Построение комплекса управления беспилотными летательными аппаратами с использованием стандартных компонент

3. Смирнов, Ю.М. Системный подход к проектированию сложных систем [Текст]/Ю.М. Смирнов, А.А. Салангин//Вестник Херсонского национального технического университета. -2006. -Вып. 2(25). -C.466-472.

4. Салангин, А.А. Методология системного анализа проектируемых технических комплексов: Монография [Текст]/А.А. Салангин. -Псков: ППИ, 2009. -280с.

5. Салангин, А.А. Директивные распределения для задачи разработки проектов [Текст]/А.А. Салан-гин//Тр. XII Междунар. науч.-практ. конф.: ч. 2.-СП6.: СПбГПУ, 2008.-С.46-49.

6. Лавров, С.В. Подход к субоптимальному решению задач системного проектирования [Текст]/ С.В. Лавров, Ю.М. Смирнов, А.А. Турчак//Вопросы радиоэлектроники.-Сер. Радиолокационная техника. -2007.-Вып. 3.-С. 22-29.

УДК 608.4.

Ю.П. Токарев, М.И. Макеев, К.Р. Юмаев

ПОСТРОЕНИЕ КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ КОМПОНЕНТ

В настоящее время особенную актуальность приобрела задача построения наземного пункта управления (НПУ) беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) с программно-навигационным управлением. Существует класс БПЛА, для которых применяется программное, либо навигационное управление, не требующее от оператора непрерывного пилотажного контроля за положением и углами ориентации объекта [1]. При этом задачу стабилизации аппарата в воздухе выполняет бортовой пилотажно-навигационный комплекс (ПНК), а оператор контролирует выполнение автоматикой заданной программы полета, отслеживания местоположения отметки БПЛА на экране автоматизированного рабочего места (АРМ) на фоне карты местности (или аэронавигационной карты) с нанесенным на ней маршрутом полета. Вмешательство оператора требуется лишь в случае изменения плана полета от заранее введенного в комплекс управления, либо в случае возникновения внештатной ситуации [2].

При внимательном рассмотрении можно увидеть аналогию с задачами, решаемыми при управлении воздушным движением в автоматизированных центрах УВД [3]. Отличие заключается в том, что оператор подает команды управления (осуществляет диспетчеризацию воздушного движения) не голосом при помощи радиосвязи, а с использованием заранее кодированных команд и посредством соответствующих органов управле-

ния в интерфейсе АРМ оператора. Из сказанного выше вытекает возможность построения комплекса управления БПЛА с максимальным использованием уже существующих компонент.

Рассмотрим структуру и состав пункта управления БПЛА.

• Подсистема обработки и отображения информации (АРМ оператора).

• Подсистема сбора и обработки информации от внешних источников данных.

• Подсистема передачи данных с/на БПЛА.

• Подсистема речевой связи.

• Подсистема отображения справочной и вспомогательной информации.

• Подсистема документирования.

• Подсистема метеорологической информации.

• Подсистема тренажера.

• Подсистема сопровождения и управления БПЛА.

• Пультовое оборудование.

Структуру современной АС УВД рассмотрим на примере ЛРАС УВД «Альфа» [3]. В ее состав входят следующие подсистемы (см. рисунок):

подсистема обработки и отображения информации — комплекс средств автоматизации УВД (КСА УВД) «Альфа»;

подсистема связи и передачи данных при взаимодействии с источниками информации и смежными (периферийными) системами и центрами УВД — комплекс средств передачи радиолокаци-

онной, пеленгационной, речевой и управляющей информации «Ладога»;

подсистема обеспечения метеорологической информацией;

подсистема обработки плановой и аэронавигационной информации или комплекс средств автоматизации ПВД (КСА ПВД) «Планета»;

подсистема синхронизации - система точного времени «Метроном»;

система коммутации речевой связи (СКРС) «Мегафон»;

подсистема отображения справочной и вспомогательной информации;

подсистема документирования радиолокационной, речевой информации и данных об ИВП — магнитофон «Гранит»;

подсистема обучения и тренировки специалистов УВД — комплексный диспетчерский тренажер «Эксперт»;

пультовое оборудование для организации автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов УВД и технического персонала универсальных пультов серии «Пульт-А».

В перспективную АРАС входит также подсистема автоматического зависимого наблюдения в вещательном диапазоне (АЗН-В), включая транспондер и линию передачи данных (ЛИД) режима 4.

