Разработка и проектирование малогабаритной системы связи малых беспилотных летательных аппаратов

Системы управления, космическая навигация и связь

A. S. Kurnosov, M. M. Valikhanov, Yu. L. Fateev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

RESEARCHING RESULTS OF GIM ACCURACY IN KRASNOYARSK REGION

The results of investigating the TEC distribution in Krasnoyarsk are presented. Experiment has been carried out according to a distributed network of IGS stations and the dual frequency navigation receiver of GLONASS / GPS MRK-35.

© Курносов А. С., Валиханов М. М., Фатеев Ю. Л., 2012

УДК 621.39

Ю. А. Лебедев, Н. М. Боев Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛОГАБАРИТНОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МАЛЫХ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Описывается система связи с беспилотными летательными аппаратами, отличительными особенностями которой являются малые габариты, малый вес, возможность переключения между направленной и ненаправленной антеннами, реализация алгоритмов адаптивной смены основных параметров системы связи (вид модуляции, полоса пропускания канала связи и др.).

Системы связи малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) характеризуются в первую очередь малыми габаритами и массой. Кроме того, к ним предъявляются особые требования, такие как минимальное энергопотребление, связанное с установкой электродвигателя на беспилотные летательные аппараты такого класса и питанием от аккумуляторных батарей, а также необходимость использования галь-ваноразвязанных малошумящих источников питания и интерфейсов [1; 2].

Структурная схема предлагаемой системы связи показана на рис. 1.

Описываемое устройство оснащено тремя интерфейсами для передачи команд и данных: Я8232, Я5422 и Я8485. Дифференциальные интерфейсы Я5422 и Я8485 могут передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. Все драйверы интерфейсов гальваноразвязанные. Схема питания состоит из галь-ваноразвязанного импульсного преобразователя

TRACO и линейных преобразователей. Диапазон питающих напряжений у устройства составляет 9-36 В. Применение гальваноразвязанного питания и интерфейсов позволяет защитить систему связи от внешних помех по цепям питания. Управление предлагаемой системой связи осуществляется микроконтроллером SAM7, в основе которого лежит ядро ARM7. Микроконтроллер управляет интерфейсами, радиочастотной частью системы, выводами общего назначения (GPIOs), производит контроль выходных напряжений всех вторичных источников питания. Также с помощью микроконтроллера организуются алгоритмы адаптивного изменения параметров системы связи и может быть реализовано канальное кодирование. Трансивер обладает следующими характеристиками: выходная мощность передатчика достигает до 24 дБм, чувствительность приемника -95 дБм, виды модуляции MSK, GMSK, FSK, GFSK; скорость передачи данных в канале - до 2 Мбит/с.

Рис. 1. Структурная схема малогабаритной системы связи с БПЛА

Решетневскце чтения

Рис. 2. Внешний вид системы связи без элементов экранирования

Предлагаемая система связи оснащена тремя антенными разъемами. Основной сигнал может переключаться между антеннами А1ЧТ1 и А1ЧТ2 с помощью микроконтроллера, что позволяет использовать два типа антенн: ненаправленную и направленную.

Когда расстояние от БПЛА до наземного комплекса управления невелико, устройство работает с ненаправленной антенной; в противном случае микроконтроллер подключает направленную антенну с большим коэффициентом усиления. Разъем АМТ0 может быть использован для подключения дополнительной приемной антенны.

Габариты предлагаемого устройства составляют 80x50x17 мм. Масса - 70 г.

Внешний вид системы связи представлен на рис. 2.

В настоящий момент созданная система связи устанавливается на комплексы БПЛА «Дельта» и «Гамма».

Библиографические ссылки

1. Боев Н. М. Анализ командно-телеметрической радиолинии связи с беспилотными летательными аппаратами // Вестник СибГАУ. № 42. с. 86-91.

2. Томаси У. Электронные системы связи. М. : Техносфера, 2007.

Yu. A. Lebedev, N. M. Boev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF WIRELESS TRANSCEIVER FOR SMALL UNMANNED AERIAL VEHICLES

This paper describes a digital communication system for small unmanned aerial vehicles. Its main features are small size, light weight, ability to switch between omnidirectional and high-gain antennas for ground control unit.

© Лебедев Ю. А., Боев Н. М., 2012

УДК 629.7

Г. К. Макаренко, А. М. Алешечкин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА НАВИГАЦИОННОГО ФИЛЬТРА

Предложен алгоритм навигационного фильтра, выполняющего определение координат объектов по измерениям псевдодальностей для сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS.

Для решения задачи определения координат по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) может быть использован фильтр Калмана [1], позволяющий решать навигационную задачу на основе измеренных навигационной аппаратурой потребителей (НАП) СРНС до каждого навигационного космического аппарата (НКА) СРНС ГЛОНАСС и GPS.

При этом в полученной системе уравнений будет содержаться n уравнений (по числу принимаемых НКА) с 5 неизвестными - 3 пространственные координаты и 2 поправки к шкале времени потребителя для НКА ГЛОНАСС и GPS.

Рассматривается случай с неподвижной моделью движения объекта. В этом случае шум состояний -это случайные вариации скорости объекта и скорости изменения разницы шкал времени НКА и НАП,

имеющие нулевое математическое ожидание и заданную дисперсию и ст^, соответственно.

Отличительной особенностью фильтра является оценка вектора состояния объекта:

Sk/k = Sk/k-l + Kk •

где - отфильтрованная оценка координат объекта и разницы шкал времени НАП и НКА; 8к/к-1 - экстраполированное на к-й шаг состояние объекта по данным к-1 измерения; Kк - матрица коэффициентов усиления фильтра для к-го шага фильтрации; Zk = [Я1к — Кпк ] - вектор измеренных значений дальностей АП-НКА на к-м шаге;