УСТРОЙСТВО ПЕЛЕНГАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Полезная модель относится к области оптотехники, а именно к устройствам пеленгации, ориентирования и навигации движущихся объектов, предназначенных для контроля траектории перемещения беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся в пространстве и определения их точных координат.
Анализ процесса пеленгации и определения координат беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в особых условиях показывает, что использование спутниковой навигационной системы не всегда возможно, поэтому необходимо применять наземные средства определения пространственных координат [1, 2].
Применение устройства пеленгации и определения координат БЛА позволяет выполнять его поиск и обнаружения, контролировать изменения их поведения для принятия решений для дальнейших действий.
Данное устройство предполагает способ автоматизированного определение координат беспилотных летательных аппаратов. Прототипом данной полезной модели являются патенты SU 1172374A1 (МКИ G01S 3/78) от 26.03.84 г. и №2349864 от 20.03.09 г. [3, 4].
Данное устройство реализуется в способе автоматизированного определение координат беспилотных летательных аппаратов
В настоящее время определение координат с помощью углоизмерительных устройств связано со сложной работой оператора по точному прицеливанию на БЛА и определения его место положения в пространстве с последующим расчетом его координат в «ручную». На этот процесс у оператора уходит много времени и до принятия решения БЛА исчезает из прямой видимости, что делает не возможным получить информацию о координатах БЛА (фиг.1).
Целью полезной модели является автоматизированное определение пространственных координат БЛА по данным камер кругового обзора и отраженному лазерному излучению, на основе определения дальности, вертикальных и горизонтальных углов с использованием ЭВМ.
Полезная модель позволяет: 1) в автоматическом режиме определять координаты БЛА для управления и передачи разведывательной информации; 2) сократить время обнаружения БЛА и определения координат; 3) снизить среднюю ошибку определения координат, которая будет сведена к инструментальной ошибке средств измерения; 4) исключить мероприятия по визуальному определению полярных координат БЛА; 5) обеспечить независимость времени обнаружения БЛА, определения координат и обработки информации, что позволяет в автоматизированном режиме поддерживать связь прямую и обратную с БЛА.
Данная цель достигается применением камер кругового обзора и лазерного дальномера для подсветки БЛА (в хвостовой части БЛА можно устанавливать трипель - призму для более резкого отраженного сигнала).
Развитие современной элементной базы, в том числе и малогабаритных приемников (видеокамер) и малогабаритных мощных источников излучения, позволяет их разместить в качестве перспективных разведывательных систем для обнаружения и распознавания БЛА и определения их пространственных координат [7, 8].
Работа устройства пеленгации и определение координат беспилотных летательных аппаратов заключается в следующем (фиг.1). Для пеленгации БЛА в зоне ответственности оператора осуществляется с помощью камер кругового обзора 1 (с разрешением матрицы от 10 до 80 мегапикселей), размещенных симметрично и направленных в разные стороны, так что бы вести наблюдение на 360°. Камеры работают по секторно в оптическом диапазоне электромагнитных волн и днем, и ночью. Появление БЛА фиксируется автоматически как помеха 2, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего. Полученные данные обрабатываются на ЭВМ 10, где с помощью программного обеспечения определяются вертикальные и горизонтальные углы БЛА на ориентированном в пространстве мониторе.
Ориентирование монитора в пространстве производится на горизонтальной плоскости с эталонными координатами, а настройка осуществляется автоматически.
Данные о вертикальном и горизонтальном углах наклона поступает на блок управления подвижной головки, в состав которого входят углоизмерительное устройство по вертикали 3, штанги крепления углоизмерительного устройства по вертикали 4, углоизмерительный механизм по горизонтали 5 и подвижная головка 6, которые размещены на платформе углоизмерительного устройства по горизонтали 9. Точное наведение подвижной головки с излучателем и приемником излучения достигается с помощью применения сверхчувствительных электродвигателей обеспечивающие направление излучения на расстоянии до 20 км и более.
Таким образом, блок управления подвижной головки работает следующим образом: сигнал с ЭВМ поступает сразу на углоизмерительные устройства 3 и 5, которые поворачивают подвижную головку в сторону БЛА одновременно, после чего размещенный в ее корпусе ОКГ (готовый к работе на момент наведения) испускает направленное лазерное излучение. В корпусе размещается три ОКГ различных длин волн, который применятся для различных погодных условий. Отраженный сигнал попадает на приемник (где счетное устройство рассчитало дальность до БЛА) и на камеры кругового обзора (работающие как днем, так и ночью), далее информация поступает, на устройство обработки и отображения информации о координатах БЛА (ЭВМ) 10 (фиг.1). Программное обеспечение позволяет определить пространственные координаты БЛА (X, Y, Z) и отобразить их на мониторе. Одновременно с этим, программа позволяет сопоставлять исходные данные координат БЛА на мониторе с вновь подсвеченной лазерным излучением. С помощью корректирующих сигналов углоизмерительных устройств происходит более точного определения координат На устройстве обработки и отображения информации о координатах БЛА и объектов высвечиваются рассчитанные пространственные координаты X, Y, Z (фиг.2).
Описание с формулами определения координат
1
1
1
1
2
Дана точка 1 с координатами (X, Y, Z), расстояние между точками 1 и 2 равно D, горизонтальный угол α и вертикальный угол α с точки 1 на точку 2 (фиг.2).
2
2
2
Необходимо определить координаты точки 2 (Х, Y, Z).
Проекции D на оси координат будут соответствовать ΔХ, ΔY и ΔZ.
2
1
Тогда: X=X+ΔX;
2
1
Y=Y+ΔY;
2
1
Z=Z+ΔZ.
Величины ΔX, ΔY и ΔZ называются приращениями координат. Их значения определяются следующим образом
1
ΔX=Dcos(α);
1
ΔY=Dsin(α);
2
ΔZ=Dsin(α).
На основе постоянной корректировки местоположения БЛА на мониторе вырисовывается направление его движения, что позволяет применить ранее запатентованные программные продукты, способы и средства борьбы [7, 8 и 9].
Используемая литература:
1. Дмитриенко А.Г., Плющ А.А., Блинов А.В., Пархоменко А.В. Воздушная разведка в интересах артиллерии; под общ. ред. А.В.Пархоменко. - Пенза: ПАИИ, 2010. - 255 с.: ил.
2. Ростопчин В.В. Элементарные основы оценки эффективности применения беспилотных авиационных систем для воздушной разведки. http://dpla.ru/otklikrostopchin.htm.
3. Авт. свидетельство SU 1172374A1 от 26.03.84. Оптическая система наведения подвижного объекта. МКИ G01S 3/78.
4. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Нашлемная разведывательная система пассивного дальнеметрирования объектов. - ФИПС. Патент №2349864 от 20.03.09.
5. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Насадка к оптико-электронным приборам для визирования объектов при больших углах места. - ФИПС. Патент на полезную модель №83603, 10.06.09.
6. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Малогабаритное устройство измерения углов наклона и азимутов. - ФИПС. Патент на полезную модель №68672, 27.11.07.
7. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Расчет оценки эффективности устройств борьбы с малогабаритными дистанционно-пилотируемыми летательными аппаратами (МДПЛА). - ФИПС. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610849, 19.02.08.
8. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Устройство борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами. - ФИПС. Патент на полезную модель №72754, 27.04.08.
9. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Устройство сети-ловушки для борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами. - ФИПС. Патент на полезную модель №72753, 27.04.08.