КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Полезная модель относится к авиации и может быть использована для дистанционного управления летательными аппаратами, в том числе беспилотными в сложных метеоусловиях на предельно малых высотах над сложным рельефом местности, причем управление может осуществляться оператором как со стационарного пульта, так и с другого летательного аппарата или иного подвижного объекта.
Известна система управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), содержащая оборудование управления летательного аппарата, размещенное в его корпусе и состоящее из нескольких типов пассивных датчиков (инфракрасных, телевизионных камер и пр.), а также соответствующей аппаратуры. На борту БПЛА также установлены система радионавигационного оборудования, система радиоэлектронного управления, бортовой вычислитель, блок коммуникаций для передачи данных от датчиков и получения входных управляющих команд в масштабе реального времени, антенна для получения управляющих команд и передачи на пульт оператора полетных данных БПЛА.
В систему оборудования оператора входит вычислитель (компьютер), предназначенный для приема команд управления и преобразования их управляющие сигналы, в соответствии с заданной программой полета, которые передаются на борт БПЛА посредством оборудования связи, включающего передатчик, предназначенный для приема команд управления, генерируемых вычислителем оператора и их передачи через антенну оператора.
Передаваемые с пульта управления оператора управляющие сигналы принимаются антенной БПЛА, с которой поступают в демодулятор/декодер блока связи БПЛА, где обрабатываются соответствующим образом и поступают в компьютер и в радиоэлектронное оборудование БПЛА, которые обрабатывают управляющие сигналы и формируют команды для управляющих элементов БПЛА на выполнение заданных оператором маневров.
Истинный курс БПЛА выдается его навигационным оборудованием. Данные о истинном курсе кодируются в соответствующие сигналы и передаются на вычислитель оператора.
Система предусматривает управление полетом БПЛА с использованием электронной карты. Оборудование оператора может быть как стационарным, так и передвижным.
(см. патент РФ, №2145725, Кл. 005 Д 1/00,1995 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения и функционирования системы управления, необходимо отметить, что, она как и заявленный комплекс обеспечивает управление БПЛА. Принцип управления, заложенный в известную систему сходен с принципом управления заявленного комплекса. В данных решениях управление осуществляется оператором с пульта управления, который может быть как стационарным, так и передвижным. В известном и заявленном решениях команды управления, заданные оператором или вычислителем, кодируются и передаются через аппаратуру связи на приемный модуль БПЛА, где декодируются и передаются на бортовой компьютер, в котором обрабатываются и в соответствии с данными командами элементы управления БПЛА управляют положением рабочих поверхностей БПЛА и последний в соответствии с принятыми командами изменяет свое положение.
Положение БПЛА определяется его навигационный оборудованием, сигналы с которого принимаются и обрабатываются бортовым компьютером, соответствующим образом кодируются и посредством аппаратуры связи передаются на пульт оператора. Оба решения предполагают при осуществлении управления полетом использование электронной карты.
Однако при полетах БПЛА в сложных метеоусловиях на предельно малых высотах над пересеченным рельефом местности, посадке в заданном районе местности эффективность и безаварийность полетов может значительно снижаться из-за утери оператором представления о пространственном положении БПЛА относительно рельефа местности и вследствии этого, нелогичного управления БПЛА. Для гарантированного обеспечения полета в данных условиях требуется создание таких условий управления, которые дают возможность оператору
одновременно отслеживать основные пилотажные параметры, представлять положение БПЛА при сближении с рельефом земли в условиях недостаточного оптико-электронного (телевизионного) изображения, передаваемого с БПЛА и формировать адекватные пилотажной обстановке управляющие воздействия.
