Устройство пеленгации и определения координат беспилотных летательных аппаратов
Полезная модель относится к области оптотехники, а именно к устройствам пеленгации, ориентирования и навигации движущихся объектов, предназначенных для контроля траектории перемещения беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся в пространстве и определения их точных координат. Целью разработанного устройства является автоматизированное определение координат БЛА по данным камер кругового обзора и отраженному от них лазерному излучению, на основе определения дальности, вертикальных и горизонтальных углов, а так же возможности по лучу лазера оказывать влияние на БЛА (управлять и получать информацию с БЛА). Таким образом, устройство пеленгации и определение координат беспилотных летательных аппаратов состоящий из нескольких камер кругового обзора (с разрешением матрицы от 10 до 80 мегапикселей) углоизмерительного блока для определения направления на БЛА (основанный на определении вертикальных и горизонтальных углов на ориентированном в пространстве мониторе, и с использованием программного обеспечения), блока управления подвижной головкой основанной на точном наведении излучателя на БЛА для измерения дальности, с помощью которых определяем точное местоположение в пространстве БЛА, а автоматизированная система обработки информации позволяет определять направление движения БЛА.
Полезная модель относится к области оптотехники, а именно к устройствам пеленгации, ориентирования и навигации движущихся объектов, предназначенных для контроля траектории перемещения беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся в пространстве и определения их точных координат.
Анализ процесса пеленгации и определения координат беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в особых условиях показывает, что использование спутниковой навигационной системы не всегда возможно, поэтому необходимо применять наземные средства определения пространственных координат [1, 2].
Применение устройства пеленгации и определения координат БЛА позволяет выполнять его поиск и обнаружения, контролировать изменения их поведения для принятия решений для дальнейших действий.
Данное устройство предполагает способ автоматизированного определение координат беспилотных летательных аппаратов. Прототипом данной полезной модели являются патенты SU 1172374A1 (МКИ G01S 3/78) от 26.03.84 г. и 
2349864 от 20.03.09 г. [3, 4].
Данное устройство реализуется в способе автоматизированного определение координат беспилотных летательных аппаратов
В настоящее время определение координат с помощью углоизмерительных устройств связано со сложной работой оператора по точному прицеливанию на БЛА и определения его место положения в пространстве с последующим расчетом его координат в «ручную». На этот процесс у оператора уходит много времени и до принятия решения БЛА исчезает из прямой видимости, что делает не возможным получить информацию о координатах БЛА (фиг.1).
Целью полезной модели является автоматизированное определение пространственных координат БЛА по данным камер кругового обзора и отраженному лазерному излучению, на основе определения дальности, вертикальных и горизонтальных углов с использованием ЭВМ.
Полезная модель позволяет: 1) в автоматическом режиме определять координаты БЛА для управления и передачи разведывательной информации; 2) сократить время обнаружения БЛА и определения координат; 3) снизить среднюю ошибку определения координат, которая будет сведена к инструментальной ошибке средств измерения; 4) исключить мероприятия по визуальному определению полярных координат БЛА; 5) обеспечить независимость времени обнаружения БЛА, определения координат и обработки информации, что позволяет в автоматизированном режиме поддерживать связь прямую и обратную с БЛА.
Данная цель достигается применением камер кругового обзора и лазерного дальномера для подсветки БЛА (в хвостовой части БЛА можно устанавливать трипель - призму для более резкого отраженного сигнала).
Развитие современной элементной базы, в том числе и малогабаритных приемников (видеокамер) и малогабаритных мощных источников излучения, позволяет их разместить в качестве перспективных разведывательных систем для обнаружения и распознавания БЛА и определения их пространственных координат [7, 8].
Работа устройства пеленгации и определение координат беспилотных летательных аппаратов заключается в следующем (фиг.1). Для пеленгации БЛА в зоне ответственности оператора осуществляется с помощью камер кругового обзора 1 (с разрешением матрицы от 10 до 80 мегапикселей), размещенных симметрично и направленных в разные стороны, так что бы вести наблюдение на 360°. Камеры работают по секторно в оптическом диапазоне электромагнитных волн и днем, и ночью. Появление БЛА фиксируется автоматически как помеха 2, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего. Полученные данные обрабатываются на ЭВМ 10, где с помощью программного обеспечения определяются вертикальные и горизонтальные углы БЛА на ориентированном в пространстве мониторе.
Ориентирование монитора в пространстве производится на горизонтальной плоскости с эталонными координатами, а настройка осуществляется автоматически.
Данные о вертикальном и горизонтальном углах наклона поступает на блок управления подвижной головки, в состав которого входят углоизмерительное устройство по вертикали 3, штанги крепления углоизмерительного устройства по вертикали 4, углоизмерительный механизм по горизонтали 5 и подвижная головка 6, которые размещены на платформе углоизмерительного устройства по горизонтали 9. Точное наведение подвижной головки с излучателем и приемником излучения достигается с помощью применения сверхчувствительных электродвигателей обеспечивающие направление излучения на расстоянии до 20 км и более.
