Беспилотный летательный аппарат

редактировать
Самолет без пилота-человека на борту

Современный дрон A Wingcopter воздушный дрон доставки.

A General Atomics MQ-9 Reaper, БПЛА для наблюдения за охотниками и убийцами A DJI Phantom quadcopter БПЛА для коммерческих и развлекательных целей аэрофотосъемка БПЛА DeltaQuad VTOL для наблюдения с фиксированным крылом Запуск БПЛА с воздушной катапульты

Беспилотный летательный аппарат (UAV ) (или без экипажа летательный аппарат, широко известный как дрон и редко как необитаемый летательный аппарат или незанятый летательный аппарат ) - это самолет без человека пилота на борту и типа беспилотного автомобиля. БПЛА являются составной частью беспилотной авиационной системы (БПЛА) ; которые включают в себя БПЛА, наземный контроллер и систему связи между ними. Полет БПЛА может осуществляться с различной степенью автономности : либо под дистанционным управлением человеком-оператором, либо автономно с помощью бортовых компьютеров, либо под управлением автономного робота.

По сравнению с пилотируемыми самолетами, БПЛА изначально использовались в миссиях, слишком "скучных, грязных или опасных" для человека. Хотя они изначально использовались в основном в военных целях, их использование быстро распространяется на коммерческие, научные, развлекательные, сельскохозяйственные и другие приложения, такие как охрана и наблюдение, доставка продукции, аэрофотосъемка, инспекции инфраструктуры, контрабанда и гонки на дронах. Гражданские БПЛА в настоящее время значительно превосходят количество военных БПЛА: к 2015 году было продано более миллиона единиц.

Содержание

  • 1 Терминология
  • 2 История
  • 3 Классификация
  • 4 Компоненты БПЛА
    • 4.1 Корпус
    • 4.2 Источник питания и платформа
    • 4.3 Вычислительная техника
    • 4.4 Датчики
    • 4.5 Приводы
    • 4.6 Программное обеспечение
    • 4.7 Принцип работы контура
    • 4.8 Управление полетом
    • 4.9 Связь
  • 5 Автономность
    • 5.1 Основные принципы
    • 5.2 Характеристики автономности
  • 6 Функции
    • 6.1 Реактивная автономия
    • 6.2 Одновременная локализация и отображение
      • 6.2.1 Рой
        • 6.2.1.1 Будущий военный потенциал
      • 6.2. 2 Когнитивное радио
      • 6.2.3 Возможности обучения
  • 7 Рынок
    • 7.1 Военные
    • 7.2 Гражданские
    • 7.3 Транспорт
    • 7.4 Сельское хозяйство
    • 7.5 Правоохранительные органы
  • 8 Соображения по вопросам развития
    • 8.1 Имитация животных - этология
    • 8.2 Выносливость
    • 8.3 Надежность
  • 9 Приложения
  • 10 Существующие БПЛА
  • 11 События
  • 12 Безопасность
    • 12.1 Воздушное движение
    • 12.2 Вредоносные используйте
    • 12.3 Счетчик un пилотируемая воздушная система
    • 12.4 Уязвимости в системе безопасности
    • 12.5 Лесные пожары
  • 13 Постановление
    • 13.1 Бразилия
    • 13.2 Канада
    • 13.3 Ирландия
    • 13,4 Италия
    • 13,5 Япония
    • 13,6 Мексика
    • 13,7 Нидерланды
    • 13,8 Южная Африка
    • 13,9 Объединенные Арабские Эмираты
    • 13,10 Соединенное Королевство
    • 13,11 США
      • 13.11.1 Рекреационное использование
      • 13.11.2 Коммерческое использование
      • 13.11. 3 Использование государством
  • 14 См. Также
  • 15 Ссылки
    • 15.1 Библиография
  • 16 Внешние ссылки
    • 16.1 Дополнительная литература

Терминология

Для беспилотных летательных аппаратов используются несколько терминов, обычно ссылаясь на ту же концепцию.

Термин дрон, более широко используемый в обществе, был придуман по отношению к ранней дистанционно управляемой цели самолет, который использовался для учебной стрельбы из орудий линкора, и этот термин впервые был использован с самолетами-мишенями Fairey Queen 1920-х годов и de Havilland Queen Bee 1930-х годов. За этими двумя последовали одноименные Airspeed Queen Wasp и Miles Queen Martinet, прежде чем окончательно заменить его на GAF Jindivik.

Термин беспилотная авиационная система (UAS ) был принят на вооружение Министерства обороны США (DoD) и Федерального управления гражданской авиации США в 2005 году в соответствии с их Дорожной картой по беспилотным авиационным системам на 2005–2030 годы.. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) и Управление гражданской авиации Великобритании приняли этот термин, который также используется в системе воздушного движения единого европейского неба (SES) Европейского Союза. - Дорожная карта исследования управления (ОрВД) (совместное предприятие SESAR) на 2020 год. Этот термин подчеркивает важность других элементов, помимо самолета. Он включает в себя такие элементы, как наземные станции управления, каналы передачи данных и другое вспомогательное оборудование. Аналогичный термин обозначает беспилотный летательный аппарат (БПЛА), дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА), дистанционно пилотируемый авиационный комплекс (ДПАС). Используется много похожих терминов.

БПЛА определяется как «летательный аппарат с двигателем, на котором нет человека-оператора, он использует аэродинамические силы для подъема транспортного средства, может летать автономно или управляться дистанционно, может быть расходным материалом. или восстанавливаемый, и может нести летальный или несмертельный груз ". Следовательно, ракеты не считаются БПЛА, потому что само транспортное средство представляет собой оружие, которое не используется повторно, хотя оно также не отвинчивается и в некоторых случаях имеет дистанционное управление. При этом БПЛА - это термин, который обычно применяют в военных целях.

Термины автономный дрон и БПЛА часто ошибочно используются как синонимы. Это может быть связано с тем, что многие БЛА автоматизированы, то есть они выполняют автоматизированные миссии, но по-прежнему полагаются на людей-операторов. Однако автономный дрон - это «БПЛА, который может работать без вмешательства человека». Другими словами, автономные дроны взлетают, выполняют миссии и приземляются полностью автономно. Таким образом, автономный дрон - это разновидность БПЛА, но БПЛА не обязательно является автономным дроном.

Полностью автономный дрон Percepto приземляется при сильном ветре без какого-либо вмешательства человека.

Поскольку автономные дроны не пилотируются людьми, наземная система управления или программное обеспечение для управления связью играет важную роль в их работе, и поэтому они также считается частью БПЛА. В дополнение к программному обеспечению автономные дроны также используют множество передовых технологий, которые позволяют им выполнять свои задачи без вмешательства человека, таких как облачные вычисления, компьютерное зрение, искусственный интеллект, машинное обучение, глубокое обучение и тепловые датчики.

В последние годы автономные дроны начали трансформировать различные коммерческие отрасли, поскольку они могут летать за пределы прямой видимости (BVLOS), при этом максимизируя производство, снижая затраты и риски, обеспечивая безопасность объекта, безопасность и соответствие нормативным требованиям, а также защищая человеческие ресурсы во время пандемии. Их также можно использовать для задач, связанных с потребителями, таких как доставка посылок, как продемонстрировал Amazon Prime Air, и критически важные поставки медицинских товаров.

A Drone-in-a-Box (DIB) - это автономный дрон, который развертывается для выполнения заранее запрограммированного списка миссий и возвращается в автономную посадочную площадку, которая также функционирует как база для зарядки дрона..

Согласно новым правилам, вступившим в силу 1 июня 2019 года, термин RPAS (дистанционно пилотируемая авиационная система) был принят правительством Канады для обозначения «набора конфигурируемых элементов, состоящих из дистанционно пилотируемого самолета, его управления. станции, линий управления и контроля и любых других элементов системы, необходимых во время полета ».