Задачей настоящей полезной модели является разработка комплекса управления БПЛА, позволяющего осуществлять его эффективное управление в экстремальных условиях полета.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в комплексе управления летательным аппаратом, содержащем средства задания полетных параметров, вычислитель, интерфейсные блоки, модуль связи комплекса с летательным аппаратом для задания последнему управляющих воздействий и получения от летательного аппарата информации о выполнении полетного задания, новым является то, что он снабжен системой раннего предупреждения приближения земли и многофункциональными пилотажным и навигационным индикаторами, связанными через интерфейсные блоки с вычислителем, причем система раннего предупреждения приближения земли выполнена виде модуля геоинформационных данных, соединенного с модулем комплексирования файлов картографической информации и объектов навигации и с модулем оценки опасных состояний, который связан с модулем формирования информации для предупреждения столкновений с земной поверхностью, а последний - с модулем формирования информации для построения электронной навигационной карты, а блок многофункциональных индикаторов выполнен в виде графических процессоров, один из графических процессоров связан с программным модулем кадра авиагоризонта и фрагментов индикации пилотажных параметров, связанным с модулем формирования псевдообъемного изображений опасных состояний траекторного маневрирования и сигналов вывода из опасных состояний, а другой - с программным модулем формирования электронной навигационной карты и отображения навигационной обстановки, который связан с модулем формирования псевдообъемного изображения опасных состояний вблизи поверхности земли, причем один из графических процессоров связан с пилотажным индикатором для безопасного маневрирования, который связан с монитором, а другой - с
индикатором аэронавигационной карты и навигационно-тактической обстановки, который связан с монитором.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг 1 - схема комплекса управления летательным аппаратом;
- на фиг.2 - дисплей пилотажного индикатора;
- на фиг3 - дисплей навигационного индикатора.
Комплекс управления летательным аппаратом содержит систему 1 раннего предупреждения приближения земли, блок 2 многофункциональных индикаторов, вычислитель 3, сигнализаторы 4, интерфейсные модули 5, аппаратуру 6 связи пункта управления с БПЛА, обеспечивающую двухстороннюю связь комплекса с датчиками 7, оптико-электронными визирными устройствами 8, системой управления 9 БПЛА.
Система 1 содержит модуль 10 базы геоинформационных данных, связанный с модулем 11 комплексирования файлов картографической информации и объектов навигации и с модулем 12 оценки опасных состояний, который связан с модулем 13 формирования информации для предупреждения столкновения с земной поверхностью с использованием цифровой картографической информации и вывода БПЛА из опасных состояний, связанным с модулем 14 формирования информации для построения электронной навигационной карты и отображения навигационной обстановки.
Блок 2 многофункциональных индикаторов содержит графический процессор 15, выход которого связан с входом пилотажного индикатора 16П для безопасного высокоточного маневрировании, графический процессор 17, выход которого связан со входом блока 16НТ аэронавигационной карты и навигационно-тактической обстановки.
Управляемый объект (БПЛА) обозначен позицией 18.
Графический процессор 15 связан с программным модулем 19 формирования кадра авиагоризонта и фрагментов индикации пилотажных параметров, который связан с модулем 20 формирования псевдообъемного изображения опасных состояний траекторного маневрирования и сигналов вывода из опасного состояния. Индикаторы 16П и 16НТ связаны с цветными жидкокристаллическими мониторами 21.
Графический процессор 17 связан с программным модулем 22 формирования электронной навигационной карты и формирования навигационной обстановки, который связан с модулем 23 формирования псевдообъемного изображения опасных состояний вблизи земли.
Вычислитель 3 через интерфейсные модули 5 связан с системой 1 и графическими процессорами 15 и 17 блока 2 многофункциональных индикаторов, кроме того, вычислитель 3 связан с сигнализаторами 4 и системой управления 9 объекта 18.
Интерфейсные модули обеспечивают управление вводом-выводом параметров, а также режимами работы системы 1 и блока 2 многофункциональных индикаторов.
Индикатор 16П пилотажной информации содержит статические и динамические фрагменты индикации.
В центральной части индикатора помещен информационный кадр 24 авиагоризонта, в котором позициями 25-33 обозначены его составляющие. Относительно информационного кадра 24 сформированы фрагменты индикации пилотажных параметров (позиции 34-40).
Позицией 25 обозначена мажоранта преимущественных высот, позицией 26 - псевдообъемный символ управляемого объекта, позицией 27 - указатель предельного значения угла атаки. Позицией 28 обозначен символ вектора текущей скорости объекта, а позицией 29 - символ «лидера». Позицией 30 обозначена директорная метка заданного управляющего воздействия, а позицией 31 - символ поля управляющего воздействия. Шкала крена обозначена позицией 32, а позицией 33 - метка горизонтали.
