Система оптического наблюдения беспилотного летательного аппарата и метод ее стабилизации

Авиационная и ракетно-космическая техника

2022. Т. 29. № 1. С. 184-200.

DOI: 10.34759/vst-2022-1-184-200

Авторы

Лупанчук В. Ю.

Министерство обороны Российской Федерации, Москва, Россия

e-mail: raketofflu@mail.ru

Аннотация

Проведен анализ основных функций систем оптического наблюдения, устанавливаемых в качестве полезной нагрузки на беспилотные летательные аппараты, и требований к ним. Рассматривается вариант применения каналов телевизионного и инфракрасного диапазона, лазерного дальномера-целеуказателя в составе системы оптического наблюдения. Предложен метод стабилизации двухосного гиростабилизатора, основанный на построении асимптотического оптимального наблюдателя (идентификатора) переменных состояния в условиях неполного вектора состояния параметров измерений, получаемых от гироскопических устройств, при вибрациях, качке, быстрых разворотах или маневрах беспилотного летательного аппарата.

Цель статьи заключается в обосновании варианта системы оптического наблюдения беспилотного летательного аппарата, обеспечивающего необходимую точность оси визирования оптических приборов, установленных на гиростабилизированной платформе, при её низкой точности стабилизации в условиях неполного вектора состояния параметров измерений и возникновения возмущающих моментов.

Ключевые слова:

трехканальная гиростабилизированная система оптического наблюдения, многоцелевой беспилотный летательный аппарат, стабилизация возмущающих моментов, вибрационный акселерометр, идентификатор состояния Люенбергера

Библиографический список

  1. Верба В.С., Татарский Б.Г. Комплексы с беспилотными летательными аппаратами: В 2 кн. – Кн. 1. Принципы построения и особенности применения комплексов с БЛА. – М.: Радиотехника, 2016. – 507 с.

  2. Односторонцев А.А., Односторонцева Д.А., Фёдорцев Р.В. и др. Алгоритм управления беспилотными летательными аппаратами в процессе визуального сопровождения объектов с изменяемой траекторией движения // Приборы и методы измерений. 2021. Т. 12. № 1. С. 46-57. DOI: 10.21122/2220-9506-2021-12-1-46-57

  3. Tiwari A. Position control of an unmanned aerial vehicle from a mobile ground vehicle. Open Access Master’s Thesis, – Michigan Technological University, 2017. – 141 p. DOI: 10.37099/mtu.dc.etdr/470

  4. Nicholas J.B. Control system development for small UAV Gimbal. A Thesis for the Degree Master of Science in Aerospace Engineering. – California Polytechnic State University, San Luis Obispo, 2012. – 113 p. https://digitalcommons.calpoly.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1884&context=theses

  5. Lemaire P., Crispim-Junior C., Robinault L., Tougne L. Jitter-free registration for Unmanned Aerial Vehicle Videos // In: Bebis G. et al. (eds) Advances in Visual Computing. International Symposium on Visual Computing (21 October 2019, Lake Tahoe, NV, US). Vol. 11844, pp 529-539. DOI: 10.1007/978-3-030-33720-9_41

  6. Sushchenko O.A., Goncharenko A.V. Design of Robust Systems for Stabilization of Unmanned Aerial Vehicle Equipment // International Journal of Aerospace Engineering. 2016. DOI: 10.1155/2016/6054081

  7. Шипко В.В. Пассивное определение координат и параметров движения наземных и надводных целей оптико-электронной системой беспилотного летательного аппарата: монография. – Воронеж: Научная книга, 2021. – 92 с.

  8. Волокитин Д.А., Князева В.В., Румянцев Д.С. Система стабилизации и управления видеокамерой для аэровидеосъемки с беспилотного летательного аппарата // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=62159

  9. Верба В.С., Татарский Б.Г. Комплексы с беспилотными летательными аппаратами: В 2-х кн. – Кн. 2. Робототехнические комплексы на основе БЛА. – М.: Радиотехника, 2016. – 821 с.

