Разработка полуавтоматической системы отпугивания птиц с использованием беспилотников и стационарного орнитологического локатора

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы построения инфокоммуникационных систем орнитологической безопасности аэродромов

1.1. Принципы функционирования стационарных орнитологических локаторов и специфика их интеграции в цифровую среду аэропорта

1.2. Нормативно-правовое регулирование использования БАС и радиочастотного ресурса в гражданской авиации России

1.3. Характеристики современных протоколов передачи данных и требования к качеству обслуживания (QoS) в сетях управления подвижными объектами

Глава 2. Проектирование и оценка эффективности полуавтоматической системы отпугивания птиц с использованием БАС

2.1. Техническая разработка схемы сопряжения радиотехнических средств мониторинга и мобильных узлов воздействия

2.2. Расчет параметров помехоустойчивости и пропускной способности каналов связи при динамическом зонировании пространства

2.3. Анализ экономической эффективности проекта и показателей безопасности функционирования системы в условиях высокой интенсивности полетов

Глава 3. Глава 3. Расчёт экономической составляющей и обоснование внедряемых радиоэлектронных решений

Глава 4. Глава 4. Обеспечение безопасности и охрана Труда

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка полуавтоматической системы отпугивания птиц с использованием беспилотников и стационарного орнитологического локатора для гражданского аэродрома с оценкой экономической эффективности и безопасности при динамическом зонировании воздушного пространства

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью повышения безопасности полетов на гражданских аэродромах Российской Федерации в условиях возрастающей интенсивности воздушного движения и участившихся случаев столкновений воздушных судов с птицами. Согласно данным Росавиации, ежегодно регистрируется свыше 800 случаев попадания птиц в двигатели и планер воздушных судов, что приводит к значительным материальным убыткам, угрозе жизни пассажиров и экипажа, а также к нарушению регулярности полетов. Традиционные методы орнитологического обеспечения безопасности полетов — акустические отпугиватели, пиротехнические средства, применение хищных птиц — демонстрируют ограниченную эффективность и не обеспечивают непрерывного мониторинга авиационной обстановки в зоне аэродрома. В связи с этим актуализируется задача разработки комплексных инфокоммуникационных систем, интегрирующих радиотехнические средства обнаружения птиц и мобильные беспилотные авиационные системы (БАС) для оперативного реагирования на орнитологическую угрозу.

Степень разработанности проблемы в российской научно-технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области радиолокационного обнаружения малоразмерных объектов, применения БАС в гражданском секторе и построения инфокоммуникационных сетей управления подвижными объектами. Работы отечественных ученых — Ю.П. Саломатина (МГТУ ГА), В.А. Зуева (СПбГУ ГА), А.С. Бабуркина (МАИ) — посвящены анализу орнитологической обстановки на аэродромах и разработке методов снижения орнитологического риска. Вопросы применения радиолокационных средств для мониторинга миграции птиц рассматриваются в трудах специалистов ФГУП «НИИР» и АО «НПО РТИ». Однако комплексные исследования, объединяющие радиотехнические системы обнаружения с автоматизированным управлением БАС в единую инфокоммуникационную сеть с динамическим зонированием воздушного пространства, в российской практике представлены ограниченно, что определяет научную и практическую значимость настоящей работы.

Современные инфокоммуникационные технологии открывают новые возможности для создания интеллектуальных систем орнитологической безопасности аэродромов. Интеграция стационарных орнитологических локаторов с сетью беспилотных летательных аппаратов, оснащенных акустическими и визуальными средствами отпугивания, позволяет реализовать концепцию адаптивного управления орнитологической обстановкой в реальном времени. Техническую основу такой системы составляют высокоскоростные каналы передачи данных, обеспечивающие требуемое качество обслуживания (QoS) для передачи телеметрической информации, видеопотока и команд управления, а также программно-аппаратные комплексы обработки радиолокационной информации и принятия решений. Критически важным аспектом является обеспечение электромагнитной совместимости радиотехнических средств аэродрома, соблюдение требований Федеральных авиационных правил и нормативов ГКРЧ по использованию радиочастотного спектра.

Цель выпускной квалификационной работы — разработка архитектуры и обоснование технических решений полуавтоматической системы отпугивания птиц на базе инфокоммуникационной сети, объединяющей стационарный орнитологический локатор и беспилотные авиационные системы с оценкой экономической эффективности и безопасности функционирования при динамическом зонировании воздушного пространства аэродрома.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

• проанализировать принципы функционирования стационарных орнитологических локаторов и требования к их интеграции в цифровую инфраструктуру аэропорта;
• исследовать нормативно-правовую базу применения БАС и использования радиочастотного ресурса в зоне гражданского аэродрома;
• обосновать выбор протоколов передачи данных и параметров качества обслуживания для сети управления беспилотными объектами;
• разработать техническую схему сопряжения радиотехнических средств обнаружения и мобильных узлов воздействия;
• выполнить расчет параметров помехоустойчивости и пропускной способности каналов связи в условиях динамического зонирования;
• оценить экономическую эффективность и показатели безопасности функционирования предлагаемой системы.

Объектом исследования выступает инфокоммуникационная система орнитологической безопасности гражданского аэродрома, интегрирующая радиотехнические средства мониторинга и беспилотные авиационные системы отпугивания.

Предметом исследования являются технические параметры и характеристики инфокоммуникационных сетей и радиотехнических систем, обеспечивающих функционирование полуавтоматической системы отпугивания птиц в условиях динамического зонирования воздушного пространства.

Методологическую базу работы составляют теоретические основы радиолокации и радионавигации, теория инфокоммуникационных сетей и систем связи, методы расчета энергетических параметров радиолиний, анализа помехоустойчивости и пропускной способности каналов связи. Нормативно-техническую основу исследования образуют: Федеральный закон № 126-ФЗ «О связи», Воздушный кодекс Российской Федерации, Федеральные авиационные правила, решения ГКРЧ по распределению радиочастотного спектра, ГОСТ Р 53801-2010, ГОСТ Р 58324-2018, ГОСТ Р 56824-2015, руководящие документы Росавиации и Минцифры России. Инструментальную базу составляют методы имитационного моделирования инфокоммуникационных систем и расчета параметров радиолиний в специализированных программных средах.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию полуавтоматической системы орнитологической безопасности, объединяющем радиотехнические методы обнаружения и инфокоммуникационные технологии управления беспилотн

…