Наземные каналы управления передачей данных беспилотных летательных средств



В современном мире все больше внимания на себя забирают беспилотные летательные средства, из-за того, что в их использовании кроется много преимуществ на фоне пилотируемых: нет опасности для жизни пилота, меньшая стоимость, меньший расход топлива, длинна взлетно-посадочной полосы, скорость сборки и ремонта. Но в мире нет ничего идеального, недостатком БВС является то, что его можно подавить или перехватить.

Развитие отрасли беспилотных средств заставляет идти вперед всю индустрию, улучшая качество как самих аппаратов и средств управления, так и защиту против них. Для управления БВС малого класса, представленный на рисунке 1, включая вертолеты, гражданские и пользовательские аппараты, наиболее распространенным является использование надежных и защищенных режимов, так называемых помехоустойчивых и защищенных режимов передачи данных.

Множество систем, предназначенных для борьбы с беспилотными летательными аппаратами малого размера, используют два основных метода: пассивное радио-радиотехническое обнаружение и активное воздействие на оборудование летательного аппарата или наземной постановочной установки. При этом, сигналы, генерируемые НПУ, могут быть обнаружены, а приемное оборудование на борту БВС может быть подавлено.

Таким образом, многие системы противодействия БВС малого класса реализуют методы обнаружения и подавления сигналов, испускаемых из НПУ и самого БВС, а также используют надежные методы передачи данных для управления такими аппаратами.

Рис. 1. БВС малого класса

Сейчас более половины производителей в своих выпускаемых аппаратах используют режимы передачи данных с высокой помехоустойчивостью. Изначально эти режимы были разработаны для использования в военных целях, но их применение в гражданской авиации обусловлено особенностями эксплуатации таких аппаратов. Использование менее помехоустойчивых режимов может привести к повышенному риску аварии, падения, повреждения или потери летательного аппарата.

Помехоустойчивый режим является основным способом управления БВС и обеспечивает надежную и эффективную связь между наземной станцией и самим аппаратом. В режиме наземный канал управления использует радиосвязь для передачи данных. Для этого могут использоваться различные типы радиосистем, такие как радиоустройства с усилителями мощности и антеннами высокой чувствительности.

Оператор на наземной станции отправляет команды управления БВС через наземный канал. Эти команды могут включать в себя указания на изменение высоты, направления полета, скорости и других параметров движения БВС, схема работы представлена на рисунке 2. Команды передаются в виде цифровых данных, которые кодируются и передаются через радиоканал.

БВС, в свою очередь, принимает эти команды через свою радиосистему и выполняет соответствующие действия. При выполнении команд БВС может также передавать обратную связь и данные об окружающей среде через наземный канал. Например, БВС может передавать информацию о своем положении, состоянии батареи, сенсорных данных и других параметрах.

Рис. 2. Схема работы НПУ — БВС

Особенности помехоустойчивого режима:

– двусторонняя связь между НПУ и БВС для эффективного функционирования системы;

– высокая надежность является важным требованием для системы, чтобы обеспечить стабильную работу и минимизировать возможность сбоев;

– защита от несанкционированного доступа;

– низкая задержка передачи данных в реальном времени;

Можно выделить обобщенные параметры и характеристики ППРЧ режима:

– максимальная «легальная» мощность излучаемого сигнала в канале управления должна быть ограничена на уровне 100мВт;

– Низкая задержка передачи данных в реальном времени является важным требованием для обеспечения мгновенной и отзывчивой связи между НПУ и БВС;

– Модуляция FSK2 обеспечивает эффективное использование доступной полосы пропускания и повышает надежность передачи данных;

– длительность импульса — 500 мкс — 2.5 мс;

– ширина импульса — 300 кГц — 2 МГц;

– символьная скорость передачи данных — 1 000–2 000 кбод;

– полоса сетки ППРЧ 80 МГц обеспечивает достаточное количество доступных частотны ресурсов для передачи данных;

– Количество каналов сетки ППРЧ — 40.

Наземные каналы управления БВС должны обладать высокой степенью безопасности и быть защищенными от внешних воздействий. Для этого могут быть использованы различные методы шифрования данных и аутентификации, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и вмешательство в процесс управления летательным аппаратом.

При разработке наземного канала связи с БВС необходимо учитывать несколько важных параметров.

Во-первых, модуль связи должен иметь несколько рабочих каналов, чтобы при появлении шума или заглушки одного их каналов, был автоматическая перенастройка на другой, лучший по качеству сигнала.

Во-вторых, он должен обладать достаточной дальностью связи, чтобы обеспечить эффективное управление аппаратом в различных условиях эксплуатации.

В-третьих, канал должен обеспечивать компактность и небольшой размер, чтобы установка и разборка были быстрыми и удобными.

В-четвертых, нужно учитывать, что видеосигнал так же должен идти четко и стабильно.

Литература:

1. Антоненков Д. А. Особенности применения микроэлектронных компасов в сложных навигационных системах //Известия высших учебных заведений. Приборостроение. — 2019. — Т. 62. — №. 12. — С. 1087–1091.
2. Малышев Г. В., Никитский В. П., Свотин А. П., Егоров Ю. Г., Ламзин В. А., Кузнецов А. А. Аэродинамическая интегральная система телекоммуникаций. Патент РФ No 2180767, 20.03.2002.