Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние
Шрифт:
Беспилотные мобильные средства можно классифицировать по критерию среды их функционирования, которой может быть:
– космос (с подразделением на околопланетные орбиты, межпланетное пространство, атмосферу планет и поверхность планет);
– воздух (земная атмосфера);
– суша (с подразделением по рельефно-климатическим и инфраструктурным условиям, таким как: городская дорожная сеть, рельсовые линии, пустыня, лес, горы, заснеженные поля и т.д.);
– водная среда (с подразделением на водную поверхность и подводное пространство);
– подземная среда (с подразделением на подземные каналы и коммуникации, включая трубопроводы и скважины, а также неразработанную породу).
В соответствии с таким подразделением в табл. 1.1 приведены встречающиеся на сегодняшний день наиболее устоявшиеся аббревиатуры, термины и типичные названия беспилотных мобильных средств различного назначения.
Каждый из перечисленных в табл. 1.1 классов UV имеет свои особенности: свойственные только
Беспилотное мобильное средство функционирует не абсолютно самостоятельно, а в составе комплекса, куда могут входить еще другие беспилотные мобильные средства, центр управления, диспетчерские пункты, ретрансляционные узлы, станции подзарядки, средства транспортирования, запуска, посадки и т.д. Все вместе это принято называть UVS – Unmanned Vehicle System – беспилотная мобильная система [3].
Беспилотные мобильные средства могут быть дистанционно управляемыми или автономными. Для них существуют общие название – ROV – Remotely Operated Vehicle и AUV – Autonomous Unmanned Vehicle. Причем первые исторически появились раньше. Полностью автономные беспилотные мобильные средства встречаются пока редко. Как правило, автономность не является стопроцентной: обычно оператор имеет возможность корректировать поведение аппарата или переводить его на ручное дистанционное управление. У военных существует следующее разделение беспилотных систем по степени автономности мобильных средств: "man-in-the-loop systems" (с управляемыми объектами, когда удаленный оператор является необходимым звеном системы управления), "man-on-the-loop systems" (с контролируемыми объектами, когда все обычные задачи решаются без участия оператора, а вмешательство его требуется только в ответственных случаях), "fully autonomous systems" (полностью автономные системы, когда оператор только инициирует систему для выполнения задачи) [41.
| Таблица 1.1 Некоторые термины в области беспилотных мобильных средств | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| UV - Unmanned Vehicle - беспилотное мобильное средство | |||||
| ROV - Remotely Operated Vehicle - дистанционно управляемое мобильное средство | |||||
| AUV - Autonomous Unmanned Vehicle - автономное мобильное средство | |||||
| UVS - Unmanned Vehicle System - беспилотная система | |||||
| среда функционирования: | |||||
| космос | воздух | суша | вода: | подземная среда | |
| UMV — Unmanned Marine Vehicle | |||||
| подводное пространство | поверхность | ||||
| Unmannedspacecraft | UAV - Unmanned Aerial Vehicle | UGV-Unmanned Ground Vehicle | UUV- Unmanned Underwater Vehicle | USV - Unmanned Surface Vehicle | Unmanned Drilling Rig |
| Unmanned Undeground Mine Vehicle | |||||
| Flying robot | AGV -Autonomous Ground Vehicle | AUV- | ASV -Autonomous Surface Vehicle | ||
| Autonomous Underwater Vehicle | Robotic Crawler | ||||
| Pilotless terrain vehicle | Pipe Crawler | ||||
| Pipe Inspection Robot | |||||
| Pilotless car | |||||
| Mobile robot | |||||
| Непилотируемый космический аппарат | БПЛА (БЛА) -Беспилотный летательный аппарат | MPK - мобильный робототехнический комплекс | АНПА-Автономный необитаемый подводный аппарат | Безэкипажный корабль | Автономный буровой подземный снаряд |
| Автономный ВИС (внутри-трубный инспекционный снаряд | |||||
| Воздушный робот | Мобильный робот | ПТА-Подводный телеуправляемый аппарат | |||
| Беспилотный автомобиль |
Наиболее многочисленные группы беспилотных мобильных средств – это UAV (Unmanned Aerial Vehicles) – беспилотные летательные
В колонке табл. 1.1, соответствующей UAV (БПЛА), информация приведена без детализации, т.к. далее будет рассмотрена более подробная классификация этих аппаратов.