Отношение БПЛА к модели самолета с дистанционным управлением неясно. БЛА могут включать или не включать модели самолетов. Некоторые юрисдикции основывают свое определение на размере или весе; однако Федеральное управление гражданской авиации США определяет любое летательное судно без экипажа как БПЛА независимо от размера. Для использования в развлекательных целях дрон (в отличие от БПЛА) представляет собой модель самолета, которая имеет видео от первого лица, автономные возможности или и то, и другое.

История

Уинстон Черчилль и другие, ожидающие просмотра запуск беспилотника-мишени de Havilland Queen Bee , 6 июня 1941 г. A Ryan Firebee, одного из серии беспилотных летательных аппаратов / беспилотных летательных аппаратов, которые впервые полетели в 1951. Музей ВВС Израиля, авиабаза Хацерим, Израиль, 2006 г. Последние приготовления перед первой тактической миссией БПЛА через Суэцкий канал (1969). Стоит: майор Шабтай Брилл из израильской разведки, изобретатель тактического БПЛА. Израильский Тадиран Мастиф, который впервые поднялся в воздух в 1975 году, многие считают первым современным БПЛА на поле боя. с его системой передачи данных, путешествием на выносливость и потоковой передачей видео в реальном времени.

Самое раннее зарегистрированное использование беспилотного летательного аппарата для ведения боевых действий произошло в июле 1849 года в качестве носителя аэростатов (предшественник к авианосцу ) в первом наступательном применении авиации в морской авиации. Австрийские войска, осаждающие Венецию, попытались запустить около 200 зажигательных шаров в осажденный город. Воздушные шары запускали в основном с земли; однако некоторые из них были спущены на воду с австрийского корабля SMS Vulcano. По крайней мере, одна бомба упала в городе; однако из-за того, что ветер изменился после запуска, большинство аэростатов не попали в цель, а некоторые улетели обратно над австрийскими линиями и пусковым кораблем Vulcano.

Инновации в БПЛА начались в начале 1900-х годов и первоначально были направлены на обеспечение практики мишени для обучения военнослужащих. Разработка БПЛА продолжалась во время Первой мировой войны, когда Dayton-Wright Airplane Company изобрела беспилотную воздушную торпеду, которая взорвалась в заданное время.

Самая ранняя попытка создания БПЛА с двигателем была А. «Воздушная цель» М. Лоу в 1916 году. Лоу подтвердил, что моноплан Джеффри де Хэвилленда был тем, который управлялся 21 марта 1917 года с помощью его радиосистемы. Никола Тесла описал флот. беспилотных боевых машин в 1915 году. Во время и после Первой мировой войны последовали достижения, в том числе британский автоматический самолет Hewitt-Sperry (1917) и RAE Larynx (1927). Эти разработки также вдохновили Чарльза Кеттеринга из Дейтона, штат Огайо, на создание Kettering Bug. Первоначально задумывался как беспилотный самолет, который будет нести взрывчатку к заранее определенной цели. Первый масштабируемый дистанционно пилотируемый аппарат был разработан кинозвездой и авиамоделистом энтузиастом Реджинальдом Денни в 1935 году. Больше появилось во время Второй мировой войны - оба использовались для тренировок зенитчики и летать атакующие миссии. Нацистская Германия производила и использовала различные БЛА во время войны, такие как Argus As 292 и летающая бомба V-1 с реактивным двигателем. После Второй мировой войны разработка продолжилась в таких транспортных средствах, как американский JB-4 (с использованием теле- / радиокомандного наведения), австралийский GAF Jindivik и Teledyne Ryan <481.>Firebee I 1951 года, в то время как такие компании, как Beechcraft, предлагали свои Model 1001 для США. Военно-морской флот в 1955 году. Тем не менее, они были немногим больше, чем самолеты с дистанционным управлением до войны во Вьетнаме.

В 1959 году США ВВС, обеспокоенные потерей пилотов на вражеской территории, начали планировать использование беспилотных самолетов. Планирование активизировалось после того, как Советский Союз сбил U-2 в 1960 году. В течение нескольких дней была запущена программа по засекреченным БПЛА под кодовым названием "Red Wagon". ". Столкновение в августе 1964 года в Тонкинском заливе между военно-морскими подразделениями США и ВМС Северного Вьетнама положило начало созданию в Америке особо засекреченных БПЛА (Ryan Model 147, Ryan AQM-91 Firefly, Lockheed D-21 ) в свои первые боевые миссии войны во Вьетнаме. Когда китайское правительство показало фотографии сбитых американских БПЛА через Wide World Photos, официальным ответом США было «без комментариев».

Во время Войны на истощение (1967–1970) первые тактические БПЛА с разведывательными камерами были впервые испытаны израильской разведкой, успешно доставив фотографии со всего Суэцкий канал. Это был первый раз, когда тактические БПЛА, которые можно было запускать и садиться на любую короткую взлетно-посадочную полосу (в отличие от более тяжелых реактивных БЛА), были разработаны и испытаны в бою.

В 1973 Войне Судного дня, Израиль использовал БПЛА в качестве приманки, чтобы побудить противоборствующие силы тратить зря дорогие зенитные ракеты. После войны Судного дня 1973 года несколько ключевых людей из команды, которая разработала этот ранний БПЛА, присоединились к небольшой начинающей компании, которая стремилась превратить БПЛА в коммерческий продукт, который в конечном итоге был куплен Тадираном и привел к разработке первого израильского БПЛА.

В 1973 году военные США официально подтвердили, что они использовали БПЛА в Юго-Восточной Азии (Вьетнам). Более 5000 американских летчиков были убиты и более 1000 пропали без вести или взяты в плен. ВВС США 100-й дивизион стратегической разведки выполнил около 3435 вылетов БПЛА во время войны, потеряв около 554 БПЛА по всем причинам. Как сказал в 1972 году генерал ВВС США Джордж С. Браун, командующий Командование систем ВВС : «Единственная причина, по которой нам нужны (БПЛА), - это то, что мы не хотим напрасно расходовать человека в кабине ". Позже в том же году генерал Джон К. Мейер, главнокомандующий, Стратегическое воздушное командование, заявил: «Мы позволяем беспилотнику выполнять полеты с высоким риском... высока, но мы готовы рискнуть еще больше... они спасают жизни! "

Во время войны Судного дня 1973 года , поставленные Советским Союзом ракеты класса" земля-воздух "Батареи в Египте и Сирии нанесли тяжелые повреждения израильским истребителям . В результате в Израиле был разработан первый БПЛА с функцией наблюдения в реальном времени. Изображения и радиолокационные ловушки, предоставленные этими БПЛА, помогли Израилю полностью нейтрализовать сирийские ПВО в начале Ливанской войны 1982 года, в результате чего ни один пилот не был сбит. Впервые беспилотные летательные аппараты были использованы в качестве доказательства концепции сверхманевренного управляемого полета после сваливания в симуляторах боевого полета с использованием бесхвостого, основанного на технологии малозаметности, трехмерного управления полетом с вектором тяги и реактивных БЛА в Израиле в 1987 году..

По мере созревания и миниатюризации применяемых технологий в 1980-х и 1990-х годах интерес к БПЛА вырос в высших эшелонах армии США. В 1990-е годы Министерство обороны США заключило контракт с AAI Corporation вместе с израильской компанией Malat. ВМС США купили БПЛА AAI Pioneer, который AAI и Malat разработали совместно. Многие из этих БПЛА принимали участие в войне в Персидском заливе 1991 года. БПЛА продемонстрировали возможность создания более дешевых и более эффективных боевых машин, развертываемых без риска для экипажей. Первоначальные поколения в основном включали разведывательные самолеты, но некоторые имели вооружение, например General Atomics MQ-1 Predator, который запустил AGM-114 Hellfire ракеты "воздух-земля".

CAPECON - это проект Европейского Союза по разработке БПЛА, который осуществлялся с 1 мая 2002 г. по 31 декабря 2005 г.

