Автопилот БПЛА с Инерциальной Интегрированной Системой —
основа безопасной эксплуатации беспилотных комплексов
д.т.н., профессор,
Салычев Олег Степанович,
Главный конструктор ООО «ТеКнол»
117556 Москва, Варшавское ш., д. 79 / 2
Тел. (495) 225-5981
www.teknol.ru
Задачи, решаемые в настоящее время с помощью беспилотных летательных
аппаратов (БПЛА) требуют их полноценного приборного оснащения.
Современный БПЛА по уровню технического оснащения зачастую превосходит пилотируемый самолет.
Безусловно, успех миссии БПЛА зависит от бесперебойной работы всех бортовых систем.
Почему же мы уделяем такое внимание именно бортовому комплексу управления?
Потому, что автономность, независимость от человеческого фактора и устойчивость к
внешним воздействиям являются решающими факторами успешности выполнения
миссий БПЛА.
Наличие полноценной системы автоматического управления — этим по
существу и отличается Беспилотный Летательный Аппарат от дистанционно управляемой модели.
Любая из подсистем БПЛА (наблюдение, связь, электропитание, энергообеспечение) является производной, заимствованной из смежной отрасли техники, в той или иной степени адаптированной к применению. Если вес полезной нагрузки БПЛА 10-15 килограммов, то, можно установить курсовертикаль весом 1,5-2 килограмма (хотя, более целесообразно было бы взять дополнительно топлива или аппаратуры).
А вот для самолета, взлетный вес которого не превосходит 3,5-4 кг, создатели систем БПЛА исхитряются, кто как может.
Что же мы понимаем под термином «полноценный автопилот БПЛА»?
В основе
работы любой САУ лежит цепочка:
• измерение состояния системы
• сравнение текущего состояния с желаемым
• выработка воздействия для компенсации отклонения текущего состояния от
желаемого.
Инерциальная система БПЛА
Ключевым моментом в упомянутой цепочке является «измерение состояния
системы». То есть координат местоположения, скорости, высоты, вертикальной скорости,
углов ориентации, а также угловых скоростей и ускорений.
В бортовом комплексе навигации и управления, разработанном и производимым ООО «ТеКнол», функцию измерения состояния системы выполняет малогабаритная инерциальная интегрированная система (МИНС).
Имея в своем составе триады инерциальных датчиков (микромеханических гироскопов и акселерометоров), а также барометрический высотомер и трехосный магнитометр, и комплексируя данные этих датчиков с данными приемника GPS, система вырабатывает полное навигационное решение по координатам и углам ориентации. МИНС разработки ТеКнола – это полная Инерциальная система, в которой реализован алгоритм бесплатформенной ИНС, интегрированной с приемником системы спутниковой навигации.
Именно в этой системе содержится «секрет» работы всего комплекса управления БЛА. По сути, одновременно работают три навигационных системы в одном вычислителе по одним и тем же данным. Мы их называем «платформами».
Каждая из платформ реализует свои принципы управления, имея свои
«правильные» частоты (низкие или высокие). Мастер-фильтр выбирает оптимальное
решение с любой из трех платформ в зависимости от характера движения. Этим
обеспечивается устойчивость системы не только в прямолинейном движении, но и при
виражах, некоординированных разворотах, боковом порывистом ветре.
Система никогда не теряет горизонт, чем обеспечиваются правильные реакции автопилота на внешние возмущения и адекватное распределение воздействий между органами управления БПЛА.
Точностные характеристики МИНС
ИНС/СНС
режим
Автономный
инерциальный режим
Координаты
(комплексированное решение)
6 м
500 м (5 мин. после
пропадания GPS)
Высота
2 м
6 м
Путевая скорость
0,2 м/с
5 м/с (5 мин. после
пропадания GPS)
Вертикальная скорость
0,25 м/с
0,3 м/с
Углы ориентации (крен, тангаж)
Прямолинейный полет *
0,2°…0,3°
0,3°…0,4° (неограниченное
время)
Маневрирование **
0,3°…0,5°
0,5°…0,7° (неограниченное
время)
Высокоманевренный полет *** 1,3°
1,5°(неограниченное время)
Курс (путевой угол) ****
0,4°
3,0° (10 мин. после
пропадания GPS)
Параметры указаны в как величина среднеквадратической ошибки (1 σ), определенной в сравнении с данными
эталонного измерителя по результатам летных испытаний.
*)
прямолинейный полет определяется как отсутствие намеренных маневров по курсу, крену и тангажу.
**)
углы крена и тангажа не превышают 45°.
***)
углы крена и тангажа в диапазоне от 45° до 75°.
****)
автономное (без СНС) определение курса возможно при проведении компенсации магнитной девиации
