Дата публикации: 19.04.2022
Султан Жанбейбарс Елтайулы
Студент 2 курса магистратуры
Евразийский университет
имени Л.Н. Гумилева
Казахстан г. Нур-Султан
Аннотация: со времен начала эксплуатации глобальных система спутниковой навигации (ГССН), в аэронавигации нет альтернатив, которые могли бы столь же точно определить координаты. В нынешнее время активно ведутся разработки автономных фото/видеосистем способные сличать местность по ранее загруженной базе на борт устройства но такие технологии имеют ряд своих недостатков, которые препятствуют для полной замены ГССН.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, воздушная навигация, видеонавигация, инерциальная система навигации.
Наиболее распространёнными методами навигаций в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) являются ГССН, инерциальные навигационные системы, радиосигнальные системы и видеонавигационные.
Применение ГССН необходимо для нахождения географических координат при каждом этапе полета, и потеря сигнала является основным уязвимым местом этой системы. Для корректной работы системы необходим сигнал как минимум с трех спутников в то время, как над землей кружатся от 24 до 30 спутников в каждой из спутниковых систем США(GPS), РФ(ГЛОНАСС), Китаю(«Бэйдоу») и Европейская система «Галилео». Помимо потери сигнала и искажение с задержкой определения для ухудшения приемника может стать и из-за большой облачности и других источников радиосигнала. Орбита системы GPS имеет наклон 55 градусов что сильно влияет на нахождение координат в приполярных районах.
Инерциальные системы имеют датчики ускорения и угловой скорости на основе гироскопов и акселерометров, но автономность этой системы со временем «накапливает» погрешность и произойдет отклонение от заданного курса без компенсации применением других систем навигации. Сама система полностью автономна и независима от внешних источников данных, защищена от помех. Но при некорректной начальной настройке эта система с увеличением дальности полета имеет большую погрешность в конце пути. Их вес и стоимость ограничивает использование на малых БПЛА.
Видеонавигационные системы в последние годы активно разрабатываются, и имеют ряд преимуществ перед другими системами как высокая точность, малая масса, стоимость. Но так же, как ГССН имеет недостаток в виде зависимость от внешних источников данных. Благодаря цифровым изображениям получаемых с камер и их сличением с базой карт система может точно определить координаты, а также сравнивая предыдущие изображения земной поверхности определять скорость, высоту полета. Так же нужно обеспечить детальную базу данных с характерными точками в предполагаемом районе полетов что требует большого объёма памяти помимо сего оптика на камерах и высокоточные сенсоры для получения качественных изображении для поиска ориентиров в полете на больших высотах. На малых и средних высотах можно сопоставлять на картах линейные ориентиры как дороги, реки площадные ориентиры (мосты, светомаяки, населенные пункты, перекрестки дорог). Мелкие проселочные дороги имеют свойство меняться со временем. Эталонные снимки могут сильно отличаться в зависимости от времени суток полета, угла снимка с БПЛА, высоты, осадки, смазанность снимка из-за высоких скоростей. Но при плохой видимости или недостатке характерных ориентиров (полет зимой после снегопада) для определения пути БПЛА может «потерять сигнал» в случае над полетом над водой или же пустыней, что делает данную систему так же недостаточной для использования без дополнительных навигационных систем.
Приводя итог, для дальнейшего развития систем навигации БПЛА посредством видео/фото данных полученных с борта устройства еще недостаточно для точечного определения координат и скорости летательного аппарата. И только комплексное решение с применением нескольких систем навигации может решить данную проблему, что увеличивает взлетную массу устройства, делая дороже разработку.
Список литературы.
-
Ivan Konovalenko, Elena Kuznetsova, Alexander Miller, Boris Miller,* Alexey Popov, Denis Shepelev, and Karen Stepanyan « New Approaches to the Integration of Navigation Systems for Autonomous Unmanned Vehicles (UAV)»
-
«СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАВИГАЦИИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ» Семенова Л.Л.
-
«Навигационные системы беспилотных летательных аппаратов» Мартыненко Д.В.
-
«Воздушная навигация.» М.А.Чёрный, В.И.Кораблин.
-
МонаковА.А. «Теоретические основы радионавигации»: Учеб. пособие/СПбГУАП. СПб., 2002. 70 с.
-
Петров В.Ф., Барунин А.А., Терентьев А.И. «Модель системы автоматического управления беспилотным летательным аппаратом.» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2014. № 12-2.