависимости от цветового разрешения 400 Мбит/сек. Бортовая

система сбора и хранения информации сжимает полученные цифровые изображения

и записывает их.

Для передачи информации потребителям могут быть использованы несколько

каналов связи. По спутниковому каналу скорость передачи информации

Страницы: 1, 2