  10. Гончаров В.М., Лупанчук В.Ю. Методика определения высоты полета БпЛА для коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы с использованием интеллектуальной системы геопространственной информации // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2020. № 1. С. 18-30. DOI: 10.18127/j19998554-202001-02

  11. Лупанчук В.Ю., Куканков С.Н., Гончаров В.М. Способ коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы беспилотного летательного аппарата малой дальности с использованием интеллектуальной системы геопространсвенной информации. Патент RU 2722599 C1. Бюл. № 16, 02.06.2020.

  12. Гончаров В.М., Зайцев А.В., Лупанчук В.Ю. Совершенствование методов координатометрии беспилотного летательного аппарата в условиях аномальности (искажения) спутниковых сигналов // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 206-221. DOI: 10.34759/vst-2020-4-206-221

  13. Федулин А.М., Никадров Г.В. Перспективы применения систем технического зрения для повышения автономности крупноразмерных беспилотных летательных аппаратов большой продолжительности полета // Роботизация Вооруженных cил Российской Федерации: Сб. статей V военно-научной конференции (25-27 сентября 2019; Анапа, Россия). – Анапа: ВИТ «ЭРА», 2020. С. 66-71.

  14. Князь В.А., Вишняков Б.В., Визильтер Ю.В., Горбацевич В.С., Выголов О.В. Технологии интеллектуальной обработки информации для задач навигации и управления беспилотными летательными аппаратами // Информатика и автоматизация (Труды СПИИРАН). 2016. № 2(45). С. 26-44. DOI: https://doi.org/10.15622/sp.45.2

  15. Лупанчук В.Ю., Чаровский М.А., Сергеев Ю.А., и др. Стабилизированная оптико-электронная система беспилотного летательного аппарата мультироторного типа. Патент RU 202176 U1. Бюл. № 4, 05.02.2021.

  16. Кузнецов В.И. Статистическая идентификация. Комплексирование измерительных данных // Промышленные АСУ и контроллеры. 2014. № 12. С. 30-33.

  17. Александров М.А., Смирнов Н.В. Асимптотически устойчивый гибридный идентификатор в задаче многопрограммной стабилизации // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2011. № 2. С. 81-89.

  18. Смирнов Н.В. Синтез гибридного идентификатора полного порядка в задаче многопрограммной стабилизации // Автоматика и телемеханика. 2006. № 7. С. 41-52.

  19. Воронов А.А. (ред.) Теория автоматического управления: Учеб. пособие: В 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1986. Часть 1 – 367 с.

  20. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. – СПб.: Электроприбор, 2017. – 509 c.

  21. Андреев Н.И. Теория статистически оптимальных систем управления. – М.: Наука, 1980. – 415 с.

  22. Шахов Я.А. Идентификаторы в квазилинейных системах // Вестник СГТУ. Серия: физ-мат. науки. 2010. № 5(21). С. 258-262.

  23. Смирнов Н.В. Многопрограммная стабилизация линейных и билинейных систем в случае неполной обратной связи // Известия РАН. Теория и системы управления. 2001. № 3. С. 40-44.

  24. Камкин Е.Ф., Орлов И.Н., Сивков М.А. О применении инерциального режима для азимутального ориентирования платформы трёхосного гиростабилизатора на подвижном основании // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. 2016. № 3. С. 5-13.

  25. Камкин Е.Ф. О применении идентификаторов состояния для оценивания уходов гироплатформы на подвижном объекте // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. 2014. № 3. С. 43-50.

  26. Шахов Я.А. Многопрограммные управления в квазилинейных динамических системах: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. – СПб.: СПбГУ, 2011. – 16 с.

  27. Кузнецов В.И. Статистическая идентификация. Модели состояний и измерений // Промышленные АСУ и контроллеры. 2014. № 3. С. 45-51.

  28. Кузнецов В.И. Статистическая идентификация. Совместное оценивание состояний и идентификация параметров // Промышленные АСУ и контроллеры. 2015. № 6. С. 55-59.

  29. Кузнецов В.И. Статистическая идентификация. Учет неравномерности временных отсчетов // Промышленные АСУ и контроллеры. 2014. № 8. С. 32-35.

  30. Большаков А.А., Каримов Р.Н. Методы обработки многомерных данных и временных рядов: Учеб. пособие. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 520 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024