Способ представления оператору ДПЛА пилотажной информации в режиме посадки

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.

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

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