As В 2012 году ВВС США использовали 7 494 БПЛА - почти каждый третий самолет ВВС США. Центральное разведывательное управление также эксплуатировало БПЛА.

. В 2013 году как минимум 50 стран использовали БПЛА. Китай, Иран, Израиль, Пакистан и другие разработали и создали свои собственные разновидности.

Классификация

Хотя большинство военных БПЛА являются самолетами с неподвижным крылом, винтокрылые конструкции (например, RUAV), такие как этот MQ-8B Fire Scout также используются.

БПЛА обычно попадают в одну из шести функциональных категорий (хотя многоцелевые платформы планера становятся все более распространенными):

  • Цель и приманка - обеспечение наземной и воздушной стрельбы по цели, имитирующей противника самолет или ракета
  • Разведка - обеспечение боевой разведки
  • Боевой - обеспечение возможности атаки для задач с высокой степенью риска (см.: Боевой беспилотный летательный аппарат (UCAV))
  • Логистика - доставка грузов
  • Исследования и разработки - совершенствование технологий БПЛА
  • Гражданские и коммерческие БПЛА - сельское хозяйство, аэрофотосъемка, сбор данных

The США Система уровней военного БПЛА используется военными планировщиками для обозначения различных отдельных элементов самолета в общем плане использования.

Schiebel S-100 с легкой многоцелевой ракетой Northrop Grumman Bat с датчиками EO / IR и SAR, лазерными дальномерами, лазерными целеуказателями, инфракрасными камерами

Транспортные средства могут быть классифицируются по дальности / высоте. На отраслевых мероприятиях, таких как ParcAberporth Форум по беспилотным системам, было выдвинуто следующее:

  • Переносные устройства на высоте 2000 футов (600 м), дальность действия около 2 км
  • Около 5000 футов (1500 м) высота, дальность до 10 км
  • Тип НАТО Высота 10000 футов (3000 м), дальность до 50 км
  • Тактическая высота 18000 футов (5500 м), около 160 км дальность действия
  • MALE (средняя высота, большая продолжительность полета) до 30 000 футов (9 000 м) и дальность действия более 200 км
  • HALE (большая высота, большая продолжительность полета) свыше 30 000 футов (9 100 м) и неопределенная дальность
  • Гиперзвуковая высокоскоростная, сверхзвуковая (1–5 Маха) или гиперзвуковая (5+ Маха) 50 000 футов (15 200 м) или суборбитальная высота, дальность более 200 км
  • Низкая околоземная орбита орбита (25+ Маха)
  • Переход между Луной и Луной в СНГ
  • Компьютерная система наведения носителя (CACGS) для БПЛА
США Демонстранты БПЛА в 2005 г.

Другие категории включают:

  • БПЛА для любителей, которые можно разделить на
    • Готовые к полету (RTF) / Коммерческие готовые (COTS)
    • Bind-and-fly (BNF) - требуются минимальные знания для управления платформой
    • Почти готов к полету (ARF) / Самостоятельная работа (DIY) - требуются значительные знания для подняться в воздух
    • Обнаженная рамка - требует значительных знаний и ваших собственных деталей, чтобы поднять ее в воздух
  • Военные и коммерческие БПЛА среднего размера
  • Большие военные БПЛА
  • Боевые БПЛА-невидимки
  • Самолеты с экипажем преобразованы в беспилотные (и опционально пилотируемые БПЛА или OPV) Беспилотный универсальный самолет (первоначально 2-местный Pipistrel Sinus )

Классификация по весу самолета довольно проще:

  • Микро-летательный аппарат (MAV) - самый маленький БПЛА, который может весить менее 1 г
  • Миниатюрный БПЛА (также называемый SUAS) - примерно менее 25 кг
  • Тяжелее БПЛА

Компоненты БПЛА

Общие физические конструкции Крепление БПЛА

Летательные аппараты с экипажем и без экипажа одного типа обычно имеют идентичные физические компоненты. Основными исключениями являются кабина пилота и система экологического контроля или системы жизнеобеспечения. Некоторые БПЛА несут полезную нагрузку (например, камеру), которая весит значительно меньше, чем взрослый человек, и в результате может быть значительно меньше. Несмотря на то, что они несут большую полезную нагрузку, вооруженные военные БЛА легче, чем их аналоги с экипажем и сопоставимым вооружением.

Небольшие гражданские БПЛА не имеют жизненно важных систем и поэтому могут быть построены из более легких, но менее прочных материалов и форм и могут использовать менее надежные электронные системы управления. Для небольших БЛА стала популярной конструкция квадрокоптера, хотя эта компоновка редко используется для самолетов с экипажем. Миниатюризация означает, что можно использовать менее мощные двигательные технологии, которые невозможно использовать для самолетов с экипажем, такие как небольшие электродвигатели и батареи.

Системы управления БПЛА часто отличаются от пилотируемых кораблей. Для дистанционного управления человеком камера и видеосвязь почти всегда заменяют окна кабины; радиопередачи цифровых команд заменяют физические органы управления кабиной. Программа автопилота используется как на самолетах с экипажем, так и без экипажа, с различными наборами функций.

Кузов

Основным отличием самолетов является отсутствие зоны кабины и ее окон. Бесхвостые квадрокоптеры являются обычным форм-фактором для винтокрылых БПЛА, в то время как хвостатые моно- и двухкоптеры - обычными для платформ с экипажем.

Блок питания и платформа

В малых БПЛА в основном используется литиевый полимерные батареи (Li-Po), в то время как в более крупных транспортных средствах часто используются обычные авиационные двигатели или водородный топливный элемент. Масштаб или размер самолета не являются определяющей или ограничивающей характеристикой энергоснабжения БПЛА. Плотность энергии современных Li-Po аккумуляторов намного меньше, чем у бензиновых или водородных. Рекорд путешествий БПЛА (построенного из пробкового дерева и майларовой кожи) через Северную часть Атлантического океана принадлежит бензиновой модели самолета или БПЛА. Манард Хилл в «2003 году, когда одно из его творений пролетело 1882 мили через Атлантический океан на менее чем галлоне топлива», держит этот рекорд. См.: Электроэнергия используется, поскольку для полета требуется меньше работы, а электродвигатели тише. Кроме того, при правильной конструкции соотношение тяги к весу электрического или бензинового двигателя, приводящего в движение воздушный винт, может зависать или подниматься вертикально. Самолет Botmite является примером электрического БПЛА, который может вертикально набирать высоту.

Схема отключения аккумуляторной батареи (BEC) используется для централизованного распределения энергии и часто содержит блок микроконтроллера (MCU). Более дорогое переключение BEC уменьшает нагрев платформы.

Вычислительная техника

Возможности вычислений БПЛА последовали за развитием вычислительной техники, начиная с аналогового управления и эволюционировав в микроконтроллеры, затем система на кристалле (SOC) и одноплатные компьютеры (SBC).

Системное оборудование для небольших БПЛА часто называют полетным контроллером (FC), платой полетного контроллера (FCB) или автопилотом.

Датчики

Датчики положения и движения предоставляют информацию о состоянии ЛА. Экстероцептивные датчики имеют дело с внешней информацией, такой как измерения расстояния, в то время как экспроприоцептивные датчики коррелируют внутреннее и внешнее состояния.

Не взаимодействующие датчики могут обнаруживать цели автономно, поэтому они используются для обеспечения разделения и предотвращения столкновений.

Степени свободы (DOF) относятся как к количеству, так и к качеству датчиков на борту: 6 DOF подразумевают 3-осевые гироскопы и акселерометры (типичный инерциальный измерительный блок - IMU), 9 DOF относится к IMU плюс компас, 10 DOF добавляет барометр, а 11 DOF обычно добавляет приемник GPS.

