Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние

Красноперов Роман Анатолиевич

A = (A₁ ,A₂ ,…,A_n) – множества действий компонентов, включая алгоритмы решения типовых задач из множества Т;

J = (J₁,J₂ ,…,J_n ) – множества, характеризующие каждый компонент в качестве исполнителя подзадач из множества Т. При этом необходимо учесть летно-технические характеристики

имеющихся БПЛА и их целевой нагрузки для выполнения конкретной задачи [74].

Решаемые задачи:

– построение решения поставленной перед АК задачи в виде совокупности подзадач, решаемых каждым ЛА в составе комплекса;

– составление плана полета для каждого ЛA, а также перечня действий в определенных точках с учетом топливновременных ограничений;

– согласование движения нескольких ЛА в составе АК, если это необходимо.

Критерий качества управления на этом уровне можно сформулировать как оценку решения каждым БПЛА поставленной перед ним задачи с определенным уровнем эффективности:

I(2) = {T,J}

Следующие два уровня реализуются непосредственно на борту ЛА. Соответственно, перечисленные ниже характеристики могут иметь количественные различия в зависимости от типоразмера и выполняемой ЛА задачи.

Траекпгорный уровень управления содержит подробное описание движения ЛА, в том числе и возможный разброс значений основных параметров при их выполнении. Таким образом, модели этого уровня содержат следующие сведения:

– математическое описание пространственного движения ЛА как материальной точки;

– предельные значения скоростей и эйлеровых углов при выполнении типовых маневров;

– требования к точности выдерживания заданной траектории;

– требования к выдерживанию определенных дистанций между несколькими одновременно выполняющими полет ЛА.

Модель компонента АК (летательного аппарата), как материальной точки, выполняющей определенные действия в окружающей среде, можно представить следующим образом:

Mod(0) = {S_j ,A_j ,E}, (1.3)

где Sj=(s_1j,s_2j,…,s_mj ) – параметры состояния компонента

R_j , j = 1,n

т – количество переменных, описывающих состояние компонента;

Aj =(a_1j,a_2j,…,a_hj ) – действия, которые может выполнять компонент комплекса R_j для изменения окружающей среды и собственного состояния;

h – количество таких действий.

Решаемые задачи:

– расчет конкретных значений параметров типовых участков траекторий исходя из ЛTX ЛA и специфики решаемой задачи;

– предотвращение опасных сближений

и потерь ЛА;

– обеспечение выполнения запланированных действий на каждом участке траектории.

Эффективность управления на этом уровне можно сформулировать как отработку заданных действий за заданное время с заданной точностью (Q):

I(3) = {A,Q,t}.

На нижнем уровне управления обеспечивается отработка всех действий ЛА, рассчитанных на траекторном уровне. Соответственно, модель этого уровня содержит:

– математическое описание пространственного движения ЛА как твердого тела;

– законы управления отдельными параметрами движения ЛА;

– предельные значения некоторых величин, подлежащих ограничению.

Модель ЛА, как объекта управления, можно представить в следующем виде:

Mod(4) = {U_j ,X_j,S_j} (1.4)

где U_j – множество управляющих воздействий;

X_j – множество выходных параметров.

Решаемые задачи:

– формирование управляющих воздействий, передающихся для отработки в САУ;

– ограничение предельных значений заданных величин.

Задачи этого уровня решаются традиционными методами теории автоматического управления, поэтому качество их решения может быть выражено показателями качества переходных процессов всех задействованных САУ:

I(4) = {δ,t_рег,σ},

где δ – перерегулирование;

t_рег – время регулирования;

σ – статическая точность.

Источники информации по главе 1:

1. Портал новостей по аэрокосмической и оборонной тематике. http: // www.shephardmedia.com/news/uv-online

2. The Free Dictionary. thefreedictionary. com/Unmanned+Aerial+ Vehicle

3. Международный портал по беспилотным системам UVS-info.. uvs-info. com

4. Fitzpatrick B.G. Max Plus Decision Processes in Planning Problems for Unmanned Air Vehicle Teams // Recent Advances in Research on Unmanned Aerial Vehicles / Fahroo F. et al. (Eds.). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2013.-P. 31.

5. Marks P. From sea to sky: Submarines that fly. 05 July 2010 // Портал New Scientist,to-sky-submarines-that-fly. html#. Ud2xGqxzcba

6. Transforming unmanned aerial-to-ground vehicle/ US Patent 8205820. Publ. Jun 26, 2012.

7. Yamauchi B., Rudakevych P. Griffon: A Man-Portable Hybrid UGV/UAV // Industrial Robot, vol. 31, no. 5, pp. 443-450, 2004.

8. Ijspeert A.J., Crespi A., Ryczko D., Cabelguen J.-M. From Swimming to Walking with a Salamander Robot Driven by a Spinal Cord Model // Science, 9, March 2007. – Pp. 1416-1420.