Flight platform

The flight (experimental) platform of the UAS test site is a software and hardware complex that provides all types of UAS flight tests. The UAV, as a test object, has different levels of technical maturity, reliability and safety at different stages of its life cycle. Therefore, the flight platform is designed to provide flight tests throughout the entire UAV development process (from the technology demonstrator to the prototype subject to certification).

 

The flight platform is designed to automate the functions of the UAS test site officials / personnel during UAS flights planning and maintenance at various flight mission stages. It provides a solution to the problems of conducting full-scale UAV flight experiments based on automatic reception, processing and display of information received from surveillance sensors and other sources of information.

СХЕМА 2.png

The flight platform provides:

  • observation of air and ground situation as well as experimental UAVs surveillance using technologically independent means of cooperative and non-cooperative surveillance, on-board and ground based

  • measurement of UAV kinematic parameters and characteristics, their registration, processing, documentation and reproduction of data

  • ensuring the safety of UAV flight tests by implementing algorithms for assessing the ground, air and meteorological conditions, predicting the conditions for safely maintaining parameters to ensure UAV stability and manageability, generating and issuing early warning information about potential conflict situations, the threat of a UAV collision with other objects in the air and on the ground, a collision with the ground, obstacles, getting UAVs into dangerous weather conditions, preventing the UAV from reaching critical angles of attack

  • formation of a unified information and control field for participants of flight and ground tests (control group, UAS ground crew, observation posts, flying laboratories, calculations of test support facilities)

  • automation of UAV flight tasks development taking into account the ground and air conditions and test tasks when interacting with the UAS test site digital platform

  • management of the UAS test site facilities and test units on the ground and in the air during the preparation and conduct of flight experiments

  • providing visualization of the ground and air situation at the workstations of the flight experiment control group officials and at the collective use display facilities

  • assessment of the current meteorological situation and automated forecasting of its development in the flight area using data from ground and onboard facilities

The flight platform includes the following functional subsystems:

  • subsystem for monitoring air and ground conditions

  • subsystem for measuring UAS parameters

  • subsystem for monitoring and preventing threats of UAV collision with air and ground objects, falling into adverse weather conditions, etc.

  • ground and air communication subsystem

  • flight experiment planning subsystem

  • test site management subsystem

СХЕМА 4.png

The flight platform technical and hardware components include:

  • radar station for detecting small-sized UAVs in the near zone

  • ground-based meteorological support facilities

  • video surveillance system for UAV flights

  • UAS with flying UAV laboratory and support aircraft equipment

  • complex of UAV surveillance, control and flight control facilities

  • automated workplace for displaying and managing three-dimensional information

  • trajectory measurement tools based on navigation satellite systems

  • aircraft noise measurement equipment

  • vibration measurement equipment

  • equipment for measuring the atmosphere meteorological parameters from an unmanned aircraft

  • mobile UAV flight control point

Измерение параметров функционального состояния БВС

Подсистема измерений позволит измерять кинематические параметры движения БВС (траекторные измерения), вибрации конструкции и авиационный шум. Помимо выполнения измерений, она позволит осуществлять оперативную оценку кондиционности полученного в результате измерений материала, его обработку, документирование и воспроизведение.

Траекторные измерения

При выполнении испытаний для точной фиксации траектории БВС на всех этапах полета будут использоваться технологии спутниковой навигации. Подсистема траекторных измерений позволит получить эталонные траектории испытуемых БВС, а также оценить качество работы бортовых систем навигации, наблюдения и автоматического управления. Системы траекторных измерений на базе навигационных спутниковых систем позволяют получить сантиметровые и миллиметровые точности оценки координат БВС.

Данные траекторных измерений будут доступны как в режиме реального времени, так и в режиме постобработки. При разработке подсистемы траекторных измерений особое внимание уделяется миниатюризации бортового навигационного оборудования, что позволит использовать его на любых классах испытуемых БВС.

