Содержание к диссертации
Введение 4
Автоматизированный комплекс экологического мони- R торинга на базе БПЛА
Обоснование целесообразности БПЛА вертолетного типа для экологического мониторинга прибрежных районов заповедника 8 КАТ-БА Вьетнама
Состав АКЭМ 11
Основные задачи АКЭМ 12
Основные тенденции развития АКЭМ 13
Бортовой комплекс аппаратуры 14
Передвижной наземный (судовой) пульт управления 16
Работа АКЭМ 16
Контрольно-проверочная аппаратура 17
Выводы по разделу 1 17
Обзорная информационная система (ОИС) БПЛА экологического мониторинга
Основные сведения об обзорных информационных системах БПЛА
Обобщенная структура и состав обзорной информационной системы
Сравнительный анализ информационных каналов (ИК) 22
исследование особенностей сигналов, отражённых от покровов естественного и искусственного происхождения
Объекты, подлежащие обнаружению локатора ОИС 25
Методика расчёта эффективной площади рассеяния (ЭПР) локационных объектов с заданными параметрами локатора 28 ОИС
Статистические признаки отряженных сигналов З і
Амплитудные признаки 33
Временные признаки 37
Поляризационные признаки 42
Пространственные признаки 45
Выводы по разделу 2 50
Исследование влияния метеорологических условий на дальность обнаружения заданных объектов
Радиолокационный канал 52
Энергетический расчёт дальности 52
Выбор длины волны излучения 55
Количественная оценка влияния затухания радиоволн на 56 дальность обнаружения заданных объектов
Методика статистического расчёта дальности обнаружения 60
Лазерный канал 62
Инфракрасный канал 65
Энергетический расчёт дальности 65
Затухание инфракрасного излучения в атмосфере 66 Выводы по разделу 3 68
Особенности работы (экологического мониторинга) БПЛА в условиях заповедника КАТ-БА
Обзор способов приведения БПЛА к заданным объектам 70
Построение эталонной карты 72 Учёт корреляции отражательных (излучающих) свойств _.
* " однородных покровов
4.4. Модель погрешностей бортового локатора ОИС 77
. _ Критерии оценки качества определения местонахождения _q
БПЛА по данным локатора ОИС . , Моделирование задачи определения местоположения БПЛА с„
4.0. гчтлгч 0
по данным локатора ОИС
Оценка качественных показателей определения местонахож- Rt
дения БПЛА в зоне мониторинга
Построение эталонных РЛ карт зоны экологического мони-4.8. торинга для различных параметров локатора ОИС и дистан- 93
ции наблюдения _ Выбор порога бинарной обработки сигналов бортового ло- Q,
катора
4.10. Исследование влияния величины порога обнаружения 100
Исследование влияния величины порога обработки при фор-" ' мировании эталонной карты .„ Особенности функционирования обзорных информационных .„.
систем БПЛА вблизи береговой черты
Выводы по разделу 4 109
Заключение 110
Литература 113
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Введение к работе
Оперативное обследование больших площадей и протяженных участков земной, водной поверхности, в том числе для экологического мониторинга, производится с помощью авиационных средств - самолетов, вертолетов. В мире в последнее время интенсивно развиваются направления по использованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Эти аппараты обладают, рядом преимуществ, не требуют специально подготовленных аэродромов, они сравнительно недороги, и не связаны с риском для личного состава. Наибольшее развитие распространение в мире получили БПЛА самолетного типа [59,62].
Многие страны мира занимаются созданием и внедрением БПЛА вертолётного типа для экологического мониторинга. Особенностью БПЛА вертолётного типа является возможность обеспечения вертикального взлёта и посадки, что определяет их основные преимущества (по сравнению с БПЛА самолётного типа).
Для экологического мониторинга прибрежных районов в России на российских судах экологического патрулирования используется БПЛА самолетного типа. Однако они не могут пройти в районы мелководья и районы, заросшие тростником и другими растениями, которые характерны для Вьетнамского национального заповедника КАТ-БА [60].