Исполнительные механизмы

UAV исполнительные механизмы включают цифровые электронные регуляторы скорости (которые контролируют число оборотов двигателей), связанные с двигателями / двигателями и пропеллерами, серводвигателями (в основном для самолетов и вертолетов), оружие, приводы полезной нагрузки, светодиоды и динамики.

Программное обеспечение

Программное обеспечение БПЛА называется полетным стеком или автопилотом. Целью полетного стека является получение данных от датчиков, двигателей управления для обеспечения устойчивости БПЛА, а также облегчение связи с наземным управлением и планированием миссии.

БПЛА - это системы реального времени, требующие быстрого реакция на изменение данных датчика. В результате беспилотные летательные аппараты полагаются на одноплатные компьютеры для выполнения своих вычислительных задач. Примеры таких одноплатных компьютеров включают Raspberry Pis, Beagleboards и т. Д., Экранированные и т. Д. Или разработанные с нуля, такие как NuttX, preemptive-, Ксеномай, или.

Обзор полетного стека
УровеньТребованиеОперацииПример
ПрошивкаКритичные по времениОт машинного кода до выполнения процессора, доступ к памятиArduCopter-v1, px4
MiddlewareКритичный ко времениУправление полетом, навигация, радиоуправлениеCleanflight, ArduPilot
Операционная системаКомпьютерноемкиеОптический поток, предотвращение препятствий, SLAM, принятие решенийROS, Nuttx, дистрибутивы Linux, Microsoft IOT

Пакеты с открытым исходным кодом для гражданского использования включают:

  • ArduCopter
    • (разветвленный из ArduCopter)
  • CrazyFlie
    • (разветвленный из MultiWii)
      • (разветвленный из BaseFlight)
        • (разветвлен из CleanFlight)
        • (разветвлен из CleanFlight)
        • (разветвлен из CleanFlight)
  • OpenPilot
    • (разветвлен из OpenPilot)
    • LibrePilot (разветвлено из OpenPilot)
    • (разветвлено из OpenPilot)
  • Paparazzi

Из-за того, что программное обеспечение БПЛА имеет открытый исходный код, они могут быть настроены t o подходят для конкретных приложений. Например, исследователи из Технического университета Кошице заменили алгоритм управления автопилотом PX4 по умолчанию. Эта гибкость и совместные усилия привели к появлению большого количества различных стеков с открытым исходным кодом, некоторые из которых являются ответвлением от других, например CleanFlight, который является ответвлением от BaseFlight и из которого созданы три других стека.

Принципы контура

Типичные контуры управления полетом для мультироторных

БПЛА используют архитектуры управления без обратной связи, с обратной связью или с гибридной архитектурой.

  • Разомкнутый контур - этот тип обеспечивает сигнал положительного управления (быстрее, медленнее, влево, вправо, вверх, вниз) без учета обратной связи от данных датчика.
  • Замкнутый контур - этот тип включает обратную связь датчика для регулировки поведения (уменьшите скорость, чтобы отразить попутный ветер, переместитесь на высоту 300 футов). ПИД-регулятор является обычным. Иногда используется упреждающая связь, передающая потребность в дальнейшем замкнутом контуре.

Управление полетом

БПЛА можно запрограммировать на выполнение агрессивных маневров или приземления / усаживания на наклонных поверхностях, а затем подняться к лучшим местам общения. Некоторые БПЛА могут управлять полетом с помощью различной модели полета, например, конструкции вертикального взлета и посадки.

БПЛА также могут размещаться на плоской вертикальной поверхности.

Связь

Большинство БПЛА используют радио для дистанционного управления и обмена видео и другие данные. Ранние БПЛА имели только узкополосный канал восходящей линии связи. Нисходящие каналы появились позже. Эти двунаправленные узкополосные радиолинии передавали удаленному оператору данные управления и контроля (CC) и телеметрии о состоянии систем самолета. Для полетов на очень большие расстояния военные БПЛА также используют спутниковые приемники как часть систем спутниковой навигации. В случаях, когда требуется передача видео, БПЛА будут реализовывать отдельную аналоговую радиолинию для видеосвязи.

В большинстве современных приложений БПЛА требуется передача видео. Таким образом, вместо двух отдельных каналов для CC, телеметрии и видеотрафика используется широкополосный канал для передачи всех типов данных по одному радиоканалу. Эти широкополосные каналы могут использовать методы качества обслуживания для оптимизации трафика CC для уменьшения задержки. Обычно эти широкополосные каналы несут трафик TCP / IP, который можно маршрутизировать через Интернет.

Радиосигнал со стороны оператора может исходить от:

  • наземного управления - человека, работающего с радиопередатчиком / приемником, смартфоном, планшетом, компьютером или первоначальное значение военной наземной станции управления (GCS). Недавно также было продемонстрировано управление с носимых устройств, распознавание движений человека, мозговые волны человека.
  • Удаленная сетевая система, такая как спутниковые дуплексные каналы передачи данных для некоторых военные силы. Цифровое видео нисходящего потока по мобильным сетям также вышло на потребительские рынки, а прямое управление восходящим каналом БПЛА по сотовой сети и LTE было продемонстрировано и проходит испытания.
  • Другой самолет, служащий ретранслятором или мобильной станцией управления - военный пилотируемая и беспилотная группировка (MUM-T).
  • Протокол MAVLink становится все более популярным для передачи данных управления и контроля между наземным управлением и транспортным средством

По мере роста числа мобильных сетей В плане производительности и надежности дроны с годами начали использовать мобильные сети для связи. Мобильные сети могут использоваться для отслеживания дронов, удаленного пилотирования, обновлений по беспроводной сети и облачных вычислений.

Современные сетевые стандарты явно рассматривают дроны и поэтому включают оптимизацию. Стандарт 5G требует уменьшения задержки в плоскости пользователя до 1 мс при использовании сверхнадежной связи с малой задержкой.

Автономность

Основы автономного управления

ИКАО классифицирует беспилотные летательные аппараты как дистанционно пилотируемые или полностью автономные. Настоящие БПЛА могут обладать промежуточной степенью автономности. Например, транспортное средство, которое в большинстве случаев управляется дистанционно, может иметь автономную операцию возврата на базу.

Основная автономия обеспечивается проприоцептивными датчиками. Продвинутая автономия требует ситуационной осведомленности, знаний об окружающей среде, окружающей самолет от внешних датчиков: объединение датчиков объединяет информацию от нескольких датчиков.

Основные принципы

Один из способов достижения автономное управление использует несколько уровней контура управления, как в иерархических системах управления. По состоянию на 2016 год петли нижнего уровня (то есть для управления полетом) работают со скоростью 32000 раз в секунду, в то время как петли более высокого уровня могут повторяться один раз в секунду. Принцип состоит в том, чтобы разложить поведение самолета на управляемые «фрагменты» или состояния с известными переходами. Типы иерархических систем управления варьируются от простых сценариев до конечных автоматов, деревьев поведения и иерархических планировщиков задач. Наиболее распространенным механизмом управления, используемым на этих уровнях, является ПИД-регулятор , который можно использовать для наведения на квадрокоптера, используя данные из IMU для точного расчета входы для электронных регуляторов скорости и двигателей.

Примеры алгоритмов промежуточного уровня:

  • Планирование пути: определение оптимального пути для транспортного средства с соблюдением целей и ограничений миссии, таких как препятствия или потребности в топливе
  • Генерация траектории (планирование движения ): определение управляющих маневров, которые необходимо предпринять, чтобы следовать заданному пути или переходить из одного места в другое
  • Регулирование траектории: ограничение транспортного средства в пределах некоторого допуска к траектории

Развитые иерархические планировщики задач БПЛА используют такие методы, как состояние поиск по дереву или генетические алгоритмы.