Таким образом, блок управления подвижной головки работает следующим образом: сигнал с ЭВМ поступает сразу на углоизмерительные устройства 3 и 5, которые поворачивают подвижную головку в сторону БЛА одновременно, после чего размещенный в ее корпусе ОКГ (готовый к работе на момент наведения) испускает направленное лазерное излучение. В корпусе размещается три ОКГ различных длин волн, который применятся для различных погодных условий. Отраженный сигнал попадает на приемник (где счетное устройство рассчитало дальность до БЛА) и на камеры кругового обзора (работающие как днем, так и ночью), далее информация поступает, на устройство обработки и отображения информации о координатах БЛА (ЭВМ) 10 (фиг.1). Программное обеспечение позволяет определить пространственные координаты БЛА (X, Y, Z) и отобразить их на мониторе. Одновременно с этим, программа позволяет сопоставлять исходные данные координат БЛА на мониторе с вновь подсвеченной лазерным излучением. С помощью корректирующих сигналов углоизмерительных устройств происходит более точного определения координат На устройстве обработки и отображения информации о координатах БЛА и объектов высвечиваются рассчитанные пространственные координаты X, Y, Z (фиг.2).
Описание с формулами определения координат
Дана точка 1 с координатами (X1, Y1, Z1), расстояние между точками 1 и 2 равно D, горизонтальный угол 
1 и вертикальный угол 2 с точки 1 на точку 2 (фиг.2).
Необходимо определить координаты точки 2 (Х2, Y 2, Z2).
Проекции D на оси координат будут соответствовать 
Х, Y и Z.
Тогда: X2=X1+X;
Y2=Y1+Y;
Z2=Z1+Z.
Величины X, Y и Z называются приращениями координат. Их значения определяются следующим образом
X=Dcos(1);
Y=Dsin(1);
Z=Dsin(2).
На основе постоянной корректировки местоположения БЛА на мониторе вырисовывается направление его движения, что позволяет применить ранее запатентованные программные продукты, способы и средства борьбы [7, 8 и 9].
Используемая литература:
1. Дмитриенко А.Г., Плющ А.А., Блинов А.В., Пархоменко А.В. Воздушная разведка в интересах артиллерии; под общ. ред. А.В.Пархоменко. - Пенза: ПАИИ, 2010. - 255 с.: ил.
2. Ростопчин В.В. Элементарные основы оценки эффективности применения беспилотных авиационных систем для воздушной разведки. http://dpla.ru/otklikrostopchin.htm.
3. Авт. свидетельство SU 1172374A1 от 26.03.84. Оптическая система наведения подвижного объекта. МКИ G01S 3/78.
4. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Нашлемная разведывательная система пассивного дальнеметрирования объектов. - ФИПС. Патент 2349864 от 20.03.09.
5. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Насадка к оптико-электронным приборам для визирования объектов при больших углах места. - ФИПС. Патент на полезную модель 83603, 10.06.09.
6. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Малогабаритное устройство измерения углов наклона и азимутов. - ФИПС. Патент на полезную модель 68672, 27.11.07.
7. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Расчет оценки эффективности устройств борьбы с малогабаритными дистанционно-пилотируемыми летательными аппаратами (МДПЛА). - ФИПС. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610849, 19.02.08.
8. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Устройство борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами. - ФИПС. Патент на полезную модель 72754, 27.04.08.
9. Пархоменко А.В., Шишков С.В. и др. Устройство сети-ловушки для борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами. - ФИПС. Патент на полезную модель 72753, 27.04.08.
Устройство пеленгации и определения координат беспилотных летательных аппаратов, состоящее из нескольких камер кругового обзора, работающих в оптическом диапазоне электромагнитных волн днем и ночью, блока для определения направления на БЛА, блока управления подвижной головкой, состоящей из излучателя и приемника излучения, при этом блок управления осуществляет наведения излучателя подвижной головки на БЛА для измерения дальности до него, отличающееся тем, что появление БЛА фиксируется автоматически как помеха, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего, и используя эталонные координаты устройства пеленгации (X 1, Y1, Z1), горизонтальный угол 1 и вертикальный угол 2 (измеренные на ориентированном в пространстве мониторе), с помощью применения сверхчувствительных электродвигателей направляют подвижную головку, которая используя лазерное излучение, измеряет дальность до БЛА D, определяя точное местоположение БЛА в пространстве (Х2,Y2, Z2 ) и рассчитывают на ЭВМ по формулам: Х2=X1 +Х (X=Dcos(1)); Y2=Y1+Y (Y=Dsin(1)); Z2=Z1+Z (Z=Dsin(2)), при этом автоматизированная система обработки информации определяет направление движения БЛА и отображает ее на мониторе ЭВМ.