Кроме приведенных в табл.1 вариантов, возможны и различные гибридные разновидности беспилотных мобильных средств. Например, известна идея беспилотных самолетов- амфибий, способных передвигаться как в воздухе, так и в водной среде [5]. Уже реализованы гибриды UAV+UGV (БПЛА и наземный мобильный робот [6, 7]), амфибии UGV+USV (например, в виде роботов, имитирующих движения земноводных, которые способны и плавать, и ползать [8]), а самоходный аппарат типа "Луноход" можно считать одновременно мобильным роботом (UGV) и космическим аппаратом.
1.2. Беспилотные летательные аппараты
1.2.1. Основные понятия и определения
Существует большое количество различных определений БПЛА. Вот одно из самых простых: "Беспилотный летательный аппарат – это летательный аппарат без человека (экипажа) на борту" [9]. Однако в таком случае к БПЛА нужно причислить вообще все летающие искусственные объекты, что, очевидно, неправильно.
На сегодняшний день наиболее адекватным определением БПЛА представляется то, которое практически повторяет определение для беспилотного мобильного средства, данное в подразделе 1.1. Отличие состоит лишь в указании среды функционирования. Повторим это определение применительно к БПЛА.
Беспилотный летательный аппарат – это летательный аппарат многоразового или условно-многоразового использования, не имеющий на борту экипажа (человека-пилота) и способный самостоятельно целенаправленно перемещаться в воздухе для выполнения различных функций в автономном режиме (с помощью собственной управляющей программы) или посредством дистанционного управления (осуществляемого человеком- оператором со стационарного или мобильного пульта управления).
Заметим, что к БПЛА не относятся все ракеты, снаряды, бомбы (независимо от того, управляемые они или нет), аэростаты без двигателей и другие безмоторные летательные аппараты: планеры, дельтапланы, парапланы. Но беспилотные дирижабли, моторные дельтапланы и парапланы в соответствии с данным определением вполне можно отнести к БПЛА. Существуют другие, более узкие понятия БПЛА. Например, известны такие определения, в которых к БПЛА причисляют только аппараты самолетного и вертолетного типов [10].
Основные термины и аббревиатуры, касающиеся БПЛА, приведены в табл. 1.2. Разница в терминах БПЛА и ДПЛА (дистанционно-пилотируемый летательный аппарат) в том, что первый является более общим понятием. ДПЛА относится к тем аппаратам, которые управляются оператором дистанционно по радио с наземного пункта, тогда как в общем случае БПЛА может выполнять задачу и автономно, по заложенной в нем программе.
Недавно появившиеся термины UAS (Unmanned Aerial System) и соответствующий русскоязычный БАС (беспилотная авиационная система) учитывают не только сам летательный аппарат (аппараты), но также всю инфраструктуру и средства обеспечения (транспортно-пусковое устройство, средства связи, наземный пункт управления и др.) [11]. В наших источниках встречается также термин БАК (беспилотный авиационный комплекс). Многие БАС и БАК считают синонимами, однако между ними есть некоторая разница, которая заключается в том, что БАС является более широким понятием [64]. БАК – это только совокупность материально-технических средств, необходимых для выполнения определенных функций. Однако эти функции выполнены быть не могут без наличия элементов, устанавливающих связи различного типа (информационные, информационно-управляющие и т.п.) между структурными элементами комплекса. Наличие таких элементов и таких связей является отличительной особенностью БАС. Таким образом, кроме всего того, что входит в БАК, в БАС должны быть включены еще: технический персонал, протоколы обмена информацией, нормативно-регламентирующая документация, средства интеграции с другими системами.
| Таблица 1.2 Основные англоязычные термины в области БПЛА и их русскоязычные соответствия | |
|---|---|
| UAV - Unmanned Aerial Vehicle, Uninhabited Aerial Vehicle | БПЛА (БЛА) - беспилотный летательный аппарат |
| drone | дрон, беспилотник |
| flying robot | воздушный робот |
| ROA - Remotely Operated Aircraft, RPA - Remote Piloted Aircraft | ДПЛА - дистанционно-пилотируемый летательный аппарат |
| UAS - Unmanned Aerial System | БАС - беспилотная авиационная система, |
| БАК - беспилотный авиационный комплекс |