Позицией 34 обозначена шкала курса, позицией 35 - шкала барометрической высоты, позицией 36 обозначена шкала радиовысоты, а позицией 37 - шкала приборной скорости полета. Шкала вариометра обозначена позицией 38, а шкала угла атаки - позицией 39. Шкала перегрузки обозначена позицией 40.
В нижней части мнемокадра индикатора индицируется прогнозируемая траектория 41 полета, профиль рельефа местности 42, шкала 43 отклонений от заданной высоты полета.
Необходимо отметить, что все элементы, блоки, модули, использованные в комплексе известны специалистам, их выполнение не является предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки они не раскрыты.
Комплекс управления летательным аппаратом функционирует следующим образом.
Управления полетом БПЛА осуществляет с пульта оператора. С пульта управления производится:
- задание полетного задания БПЛА;
- корректировка полетного задания;
- корректировка режимов полета (курса, утла наклона траектории, высоты, скорости полета и т.д.);
- корректировка текущей задачи управления;
- целераспределение;
- управление группой БПЛА;
- распознование и привязка целей и др.
Управляющие воздействия на БПЛА задаются с пульта оператора и поступают на вычислитель 3, где обрабатываются, вводятся в управляющую программу и посредством аппаратуры 6 связи передаются на расположенную на БПЛА 18 систему управления 9. Поступившие управляющие сигналы обрабатываются системой управления 9 и соответствующие управляющие сигналы передаются на элементы управления БПЛА, которые управляют его положением в соответствии с поступившими сигналами управления. Пилотажные параметры летательного аппарата постоянно определяются датчиками 7 и 8. Сигналы с датчиков 7 и 8 предаются на систему управления 9, расположенную на БПЛА,
обрабатываются и посредством аппаратуры связи 6 передаются на вычислитель 3, обрабатываются и выдаются на пульт оператора.
В процессе полета информацию о полете оператор получает от блока многофункциональных индикаторов 2.
Информация о пилотажных параметрах БПЛА выводится на цветной жидкокристаллический монитор 21.
Информация о пилотажных параметрах (заданных, реальных) передается с вычислителя 3 через интерфейсный блок 5 на графический процессор 15. В связанном с графическим процессором 15 программном модуле 19 формирования кадра авиагоризонта и фрагментов индикации пилотажных параметров, полученная с процессора информация обрабатывается и передается на модуль 20 формирования псевдообъемного изображения опасных состояний траекторного маневрирования, в котором на основании полученных и имеющихся данных формируются пилотажные параметры, параметры передаются на модуль 19, а с последнего - на графический процессор 15. С графического процессора 15 на пилотажный индикатор 16П подаются сигналы реального положения БПЛА, заданных значений пилотажных параметров и опасных состояний траекторного маневрирования.
Вся эта информация визуализируется на пилотажном индикаторе 16П и выводится на цветной жидкокристаллический монитор 21.
Информация о навигационных параметрах с вычислителя 3 через интерфейсный модуль 5 передается на графический процессор 17, откуда поступает на модуль 22 формирования электронной аэронавигационной карты и отображения навигационной обстановки, а с модуля 22 - на модуль 23 формирования псевдообъемного изображения опасных состояний вблизи поверхности земли, в котором информация обрабатывается и сформированный массив передается на модуль 22, где на основании полученных данных формируются параметры для электронной навигационной карты значения земных параметров, представляющих потенциальную опасность для БПЛА при выполнении полетного задания. С модуля 22 информация передается на графический процессор 17. С графического процессора 17 на навигационный
индикатор 16НТ передаются данные электронной карты, навигационной обстановки и положения опасных состояний при нахождении БПЛА близи земли.
Вся эта информация визуализируется на навигационно-тактическом индикаторе и выводится на второй цветной жидкокристаллический монитор 21.
В процессе полета информация о параметрах полета БПЛА через интерфейсный модуль 5 поступает на модуль 10 базы геоинформации данных, где обрабатывается и через вычислитель 3 передается через модули 5 на графические процессоры 15 и 17. Реальные параметры полета аналогично описанному выше обрабатываются и выдаются на цветные жидкокристаллические мониторы 21. Таким образом оператор получает визуализированные сведения о заданной траектории полета, реальной траектории, привязанной к электронной карте, а также сведения о нахождении БПЛА относительно земли и сведения о представляющих опасность рельефных особенностях поверхности земли, причем оператор заранее предупреждается о возможности столкновения с землей.