Характеристики автономности

Степени автономности БПЛА

Производители БПЛА часто встроить определенные автономные операции, такие как:

  • Самоуровень: стабилизация отношения по осям тангажа и крена.
  • Удержание высоты: Дрон поддерживает высоту, используя атмосферное давление и / или данные GPS.
  • Удержание наведения / удержания положения: Сохранение горизонтального тангажа и крена, стабильное рыскание направление и высота с сохранением положения с помощью GNSS или инертных датчиков.
  • Безголовый режим: управление тангажем относительно положения пилота, а не относительно осей транспортного средства.
  • Без забот: автоматическое управление креном и рысканием при движении по горизонтали
  • Взлет и посадка (с использованием различных самолетов и наземных датчиков и систем; see also:Autoland )
  • Failsafe: automatic landing or return-to-home upon loss of control signal
  • Return-to-home: Fly back to the point of t akeoff (часто сначала набирается высота, чтобы избежать возможных препятствий, таких как деревья или здания).
  • Follow-me: Сохраняйте относительное положение по отношению к движущемуся пилоту или другому объекту с помощью GNSS, распознавания изображений или самонаводящийся маяк.
  • GPS-навигация по путевой точке: использование GNSS для навигации к промежуточному местоположению на пути следования.
  • Орбита вокруг объекта: аналогично функции «Следуй за мной», но непрерывно кружи вокруг цели.
  • Предварительно запрограммированный высший пилотаж (например, кувырки и петли)

Функции

Полная автономия доступна для конкретных задач, таких как дозаправка в воздухе или переключение батарей на земле; но задачи более высокого уровня требуют больших вычислительных, сенсорных и исполнительных возможностей. Один из подходов к количественной оценке автономных возможностей основан на терминологии OODA, предложенной Исследовательской лабораторией ВВС США 2002 года, и используется в таблице ниже:

Уровни автономного управления США диаграмма
УровеньДескриптор уровняСоблюдайтеОриентируйтеРешайтеДействуйте
Восприятие / ситуационная осведомленностьАнализ / координацияПринятие решенийВозможности
10Полностью автономныйОсведомленность обо всех в поле бояКоординаты по мере необходимостиСпособны к полной независимостиДля выполнения работы не требуется особых указаний
9Знание о боевом пространствеВывод о боевом пространстве - намерение себя и других (союзников и врагов).

Сложная / напряженная среда - отслеживание на борту

Назначенные стратегические цели группы

Предполагаемая стратегия противника

Распределенное планирование тактической группы

Индивидуальное определение тактической цели

Индивидуальное планирование задач / исполнение

Выберите тактические цели

Групповое достижение стратегической цели без помощи наблюдателя
8Боевое познаниеБлизость - намерение себя и других (союзников и врагов)

Снижает зависимость от внешних данных

Назначенные стратегические цели группы

Предполагаемая вражеская тактика

ATR

Скоординированное планирование тактической группы

Индивидуальное планирование / выполнение задачи

Выберите цель возможность

Групповое достижение стратегической цели с минимальной поддержкой

(пример: охота на SCUD)

7Знание о пространстве сраженийОсведомленность о коротком пути - история и прогнозирование пространства боя

Данные в ограниченном диапазоне, сроки и числа

Ограниченный вывод дополнен по внешним данным

Назначенные цели тактической группы

Оценка траектории врага

Планирование / выполнение индивидуальных задач для достижения целейГрупповое достижение тактических целей с минимальной помощью супервизора
6В реальном времени

Взаимодействие с несколькими транспортными средствами

Дистанционная осведомленность - бортовое зондирование на большие расстояния,

дополнено внешними данными

Назначенные цели тактической группы

Траектория врага обнаружена / оценена

Скоординированное планирование траектории и выполнение для достижения целей - групповая оптимизацияГрупповое достижение тактических целей с минимальным участием супервизора

Возможно: близкое разделение воздушного пространства (+/- 100 ярдов) для AAR, формирование в условиях отсутствия угрозы

5В реальном времени

Координация нескольких транспортных средств

Осведомленность - местные датчики для обнаружения других,

Взаимосвязаны с внешними данными

Назначен план тактической группы

Диагностика состояния RT Возможность компенсации большинства сбоев и условия полета;

Способность прогнозировать начало сбоев (например, Prognostic Health Mgmt)

Групповая диагностика и управление ресурсами

Бортовое перепланирование траектории - оптимизируется для текущих и прогнозных условий

Предотвращение столкновений

Самостоятельное выполнение тактического плана, назначенного извне

Среднее разделение воздушного пространства транспортного средства (сотни ярдов)

4Адаптация к неисправности / событию

Транспортное средство

Преднамеренная осведомленность - союзники передают данныеТактическая группа назначен план

Назначенные правила взаимодействия

Диагностика работоспособности RT; Способность компенсировать большинство отказов и условий полета - изменения внутреннего цикла отражаются во внешних рабочих характеристиках

Бортовая перепланировка траектории - управляемая событиями

Самостоятельное управление ресурсами

Устранение конфликтов

Самостоятельное выполнение тактического плана назначенного извне

Среднее разделение воздушного пространства транспортных средств (точ ярдов)

3Надежное реагирование на сбои / события в реальном времениИстория и модели состояния / состоянияНазначен план тактической группы

Диагностика состояния RT (каковыбыбы проблем?)

Способность компенсировать большинство отказов и условий полета (например, адаптивное управление внутренним циклом)

Оценить статус в сравнении с возможностями миссии

Отмена / RTB недостаточны

Самостоятельное выполнение тактического плана, назначенного извне
2Изменяемая миссияДатчики состояний / состоянийДи агностика состояния RT (есть ли у меня проблемы?)

Внешнее перепланирование (при необходимости)

Выполнение запрограммированных или загруженных планов

в соответствии с миссией и состоянием здоровья

Самостоятельное выполнение тактического плана, назначенного извне
1Ex ecute Preplanned

Mission

Предварительно загруженные данные миссии

Flight Control and Navigation Sensing

Pre / Post Flight BIT

Отчет о состоянии

Предварительно запрограммированные планы миссии и отменыШирокое разделение требований (мили)
0Дистанционно

Пилотируемый

Автомобиль

Зондирование управления полетом (ориентация, скорость)

Носовая камера

Телеметрические данные

Команды дистанционного пилота

Н / ДУправление пилотом

Средние уровни автономии, такие как реактивная автономия и высокие уровни, использующие когнитивную автономию, в некоторой степени уже дост игнуты и являются очень активными областями исследований.

Реактивная автономия

Реактивная автономия, такая как коллективный полет, предотвращение столкновений в реальном времени, отслеживание стен и центрирование коридора, зависит от телекоммуникаций и ситуационной осведомленности обеспечивается датчикми дальности: оптический поток, лидары (световые радары), радары, сонары.

Большинство датчиков дальности анализируют электромагнитное излучение, отражается от окружающей среды и приближается к датчику. Камеры (для визуального потока) как простые приемники. Лидары, радары и сонары (со звуковыми механическими волнами) излучают и принимают волны, измеряя время прохождения туда и обратно. Камеры БПЛА не требуют излучающей мощности, что снижает общее потребление.

Радары и гидролокаторы в основном используются в военных целях.

Реактивная автономия в некоторых формах уже достигла потребительских рынков: она может стать широко доступной менее чем через десять лет.

Новейшие (2013 г.) уровни автономности для текущих

Одновременная локализация и отображение

SLAM объединяет одометрию и внешние данные для представления мира и положения БПЛА в нем в трех измерениях. Навигация на большой высоте на открытом воздухе не требует больших вертикальных полей обзора и может полагаться на координаты GPS (что делает ее более простой картографической, чем SLAM).

Две связанные области исследований: фотограмметрия и LIDAR, особенно в 3D-средах на малых высотах и ​​внутри помещений.

Рой

Рой роботов относится к сетям агентов, которые могут динамически сконфигурировать, когда элементы покидают или входят в сеть. Они обеспечивают большую гибкость, чем сотрудничество между агентами. Рой может путь открыть к слиянию данных. Некоторые вдохновленные биологией стайи используют используют маневры рулевого управления и стайки.

