Противодействие беспилотным летательным аппаратам - [8]
— системы оптико-электронной, тепловизионной, радиолокационной, радио- и радиотехнической, радиационной, химической, бактериологической и других видов разведки с малогабаритным накопителем разведанных;
— средства постановки активных радиоэлектронных помех;
— устройства наведения и коррекции управляемого оружия («подсветки» целей);
— средства поражения, различных типов;
— средства управления и связи с наземным пунктом управления;
— ответчик системы госопознавания;
— аппаратура автономного полета и автоматической посадки;
— транспортные кассеты, отсеки, крепления и т. д.
1.5.1. Двигательная установка
Как правило, двигательная установка малых БПЛА самолетного типа, представляет собой турбовинтовой двигатель, который в общих принципах соответствует двигательная установке пилотируемых ЛА[33].
Вместе с тем, в последнее время в качестве БПЛА получили широкое распространение малые БПЛА вертолетного типа, так называемые «мультикоптеры», «квадрокоптеры», «дроны». Для данных БПЛА характерно использование установки принципиально иного рода — на основе использования 4, 6 или большего количества двигателей.
В качестве двигателей малых БПЛА вертолетного типа применяют двигатели двух типов[34]:
— коллекторные — обмотки находятся на роторе (вращающейся части);
— бесколлекторные — обмотки находятся на статоре (неподвижной части).
Бесколлекторные двигатели (BLDC-двигатели) не используют щеток и коллекторов и при наличии хороших подшипников требуют минимального технического обслуживания. Ротор BLDC-двигателей изготавливается из постоянного магнита и не имеет обмоток. Статор содержит обмотки, переменное поле которых приводит к вращению ротора[35].
Управление двигателями осуществляется с помощью задания направления и скорости вращения винтов через подключаемые к ним электронные регуляторы скорости ESC (Electric Speed Controller). На вход ррегуляторов подается напряжение с аккумулятора и управляющие сигналы с микроконтроллера, на выход регулятор отдает напряжение для привода[36].
Увеличением числа оборотов винтов в единицу времени задается подъем, уменьшением — опускание. Увеличение оборотов двух боковых винтов задает крен, а передних или задних — тангаж с последующим движением в сторону или подъемом/снижением по косой соответственно, а винтов, расположенных на одной из косых осей, — разворот аппарата влево или вправо (рыскание). Для стабилизации движения одна пара винтов всегда вращается по часовой стрелке, другая — против (рис. 1.7), компенсируя этим крутящий момент[37].
Рис. 1.7. Вращение винтов малых БПЛА вертолетного типа[38]
1.5.2. Система управления
По способам управления БПЛА декомпозируют на:
— автономные;
— полуавтономные;
— управляемые.
Выбор способа управления зависит от сложности и специфики выполнения, поставленных перед БПЛА задач. Как правило, система управления больших БПЛА самолетного типа в общих принципах соответствует пилотируемым ЛА[39], а малые БПЛА имеют иерархическую трехуровневую компоновку системы управления[40]:
1) нижний уровень — уровень отдельных устройств, механизмов, датчиков и оборудования;
2) средний уровень — уровень управления процессами полета с помощью бортовых контроллеров, модулей ввода-вывода сигналов и коммутационного оборудования;
3) верхний уровень — уровень диспетчеризации и администрирования БПЛА, осуществляющий взаимодействие между оператором или программой полета через интерфейс с контроллерами среднего уровня.
1. Нижний уровень управления образуется, двигательной установкой, датчиками навигационной системы (подробно рассмотрены далее), оборудованием полезной нагрузки: оптико-электронные средства (ОЭС), радиолокационные станции (РЛС), различные другие радиоэлектронные средства (РЭС) и т. д.[41].
2. Средний уровень соответствует бортовым аппаратно-программным средствам управления. Бортовая система управления малыми БПЛА формируется на базе бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ), которые, как правило, управляются либо открытыми операционными системами (ОС), такими как Linux, Android и т. д., либо специализированными ОС реального времени, такими как QNX, VME, VxWorks, XOberon и т. д. Кроме того, в последнее время появились различные проекты по созданию ОС и прикладного программного обеспечения (ПО) специально ориентированного на БПЛА.
В настоящее время получили широкое распространение схемотехнические решения, в которых БЦВМ, а также основные контролеры устройств вы- полнены на единой плате и упакованы в защитный корпус. При этом БЦВМ, представляет собой RISC микропроцессор, как правило, ARM архитектуры, а отдельные контролеры — микросхемы ПЛИС, которые могут быть запрограммированы с учетом особенностей функционирования конкретных образцов бортового РЭО[42]. Пример БЦВМ малого БПЛА на ПЛИС представлен на рис. 1.8.
Рис. 1.8. БЦВМ малого БПЛА на основе ПЛИС фирмы Xilinx серии Spartan2 XC2S100[43]
В качестве аппаратуры управления в малых БПЛА могут применяться цифровые сигнальные процессоры или микроконтроллеры (MicroPC), программируемые на языках высокого уровня, таких как С, С++, Модула-2, Оберон SA или Ада95, а также программные пакеты SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных), предназначенные для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем мониторинга или управления