Конструкция системы позволяет наращивать количество других источников информации (в т. ч., удаленных), таких, как трассовые и аэро-

дромные РЛК, первичные ОРЛ-Т, ВОРЛ, ПРЛ и АРП.

Система имеет модульную структуру. Аппаратная часть модулей, составляющих АРАС, выполнена на основе стандартных вычислительных средств, средств отображения, бесперебойного питания, ввода-вывода, сетевого и коммутационного оборудования массового промышленного производства.

АРАС обеспечивается аппаратурой технического управления и эффективными средствами контроля работоспособности модулей и элементов системы. В ней предусмотрено автоматическое переключение с отказавших функциональных элементов на резервные. Тестовый аппаратный контроль и диагностика охватывают все технические устройства.

В АРАС как в информационно-вычислительной системе сетевого типа постоянная информация и программное обеспечение комплексов и подсистем защищены от несанкционированного доступа. При передаче информации используются средства защиты от ошибок. Функционирование АРАС в целом, а также ее комплексов и технических средств защищено от ошибочных действий операторов.

Покажем схожесть структуры центра УВД и НПУ БПЛА рассматриваемого класса. Далее выделим общие компоненты, которые без изменения или с незначительными доработками могут быть заимствованы для построения НПУ БПЛА.

Подсистема обучения и тренировки

Структура современной АС УВД на примере ЛРАС УВД «Альфа»

Опишем подробнее отдельные компоненты системы управления БПЛА, имеющие специфические особенности.

Рассматриваемый класс БПЛА может управляться при помощи канала связи, построенного на базе технологии АЗН-В режима 4. Такие БПЛА уже существуют и совершают полеты.

Данные о местоположении и параметрах полета летательного аппарата поступают в комплекс по радиолинии режима 4. Функцию приема данных из радиоэфира выполняет наземная станция связи навигации и наблюдения (НССНН) АЗН-В режима 4 [3]. Она является стандартным модулем центра управления воздушным движением с использованием технологии АЗН-В режима 4. Эта станция полностью отвечает требованиям рассматриваемого комплекса управления БПЛА. Во-первых, поддерживается канал связи с летательным аппаратом по заданному протоколу связи. Во-вторых, обеспечивается необходимый уровень резервирования модуля. НССНН способна автоматически продолжать работу при одиночном отказе одной из своих составляющих частей. В-третьих, не требуется присутствие оператора для управления станцией в процессе выполнения полетного задания. Следует добавить, что НССНН способна функционировать при пропадании внешнего питания как минимум 20 мин, что вполне достаточно для перехода на резервный источник питания. Это достигается путем применения приемо-передатчиков с энергопотреблением, сравнимым с обычным персональным компьютером. Данный факт позволяет использовать для обеспечения электропитания НССНН стандартные источники бесперебойного питания, которые входят в обычную комплектацию НССНН.

Следующая компонента комплекса — рабочие места операторов управления. Как уже было сказано раньше, АРМ оператора управления БПЛА рассматриваемого класса имеет много общего с АРМ оператора УВД. Оно представляет собой персональный компьютер с полноцветным экраном высокого разрешения, стандартные органы управления компьютером (клавиатура, манипулятор мышь, либо трекбол). На экране АРМ отображается карта местности. На карте местности нанесены условные обозначения, показывающие зоны полетов, маршруты движения летательных аппаратов и отметки самих летательных аппаратов. Как и на АРМ диспетчера УВД, летательный аппарат обозначен условным знаком с находя-

щейся рядом с ним краткой текстовой информацией, служащей для его идентификации и информировании о высоте, скорости и направлении полета (формуляром воздушного судна). Данные функции целиком реализует АРМ оператора упомянутой выше системы управления воздушным движением «Альфа». АРМ позволяет свободное перемещение центра экрана относительно карты местности, выбор масштаба отображения, настройку насыщенности отображаемой картографической информацией. АРМ обеспечивает необходимый контроль доступа (позволяет совершать действия по управлению лишь определенным, допущенным к управлению операторам). Остается лишь дополнить данное АРМ необходимой функциональностью для отображения специфических параметров, относящихся именно к управлению БПЛА, а также предоставить оператору удобный интерфейс для задания навигационной программы БПЛА и ее коррекции.

