Оценка дальности полёта и передачи видеоинформации при мониторинге чрезвычайных ситуаций с беспилотного летательного аппарата в сложных метеорологических условиях

Цель исследования. Современные беспилотные летательные аппараты разнообразных видов обеспечивают возможность выполнения различных задач оперативного сбора информации, контроля за состоянием окружающей среды, технологических объектов и территорий, обновление данных об этих объектах, а также для проведения разведки и наблюдения за их состоянием.
Целью исследования является установление значения максимальной дальности полёта БПЛА при организации канала связи, по которому будут передаваться потоки видеоизображения и команд управления полётом с использованием методов модуляции КАМ-16 и применением помехоустойчивого кодирования Turbo ¾, между наземным комплексом управления и беспилотным летательным аппаратом в условиях сложной метеорологической обстановки.
Методы опираются на основы радиоэлектроники, диагностики и прогнозирования технического состояния летательных аппаратов. Применялись методы многокритериального анализа, параметрического и структурного синтеза. Использованы принципы передачи видеоизображения с беспилотных средств, используемых для мониторинга чрезвычайных ситуаций. Проведена критическая оценка максимальной дальности полёта беспилотного летательного аппарата в условиях сложной метеорологической обстановки.
Результаты. Представлены аналитические модели для определения энергетического потенциала канала передачи данных при прямой видимости. Приведены графики зависимости энергетического запаса в канале передачи данных между беспилотным летательным аппаратом и наземным комплексом управления, дающие возможность определить максимальные расстояние для передачи видеоизображения в FullHD качестве в диапазоне 2,4 ГГц. На основе комплексных аналитических выражений проведены расчеты и построены графические зависимости дальности полета микроБПЛА от скорости попутного и встречного ветра. Рассчитана максимальная скорость встречного ветра, не позволяющая использовать микроБПЛА в условиях метели.
Заключение. Перспективным направлением изучения применения беспилотных летательных аппаратов при мониторинге чрезвычайных ситуациях являются коптеры класса микро, способные обнаруживать пострадавших с помощью передачи видеоинформации с тепловизора во время поисково-спасательных операций в сложных метеоусловиях, таких как, например, метели.

1. Колосов П. Удалённый мониторинг водных ресурсов с помощью ИИ и БПЛА // Control Engineering Россия. 2022. № 1 (97). С. 58–59.

2. Костин П. И. Мониторинг лесных пожаров при помощи БПЛА // Вестник науки и образования. 2022. № 1-2 (121). С. 56–58.

3. Кутузов В. И., Андриянов Н. А. Разработка системы связи для систем мониторинга местности с использованием БПЛА // Радиоэлектронная техника. 2019. № 1 (12). С. 176–179.

4. Макаренко С. И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам: монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. 204 с.

5. Зиновьев Е. С., Сатишев Р. П., Павленко С. А. Применение ГИС «Оператор» в комплексах с БПЛА для оперативной обработки и анализа геоинформационных данных // Вестник науки. 2023. Т. 1, № 12 (69). С. 821–829.

6. Попов Н. И., Ефимов С. В. Использование беспилотных летательных аппаратов в МЧС России // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2012. № 1 (1). С. 149–151.

7. Макаренко С. И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам: монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 204 с.

8. Особенности построения связи по радиоканалу на современных БПЛА / Б. Э. Дажунц, А. А. Тазетдинов, И. Н. Бабушкин, И. В. Лушпай // Студенческий форум. 2022. № 17-2 (196). С. 65–66.

9. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е изд. М.: Вильямс, 2003. 1104 с.

10. Довбня В. Г., Азиатцев В. Е., Михайлов С. Н. Помехоустойчивость радиоприемных систем цифровых линий связи: монография / Юго-Западный гос. ун-т. Курск, 2017. 175 с.

11. Старовойтов Е. И. Навигационное обеспечение мониторинга подстилающей поверхности БПЛА с пассивным оптическим датчиком // Радиостроение. 2020. № 5. С. 13–41.

12. Чжоу В., Рентюк В. Использование программно-определяемого радио для передачи видео высокого разрешения в реальном масштабе времени в БПЛА-приложениях // Компоненты и технологии. 2017. № 6 (191). С. 82–87.

13. Основные направления создания высоконадёжной системы связи и управления БПЛА / И. Н. Пантелеймонов, А. В. Белозерцев, А. А. Монастыренко, В. В. Боцва, А. В. Наумкин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2020. № 6 (723). С. 78–88.

14. Невзоров Ю. В., Фомина И. А. Управление БПЛА с учётом степени помехозащищённости связи // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2013. № 1-2. С. 44–46.

15. Оценка дальности передачи видеоинформации различного качества при мониторинге чрезвычайных ситуаций с беспилотного летательного аппарата / М. Ю. Алемпьев, Д. С. Коптев, В. Г. Довбня, Е. В. Скрипкина // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 13, № 2. С. 31–44.

16. Исследование алгоритмов перестановочного декодирования в системах управления БПЛА / И. А. Сорокин, П. Н. Романов, Т. Е. Кондраненкова, В. А. Ружьев, Н. А. Стенина, Н. Н. Пушкаренко // Аграрная наука. 2022. № 11. С. 133–140.

17. Диденко М. Г. Радиосигналы в спутниковых системах связи // Специальный выпуск. Спутниковая связь и вещание. Технологии и средства связи. 2004. № 5 (44). С. 76–82.

18. Разработка OCDM системы для организации информационного обмена группы БПЛА / Л. Н. Казаков, А. Б. Царев, Н. В. Соловьев, М. И. Махов // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2018. Т. 9, № 4. С. 51–56.

19. Айрапетов А. Б., Катунин А. В., Тимербулатов А. М. Аэродинамическое проектирование планера многоцелевого микроБПЛА // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2019. Т. 23, № 2 (84). С. 81–89.

20. Игнатов Р. А. Выбор протокола маршрутизации для беспроводной сенсорной сети БПЛА слежения за развитием лесных пожаров // APRIORI. Cерия: Естественные и технические науки. 2018. № 3. С. 3.

21. Сущенко О. А., Безкоровайный Ю. Н., Голицын В. А. Использование инерциальных технологий в информационном обеспечении систем управления БПЛА // Современные средства связи. 2021. Т. 1, № 1. С. 95–99.

22. Карцев Н. В., Салыкова О. С. Планирование траектории полёта БПЛА // Образование и наука в современных условиях. 2016. № 1 (6). С. 266–268.