Будущий военный потенциал

В военном американском Хищники и Жнецы предназначены для контртеррористических операций и в боевых действиях, в которых противник не имеет достаточной огневой мощи, чтобы их сбить. Они не предназначены для противостояния противовоздушной обороне или бою-воздух. В сентябре 2013 года глава США Боевое воздушное командование заявило, что в настоящее время беспилотные летательные аппараты были «бесполезны в оспарива системе среде», если пилотируемые самолеты не были там, чтобы защитить их. В отчете Исследовательской службы Конгресса (CRS) за 2012 год говорилось, что в будущем беспилотные летательные аппараты могут выполнять задачи, выходящие за рамки разведки, наблюдения, разведки и нанесения ударов; в отчете CRS в качестве будущих начинаний перечислялись боевые действия «воздух-воздух» («более трудная задача будущего»). Комплексная дорожная карта по беспилотным системам Министерства обороны на 2013–2038 годы предусматривает более важное место для БПЛА в бою. Проблемы включают расширенные возможности, взаимодействие человека и БПЛА, управление повышенным потоком информации, повышенную автономность и специальные боеприпасов для БПЛА. Проект систем систем DARPA или работа General Atomics может предвещать будущие сценарии ведения войны, в последнем случае раскрываются рои Avenger, оснащенные High Energy Liquid. Система лазерной защиты (АД).

Когнитивное радио

Технология когнитивного радио может иметь приложения для БПЛА.

Возможности обучения

БПЛА могут использовать распределенные нейронные сети.

Рынок

Военные

По состоянию на 2020 год семнадцать стран имеют на вооружении БПЛА, и более 100 стран используют БПЛА в качестве военных. На мировом рынке военных БПЛА доминируют компании из США и Израиля. По данным продаж, доля США на военном рынке в 2017 году составила более 60%. Четыре из пяти американских производителей военных, включая General Atomics, Lockheed Martin, Northrop Grumman и Boeing, за это следует китайская компания CASC. Израильские компании в основном сосредоточены на небольших системах наблюдения БПЛА, и по количеству беспилотников Израиль отсортировал на рынок 60,7% (2014 г.) БПЛА, в то время как Соединенные Штаты экспортируют 23,9% (2014 г.); Основными импортерами военных БПЛА Великобритания (33,9%) и Индия (13,2%). Только в своих Штатах в 2014 году эксплуатировалось более 9000 военных БЛА. General Atomics является доминирующим линейки продуктов Global Hawk и Predator / Mariner systems.

Гражданские

На рынке гражданских беспилотников доминируют китайские компании. Один только китайский производитель дронов DJI имеет 74% гражданского рынка в 2018 году, при этом ни одна другая компания не занимает более 5%, а прогноз мировых продаж в 2020 году составляет 11 миллиардов долларов. За ним следует китайская компания Yuneec, американская компания 3D Robotics и французская компания Parrot со значительным разрывом в доле рынка. По состоянию на март 2018 года в Федеральном управлении гражданской авиации США было зарегистрировано более миллиона БПЛА (878000 любительских и 122000 коммерческих). NPD 2018 указывает на то, что люди все чаще покупают более продвинутые функции с 33-процентным ростом как в сегменте рынка за 500+, так и за 1000 долларов США.

Рынок гражданских БПЛА относительно нового по сравнению с военным. Компании появляются как в развитых, так и в разных странах. Многие стартапы на ранней стадии получили поддержку от инвесторов, как в правительственных агентствах, как в случае с Индией. Некоторые университеты предоставляются исследовательские и учебные программы или степени. Частные организации также предоставляют онлайн-программы и программы личного обучения как для отдыха, так и для коммерческого использования БПЛА.

Потребительские дроны также широко используются военными организациями по всему миру из-за рентабельности потребительских товаров. В 2018 году израильские военные начали использовать беспилотные летательные аппараты серий DJI Mavic и Matrice для легких разведывательных миссий, поскольку гражданские дроны проще в использовании и имеют более высокую надежность. Беспилотные летательные аппараты DJI также является наиболее широко используемой коммерческой беспилотной авиационной системой, которую использует США.

К 2021 году мировой рынок БПЛА достиг 21,47 млрд долларов США, а рынок Индии достиг отметки в 885,7 млн ​​долларов США к 2021 году.

Освещенные дроны, раскрутка в ночных дисплеях в художественных и рекламных целях.

Транспорт

AIA сообщает, что беспилотные летательные аппараты для крупных грузов и пассажиров должны быть сертифицированы и внедрены в течение следующих 20 лет. Ожидается, что с 2018 года появятся большие дроны с сенсорами; ближнемагистральные, маловысотные грузовые суда за пределами города с 2025 г.; дальнемагистральные грузовые рейсы к середине 2030-х годов, а затем пассажирские рейсы к 2040 году. Расходы на исследования и разработки должны вырасти с нескольких сотен миллионов долларов в 2018 году до 4 миллиардов долларов к 2028 году и 30 миллиардов долларов в 2036 году.

Сельское хозяйство

«Временный глобальный спрос на производство продуктов питания растут экспоненциально, ресурсы истощаются, сельхозугодья сокращаются», сельскохозяйственная рабочая сила становится все более дефицитной, существует острая потребность в более удобные и умные сельскохозяйственные решения, чем традиционные методы, и ожидается, что робототехника будет прогрессировать. Сельскохозяйственные дроны используются в таких областях, как Африка, для сельскохозяйственного развития устойчивого сельского хозяйства.

Правоохранительные органы

Поли могут использовать дроны для таких приложений, как поисково-спасательные операции и мониторинг трафика.

Рекомендации по разработке

Имитация животных - этология

Махающие крылья орнитоптеры, имитирующие птицы или насекомых, занимающиеся областью исследований в микробПЛА. Присущая им скрытность рекомендует их для шпионских миссий.

Nano Hummingbird коммерчески доступны, в то время как микробПЛА весом менее 1 грамма, вдохновленные мухами, хотя и с использованием троса, могут «приземляться» на вертикальные поверхности.

Другие проекты включают «жуков» и другие насекомые.

Исследования изучают миниатюрные сенсоры оптического потока, называемые имитирующими сложными глазами насекомых, образованные из нескольких граней, которые могут передавать данные для обработки оптического потока, а также несоответствия интенсивности света.

Endurance

UEL UAV-741 Двигатель Ванкеля для работы БПЛА Время полета относительно массы небольших (менее 1 кг) дронов

Выносливость БПЛА не ограничивается физиологическими возможностями человека пилот.

Из-за своего небольшого размера, малого веса, низкой вибрации и высокого отношения мощности к весу, роторные двигатели Ванкеля используются во многих больших БЛА. Их роторы двигателей не могут заедать; двигатель не подвержен ударному охлаждению при спуске и не требует обогащенной топливной смеси для охлаждения на большой мощности. Эти атрибуты уменьшают расход топлива, увеличивая дальность полета или полезную нагрузку.

Правильное охлаждение дрона необходимо для долгосрочной эксплуатации дрона. Перегрев и последующий отказ двигателя - наиболее частая причина поломки дрона.

Водородные топливные элементы, использующие водородную энергию, могут продлить срок службы небольших БПЛА до нескольких часов.

Долговечность микровоздушных аппаратов пока лучше всего достигается с помощью беспилотных летательных аппаратов с машущим крылом, за которые следуют самолеты и мультикоптеры, стоящие последними из-за более низкого числа Рейнольдса.

БПЛА на солнечно-электрической энергии, концепция, используемая отстаиваемая AstroFlight Sunrise в 1974 году. достигли времени полета в несколько недель.

Атмосферные спутники на солнечных батареях ("допустиматы"), предназначенные для работы на высоте более 20 км (12 миль или 60 000 футов) в течение пяти лет, могут выполнять свои обязанности более экономично и с большей универсальностью, чем околоземная орбита спутники. Вероятные приложения включают, аварийное восстановление, получение изображений Земли и связь.

