1.1 Определение бпла, разновидности и основные характеристики

БПЛА используются как в гражданских, так и в военных целях: для оперативного проведения аэрофотосъемки, радиовещания, поисково-спасательных работ, разведки и наблюдения, поддержания правопорядка и т.д. БПЛА отличаются большим разнообразием, их конструкция и размеры зависят от задач, для которых они предназначаются. Самолеты и вертолеты наиболее известны, но есть также дирижабли, нановертолеты (свободно помещаются на ладони) и даже аэропланы, работающие на солнечных батареях. Типы беспилотных летательных аппаратов приведены в таблице 1.1, из которой следует, что беспилотный летательный аппарат (БПЛА или БЛА) – это летательный аппарат без экипажа на борту, использующий аэродинамический принцип создания подъемной силы с помощью фиксированного или вращающегося крыла (БПЛА самолетного и вертолетного типа), оснащенный двигателем и имеющий полезную нагрузку и продолжительность полета, достаточные для выполнения специальных задач [6].

Таблица 1.1 – Типы беспилотных летательных аппаратов

Для выполнения аэрофотосъемки одного БПЛА недостаточно. Необходим аэрофотосъемочный комплекс (АФК), который представляет собой совокупность БПЛА, его приборного оснащения, полезной нагрузки и наземной станции управления (НСУ).

1. Приборное оснащение:

• интегрированная навигационная система;

• приемник спутниковой навигационной системы;

• накопитель полетной информации;

• автопилот.

Задачами автопилота являются пилотирование (автоматический полет по заданному НСУ маршруту, автоматический взлет и посадка, поддержание заданной НСУ высоты и скорости полета, стабилизация углов ориентации, принудительная посадка в случае отказа двигателя или прочих серьезных неполадок) и программное управление бортовыми системами и полезной нагрузкой, например, стабилизация видеокамеры и синхронизация по времени и координатам срабатывания затвора фотоаппарата, выпуск парашюта.

2. К полезной нагрузке для задач аэрофотосъемки относится цифровая фотокамера, как дополнение могут использоваться видеокамера, тепловизор, ИК-камера.

Аэрофотосъемка с БПЛА при установке соответствующего съемочного оборудования позволяет получить цифровые снимки сверхвысокого пространственного разрешения до 2 см.

3. Функции наземного пункта управления:

• слежение за полетом;

• прием данных;

• передача команд управления.

БПЛА различают по способу управления:

• ручное управление оператором (или дистанционное пилотирование) с дистанционного пульта управления в пределах оптической наблюдаемости или по видовой информации, поступающей с видеокамеры переднего обзора. При таком управлении оператор, прежде всего, решает задачу пилотирования: поддержание нужного курса, высоты и т.д.;

• автоматическое управление обеспечивает возможность автономного полета БПЛА по заданной оператором траектории, на заданной высоте с заданной скоростью и со стабилизацией углов ориентации. Автоматическое управление осуществляется с помощью бортовых программных устройств;

• полуавтоматическое управление (или дистанционное управление) – полет осуществляется автоматически без вмешательства человека с помощью автопилота по первоначально заданным параметрам, но при этом оператор может вносить изменения в маршрут в интерактивном режиме. Таким образом, оператор имеет возможность влиять на результат функционирования, не отвлекаясь на задачи пилотирования [7].

Радиоуправляемые авиамодели, имеющие ручной способ управления не могут использоваться для выполнения серьезных целевых задач. БПЛА с автоматическим и полуавтоматическим способом управления наиболее востребованы, т.к. предъявляют наименьшие требования к подготовке персонала и обеспечивают безопасную и эффективную эксплуатацию. Полностью автоматическое управление может быть оптимальным решением для задач аэрофотосъемки заданного участка, когда нужно снимать на большом удалении от места базирования вне контакта с наземной станцией. В то же время, поскольку за полет отвечает лицо, осуществляющее запуск, то возможность влиять на полет с наземной станции может помочь избежать внештатных ситуаций.

Беспилотные летательные аппараты принято классифицировать по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полета. Выделяют следующие классы аппаратов:

• сверхлегкие: до 10 кг, время полета около 1 ч, высота до 1 км;

• легкие: до 50 кг, время полета несколько часов, высота до 3 – 5 км;

• средние – вес до 1000 кг, время 10–12 ч, высота до 9 – 10 км;

• тяжелые – высота полета до 20 км, время полета 24 ч и более.

Следует отметить, что сверхлегкие БПЛА не позволяют оборудовать их сложной высокоточной съемочной аппаратурой, так как они существенно ограничены в весе полезной нагрузки. Кроме того, эти аппараты сильно подвержены влиянию погодных условий (например, для БПЛА весом до 2 кг накладываются ограничения применения по скорости ветра до 10 м/с). Однако оборудование таких аппаратов позволяет проводить съемку для целей оперативного мониторинга наводнений, пожаров и др. Для проведения высокоточной аэрофотосъемки желательно использовать аппараты легкого и среднего класса, так как на них можно разместить более совершенную съемочную и стабилизирующую аппаратуру.