Траекторные измерения.png

Система траекторных измерений на базе навигационных спутниковых систем предназначена для решения следующих задач:

  • оценка прогнозируемой спутниковой обстановки и ожидаемой точности измерений

  • выполнение навигационных измерений по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS

  • регистрация навигационных измерений

  • апостериорная обработка результатов измерений

 

На время выполнения испытаний БВС будут оснащаться бортовым навигационным оборудованием ГНСС с функцией регистрации навигационных измерений, одновременно базовые станции будут вести регистрацию навигационных измерений в месте установки. По окончании испытательного полета записи бортового навигационного оборудования и базовых станции подлежат обработке с помощью программного обеспечения апостериорной обработки навигационных данных.

 

Система траекторных измерений на базе навигационных спутниковых систем будет включать в свой состав следующие составные части:

  • станция базовая наземная

  • оборудование бортовое навигационное ГНСС

  • программное обеспечение апостериорной обработки навигационных данных

Аппаратура передачи данных режима RTK обеспечит скорость передачи данных не ниже 9600 Бод при максимальной задержке не более 1 сек.

Измерение вибрации

Оборудование для измерения вибрации, входящее в состав подсистемы измерений, обеспечит выполнение полного комплекса испытаний по оценке параметров вибрации. Использование бесконтактного метода измерения позволит преодолеть проблему измерения вибрации для БВС, находящихся в воздухе. 

Измерение авиационного шума

С целью измерения уровня авиационного шума БВС и сертификации его по данному параметру в состав Лётной платформы включен портативный терминал мониторинга шума. Он позволит получить необходимые данные для построения акустических портретов объектов и выдачи заключения об экологичности испытываемых БВС.

 

Аппаратура измерения авиационного шума будет обладать следующими характеристиками:

  • класс точности «1» в режиме шумомера по ГОСТ 17187-2010

  • количество каналов измерения - 2

  • диапазон измерения уровня звукового давления  от 25,5 до 140 дБ

  • рабочий диапазон частот в режиме третьоктавного спектра анализа от 6,3 до 

  • 20 000 Гц

  • класс точности  «0» в режиме анализа спектра по ГОСТ Р 8.714-2010

Измерение вибрации.png
Измерение авиационного шума.png

Планирование и управление лётным экспериментом

Подсистема планирования Лётной платформы Полигона БАС обеспечит:

  • планирование выполнения лётного эксперимента (маршрута и профиля) - совместно с Цифровой платформой

  • оптимальную расстановку испытательных полётов в плановой таблице с учетом заранее известных факторов (программа испытаний, доступность персонала) и случайных факторов (метеоусловия, исправность БАС)

  • автоматизацию процесса разработки полетного задания с учетом функциональных возможностей полигона и влияния внешних факторов (метеорологическая, орнитологическая обстановка, ограничения в использовании воздушного пространства и т.д.)

  • визуализацию результатов разработки полетного задания для БВС и функциональных возможностей средств обеспечения полетов на АРМ должностных лиц группы управления летным экспериментом и средствах коллективного пользования

Подсистема управления лётным экспериментом позволит обеспечить:

  • текущий контроль чистоты выдерживания оператором БВС (внешним пилотом) заданных условий проведения эксперимента (в первую очередь жёсткий контроль качества выполнения указанных в полётном листе типовых манёвров и операций)

  • оперативную корректировку качества пилотирования в ходе выполнения лётного эксперимента, заключающуюся в быстрой передаче оператору БВС соответствующих команд (и отсутствующей у него информации) при недостаточно строгом соблюдении условий выполнения полётного задания с целью предотвращения необходимости повторения лётного эксперимента

  • текущий контроль выполнения условий безопасности полёта и быструю передачу оператору БВС соответствующих команд с целью предотвратить возникновение критической ситуации или непреднамеренное превышение лётных (эксплуатационных) ограничений

  • оперативный и количественный анализ поступающей информации для оценки качества и зачётности проведённого эксперимента, уточнения программы очередного опыта и принятия обоснованного решения о возможности дальнейшего изменения параметра, оказывающего определяющее влияние на исследуемые процессы, явления или характеристики БВС

 

Решение вышеуказанных задач будет обеспечиваться путем интеграции данных наблюдения, измерения и метеообеспечения и выдачи их на автоматизированное рабочее место Руководителя лётного эксперимента, созданное с применением технологий трехмерной визуализации обстановки и возможностью сенсорного ввода (на базе АРМ “Виртуоз”).