Во Вьетнаме проводятся исследования возможности и технических путей создания соответствующих, автоматизированных комплексов экологического мониторинга (АКЭМ) на базе БПЛА [64]. Один из наиболее сложных вопросов этой работы является создание эффективной бортовой обзорной информационной системы (ОИС) БПЛА вертолётного типа для экологического мониторинга. Поиску путей решения этой актуальной для Вьетнама задачи посвящена настоящая диссертационная работа.
Целью диссертационной работы является исследование возможности и технических путей создания ОИС БПЛА вертолётного типа для экологического мониторинга прибрежных районов Вьетнамского национального заповедника КАТ-БА.
Для достижения цели, поставленной в работе, необходимо решить следующие основные задачи:
определить состав АКЭМ и функциональные связи ОИС БПЛА вертолётного типа для экологического мониторинга прибрежных районов;
на основе сравнительного анализа выбрать информационные каналы и признаки сигналов для решения задач экологического мониторинга;
исследовать особенности работы обзорной информационной системы (ОИС) БПЛА экологического мониторинга прибрежных районов Вьетнамского национального заповедника КАТ-БА.
Методы исследования базируются на теории вероятностей, теории радио и оптической локации, статистическом моделировании. Научные положения, выносимые на защиту
Обоснование целесообразности использования БПЛА вертолетного типа и создания АКЭМ на основе БПЛА вертолетного типа для экологического мониторинга прибрежных районов заповедника КАТ-БА Вьетнама.
Рекомендации по выбору информационных каналов (ИК) и признаков отражённых сигналов на основе сравнительного анализа для решения задачи экологического мониторинга
Методика прогнозирования возможной зоны и дальности обнаружения, селекции и классификации заданных объектов при составлении полётного задания БПЛА.
Методика определения местоположения БПЛА экологического мониторинга по информации локатора обзорной информационной системы.
5.Методика обнаружения и классификации заданных объектов вблизи береговой черты.
Достоверность научных положений и практических рекомендаций базируется на корректной постановке общих и частных задач, использовании известных фундаментальных теоретических положений, достаточном объёме статистического моделирования и экспериментальном материале исходных данных для численных оценок достижимых качественных показателей.
Практическая ценность работы состоит в том, что все полученные результаты и рекомендации могут быть использованы, а ряд из них уже используется на практике. Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что предложена методика моделирования, позволяющая оценить влияние параметров ОИС на качество экологического мониторинга прибрежных районов заповедника КАТ-БА. Предложенная ОИС на базе БПЛА для экологического мониторинга и охраны национального заповедника КАТ-БА позволит улучшить наблюдение за охраняемой территорией. Ожидаемый экономический эффект от её использования более 52000 американских долларов ежегодно.
Реализация результатов работы. Разработанный пакет прикладных программ определения местоположения БПЛА экологического мониторинга по информации локатора ОИС. Методика обнаружения и классификации заданных объектов вблизи береговой черты, используются в учебном процессе по курсу «Проектирование систем управления летательными аппаратами» и курсу «Информационные каналы систем управления» в Балтийском государственном техническом университете «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
пятой российской научно-технической конференции «Современное состояние и проблемы навигации и океанографии НО-2004», (СПб, 10-12 марта 2004 г.).
научно-техническом семинаре кафедры систем обработки информации и управления БГТУ им. Д.Ф. Устинова (СПб, 15 апреля, 28 октября 2004 г.),
научно-техническом семинаре НТО «Судостроение», секция «Радиоэлектронное вооружение кораблей» (СПб, 1 ноября, 2004 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: 5 статьей, 1 тезисов докладов и получен патент на изобретение.
Структура н объём диссертационной работы. Поставленные задачи определили структуру работы, которая состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка используемой литературы из 65 наименований, 3-х приложений. Основная часть
работы изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 13 таблиц.
В приложение вынесены: сравнительные характеристики БПЛА (приложение 1), программа моделирования задачи определения местоположения БПЛА экологического мониторинга по информации локатора ОИС (приложение 2), а также программа моделирования обнаружения и классификации посторонних объектов вблизи береговой черты (приложение 3).