Электрические БПЛА с питанием от микроволнового излучения или лазерного излучения являются другими потенциальными решениями для повышения выносливости.

Еще одним применением БПЛА с высокой продолжительностью действия было «пристально смотреть» на поле боя в течение длительного интервала (ARGUS-IS, Gorgon Stare, Integrated Sensor Is Structure) для записи событий, которые могут быть воспроизведены в обратном направлении для действий на поле боя.

Длительные полеты на выносливость
БПЛАВремя полета. часы: минутыДатаПримечания
Boeing Condor 58:111989В настоящее время самолет находится в Музее авиации Хиллера.
General Atomics GNAT 40:001992
ТАМ-5 38:5211 августа 2003 г.Самый маленький БПЛА, пересекший Атлантику
QinetiQ Zephyr Solar Electric54:00Сентябрь 2007 г.
RQ-4 Global Hawk 33:0622 марта 2008 г.Установил рекорд выносливости для полномасштабного действующего беспилотного самолета.
QinetiQ Zephyr Solar Electric82:3728–31 июля 2008 г.
QinetiQ Zephyr Solar Electric336: 229–23 июля 2010 г.

Надежность

Улучшения надежности анализа все аспекты систем БПЛА с использованием методов инженерии устойчивости и отказоустойчивости.

Индивидуальная надежность включает в себя надежность полетных контроллеров для обеспечения безопасности без чрезмерного дублирования для минимизации стоимости и веса. Кроме того, динамическая оценка диапазона полета позволяет создавать устойчивые к повреждениям БПЛА, используя нелинейный анализ с помощью специально разработанных петель или нейронных сетей. Ответственность за программное обеспечение БПЛА смещается в сторону проектирования и сертификации программного обеспечения бортового радиоэлектронного оборудования.

Устойчивость роя включает поддержание эксплуатационных возможностей и реконфигурацию задач при сбоях блока.

Приложения

Существует множество гражданских, коммерческое, военное и аэрокосмическое применение для БПЛА. К ним относятся:

гражданский
отдых, помощь при стихийных бедствиях, археология, сохранение биоразнообразия и среды обитания, правоохранительные органы, преступность и терроризм,
коммерческое
воздушное наблюдение, кинопроизводство, журналистика, научные исследования, геодезия, грузовой транспорт, горнодобывающая промышленность, производство, лесное хозяйство, солнечное сельское хозяйство, тепловая энергия, порты и сельское хозяйство
Военное дело
Разведка, атака, разминирование и стрельба по мишеням

Существующие БПЛА

БПЛА разрабатываются и развертываются во многих странах мира. Из-за их широкого распространения не существует исчерпывающего списка систем БПЛА.

Экспорт БПЛА или технологий, способных нести полезную нагрузку 500 кг на расстояние не менее 300 км, ограничен во многих странах Управлением по ракетным технологиям. Режим.

События

Безопасность и защита

Плакат Министерства сельского хозяйства США, предупреждающий об опасности полетов БПЛА вблизи лесных пожаров

Воздушное движение

БПЛА могут угрожать безопасности воздушного пространства множеством способов, включая непреднамеренные столкновения или другие помехи другим воздушным судам, преднамеренные атаки или отвлечение пилотов или диспетчеров полетов. Первый инцидент столкновения беспилотника с самолетом произошел в середине октября 2017 года в Квебеке, Канада. Первый зарегистрированный случай столкновения беспилотного летательного аппарата с воздушным шаром произошел 10 августа 2018 года в Дриггс, штат Айдахо, США; хотя воздушный шар не получил значительных повреждений и не получил травм у трех пассажиров, пилот воздушного шара сообщил об инциденте в NTSB, заявив, что «Я надеюсь, что этот инцидент поможет создать разговор об уважении к природе, воздушное пространство и правила и положения ". В недавних случаях беспилотные летательные аппараты, влетающие в аэропорты или вблизи них, отключали их на длительные периоды времени.

Злонамеренное использование

БПЛА могут быть загружены опасным грузом и врезаться в уязвимые цели. Полезные нагрузки могут включать взрывчатые вещества, химические, радиологические или биологические опасности. БПЛА с обычно нелетальной полезной нагрузкой могут быть взломаны и использованы в злонамеренных целях. Государства разрабатывают системы противодействия БПЛА для противодействия этой угрозе. Однако это оказывается трудным. Как заявил д-р Дж. Роджерс в интервью AT: «В настоящее время ведутся большие споры о том, как лучше всего бороться с эт ими небольшими БПЛА, независимо от того, используются ли они любителями, доставляющими немного неудобств или в большей степени. зловещим образом со стороны террориста ».

К 2017 году дроны использовались для сброса контрабанды в тюрьмы. Дроны вызвали значительные разрушения в аэропорту Гатвик в декабре 2018, что потребовало развертывания британской армии.

Противодействие беспилотной авиационной системе

итальянской армии солдат 17-го зенитного дивизиона Артиллерийский полк "Сфорцеска" с портативным глушителем CPM-Drone в Риме

Злонамеренное использование БПЛА привело к разработке технологий противодействия беспилотной авиационной системе (C-UAS), таких как Aaronia, которые были установлены в крупных международных аэропортах. Зенитные ракетные системы, такие как Iron Dome, также совершенствуются с использованием технологий C-UAS.

Уязвимости в системе безопасности

Интерес к кибербезопасности БПЛА резко возрос после инцидента с захватом видеопотока БПЛА Predator в 2009 году, когда исламские боевики использовали дешевое готовое оборудование для потоковой передачи видео. питается с БПЛА. Другой риск - возможность угона или глушения БПЛА в полете. Несколько исследователей безопасности обнародовали некоторые уязвимости коммерческих БПЛА, а в некоторых случаях даже предоставили полный исходный код или инструменты для воспроизведения своих атак. На семинаре по БПЛА и конфиденциальности в октябре 2016 года исследователи из Федеральной торговой комиссии показали, что они смогли взломать три различных потребительских квадрокоптера, и отметили, что производители БПЛА могут сделать свои БПЛА более совершенными безопасность с помощью основных мер безопасности, таких как шифрование сигнала Wi-Fi и добавление защиты паролем.

Лесные пожары

В Соединенных Штатах полеты близко к лесным пожарам наказываются штрафом в размере не более 25 000 долларов США. Тем не менее, в 2014 и 2015 годах воздушной поддержке пожаротушения в Калифорнии несколько раз препятствовали, в том числе на Lake Fire и North Fire. В ответ законодатели Калифорнии представили законопроект, который позволит пожарным выводить из строя БПЛА, вторгшиеся в ограниченное воздушное пространство. Позднее FAA потребовало регистрации большинства БПЛА.

Использование БПЛА также исследуется для помощи в обнаружении лесных пожаров и борьбе с ними, будь то наблюдение или запуск пиротехнических устройств для запуска обратных пожаров.

Постановление

Этические проблемы и связанные с БПЛА аварии заставили страны регулировать использование БПЛА.

Бразилия

В 2017 году Национальное агентство гражданской авиации (ANAC) регулировало работу дронов посредством специального постановления о гражданской авиации Бразилии № 94/2017 (RBAC-E № 94/2017).). Регламент ANAC дополняет правила эксплуатации дронов, установленные Департаментом контроля воздушного пространства (DECEA) и Национальным агентством электросвязи (ANATEL).

Канада

В 2016 году Transport Canada предложила ввести новые правила, которые потребуют, чтобы все БЛА весом более 250 граммов были зарегистрированы и застрахованы, а операторы должны были бы быть минимальным возрастом и сдать экзамен для получения лицензии. Пересмотренные правила вступают в силу с июня 2019 года.

Ирландия

Управление авиации Ирландии (IAA) требует, чтобы все БПЛА весом более 1 кг регистрировались вместе с БПЛА массой 4 кг. или более, требующие лицензии, выдаваемой IAA.

