Требуется обновление браузера.

Способ представления оператору ДПЛА пилотажной информации в режиме посадки


Просмотров: 720
Октябрь 2012 года
Желтов С.Ю., Себряков Г.Г., Огинский А.А., Бурлак Е.А., Набатчиков А.М. Способ представления оператору ДПЛА пилотажной информации в режиме посадки // Труды ХХIII Всероссийской научно-технической конференции «Передача, прием, обработка и отображение информации о быстропротекающих процессах», г.Сочи. – М.: Изд. РПА «АПР», 2012. – С. 249-252.
Мероприятие: ХХIII Всероссийская научно-техническая конференция «Передача, прием, обработка и отображение информации о быстропротекающих процессах»
УДК: 629.7
ДПЛА завоёвывают всё более серьёзные позиции в авиации. Некоторые авторы даже называют XXI век веком беспилотной авиации.

Вместе с тем остаются нерешённые проблемы как в организационном, так и в техническом плане. Одной из серьёзных проблем является проблема посадки. По некоторым источникам [1, 2] до 70 % аварий по вине пресловутого «человеческого фактора» происходит при посадке ДПЛА.

Анализ происшествий показывает, что основной причиной аварий является несоблюдение высотно-скоростного режима посадки, т.е. несоблюдение заданной траектории движения ДПЛА в момент касания колёсами взлётно-посадочной полосы.

При посадке современного ДПЛА для управления используются либо вид с самолета на землю, то есть оператор видит взлетно-посадочную полосу (ВПП) через видеокамеру, установленную на ДПЛА, так же, как летчик из кабины самолета, либо вид с земли на самолет, то есть оператор видит ДПЛА и ВПП как находящийся на земле наблюдатель.

В обоих случаях оператор мысленно строит глиссаду и привязывает её к ВПП.

Уменьшить погрешности построения глиссады и привязки к ВПП, одновременно освобождая центральную нервную систему оператора от этой работы, можно, представив оператору на мониторе схематичные изображения ВПП, глиссады и ДПЛА. Погрешность уменьшается благодаря значительно более точному, чем мысленное, представлению глиссады и получения более точной информации об отклонении ДПЛА от глиссады, а также высвобождении некоторого объёма внимания, который оператор может использовать для более точной подстройки (в основном бессознательной) своих динамических параметров к динамической структуре контура ДПЛА.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа представления пилотажной информации проводилась на рабочем месте оператора, представленном на рис.1. В качестве динамической модели ДПЛА использовалась математическая модель самолета Су-27 с дополнительно введенной отрицательной обратной связью по скорости изменения тангажа.

i01.jpg
Рис. 1.
1Экран визуализации параметров захода на посадку.
2Органы управления ДПЛА.
3Индикатор «РЕЗЕРВ ВНИМАНИЯ».
4Клавиатура управления «РЕЗЕРВ ВНИМАНИЯ».

Схематические изображения ВПП, глиссады и ДПЛА на фоне местности представлены на рис. 2. Схематические изображения на рис.2 соответствуют движению ДПЛА слева направо. При движении ДПЛА справа налево изображения зеркально изменятся.

i02.png
Рис. 2.
1Индикация рассогласования ДПЛА с глиссадой по высоте и тангажу.
2Индикация рассогласования ДПЛА с глиссадой по горизонтали и рысканью.
3Фотоснимок (вид на аэродром сверху) ВПП и прилегающей местности с наложенной схемой (глиссада, БПРМ, ДПЛА).
4Фотоснимок (вид на аэродром сбоку) ВПП и прилегающей местности с наложенной схемой (глиссада, БПРМ, ДПЛА).
5Глиссада
6Точка касания ДПЛА и ВПП и источник света 1 (ИС1).
7Зона действия ближнего приводного радиомаяка(БПРМ) и источник света 2 (ИС2).
8Схематичное изображение ДПЛА

Для работы с реальным ДПЛА, реальной земной поверхностью и ВПП схематическая глиссада и земная поверхность должны быть привязаны к ним с высокой точностью (с погрешностью не более 0,05-0,1 м), а высота полёта ДПЛА должна в реальном времени измеряться с такой же высокой точностью с частотой 1-2 раза в секунду.

Современные средства измерения координат ДПЛА в реальном времени не позволяют получить такую точность [3]. Сведения в печати о проводимой в этом направлении работе обнадёживают, что в ближайшие годы положение может измениться к лучшему. Тем не менее, в настоящее время необходимая точность привязки и измерения координат ДПЛА может быть обеспечена только оптико-телевизионными методами.

Например, на ВПП в желаемой точке приземления ДПЛА устанавливается источник света (ИС1 на рис.2), трансфокатором источник света «приближается» так, чтобы предмет размером 0,05 м занимал на мониторе 2-3 пикселя. Видеокамера устанавливается так, чтобы изображение источника света находилось примерно на 25% левее края монитора(если ДПЛА движется слева направо и на 20% выше нижнего края монитора (см. рис.2). На изображении местности на экране монитора клавиатурой компьютера схематическое изображение сдвигается так, чтобы схематическая точка касания (6) ДПЛА и ВПП совпала с ИС1.

Другой источник света (ИС2 на рис.2) устанавливается в 1км от начала ВПП, в районе ближнего приводного радиомаяка (БПРМ). Масштаб изображения местности на мониторе и направленная на ИС2 вторая видеокамера устанавливаются так, чтобы изображение источника света ИС2 находилось примерно на 10% правее левого края экрана монитора. Расстояние изображения ИС2 от нижней кромки экрана монитора должно соответствовать реальному превышению ИС2 над ИС1 в соответствии с рельефом местности. Далее схематическое изображение глиссады и земной поверхности поворачивается клавиатурой компьютера вокруг точки ИС1 до совмещения схематичного изображения рельефа с ИС2.

Аналогично производится привязка к местности в боковом направлении. Погрешность измерения положения ДПЛА в боковом направлении может быть в несколько раз больше, но всё же такой, чтобы не промахнуться мимо ВПП при посадке или не зацепить какой-либо наземный предмет при рулёжке по аэродрому после посадки.

Эксперимент проводился для трех вариантов индикации: первый – с предъявлением оператору схематичной глиссады и земной поверхностью с идеальной привязкой к местности; второй – то же с погрешностью привязки точки касания глиссадой ВПП в 0,05 м по вертикали; третий – без предъявления схематических изображений, по изображения ДПЛА на фоне местности с ВПП («вид с земли на ДПЛА»). В экспериментах в качестве операторов принимали участие 8 человек, инженеров в возрасте от 23 до 25 лет.

При проведении эксперимента регистрировались:

  • вертикальная скорость ДПЛА в момент касания колёсами взлётно-посадочной полосы (ВПП);
  • отклонения ДПЛА от глиссады по вертикали в течение 10 с перед касанием колёсами ВПП;
  • изменение высоты полёта в течение 10 с перед касанием колёсами ВПП;
  • резерв внимания оператора.

Значимых различий резерва внимания не обнаружено. Среднее значения вертикальной скорости в точке приземления: для первого варианта – 0,1 м/с, для второго варианта – 0,22 м/с, для третьего – 0,87 м/с.

Полученные результаты подтверждают целесообразность использования предлагаемого способа представления пилотажной информации оператору ДЛПА.

Литература


  • Состояние и перспективы развития боевых беспилотных авиационных систем США. Аэрокосмическое обозрение №3, 2010.
  • C4ISR Journal, September 2009.
  • Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов / Под ред. М.Н. Красильщикова, Г.Г. Себрякова – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 556 с.

Файлы к скачиванию:

Комментарии

Инкогнито
  Загружаем captcha