Разработка концепции центра управления полётами БАС с разделением функций операторов и апробация выносной антенной системой для многолокационного контроля полетных зон на базе Центра практической подготовки БАС Самарского техникума СТАПМ им. Д.И. Козлова

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические и аналитические основы построения систем управления БАС

1.1. Современное состояние и проблемы организации управления воздушным движением беспилотных авиационных систем

1.2. Требования к центрам управления полётами и инфраструктуре многолокационного контроля полётных зон

1.3. Анализ подходов к разделению функций операторов и существующих антенно-фидерных решений для БАС

Глава 2. Разработка концепции Центра управления полётами БАС и технической архитектуры системы

2.1. Концептуальная модель ЦУП БАС на базе Центра практической подготовки Самарского техникума СТАПМ им. Д.И. Козлова

2.2. Проектирование выносной антенной системы для обеспечения многолокационного контроля и устойчивой радиосвязи

2.3. Методика функционального разделения ролей операторов в распределённой системе управления

Глава 3. Апробация разработанной системы и оценка эффективности её функционирования

3.1. Организация и методика натурных испытаний выносной антенной системы в условиях учебного полигона

3.2. Результаты апробации многолокационного контроля полётных зон и распределённого управления операторами

3.3. Технико-эксплуатационная оценка концепции ЦУП и рекомендации по её интеграции в образовательный процесс техникума

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка концепции центра управления полетами БАС с разделением функций операторов и апробация выносной антенной системой для многолокационного контроля полетных зон на базе Центра практической подготовки БАС Самарского техникума СТАПМ им. Д.И. Козлова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стремительным расширением применения беспилотных авиационных систем (БАС) в различных отраслях экономики Российской Федерации и возрастающей потребностью в подготовке квалифицированных специалистов по эксплуатации авиационных приборов и комплексов управления БАС. Согласно Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года, беспилотная авиация рассматривается как один из приоритетных векторов развития отечественного авиастроения и авиационного приборостроения. В условиях интенсивного роста парка беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) гражданского и двойного назначения особую важность приобретает создание эффективных систем управления воздушным движением, обеспечивающих безопасность полетов, устойчивую радиосвязь и непрерывный контроль за перемещением БАС в пределах заданных полетных зон [1, c. 15].

Современные центры управления полетами БАС представляют собой сложные авиационные приборные комплексы, интегрирующие средства радиосвязи, навигационное оборудование, системы телеметрии и визуализации данных. Ключевым техническим вызовом является обеспечение многолокационного контроля в условиях ограниченной зоны прямой видимости и необходимости распределения функций между несколькими операторами для повышения надежности и безопасности полетов. Применение выносных антенных систем позволяет расширить зону устойчивой радиосвязи, снизить влияние рельефа местности и искусственных препятствий на качество канала управления, что критично для обеспечения бесперебойного функционирования пилотажно-навигационного комплекса БАС [3, c. 42].

В контексте образовательного процесса среднего профессионального образования по специальности 12.02.01 «Авиационные приборы и комплексы» создание учебно-производственного центра управления полетами на базе Центра практической подготовки БАС Самарского техникума космического приборостроения имени Д.И. Козлова (СТАПМ) имеет стратегическое значение. Это позволяет обеспечить студентам доступ к современным авиационным приборам, сформировать компетенции в области эксплуатации, технического обслуживания и настройки систем радиосвязи, навигации и телеметрии, а также освоить методики функционального разделения ролей операторов в распределенной системе управления [5, c. 78].

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области авиационного приборостроения, теории радиосвязи и систем управления беспилотными летательными аппаратами. Вопросы построения пилотажно-навигационных комплексов рассмотрены в трудах специалистов ФГУП «ГосНИИАС», АО «Концерн «Авиационное оборудование», АО «УКБП». Проблематика антенно-фидерных устройств и обеспечения устойчивой радиосвязи освещена в работах ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана и МАИ. Однако комплексные исследования, посвященные разработке концепции центров управления полетами БАС с акцентом на функциональное разделение операторов и применение выносных антенных систем в образовательных целях, остаются недостаточно представленными в технической литературе [7, c. 103].

Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке концепции центра управления полетами беспилотных авиационных систем с функциональным разделением операторов и апробации выносной антенной системы для многолокационного контроля полетных зон на базе Центра практической подготовки БАС Самарского техникума СТАПМ им. Д.И. Козлова.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать современное состояние и проблемы организации управления воздушным движением беспилотных авиационных систем в Российской Федерации;
• изучить требования к центрам управления полетами и инфраструктуре многолокационного контроля полетных зон согласно действующим нормативным документам;
• исследовать подходы к разделению функций операторов и существующие антенно-фидерные решения для беспилотных авиационных систем;
• разработать концептуальную модель центра управления полетами БАС на базе Центра практической подготовки Самарского техникума СТАПМ им. Д.И. Козлова;
• спроектировать выносную антенную систему для обеспечения многолокационного контроля и устойчивой радиосвязи;
• провести апробацию разработанной системы в условиях учебного полигона и оценить эффективность ее функционирования.

Объектом исследования является центр управления полетами беспилотных авиационных систем с распределенной архитектурой и выносной антенной системой.

Предметом исследования выступают технические решения по функциональному разделению операторов, архитектура выносной антенной системы и методики многолокационного контроля полетных зон.

Методологическая база исследования включает теоретические основы авиационного приборостроения, теории радиосвязи и антенно-фидерных устройств, методы системного анализа и проектирования авиационных комплексов. В качестве расчетных методов применяются методики определения зон радиопокрытия, расчета дальности радиосвязи с учетом рельефа местности, анализа надежности авиационных приборов согласно ГОСТ Р 27.002-2015. Инструментальные методы включают натурные испытания выносной антенной системы, измерение параметров радиосигнала и оценку качества канала управления. Нормативно-техническая база исследования опирается на Воздушный кодекс Российской Федерации, Федеральные авиационные правила, Авиационные правила АП-25, ГОСТ Р 55176-2012 «Авиация гражданская. Беспилотные авиационные системы. Общие требования», приказы Росавиации, руководства по технической эксплуатации авиационного оборудования [9, c. 134].

Научная новизна работы заключается в разработке комплексной концепции центра управления по

…