Программное обеспечение АРМ «Альфа» создано по модульному принципу, что позволяет без внесения изменений в состав основной программы подключать к нему дополнительные модули, обеспечивающие новые функции. Применительно к рассматриваемому комплексу управления это возможность отображения маршрута полета специфичным для БПЛА образом и отображение окна с параметрами движения аппарата и командными кнопками, задающими маршрут полета и осуществляющими коррекцию программы движения. В процессе разработки комплекса этот функциональный модуль был реализован и подключен к АРМ «Альфа». При этом АРМ «Альфа» сохранило функции отображения стандартных отметок воздушных судов.

Для связи операторов управления между собой и с руководителем полетов требуется система голосовой связи. Данную функцию обеспечивает система цифровой связи «Мегафон». Система реализована с использованием стандартных компонент на базе персональных компьютеров.

Одна из важных функций комплекса — протоколирование событий, происходящих в комплексе, а также запись воздушной обстановки (т. е. сигналов с источников данных) с возможностью последующего воспроизведения для анализа или демонстрации. Такая функция реализуется при помощи системы цифрового магнитофона «Гранит», выполненного с использованием стандартных составляющих на базе персонального компьютера.

Таким образом, обеспечивается не только протоколирование данных о воздушной обстановке, но и действий операторов, а также их переговоров. Комплекс управления БПЛА, построенный с использованием компонент системы УВД, получает возможность тесной интеграции с ней: способен давать операторам управления информацию не только об управляемых ими БПЛА, но и обо всех воздушных судах, находящихся в контролируемой зоне полетов [4]. Также сохраняется возможность осуществлять голосовую связь как с диспетчерами служб УВД, так и с пилотами воздушных судов.

Расширением системы, не являющейся компонентой системы УВД, является модуль сопровождения и управления БПЛА. Он реализуется в виде набора вычислительных блоков, которые предназначены для выработки команд управления БПЛА, осуществляющих контроль за движением аппарата по заданному маршруту. Данный

СПИСОК Л

1. Кулик, А.С. Проблематика разработки перспективных малогабаритных летающих роботов [Текст]/А.С. Кулик, А.Г. Гордин, В.В. Нарожный [и др.]. -Харьков, Национальный аэрокосмический ун-т имени Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт». -Украина, 2006. -С.1-33.

2. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий [Текст]/Под ред. М.Н. Крас ильщикова,Г.Г. Себрякова.-М.:Физматлит, 2003.-279 с.

модуль комплекса не зависит от АРМ операторов и может осуществлять автономный контроль за движением БПЛА без участия операторов управления (даже при временно не функционирующих АРМ операторов). Тем самым повышается устойчивость всего комплекса управления к отказам оборудования. Модуль сопровождения и управления также строится на базе плат стандартных персональных компьютеров.

Комплекс управления БПЛА с использованием технологии АЗН-В для аппаратов рассматриваемого класса может быть построен из стандартных компонент системы УВД. Такой путь целесообразен, т. к. это приводит к снижению себестоимости комплекса, упрощению его эксплуатации, сокращению сроков построения. Открывающаяся возможность обмена информацией между комплексом управления БПЛА и АС УВД будет способствовать повышению уровня безопасности воздушного движения.

ГЕРАТУРЫ

3. Ахмедов, Р.М. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации: Учеб. пособие [Текст]/Р.М. Ахмедов, А.А. Бибутов, А.В. Васильев [и др.]; Под ред. С.Г. Пятко, А.И. Красова.-СПб.: Политехника, 2004. -444 с.

4. Патент № US2008033604 «System and Method For Safely Flying Unmanned Aerial Vehicles in Civilian Airspace» [Электронный ресурс] опубл. 2008-02-07, http://v3.espacenet.com

УДК 004.912

С.Д. Тарасов

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕФЕРИРОВАНИЯ

Одна из самых серьезных проблем современного общества - лавинообразное увеличение объема информации, которую должен воспринимать, хранить и использовать человек в процессе своей трудовой деятельности. Согласно последним исследованиям, до 2020 г. количество информации и потребности в ней будут расти экспоненциально [1]. В таких условиях особую важность приобретают новые эффективные методы борьбы

с большими объемами информации. Одним из таких методов является автоматическое реферирование как вид аналитико-синтетической обработки документов, позволяющий осуществлять требуемую информационную поддержку лиц, принимающих управленческие решения. Классическое реферирование - процесс сжатия текстового документа и получение вторичного документа (реферата), в котором сохраняется смысл