Наблюдение за участниками движения

Средства наблюдения (системы наблюдения ОВД) в составе Лётной платформы обеспечат наблюдение за всеми участниками движения как в воздухе, так и на земле. Наблюдение будет осуществляться как за объектом испытаний, так и за внешней обстановкой (аэронавигационной, метеорологической, орнитологической).

 

Будет обеспечиваться наблюдение за рулением БВС, взлетом, посадкой и полетом по маршруту), движением других мобильных объектов на территории летного поля экспериментального аэродрома, посредством комплексного применения различных типов источников наблюдения.

Зависимое кооперативное наблюдение

Применение технологий зависимого кооперативного наблюдения позволит наблюдать объекты, оснащённые ответчиками АЗН-В (автоматического зависимого наблюдения-вещания) стандарта 1090 ES, при выполнении полётов на большие расстояния 150 км. Это обеспечит постоянный контроль за объектами в широком диапазоне маршрутов испытательных полетов. Ответчиками будут оснащаться как объекты испытаний, так и летающие лаборатории. Для реализации возможности оснащения любых классов испытуемых БВС будут использоваться малогабаритные ответчики (весом от 16 до 200 г. и мощностью от 2 до 20 Вт, с автономным, либо бортовым питанием)

Зависимое кооперативное наблюдение 1.png
Зависимое кооперативное наблюдение 2.png

Независимое кооперативное наблюдение

Применение технологий независимого кооперативного наблюдения позволит с высокой точностью наблюдать объекты, оснащенные ответчиками ВОРЛ (вторичной обзорной радиолокации) или АЗН-В, не полагаясь на их бортовые навигационные средства. При этом будет обеспечено наблюдение БВС при движении на аэродроме и при выполнении полетов БВС в аэродромной зоне в воздушном пространстве Полигона БАС, а точность наблюдения будет соответствовать параметрам аэродромной многопозиционной системы наблюдения (МПСН).

Независимое кооперативное наблюдение 1.p

Некооперативное радиолокационное наблюдение

Для наблюдения за объектами, не оборудованными ответчиками, будут использоваться средства первичной радиолокации. Они обеспечат:

  • Радиолокационный контроль за движением на рабочей площади аэродрома и обнаружение конфликтных ситуаций

  • Радиолокационный контроль ближнего воздушного пространства 

В качестве первичного радиолокатора (радиолокационной станции обнаружения малоразмерных БВС в ближней зоне) будет использоваться многопозиционный радиолокационный комплекс “Полином”, отвечающий требованиям Росавиации к системам обзора лётного поля и специально модернизированный для наблюдения БВС в трехмерном пространстве.

 

Визуальное наблюдение

Для осуществления визуального наблюдения за объектами будет использоваться Комплекс видеонаблюдения Полигона (КВН БАС). Комплекс КВН позволит:

  • наблюдать ближнее воздушное пространство аэродрома (поле зрения оптических датчиков КВН БАС составляет 360 градусов) на дальности до 3 км с высоким разрешением

  • обнаруживать и сопровождать испытываемые БВС в автоматическом режиме

  • документировать визуальную информацию для дальнейшего использования при анализе результатов испытаний

Комплекс видеонаблюдения создается на базе сертифицированного Росавиацией и МАК передового отечественного комплекса – КСА УВН (Комплекс средств автоматизации удаленного видеонаблюдения), доработанного под нужды обеспечения испытаний.

 

Наблюдение с летающей лаборатории

Помимо визуального наблюдения за объектами испытаний с земли, при необходимости будет осуществляться визуальное наблюдение с борта летающей лаборатории.

Контроль и обеспечение безопасности полетов

Безопасность наземного и воздушного движения БВС будет обеспечиваться Комплексом средств наблюдения, контроля и управления (КСА НКУ) за счет:

  • оперативного предоставления группе руководства полетами информации наблюдения. Будет обеспечено подключение различных источников информации о наземной, воздушной и метеорологической обстановке, наращивание инструментальной емкости и решаемых функциональных задач.

  • формирования ранних предупреждений о потенциально-конфликтных ситуациях и угроз столкновения БВС с другими объектами, находящимися в воздухе и на земле, столкновения с землей, препятствиями, попадания БВС в опасные метеорологические условия

  • контроля отклонений от маршрута и заданной траектории полета БВС на основе плановой информации и информации наблюдения

КСА НКУ создается на основе модернизации системы типа A-SMGCS (Advanced Surface Movement Guidance and Control System). Комплекс будет интегрировать информацию различных источников: средств наблюдения, плановой информации, средств метеообеспечения.

Для отображения наземной и воздушной обстановки руководителю полетов и ведущему инженеру по испытаниям будет предложен инновационный трехмерный интерфейс "Виртуоз".

Взаимодействие между всеми участниками, группой управления испытательными полетами, внешними пилотами БВС будет осуществляться через комплекс средств связи.

В части задач наблюдения КСА НКУ обеспечит:

  • автоматический прием, обработку и отображение координатной и дополнительной информации о мобильных объектах (БВС, пилотируемых воздушных судах (ВС), других летательных аппаратах (ЛА) и транспортных средствах (ТС)), поступающей от различных источников наблюдения.

  • автоматический ввод в сопровождение мобильных объектов по данным источников кооперативного и некооперативного наблюдения с отображением формуляров сопровождения (ФС) с привязкой к отметке мобильного объекта.

Контроль и обеспечение безопасности поле
  • автоматическую привязку информации текущего плана полета к треку для некооперативных мобильных объектов, оборудованных ответчиком АЗН-В или ВРЛ

  • ручную привязку информации текущего плана полета к треку для некооперативных мобильных объектов

  • расчет векторов экстраполированного местоположения сопровождаемых мобильных объектов и отображение вектора упреждения на заданное время и/или расстояние

  • измерение дальности между двумя мобильными объектами или между мобильным объектом и выбранной точкой

  • автоматический расчет и отображение в ФС БАС или пилотируемого ВС, находящегося на схеме захода на посадку, расстояния и/или времени полета до порога взлетно-посадочной полосы (ВПП)

  • автоматический расчет и отображение путевой скорости (в км/час или узлах) в ФС мобильных объектов

В части задач контроля выполнения (мониторинга) полетов БВС, КСА НКУ обеспечит:

  • контроль выдерживания БВС утвержденного маршрута/траектории полета при выполнении полетного задания в ходе летного эксперимента

  • автоматическое обнаружение и выдачу сигнализации об отклонении БВС от утвержденного маршрута, зоны пилотирования или траектории полета

  • автоматическую выдачу сигнализации о занятости ВПП по данным источников наблюдения на аэродроме

  • автоматическое обнаружение и выдачу сигнализации о несанкционированном выезде БВС, пилотируемого ВС или ТС в защитную зону ВПП, а также в другие зоны ограниченного доступа по данным источников наблюдения на аэродроме

  • автоматическое обнаружение и выдачу сигнализации о несанкционированном выезде БВС, пилотируемого ВС или ТС в защитную зону ВПП, а также в другие зоны ограниченного доступа по данным источников наблюдения на аэродроме

  • автоматическое обнаружение и выдачу сигнализации о несанкционированном выезде БВС, пилотируемого ВС или ТС в защитную зону ВПП, а также в другие зоны ограниченного доступа по данным источников наблюдения на аэродроме

  • автоматическое обнаружение по данным источников наблюдения и предупреждение руководителя полетов (РП) о конфликтах в воздушном пространстве и на аэродроме: 

    • между БВС или пилотируемым ВС и другим БВС

    • между БВС или пилотируемым ВС и ТС

    • между БВС или пилотируемым ВС и наземными препятствиями

    • между БВС или пилотируемым ВС и занятой ВПП (при наличии на ней обнаруженного объекта) или ВПП закрытой руководителем полетов

    • между ТС и занятой ВПП (при наличии на ней БВС или пилотируемого ВС)

Комплекс средств наблюдения, контроля и управления полетами БВС будет обладать следующими характеристиками:

  • время реакции (задержки) при вводе команд - не более 1 сек

  • количество источников наблюдения - не менее 16 шт

  • зона обработки информации по высоте - от 0 до 16000 м

  • зона обработки информации  воздушного пространства (в плоскости) - 200 х 200 км

  • зона обработки информации на  рабочей площади аэродрома по площади - не менее 8 x 8  км

  • сопровождение мобильных объектов не менее - 300 шт

  • количество планов полета мобильных объектов не менее - 300 шт

  • время ввода в сопровождение по кооперативным источникам наблюдения не более – 3 секунд или периодов обзора измеряемых параметров системы

  • время ввода в сопровождение по не кооперативным источникам не более - 6 секунд или периодов обзора измеряемых параметров системы

  • индикаторы АРМ операторов будут обеспечивать яркость не менее - 500 кд/м2

Автоматизированное рабочее место отображения и управления трехмерной информацией обеспечит:

  • прием, обработку и отображение информации от средств наблюдения и дополнительной знаковой информации о воздушных судах (ВС) и наземных транспортных средствах (ТС), включая элементы структуры воздушного пространства района аэродрома и наземной инфраструктуры

  • формирование треков или образов ВС (БВС) и ТС по типам и принадлежности

  • отображение формуляров сопровождения (ФС) при входе ВС в зону ответственности полигона БАС  и  удаление  ФС при выходе ВС из неё

  • быстрый просмотр ФС вне зоны ответственности

  • ручное взятие на обслуживание ВС (БВС)

  • автоматический и ручной отброс ФС при их наложении

  • автоматическое формирование и отображение списка потери

  • автоматический прием и отображение на интерфейс метеорологической информации о фактической погоде на ВПП аэродрома и воздушного пространства полигона БАС

  • плавное изменение масштаба на интерфейс в диапазоне от 10 м до 8 000 м и обеспечение смещения точки наблюдения в трех плоскостях (X, Y и Z)

  • реализация ускоренного просмотра ситуации (перспективы) по выполняемым (заданным) процедурам движения ВС (БВС) и ТС 

  • отображение вспомогательной и справочной информации

  • документирование информации о  наземной обстановке и её воспроизведение на АРМ или на АРМ группы управления летным экспериментом

  • непрерывный процесс регистрации (записи) информации с привязкой к текущему времени без влияния на функционирование  АРМ. При этом будет производиться запись цифровой информации как входной, так и выдаваемой на отображение

виртуоз.png

Метеорологическое обеспечение летных экспериментов

Средства метеорологического обеспечения в составе Летной платформы Полигона БАС обеспечат:

  • измерение приземных параметров атмосферы (температура, давления, влажность, скорость и направление ветра), дальности видимости и высоты нижней границы облачности

  • обнаружение опасных явлений погоды, зон осадков и прогноз их перемещения в радиусе 100км

  • измерение профиля температуры в приземном слое атмосферы

  • мониторинг ветровой обстановки в районе аэродрома на дальности до 5000м с автоматической идентификацией опасных ветровых явлений

  • доступ к данным о космической погоде

  • доступ к расширенному прогнозу погоды

Средства метеорологического обеспечения будут передавать данные о фактических метеоусловиях на полигоне, данные метеорологических радиолокационных наблюдений  в радиусе 100 км, данные о ветровой обстановке по согласованным протоколам информационного обмена на АРМ комплекса средств наблюдения, контроля и управления полетами БВС.

Метеорологическое обеспечение летных экс

Автоматизированная метеорологическая информационно-измерительная система будет измерять следующие параметры атмосферы:

  • температура и влажность воздуха у земли (на высоте 2 м от уровня земли)

  • скорость и направление ветра (на высоте 10 м от уровня земли)

  • атмосферное давление

  • метеорологическая дальность видимости

  • высота нижней границы облаков

  • профиль температура воздуха с дискретностью не более 50 м до высоты 1000 м

Пределы допустимой погрешности и диапазоны измерений датчиков температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра, атмосферного давления, метеорологической дальности видимости, высоты нижней границы облаков будут соответствовать разделу 8.2 АП-170 том II "Сертификационные требования к  оборудованию аэродромов и воздушных трасс". 

 

Диапазон измерения профиля температуры: от -50° до +50°С, погрешность измерения профиля температуры ±1,2°С.

 

Метеорологический радиолокационный комплекс будет формировать в радиусе 100км цифровые карты постоянной высоты по следующим основным метеорологическим продуктам: 

  • максимальная отражаемость в слоях 0-1, 1-2, 2-3, ..., 19-20 км в проекции на горизонтальную плоскость

  • максимальное значение радиолокационной отражаемости

  • радиальная составляющая доплеровской скорости в слоях 0-1, 1-2, 2- 3, ..., 19-20 км в проекции на горизонтальную плоскость

  • метеорологические явления и типы облачности

  • опасные явления погоды

  • высота верхней границы радиоэха облачности в проекции на горизонтальную плоскость

  • высота нижней границы радиоэха в проекции на горизонтальную плоскость

  • интенсивность осадков в мм/час по данным радиолокационной отражаемости

 

Система дистанционного зондирования ветровой обстановки на базе импульсного ветрового лидара будет:

  • измерять радиальную скорость на расстоянии до 5000 м с погрешностью измерений ±0,25 м/с в диапазоне  от 1 до 55 м/с.

  • по измеренной радиальной скорости ветра рассчитывать горизонтальные поля ветра на расстоянии до 5000 м с дискретностью 1 м/с по скорости, 10° по  направлению и разрешением 50 м по горизонтали и вертикали

  • определять горизонтальный и вертикальный сдвиги ветра на расстоянии до 5000м

Летающая лаборатория

Для сопровождения БВС с вертикальным взлетом и посадкой и скоростью полета 0-60 км/час будет использована платформа мультироторного типа, а для сопровождения БВС самолётного типа со скоростью полета 80-180 км/час будет использован самолёт. Летающая лаборатория мультироторного типа будет способна сопровождать испытуемые БВС на заданном удалении в автоматическом режиме, передавая испытательной бригаде данные визуального наблюдения.

В качестве полезной нагрузки будет использоваться 3-х осевая гиростабилизированная ТВ камера со следующими характеристиками:

  • разрешение видео - 1920х1080@30к

  • разрешение фото - 4Мп

  • оптический ZOOM - 10X

  • точность стабилизации - 0,05 градусов

  • скорость фокусировки - 1,2 сек

  • Вес - 370 грамм

  • возможна запись на  SD карту  на  борту

 

Функция перехвата управления

Дополнительные возможности по обеспечению безопасности будут предоставляться благодаря реализации функции перехвата управления испытуемым БВС с борта Летающей лаборатории, которая позволит осуществлять безопасную посадку БВС даже в случае неисправности собственной системы управления.

Мобильный пункт контроля полетов

Мобильный пункт контроля полетов БВС позволит расширить зону наблюдения. Он будет обладать следующими характеристиками:

  • принимать и обрабатывать длительные самогенерируемые сигналы с борта БВС, оснащенных транспондерами на частоте (1090 ± 1,0) МГц

  • пропускная способность принимаемых сигналов - не менее 200 ВС и с вероятностью 0,95

  • максимальная дальность приема сигналов - не менее 370 км

  • сектор обзора - от 0 до 360°

  • максимальный угол места - не менее 45°

  • минимальный угол места - не более 0,3°

  • максимальная высота обнаружения - не менее 20 000 м

  • минимальная дальность - не более 1 км

  • потребляемая мощность не более 150 Вт

© 2020 IANS, JSC. All rights reserved.

Any use of the materials is permitted only with the written consent of the Company.

Our social networks:

6f9a03bd4554e5454de1c79f4c91aadf.png
  • YouTube