Италия

ENAC (Ente Nazionale per l'Aviazione Civile), то есть Управление гражданской авиации Италии по техническому регулированию, сертификации, надзору и контролю в области гражданской авиации, 31 мая 2016 г. издал очень подробный регламент для всех БПЛА, определяющий, какие типы транспортных средств могут использоваться, где, для каких целей и кто может их контролировать.. Постановление касается использования БПЛА в коммерческих и развлекательных целях. Последняя версия была опубликована 22 декабря 2016 года.

Япония

В 2015 году Бюро гражданской авиации в Японии объявило, что «UA / Drone» (относится к любому самолету, винтокрылому летательному аппарату, планеру или дирижаблю, который не может вместить кого-либо на борту и может управляться дистанционно или автоматически) не должен (A) летать вблизи аэропортов или над ними, (B) не летать на высоте более 150 метров над поверхностью земли / воды, (C) не пролетать над городской зоной и пригородом (поэтому разрешается только сельская местность.) UA / дрон должен управляться вручную и на линии обзора Прицел (VLOS) и так далее. БПЛА / дрон не должен летать рядом с какими-либо важными зданиями или объектами страны, включая ядерные. UA / дрон должен точно соответствовать Закону о радио Японии.

Мексика

По состоянию на ноябрь 2019 года Norma Oficial Mexicana NOM-107-SCT3-2019 и CO AV-23/10 R4 меморандум регулируют использование БПЛА или «дистанционно пилотируемых самолетов» в Мексике.

Нидерланды

По состоянию на май 2016 г. голландская полиция тестирует обученных белоголовых орлов на перехват беспилотных летательных аппаратов.

Южная Африка

В апреле 2014 г., Управление гражданской авиации ЮАР объявило, что оно будет пресекать незаконные полеты БПЛА в воздушном пространстве Южной Африки. Разрешены «дроны-любители» весом менее 7 кг на высоте до 500 м с ограниченной прямой видимостью ниже высоты самого высокого препятствия в пределах 300 м от БПЛА. Для таких транспортных средств не требуется лицензии.

Объединенные Арабские Эмираты

Чтобы управлять дроном в Дубае, граждане должны получить сертификат об отсутствии возражений от Управления гражданской авиации Дубая (DCAA). Этот сертификат можно получить в Интернете.

Соединенное Королевство

С декабря 2018 года БПЛА весом 20 кг (44 фунта) или менее должны летать в пределах поля зрения оператора. В населенных пунктах БПЛА должны находиться на расстоянии 150 футов (46 м) от людей и не могут летать над большими скоплениями людей или над населенными пунктами.

В июле 2018 года стало незаконным полеты БПЛА на расстояние более 400 футов ( 120 м) и летать в пределах 1 километра (0,62 мили) от самолетов, аэропортов и аэродромов.

С 30 ноября 2019 года любой, кто летает на дроне весом от 250 до 20 кг, должен зарегистрироваться в Управлении гражданской авиации (CAA). Пилотам требуется идентификатор флаера, а тем, кто управляет дроном, - идентификатор оператора. Правила распространяются как на любителей, так и на профессиональных пользователей.

США

Использование в развлекательных целях

С 21 декабря 2015 года все БЛА для хобби весом от 250 до 25 кг необходимо регистрировать. с FAA не позднее 19 февраля 2016 года.

Новый процесс регистрации БПЛА FAA включает следующие требования:

  • Правомочные владельцы должны зарегистрировать свои БПЛА до полета. Некоммерческие полеты больше не подлежат регистрации.
  • Если владельцу меньше 13 лет, регистрацию в FAA должны пройти родители или другое ответственное лицо.
  • БПЛА должны иметь маркировку регистрационный номер, выданный FAA.
  • Регистрационный сбор составляет 5 долларов. Срок действия регистрации составляет 3 года и может быть продлен еще на 3 года по ставке 5 долларов США.
  • Единая регистрация применяется ко всем БПЛА, принадлежащим физическому лицу. Отсутствие регистрации может повлечь за собой гражданские штрафы в размере до 27 500 долларов США и уголовные наказания до 250 000 долларов США и / или тюремное заключение на срок до трех лет.

19 мая 2017 года по делу Taylor v. Huerta, США. Апелляционный суд округа Колумбия постановил, что правила регистрации беспилотных летательных аппаратов Федерального агентства гражданской авиации 2015 года нарушали правила 2012 года. Согласно постановлению суда, хотя коммерческие операторы дронов обязаны регистрироваться, рекреационные операторы - нет. 25 мая 2017 года, через неделю после решения Тейлора, сенатор Дайан Файнштейн представила в Конгрессе S. 1272, Закон о федерализме дронов от 2017 года.

Коммерческое использование

21 июня 2016 года Федеральное управление гражданской авиации объявило о правилах коммерческой эксплуатации малых БПЛА (sUAS) весом от 0,55 до 55 фунтов (примерно от 250 г до 25 кг) включая полезную нагрузку. Правила, исключающие любителей, требуют присутствия на всех операциях лицензированного удаленного пилота в команде. Аттестация на эту должность, доступная любому гражданину не моложе 16 лет, может быть получена исключительно путем прохождения письменного теста и последующей подачи заявления. Те, кто имеет лицензию спортивного пилота или выше и имеют текущий полетный экзамен, могут бесплатно сдать экзамен по конкретным правилам онлайн на веб-сайте faasafety.gov. Другие кандидаты должны сдать более полный экзамен в центре авиационных испытаний. Все лицензиаты обязаны проходить курсы проверки каждые два года. В настоящее время нет оценок для более тяжелых БПЛА.

Коммерческая эксплуатация ограничена дневным светом, прямой видимостью, скоростью менее 100 миль в час, менее 400 футов и только воздушным пространством класса G, и не могут летать над людьми или управляться с движущегося транспортного средства. Некоторые организации получили отказ или сертификат авторизации, который позволяет им выходить за рамки этих правил. 20 сентября 2018 г. State Farm Insurance в партнерстве с и стало первым в Соединенных Штатах Америки, управляющим беспилотным летательным аппаратом «Beyond-Visual-Line-Of-Sight» (BVLOS) и над людьми, находящимися ниже отказ от требований FAA Part 107. Полет был совершен на ферме штата Вирджиния Tech Kentland за пределами кампуса Блэксбурга на автомобиле SenseFly eBee, командиром самолета был Кристиан Кан, сотрудник Службы претензий в связи с погодными катастрофами State Farm (пилот частей 107 и 61). Кроме того, отказ CNN в отношении беспилотных летательных аппаратов, модифицированных для предотвращения травм, позволяет летать над людьми, в то время как другие исключения разрешают полеты в ночное время со специальным освещением или операции вне прямой видимости для сельского хозяйства или проверки железнодорожных путей.

До этого Согласно заявлению, любое коммерческое использование требует полной лицензии пилота и отказа FAA, которых были предоставлены сотни.

Государственное использование

Использование БПЛА в правоохранительных целях регулируется на уровне штата.

В Орегоне правоохранительным органам разрешено использовать беспилотные летательные аппараты без вооружения. ордер, если есть достаточно оснований полагать, что текущая среда представляет неминуемую опасность, в которой дрон может получать информацию или помогать людям. В противном случае необходимо получить ордер с максимальным периодом взаимодействия 30 дней.

См. Также

Ссылки

Библиография

  • Вагнер, Уильям (1982), Lightning Bugs и другие дроны-разведчики; История о беспилотных самолетах-шпионах Райана, Armed Forces Journal International: Aero Publishers, ISBN 978-0-8168-6654-0

Внешние ссылки

На сайте Wikimedia Commons есть СМИ относится к Беспилотным летательным аппаратам.
Викицитатник содержит цитаты, относящиеся к: Дронам

Дополнительная литература

Последняя правка сделана 2021-06-20 14:22:34
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте