RU2817740C1 - Universal complex for distributed control of intelligent robots to combat small-sized unmanned aerial vehicles - Google Patents
Universal complex for distributed control of intelligent robots to combat small-sized unmanned aerial vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817740C1 RU2817740C1 RU2023118089A RU2023118089A RU2817740C1 RU 2817740 C1 RU2817740 C1 RU 2817740C1 RU 2023118089 A RU2023118089 A RU 2023118089A RU 2023118089 A RU2023118089 A RU 2023118089A RU 2817740 C1 RU2817740 C1 RU 2817740C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- uav
- intruder
- universal
- block
- Prior art date
Links
- 230000004297 night vision Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 8
- 241000712893 Impatiens necrotic spot virus Species 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 claims description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 241000283725 Bos Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам обнаружения и обезвреживания малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА).The invention relates to methods and devices for detecting and neutralizing small unmanned aerial vehicles (UAVs).
Известны и широко применяются различные активные и пассивные способы и устройства обнаружения и обезвреживания МБПЛА, попавших в охраняемую зону [1-3].Various active and passive methods and devices for detecting and neutralizing small UAVs that have entered a protected area are known and widely used [1-3].
Недостатки известных устройств заключаются в ограниченных функциональных возможностях, отсутствии мобильности, универсальности, контроля обезвреживания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), невозможности обезвреживания (устранения) и транспортировки беспилотных летательных аппаратов БПЛА-нарушителей, попавших в охраняемую зону.The disadvantages of the known devices are limited functionality, lack of mobility, versatility, control of the neutralization of unmanned aerial vehicles (UAVs), the impossibility of neutralizing (eliminating) and transporting unmanned aerial vehicles of intruder UAVs that have entered the protected area.
В качестве прототипа рассмотрим изобретение «Комплекс распределенного управления интеллектуальными роботами для борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами» [4], который содержит коллектив мобильных наземных роботов высокой проходимости, интеллектуальный навигационный блок, интеллектуальный распознаватель, блок поиска БПЛА-нарушителя с комплексом различных датчиков, блок управления радиоэлектронной борьбы с блоком подавления сигналов управления, навигации, телеметрии и видеосигнала. БПЛА-охотник с блоком мехатронных сеток захвата, блоки питания и пультов управления, БПЛА-нарушитель.As a prototype, consider the invention “Complex of distributed control of intelligent robots for combating small-sized unmanned aerial vehicles” [4], which contains a group of mobile ground robots with high cross-country ability, an intelligent navigation unit, an intelligent recognizer, an intruder UAV search unit with a complex of various sensors, a unit electronic warfare control with a control, navigation, telemetry and video signal suppression unit. UAV-hunter with a block of mechatronic capture grids, power supplies and control panels, UAV-intruder.
Недостатки известного устройства (комплекса) заключаются в следующем:The disadvantages of the known device (complex) are as follows:
1. Низкие (недостаточные) функциональные возможности, которые заключаются в способности уничтожать (обезвреживать) только БПЛА-нарушителей типа квадрокоптера, гексокоптера и другие БПЛА такого типа; комплекс не способен уничтожать (обезвреживать) БПЛА-нарушителей типа вертолет и самолет.1. Low (insufficient) functionality, which consists in the ability to destroy (neutralize) only intruder UAVs such as quadrocopters, hexocopters and other UAVs of this type; the complex is not capable of destroying (neutralizing) intruder UAVs such as helicopters and airplanes.
2. Низкая вероятность правильного уничтожения (низкая надежность уничтожения) БПЛА-нарушителя из-за имеющегося только блока мехатронных сеток захвата БПЛА-нарушителя.2. Low probability of correct destruction (low reliability of destruction) of the intruder UAV due to the available only block of mechatronic mesh for capturing the intruder UAV.
3. Отсутствие возможности контролировать выполнение БПЛА-охотником уничтожение (обезвреживание) БПЛА-нарушителей любого типа.3. The inability to control the destruction (neutralization) of intruder UAVs of any type by a UAV-hunter.
Задачей является создание универсального интеллектуального комплекса распределенного управления для борьбы с малогабаритными БПЛА-нарушителями с улучшенными функциональными возможностями за счет расширения функциональных возможностей обеспечения способности уничтожать не только БПЛА типа квадрокоптер или гексокоптер, но и БПЛА-нарушителей типа вертолет или самолет, а также реализация возможности контроля выполнения задания по уничтожению БПЛА-нарушителя любого типа.The objective is to create a universal intelligent distributed control complex to combat small-sized intruder UAVs with improved functionality by expanding the functionality to ensure the ability to destroy not only quadcopter or hexocopter UAVs, but also helicopter or airplane intruder UAVs, as well as the implementation of control capabilities completing a mission to destroy an intruder UAV of any type.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известное устройство, заявленный универсальный комплекс распределенного управления интеллектуальными роботами содержит коллектив мобильных наземных роботов высокой проходимости (МНРВП) (1), блок поиска БПЛА-нарушителя (2), блок управления радиоэлектронной борьбы (БУРБ) (11), блок экстренной ликвидации БПЛА-нарушителя (БЭЛБПЛАН) (12), блок подавления сигнала управления, навигации, телеметрии и видеосигнала (БПСУНТВ) (20), интеллектуальный навигационный блок (ИНБ) (10), тепловизор (3), космический спутник (КС) (13), 3D цветную видеокамеру (3DЦB) (5), блок позиционирования по горизонту и по наклону (БПГН) (8), камеру ночного видения (КНВ) (7), блок мониторинга территорий (БМТ) (9), интеллектуальный распознаватель (ИР) (4), измеритель направления и скорости ветра (ИНСВ) (17), универсальный БПЛА-охотник (УБПЛАО) (14), блок мехатронных сеток захвата БПЛА-нарушителя (БМСЗБПЛАН) (15), компьютеризованный центральный пульт управления (КЦПУ) (18), блок памяти (БП) (21), универсальный блок питания (УБП) (22), при этом коллектив мобильных наземных роботов высокой проходимости (1), получает информацию от датчиков блока поиска БПЛА-нарушителя (2), подключен к блоку управления радиоэлектронной борьбы (11), который соединен с блоком экстренной ликвидации БПЛА-нарушителя (12) и блоком подавления сигнала управления, навигации, телеметрии и видеосигнала (20).The task is achieved by the fact that, like the known device, the claimed universal complex for distributed control of intelligent robots contains a group of mobile ground-based robots with high cross-country ability (MNRVP) (1), a search unit for an intruder UAV (2), and an electronic warfare control unit (EBURB) ( 11), emergency elimination unit for intruder UAV (BELBPLAN) (12), control, navigation, telemetry and video signal suppression unit (BPSUNTV) (20), intelligent navigation unit (INB) (10), thermal imager (3), space satellite (KS) (13), 3D color video camera (3DCB) (5), horizontal and tilt positioning unit (HPU) (8), night vision camera (KNV) (7), territory monitoring unit (BMT) (9) , intelligent recognizer (IR) (4), wind direction and speed meter (INSV) (17), universal UAV hunter (UBPLAO) (14), mechatronic mesh unit for capturing an intruder UAV (BMSZBPLAN) (15), computerized central console control unit (CCPU) (18), memory unit (BP) (21), universal power supply unit (UPP) (22), while a group of mobile ground robots with high cross-country ability (1) receives information from the sensors of the intruder UAV search unit (2 ), connected to the electronic warfare control unit (11), which is connected to the emergency liquidation unit of the intruder UAV (12) and the control, navigation, telemetry and video signal suppression unit (20).
Новым является то, что универсальный комплекс оборудован следующим: в универсальный комплекс дополнительно введены между дополнительными выходами интеллектуального навигационного блока (ИНБ) (10) и дополнительными входами универсального БПЛА-охотника (УБПЛАО) (14) последовательно соединенными двухнаправленными линиями блок определения задания (БОЗ) (23) и блок наведения на узел БПЛА-нарушителя (БНУБПЛАН) (24) [6-10], а также введен между другими дополнительными выходами и входами интеллектуального навигационного блока (ИНБ) (10) и дополнительными входами и выходами БПЛА-нарушителя (БПЛАН) (16) блок оценки выполнения задания (БОВЗ) (27), отдельным входом подключенным к дополнительному выходу блока мехатронных сеток захвата БПЛА-нарушителя (БМСЗБЛАН) (15) и дополнительным выходам вновь введенным мехатронного блока с зацепом (МБЗ) (26), и блока манипуляторов (БМ) (25), причем мехатронный блок с зацепом (МБС) (26) и блок манипуляторов (БМ) (25) соединены двунаправленными линиями с отдельными входами и выходами с универсальным БПЛА-охотником (УБПЛАО) (14).What is new is that the universal complex is equipped with the following: the universal complex is additionally introduced between the additional outputs of the intelligent navigation unit (INB) (10) and the additional inputs of the universal UAV-hunter (UBPLAO) (14) with sequentially connected bidirectional lines a task determination unit (DBU) (23) and a guidance block to the intruder UAV node (BNUBPLAN) (24) [6-10], and is also introduced between other additional outputs and inputs of the intelligent navigation unit (INB) (10) and additional inputs and outputs of the intruder UAV ( UAV) (16) task evaluation unit (BOVZ) (27), with a separate input connected to the additional output of the mechatronic mesh unit for capturing the intruder UAV (BMSZBLAN) (15) and additional outputs of the newly introduced mechatronic unit with a hook (MBZ) (26) , and a manipulator block (BM) (25), wherein the mechatronic block with a hook (MBS) (26) and the manipulator block (BM) (25) are connected by bidirectional lines with separate inputs and outputs to the universal UAV-hunter (UBPLAO) (14) .
При этом, упомянутый универсальный БПЛА-охотник (14) оснащен мехатронным блоком с зацепом (МБЗ) (26), содержащий карбоновую трубку (КТ) (28), сложенный парашют (СП) (29), стропы парашюта (СП) (30), ПП (31), тонкий карбоновый стержень (ТКС) (32) и стальной зацеп (СЗ) (33), выполненный виде одного крючка, трех крючков или многочисленных крючковAt the same time, the mentioned universal UAV-hunter (14) is equipped with a mechatronic block with a hook (MBZ) (26), containing a carbon tube (CT) (28), a folded parachute (SP) (29), parachute lines (SP) (30) , PP (31), thin carbon rod (TCS) (32) and steel hook (SZ) (33), made in the form of one hook, three hooks or multiple hooks
Кроме того, упомянутый блок манипуляторов (25) содержит следующие последовательно соединенные двунаправленными линиями узел крепления к БПЛА-охотнику (34), трехмерный каркас (35), мехатронный блок управления (МБУ) (36) и блок штырей (37), подключенный двунаправленными линиями к трехмерному каркасу (35).In addition, the mentioned block of manipulators (25) contains the following sequentially connected by bidirectional lines, an attachment point to the UAV-hunter (34), a three-dimensional frame (35), a mechatronic control unit (MCU) (36) and a block of pins (37), connected by bidirectional lines to the three-dimensional frame (35).
Кроме того, трехмерный каркас (35) выполнен в виде круглого обода (39), соединенного двумя полуободами (38), на пересечении соединений которых размещен узел крепления к БПЛА-охотнику (34), причем штыри блока штырей (37) крепятся к ободу (39) мехатронным блоком управления (МБУ) (36), который также управляет выдвижением штырей блока штырей (37).In addition, the three-dimensional frame (35) is made in the form of a round rim (39), connected by two half-rims (38), at the intersection of the connections of which there is an attachment unit to the UAV-hunter (34), and the pins of the pin block (37) are attached to the rim ( 39) mechatronic control unit (MCU) (36), which also controls the extension of the pins of the pin block (37).
Кроме того, блок оценки выполнения задания (БОВЗ) (27) содержит интерфейс (40), процессор (41), блок памяти (БП) (42), 3D цветную видеокамеру (3DЦB) (43), прибор ночного видения (ПНВ) (44) и тепловизор (45), причем при сравнении текущего изображения (ТИ) и эталонного изображения (ЭИ) используется корреляционный, нейро-нечеткий и структурный анализ.In addition, the task evaluation unit (BOVZ) (27) contains an interface (40), a processor (41), a memory unit (BP) (42), a 3D color video camera (3DCB) (43), a night vision device (NVD) ( 44) and a thermal imager (45), and when comparing the current image (TI) and the reference image (ER), correlation, neuro-fuzzy and structural analysis are used.
Кроме того, блок определения задания (БОЗ) (23) выполнен в виде анализатора и формирователя задания, причем БОЗ (23), анализируя информацию о БПЛА-нарушителя (16), а именно: тип, геометрия, цвет, координаты, скорость и высота полета, синтезирует задание для блока наведения на узел БПЛА-нарушителя (24).In addition, the task definition block (DBU) (23) is made in the form of an analyzer and task generator, and the TDU (23) analyzes information about the intruder UAV (16), namely: type, geometry, color, coordinates, speed and altitude flight, synthesizes the task for the guidance unit to the intruder UAV node (24).
Кроме того, блок наведения на узел БПЛА-нарушителя (БНУБПЛАН) (24) содержит считыватель и анализатор информации, определитель координаты, причем для работы БНУБПЛАН (24) применяются корреляционный, нейро-нечеткий и структурный анализ для распознавания изображений.In addition, the block for targeting the intruder UAV node (BNUBPLAN) (24) contains a reader and information analyzer, a coordinate determiner, and for the operation of BNUBPLAN (24), correlation, neuro-fuzzy and structural analysis for image recognition are used.
Предлагаемый универсальный комплекс иллюстрируется чертежами на фиг. 1-7.The proposed universal complex is illustrated by drawings in Fig. 1-7.
На фиг. 1 представлена структурная схема универсального комплекса.In fig. Figure 1 shows a block diagram of the universal complex.
На фиг. 2 приведена структурная схема мехатронного блока с зацепом; варианты зацепов.In fig. Figure 2 shows a block diagram of a mechatronic unit with a hook; hook options.
На фиг. 3 изображена схема, демонстрирующая уничтожение БПЛА-нарушителя самолетного типа.In fig. Figure 3 shows a diagram demonstrating the destruction of an aircraft-type intruder UAV.
На фиг. 4 даны пояснения к приложению сил к крыльям самолета БПЛА-нарушителя.In fig. 4 provides explanations for the application of forces to the wings of the intruder UAV aircraft.
На фиг. 5 дана структурная схема блока манипуляторов.In fig. Figure 5 shows a block diagram of the manipulator block.
На фиг. 6 показана конструкция и внешний вид трехмерного каркаса.In fig. Figure 6 shows the structure and appearance of the three-dimensional frame.
На фи. 7 представлена структурная схема блока оценки выполнения задания.On fi. Figure 7 shows a block diagram of the task completion evaluation block.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, содержащая следующие элементы, узлы и блоки:In fig. Figure 1 shows a block diagram of the proposed device, containing the following elements, components and blocks:
1 - коллектив мобильных наземных роботов высокой проходимости (МНРВП);1 - a group of mobile ground robots with high cross-country ability (MNRVP);
2 - блок поиска БПЛА-нарушителя;2 - search unit for intruder UAV;
3 - тепловизор;3 - thermal imager;
4 - интеллектуальный распознаватель (ИР);4 - intelligent recognizer (IR);
5 - 3D цветная видеокамера (3DЦB);5 - 3D color video camera (3DCB);
6 - направленный микрофон с встроенной видеокамерой изменяемого увеличения и перестраиваемый лазер (НМВВИУПЛ);6 - directional microphone with a built-in variable-magnification video camera and a tunable laser (NMVVIUPL);
7 - камера ночного видения (КНВ);7 - night vision camera (NVC);
8 - блок позиционирования по горизонту и по наклону (БПГН);8 - horizontal and tilt positioning unit (HBPN);
9 - блок мониторинга территорий (БМТ);9 - territory monitoring unit (BMT);
10 - интеллектуальный навигационный блок (ИНБ);10 - intelligent navigation unit (INB);
11 - блок управления радиоэлектронной борьбы (БУРБ);11 - electronic warfare control unit (BURB);
12 - блок экстренной ликвидации БПЛА-нарушителя (БЭЛБПЛАН)12 - unit for emergency elimination of intruder UAV (BELBPLAN)
13 - космический спутник (КС);13 - space satellite (KS);
14 - универсальный БПЛА-охотник (УБПЛАО);14 - universal UAV-hunter (UBPLAO);
15 - блок мехатронных сеток захвата БПЛА-нарушителя (БМСЗБПЛАН);15 - block of mechatronic meshes for capturing the intruder UAV (BMSZBPLAN);
16 - БПЛА-нарушитель;16 - UAV-intruder;
17 - измеритель направления и скорости ветра (ИНСВ);17 - wind direction and speed meter (INSV);
18 - компьютеризированный центральный пульт управления (КЦПУ);18 - computerized central control panel (CCPU);
19 - универсальный пульт управления (УПУ);19 - universal control panel (UCP);
20 - блок подавления сигналов управления, навигации, телеметрии и видеосигнала (БПСУНТВ);20 - control, navigation, telemetry and video signal suppression unit (BPSUNTV);
21 - блок памяти (БП);21 - memory block (BP);
22 - универсальный блок питания (УБП);22 - universal power supply (UPS);
23 - блок определения задания (БОЗ);23 - task definition block (BOD);
24 - блок наведения на узел БПЛА-нарушителя (БНУБПЛАН);24 - guidance unit to the intruder UAV node (BNUBPLAN);
25 - блок манипулятор (БМ);25 - block manipulator (BM);
26 - мехатронный блок с зацепом (МБЗ);26 - mechatronic block with a hook (MBZ);
27 - блок оценки выполнения задания (БОВЗ).27 - task completion assessment block (BOVZ).
Универсальный комплекс работает следующим образом [4].The universal complex works as follows [4].
Универсальный комплекс функционирует в пяти режимах:The universal complex operates in five modes:
Режим 1 - подготовка к работе (формирование эталонной информации и эталонных изображений, выполнение тестовых операций);Mode 1 - preparation for work (formation of reference information and reference images, performance of test operations);
Режим 2 - дежурство, а в случае появления БПЛА-нарушителя формирование программы работы;Mode 2 - duty, and in the event of an intruder UAV, formation of a work program;
Режим 3 - проведение подготовительной операции: взлет универсального БПЛА-охранника, распознавание БПЛА-нарушителя, подготовка к обезвреживанию БПЛА-нарушителя;Mode 3 - carrying out a preparatory operation: take-off of a universal security UAV, recognition of an intruder UAV, preparation for neutralizing the intruder UAV;
Режим 4 - нейтрализация (уничтожение или захват) БПЛА-нарушителя и видеоконтроль нейтрализации БПЛА-нарушителя.Mode 4 - neutralization (destruction or capture) of an intruder UAV and video monitoring of the neutralization of an intruder UAV.
Режим 5 - транспортировка БПЛА-нарушителя в заданную зону.Mode 5 - transportation of the intruder UAV to a given area.
В первом режиме функционирования предлагаемого универсального комплекса по периметру охраняемой зоны разворачиваются до 10 комплектов устройств (до 10 мобильных наземных роботов высокой проходимости (МНРВП) (1), несущих по 5 универсальных БПЛА-охотников (УБПЛАО) (14); всего до 50 УБПЛАО (14)). Затем в тестовом режиме проверяется функционирование блоков, узлов и приборов универсального комплекса. От космического спутника (КС) (13), 3D цветной видеокамеры (3DЦB) (5), измерителя направления и скорости ветра (ИНСВ) (17) и интеллектуального навигационного блока (ИНБ) (10) воспринимается и записывается в блок памяти (21) эталонная информация (ЭИ) местности, текущие координаты устройств (МНРВП) (1), погодные условия такие как: время суток, скорость и направление ветра, температура воздуха.In the first mode of operation of the proposed universal complex, up to 10 sets of devices are deployed along the perimeter of the protected zone (up to 10 mobile ground robots with high cross-country ability (MNRVP) (1), each carrying 5 universal UAV-hunters (UAVH) (14); in total, up to 50 UAVL ( 14)). Then, in test mode, the functioning of the blocks, components and devices of the universal complex is checked. From the space satellite (KS) (13), 3D color video camera (3DCB) (5), wind direction and speed meter (INSV) (17) and intelligent navigation unit (INB) (10) is perceived and recorded in the memory unit (21) reference information (ER) of the area, current device coordinates (MNRVP) (1), weather conditions such as: time of day, wind speed and direction, air temperature.
Во втором режиме функционирует МНРВП (1), КС (13), НМВВИУПЛ (6), КНВ (7), БПГН (8), БПН (2), БП (21), БПСУНТВ (20), УПУ (19) и КЦПУ (18). Направленный микрофон, снабженный встроенной видеокамерой изменяемого увеличения и перестраиваемым лазером (НМВВИУПЛ) (6) имеет усилитель и микроконтроллер для выделения гармонических сигналов в заданном частотном диапазоне, что позволяет обнаружить БПЛА-нарушитель (16) в любое время суток на расстоянии до 500 метров. Одновременно с НМВВИУПЛ (6) функционирует космический спутник (КС) (13), воспринимающий (считывающий) информацию об охраняемой территории. Тепловую информацию о БПЛА-нарушителей (16) получает тепловизор (3), который фиксирует точечный элемент БПЛА-нарушителей (16) с повышенной температурой (регуляторы и двигатели БПЛА-нарушителя (16) в процессе работы нагреваются). Кроме того, камера ночного видения (КНВ) (7) имеет систему автоматического слежения и ведет визуальное наблюдение за БПЛА-нарушителем (16) в ночное время. Объемная и цветная информация воспринимается 3D цветной видеокамерой (3DЦB) (5). Кроме того, перестраиваемый лазер НМВВИУПЛ (6) высвечивает бесшумные, но объемные БПЛА такие как планеры, воздушные шары. В случае обнаружения БПЛА-нарушителя (16) перечисленными приборами (тепловизором (3), КС (13), ИР (4), 3D цветной видеокамерой (3DЦB) (5), НМВВИУПЛ (6), КНВ (7)) заявленный универсальный комплекс распределенного управления переходит в третий режим функционирования (при этом БПГН (8) отслеживает горизонтальное положение БПЛА-нарушителя (16), также отслеживает его положение в вертикальной плоскости), т.е. происходит позиционирование платформы с приборами тепловизор (3), ИР (4), 3D цветная видеокамера (3DЦB) (5), НМВВИУПЛ (6), КВН (7) в горизонтальной плоскости на угол+/- 90 градусов с углом наклона по горизонту до 45 градусов. Таким образом, в этом режиме путем комплексной системы слежения возможно обнаружение любого БПЛА (мультикоптера, самолета, вертолета, планера, шара).In the second mode, MNRVP (1), KS (13), NMVVIUPL (6), KNV (7), BPGN (8), BPN (2), BP (21), BPSUNTV (20), UPU (19) and KTsPU operate (18). A directional microphone equipped with a built-in variable-magnification video camera and a tunable laser (NMVVIUPL) (6) has an amplifier and a microcontroller for isolating harmonic signals in a given frequency range, which makes it possible to detect an intruder UAV (16) at any time of the day at a distance of up to 500 meters. Simultaneously with NMVVIUPL (6), a space satellite (KS) (13) operates, receiving (reading) information about the protected area. Thermal information about the intruder UAVs (16) is received by a thermal imager (3), which records a point element of the intruder UAVs (16) with an increased temperature (the regulators and engines of the intruder UAVs (16) heat up during operation). In addition, the night vision camera (NVC) (7) has an automatic tracking system and conducts visual surveillance of the intruder UAV (16) at night. Volumetric and color information is perceived by a 3D color video camera (3DCB) (5). In addition, the tunable laser NMVVIUPL (6) illuminates silent but voluminous UAVs such as gliders and balloons. In case of detection of an intruder UAV (16) by the listed devices (thermal imager (3), KS (13), IR (4), 3D color video camera (3DCB) (5), NMVVIUPL (6), KNV (7)) the declared universal complex distributed control switches to the third operating mode (in this case, the BPGN (8) monitors the horizontal position of the intruder UAV (16), and also monitors its position in the vertical plane), i.e. the platform with the thermal imager (3), IR (4), 3D color video camera (3DCB) (5), NMVVIUPL (6), KVN (7) devices is positioned in the horizontal plane at an angle of +/- 90 degrees with a horizontal tilt angle of up to 45 degrees. Thus, in this mode, using a comprehensive tracking system, it is possible to detect any UAV (multicopter, airplane, helicopter, glider, balloon).
В третьем режиме работы происходит взлет универсального БПЛА-охотника (14) и сближение с БПЛА-нарушителем (16). При этом включается блок определения задания (БОЗ) (23), который функционирует, используя информацию от ИНБ (10). Этот БОЗ (23) формирует управляющие команды блоку наведения на узел БПЛА-нарушителя (24) в зависимости от типа БПЛА-нарушителя (16) (квадрокоптер, гексокоптер, вертолет, самолет). БНУБПЛАН (24), используя программное обеспечение и алгоритмы от интеллектуального распознавателя (ИР) (4) и интеллектуального навигационного блока (ИНБ) (10), определяет место (участок) или полностью БПЛА-нарушителя (16), а также определяет тип используемого блока (мехатронных сеток захвата БПЛА-нарушителя (15), мехатронный блок с зацепом (26), блок манипуляторов (25)).In the third operating mode, the universal hunter UAV (14) takes off and approaches the intruder UAV (16). In this case, the task definition block (DBU) (23) is turned on, which operates using information from the IDU (10). This BOS (23) generates control commands for the guidance unit at the intruder UAV node (24) depending on the type of intruder UAV (16) (quadcopter, hexocopter, helicopter, airplane). BNUBPLAN (24), using software and algorithms from the intelligent recognizer (IR) (4) and the intelligent navigation unit (INB) (10), determines the location (area) or the entire intruder UAV (16), and also determines the type of unit used (mechatronic mesh for capturing the intruder UAV (15), mechatronic block with a hook (26), manipulator block (25)).
В четвертом режиме (нейтрализация БПЛА-нарушителя) при получении информации с любого датчика происходит переключение скорости позиционирования блока поиска (2) на малую скорость, включается горизонтальное позиционирование БПГН (8), определяется максимальная амплитуда выходного сигнала БПГН (8) и определяется направление и высота полета БПЛА-нарушителя (16) (временные затраты на данные операции - не более 2 секунд). Данные передаются по цифровому каналу связи на компьютеризированный центральный пульт управления (КЦПУ) (18) для принятия решения о нейтрализации БПЛА-нарушителя (16). Все полученные данные записываются в блок памяти (21) и на электронный диск КЦПУ (18) для последующего разбора правильности выполнения команд другими блоками комплекса и правильности действий оператора.In the fourth mode (neutralization of an intruder UAV), upon receiving information from any sensor, the positioning speed of the search unit (2) switches to low speed, the horizontal positioning of the BPGN (8) is turned on, the maximum amplitude of the output signal of the BPGN (8) is determined, and the direction and altitude are determined flight of the intruder UAV (16) (the time required for these operations is no more than 2 seconds). Data is transmitted via a digital communication channel to a computerized central control panel (CCRC) (18) to make a decision on neutralizing the intruder UAV (16). All received data is recorded in the memory unit (21) and on the electronic disk of the control center (18) for subsequent analysis of the correct execution of commands by other units of the complex and the correctness of the operator’s actions.
Последний этап четвертого режима функционирования комплекса: включаются БУРБ (11), БПСУНТВ (20) и БЭЛБПЛАН (12). БУРБ (11) управляет нейтрализацией БПЛА-нарушителя (16) радиоэлектронными методами. БПСУНТВ (20) подавляет управляющие сигналы БПЛА-нарушителя (16) при ручном управлении или при передаче сигналов телеметрии. БПСУНТВ (20) искажает показания всех навигационных систем и делает невозможным полет БПЛА-нарушителя (16) по заданной программе, подавляет видеосигналы от всех его бортовых видеокамер. Подавление сигналов и искажение информации происходит при работе БУРБ (11), он управляет БПСУНТВ (20) для подавления всех возможных сигналов БПЛА-нарушителя (16), генерирующих до 12 радиочастот, например, частота 2,3-2,5 ГГц (при ручном управлении БПЛА-нарушителем (16)), частота 433 МГц (при использовании модема телеметрии), частота 1,6-1,8 ГГц (управлении от космического спутника (КС) (13)), частота 5, 8 ГГц (работа видеокамер БПЛА-нарушителя (16)). В результате БПЛА-нарушители (16) либо «зависают» на большой высоте (мультикоптеры), либо падают на земную поверхность (мультикоптеры, дроны с крыльями).The last stage of the fourth operating mode of the complex: BURB (11), BPSUNTV (20) and BELBPLAN (12) are turned on. BURB (11) controls the neutralization of the intruder UAV (16) by radio-electronic methods. BPSUNTV (20) suppresses the control signals of the intruder UAV (16) during manual control or when transmitting telemetry signals. BPSUNTV (20) distorts the readings of all navigation systems and makes it impossible for the intruder UAV (16) to fly according to a given program, suppresses video signals from all its on-board video cameras. Suppression of signals and distortion of information occurs during operation of the BURB (11), it controls the BPSUNTV (20) to suppress all possible signals of the intruder UAV (16), generating up to 12 radio frequencies, for example, a frequency of 2.3-2.5 GHz (with manual control of an intruder UAV (16)), frequency 433 MHz (when using a telemetry modem), frequency 1.6-1.8 GHz (control from a space satellite (CS) (13)), frequency 5.8 GHz (operation of UAV video cameras -violator (16)). As a result, intruder UAVs (16) either “hover” at a high altitude (multicopters) or fall to the earth’s surface (multicopters, drones with wings).
Далее происходит сближение УБПЛАО (14) и БПЛА-нарушителей (16) по сигналам бортовой телеметрии УБПЛАО (14), не используя внешнее управление и навигацию. При подлете к БПЛА-нарушителям (16) у УБПЛАО (14) распускаются мехатронные сетки захвата (МСЗ) (15), которые окутывают БПЛА-нарушителей (16) [1-3].Next, the UAV (14) and the intruder UAVs (16) approach each other according to the on-board telemetry signals of the UAV (14), without using external control and navigation. When approaching the intruder UAVs (16), the mechatronic capture nets (MCG) (15) are deployed at the UAV (14), which envelop the intruder UAVs (16) [1-3].
В четвертом режиме также включается либо мехатронный блок с зацепом (МБЗ) (26), либо блок манипуляторов (БМ) (25). Включение БМСЗБПЛАН (15), МБЗ (26) или БМ (25) обеспечивает блок определения задания (БОЗ) (23) через блок наведения на узел БПЛА-нарушителя (16) БНУБПЛАН (24) и УБПЛАО (14). Таким образом, с помощью зацепов МБЗ (26) или манипуляторов (штырей) нейтрализуется также самолет или вертолет. Далее блок оценки выполнения задания (БОВЗ) (27), содержащий цветную 3D видеокамеру (3DЦB) (43), прибор ночного видения (ПНВ) (44), процессор (41), блок памяти (БП) (42), интерфейс (40), а также всю необходимую информацию от интеллектуального навигационного блока (ИНБ) (10) (например, звуковую), оценивает выполнение задания (уничтожение БПЛА-нарушителя (16)).In the fourth mode, either a mechatronic block with a hook (MBZ) (26) or a manipulator block (BM) (25) is also turned on. The activation of the BMSZBPLAN (15), MBZ (26) or BM (25) is ensured by the mission determination unit (DBU) (23) through the guidance unit to the intruder UAV unit (16) BNUBPLAN (24) and UBPLAO (14). Thus, with the help of MBZ hooks (26) or manipulators (pins), an airplane or helicopter can also be neutralized. Next, the task performance assessment unit (BOVZ) (27), containing a 3D color video camera (3DCB) (43), a night vision device (NVG) (44), a processor (41), a memory unit (BP) (42), an interface (40 ), as well as all the necessary information from the intelligent navigation unit (INB) (10) (for example, sound), evaluates the completion of the task (destruction of the intruder UAV (16)).
В пятом режиме работы предлагаемого комплекса происходит захват и транспортировка БПЛА-нарушителей (16) в заданное место на МНРВП (1) (или другое заданное место). При обнаружении МНРВП (1) БПЛА-нарушителя (16) координаты нарушителей вводятся в процессор УБПЛАО (14), они стартуют с МНРВП (1) и летят в сторону БПЛА-нарушителей (16). Стартующие УБПЛАО (14) разделяются на две группы: первая группа перемещается к БПЛА-нарушителям (16), которые находятся в пространстве, а вторая группа УБПЛАО (14) перемещается к БПЛА-нарушителям (16), упавшим на земную поверхность. После электронного захвата и идентификации УБПЛАО (14) БПЛА-нарушителя (16) универсальный БПЛА-охотник (14) передает сигнал об этом на МНРВП (1) и на КЦПУ (18), которые включают (в случае необходимости) повторные операции блокирования (подавления) сигналов управления БПЛА-нарушителей (16).In the fifth operating mode of the proposed complex, intruder UAVs (16) are captured and transported to a specified location on the MNRVP (1) (or another specified location). When an intruder UAV (16) is detected by the MNRVP (1), the coordinates of the intruders are entered into the UBAV processor (14), they start from the MNRVP (1) and fly towards the intruder UAVs (16). The starting UAVs (14) are divided into two groups: the first group moves to the intruder UAVs (16), which are in space, and the second group of UAVs (14) moves to the intruder UAVs (16), which have fallen to the earth's surface. After electronic capture and identification of the UAV (14) of the intruder UAV (16), the universal UAV-hunter (14) transmits a signal about this to the MNRVP (1) and to the control center (18), which include (if necessary) repeated blocking (suppression) operations ) control signals of intruder UAVs (16).
После захвата БПЛА-нарушителей (14) компьютеризованным центральным пультом управления (18) или непосредственно МНРВП (1) выключает аппаратуру радиоэлектронной борьбы (БУРБ (11), БЭЛБПЛАН (12), блок подавления сигнала управления, навигации, телеметрии и видеосигнала (20)), и универсальный БПЛА-охотник (14) продолжает управляемый полет на базу с захваченным БПЛА-нарушителем (16).After capturing the intruder UAVs (14) by the computerized central control panel (18) or directly by the MNRVP (1), it turns off the electronic warfare equipment (BURB (11), BELBPLAN (12), control signal suppression unit, navigation, telemetry and video signal (20)) , and the universal hunter UAV (14) continues a controlled flight to the base with the captured intruder UAV (16).
Универсальный блок питания (УБП) (22), осуществляющий электропитание предлагаемого комплекса (кроме универсальных БПЛА-охотников (14), имеющих автономное питание), состоит из аккумулятора, блока подзарядки на основе солнечной батареи и ветряного миниэнергоблока.The universal power supply unit (UPP) (22), which supplies power to the proposed complex (except for universal UAV-hunters (14), which have autonomous power supply), consists of a battery, a recharging unit based on a solar battery and a wind mini-power unit.
На самом УБПЛАО (14) блок МСЗ (15) целесообразно закрепить по периметру круга, образующего посадочную платформу шасси. Сама сетка имеет форму цилиндра с сужением на конце и с закрепленным грузом. Ввиду симметричности данная сетка наиболее стабильна в полете. На начальном этапе полета сетка с обручем размещается в специальном контейнере на шасси, сетка выбрасывается при подлете к нарушителю по команде оператора или полетного контроллера. Если вес нарушителя превышает грузоподъемность дрона, шасси имеет механизм расстыковки, который отсоединяет средство захвата, и нарушитель вместе с сеткой и обручем падает на землю. Сетка может быть в виде крупной ячеистой сети типа рыболовной, или в виде металлической сетки, и может быть оборудована парашютом. Блок МСЗ (19) может содержать несколько сеток.At the UPLAS itself (14), it is advisable to fasten the MSZ block (15) along the perimeter of the circle forming the landing platform of the landing gear. The mesh itself has the shape of a cylinder with a narrowing at the end and with an attached load. Due to its symmetry, this mesh is the most stable in flight. At the initial stage of the flight, the net with the hoop is placed in a special container on the landing gear; the net is thrown out when approaching the intruder at the command of the operator or flight controller. If the intruder's weight exceeds the aircraft's carrying capacity, the landing gear has a release mechanism that releases the gripping means and the intruder, along with the net and hoop, falls to the ground. The mesh can be in the form of a large mesh net, such as a fishing net, or in the form of a metal mesh, and can be equipped with a parachute. The MSZ block (19) can contain several grids.
Рассмотрим варианты исполнения введенных блоков в известное устройство.Let us consider options for executing the introduced blocks into a known device.
На фиг. 2 даны варианты исполнения блока уничтожения структуры (4а) и элементов (б, в) мехатронного блока с зацепом (МБЗ) (26), который состоит из следующий устройств:In fig. 2 shows the design options for the block for destroying the structure (4a) and elements (b, c) of the mechatronic block with a hook (MBZ) (26), which consists of the following devices:
28. Карбоновая трубка (КТ) (диаметром 25 мм).28. Carbon tube (CT) (diameter 25 mm).
29. Сложенный парашют (СП) (площадью 0.75 м2)29. Folded parachute (SP) (area 0.75 m2 )
30. Стропы парашюта (СП).30. Parachute lines (SP).
31. Пробка предохранитель (ПП).31. Fuse plug (PP).
32. Тонкий карбоновый стержень (ТКС).32. Thin carbon rod (TCS).
33. Стальной зацеп (СЗ).33. Steel hook (SZ).
34. Узел крепления к БПЛА-охотнику (фиксатор в горизонтальном положении, пружинный механизм перевода вниз под углом 45 градусов).34. Attachment unit to the UAV-hunter (fixation in a horizontal position, spring mechanism for moving down at an angle of 45 degrees).
МБЗ (26) крепится на любой квадрокоптер или гексокоптер с помощью узла крепления к БПЛА-охотнику (34) на шасси или защитное кольцо, выполняющее роль шасси. На самолет крепится в нишу нижней части фюзеляжа для сохранения аэродинамических свойств.The MBZ (26) is mounted on any quadcopter or hexocopter using an attachment point to the UAV-hunter (34) on the chassis or a protective ring that acts as a chassis. It is attached to the aircraft in a niche in the lower part of the fuselage to maintain aerodynamic properties.
Далее блок наведения на узел БПЛА нарушителя (БНУБПЛАН) (24) обеспечивает подлет универсального БПЛА охотника (УБПЛАО) (14) на расстояние около 2 м к БПЛА-нарушителя (16) и подает команду на набор высоты от 10 до 50 см. В это время срабатывает механизм высвобождения толстой карбоновой трубки (28) блока уничтожения. Тонкий карбоновый стержень (32) отклоняется вниз на угол 45° (переводится в боевое положение).Next, the guidance unit for the intruder UAV unit (BNUBPLAN) (24) ensures that the universal hunter UAV (UBLAO) (14) approaches at a distance of about 2 m to the intruder UAV (16) and issues a command to climb from 10 to 50 cm. At this time, the release mechanism of the thick carbon tube (28) of the destruction block is activated. The thin carbon rod (32) is deflected downwards at an angle of 45° (translated into the firing position).
Далее происходит касание тонкого карбонового стержня (ТКС) (32) корпуса БПЛА-нарушителя (16). ТКС (32) в процессе движения скользит по корпусу БПЛА-нарушителя (16) до соприкосновения с острым стальным зацепом (33) на конце. Острие (СЗ) (33), который может быть выполнен в виде одного крючка, трех крючков или многочисленных крючков, входит в корпус БПЛА-нарушителя (16) и надежно застревает в нем. Далее все зависит от массы БПЛА-нарушителя (16) и разности взаимных скоростей. Пробка предохранитель (31) предназначена для защиты от больших силовых нагрузок при захвате БПЛА-нарушителя (16). ПП (31) вылетает из КТ (28) при весовой нагрузке более 3 кг, обеспечивая сохранность универсального БПЛА-охотника (14). При превышении нагрузки ПП (31) вылетает из КТ (28), увлекая за собой посредством СП (30) сложенный парашют (СП) (29).Next, the thin carbon rod (TCR) (32) touches the body of the intruder UAV (16). During movement, the TKS (32) slides along the body of the intruder UAV (16) until it comes into contact with a sharp steel hook (33) at the end. The tip (SZ) (33), which can be made in the form of one hook, three hooks or multiple hooks, enters the body of the intruder UAV (16) and is securely stuck in it. Further, everything depends on the mass of the intruder UAV (16) and the difference in mutual speeds. The fuse plug (31) is designed to protect against large power loads when capturing an intruder UAV (16). The PP (31) flies out of the CT (28) with a weight load of more than 3 kg, ensuring the safety of the universal UAV-hunter (14). When the load is exceeded, the PP (31) flies out of the CT (28), dragging with it the folded parachute (SP) (29) through the SP (30).
Сложенный парашют (29) раскрывается и делает дальнейший полет БПЛА-нарушителя (16) невозможным. В процессе испытаний система показала эффективность порядка 98% при борьбе со всеми типами БПЛА-нарушителей.The folded parachute (29) opens and makes further flight of the intruder UAV (16) impossible. During testing, the system showed an efficiency of about 98% in combating all types of intruder UAVs.
При уничтожении коптера (квадрокоптер, гексокоптер) имеются рекомендации:When destroying a copter (quadcopter, hexocopter), there are recommendations:
- в процессе соприкосновения ТКС (32) блока уничтожения с корпусом коптера-нарушителя с вероятностью 98% происходит разрушение винтомоторной группы и падение БПЛА-нарушителя (16) на землю;- in the process of contact of the TKS (32) of the destruction unit with the body of the intruder copter, with a probability of 98%, the propulsion group is destroyed and the intruder UAV (16) falls to the ground;
- в случае, когда захват произошел в центральной части БПЛА-нарушителя (16) и все пропеллеры остались целыми, легкие коптеры (БПЛА) обычно повисают на крючке, ломают пропеллеры об защитное кольцо и в последующем доставляются в место старта универсального БПЛА-охотника (14);- in the case when the capture occurred in the central part of the intruder UAV (16) and all the propellers remained intact, light copters (UAVs) usually hang on a hook, break the propellers on the protective ring and are subsequently delivered to the launch site of the universal hunter UAV (14 );
- в случае срабатывания ПП (31) на БПЛА-нарушителя (16) раскрывается сложенный парашют (29), который делает дальнейший полет БПЛА-нарушителя (16) невозможным.- if the PP (31) is triggered on the intruder UAV (16), the folded parachute (29) opens, which makes further flight of the intruder UAV (16) impossible.
При уничтожении БПЛА-нарушителя (16) самолетного типа:When destroying an intruder UAV (16) of an aircraft type:
При применении системы против БПЛА самолетного типа нужно рассмотреть сам принцип полета самолета. Любой самолет держится в воздухе за счет подъемной силы крыльев, а подъемная сила возникает при движении крыла относительно воздуха. При этом существует понятие скорости сваливания. Это скорость, при которой самолет уже не может лететь и сваливается на крыло (штопор). Если после этого он не сможет набрать скорость, он упадет [17].When using a system against aircraft-type UAVs, it is necessary to consider the very principle of aircraft flight. Any aircraft is kept in the air due to the lifting force of the wings, and the lifting force arises when the wing moves relative to the air. In this case, there is the concept of stall speed. This is the speed at which the plane can no longer fly and falls onto the wing (spin). If after this he cannot gain speed, he will fall [17].
В случае применения предлагаемого устройства необходимо обеспечить контакт ТКС (32) с СЗ (33) в контакт с БПЛА-нарушителя (16) в любом месте, в идеальном случае в районе крыла. Далее СЗ (33) входит в пластик, дерево или дюраль крыла и надежно застревает в нем. ПП (31) вылетает из КТ (28), освобождая СП (29).In the case of using the proposed device, it is necessary to ensure contact of the TKS (32) with the SZ (33) in contact with the intruder UAV (16) anywhere, ideally in the wing area. Next, the SZ (33) enters the plastic, wood or alloy of the wing and is securely stuck in it. The PP (31) flies out of the CT (28), freeing the SP (29).
Пробьет ли СЗ (33) обшивку крыла БПЛА-нарушителя (16). Для полета БПЛА-нарушителя (16) нужна скорость не менее 25 м/с относительно воздуха. Универсальный БПЛА-охранник (14) тоже имеет скорость не меньше. Взаимные скорости складываются. Отметим, что ПП (31) срабатывает при нагрузке более 3 кг. Получаем формулу энергии: Eк=mv2/2, при массе m и скорости v (m - масса БПЛА, v - скорость); Если m=3000 гр; v=502=2500, Получаем, Е=3000×2500/2=3750000 Дж.Will the SZ (33) penetrate the wing skin of the intruder UAV (16). For the flight of the intruder UAV (16), a speed of at least 25 m/s relative to the air is required. The universal security UAV (14) also has a speed no less. Mutual velocities add up. Note that the PP (31) is triggered by a load of more than 3 kg. We obtain the energy formula: E к =mv 2 /2, with mass m and speed v (m is the mass of the UAV, v is the speed); If m=3000 g; v=50 2 =2500, We get, E=3000×2500/2=3750000 J.
Отметим, что энергия пули автомата 297675 Дж. Получается, что это очень высокая энергия Е.Note that the energy of a machine gun bullet is 297675 J. It turns out that this is a very high energy E.
В результате, если еще учесть площадь поперечного сечения острия СЗ (33) в 1 мм, то получим фантастическую пробивную силу. СЗ (33) пробьет любую обшивку или разрежет крыло БПЛА-нарушителя (16).As a result, if we also take into account the cross-sectional area of the tip of the SZ (33) of 1 mm, we obtain a fantastic penetrating force. The SZ (33) will pierce any skin or cut the wing of the intruder UAV (16).
Если крыло оказалось крепким, то в этом случае сложенный парашют (29) создаст сопротивление движению БПЛА-нарушителя (14), он свалится в штопор и приземлится на СП (29) нашей системы. Если самолет нарушитель окажется тяжелого класса, типа Байрактар, то он обезвреживается также с вероятностью около 100%.If the wing turns out to be strong, then in this case the folded parachute (29) will create resistance to the movement of the intruder UAV (14), it will fall into a tailspin and land on the SP (29) of our system. If the intruder aircraft turns out to be of a heavy class, such as Bayraktar, then it will also be neutralized with a probability of about 100%.
Рассмотрим, как обезвредить гарантированно большой, БПЛА типа американского MQ-9 или турецкого Байрактара. Отличие только в том, что контакт универсального БПЛА-охотника (14) должен произойти на одном из крыльев БПЛА-нарушителя (16). Крейсерская скорость данного БПЛА-нарушителя (16) порядка 200 км/час.Let's look at how to defuse a guaranteed large UAV such as the American MQ-9 or the Turkish Bayraktar. The only difference is that the contact of the universal hunter UAV (14) must occur on one of the wings of the intruder UAV (16). The cruising speed of this intruder UAV (16) is about 200 km/h.
При такой скорости тормозной парашют (ТП) 29 площадью 0.75 м2 создаст усилие порядка 200 кг. Размах крыльев БПЛА-нарушителя (16) (самолета) 21 метр, размах одного крыла 10.5 метра. Взлетный вес аппарата БПЛА-нарушителя 16650 кг. Далее используем правило рычага [17]. У самолета (БПЛА-нарушителя (16)) центр фюзеляжа является центром приложения суммы подъемных сил двух крыльев. В идеале обе силы должны быть одинаковые для совершения прямолинейного полета. Если произойдет соединение одного из крыльев с тормозным парашютом, то скорость этого крыла резко уменьшится, подъемная сила упадет и БПЛА-нарушителя (16) по спиралевидной траектории начнет движение к земле с последующем разрушением. Чем дальше от центра фюзеляжа произойдет контакт, тем круче будет угол спирали (фиг. 3, 4). На фиг. 3, 4 даны следующие обозначения: L - расстояние от фюзеляжа до точки контакта парашюта 29; - расстояния приложения сил; F1, F2 - силы. В случае зацепа в центральной части или за стабилизатор скорости БПЛА-нарушителя (16) существенно снизится из-за большего аэродинамического сопротивления и БПЛА-нарушитель (16) начнет снижение по крутой траектории, пока не ударится о землю.At this speed, a braking parachute (TP) 29 with an area of 0.75 m 2 will create a force of about 200 kg. The wingspan of the intruder UAV (16) (aircraft) is 21 meters, the span of one wing is 10.5 meters. The take-off weight of the intruder UAV is 16650 kg. Next we use the lever rule [17]. For an aircraft (intruder UAV (16)), the center of the fuselage is the center of application of the sum of the lift forces of the two wings. Ideally, both forces should be equal to achieve straight flight. If one of the wings is connected to a braking parachute, then the speed of this wing will sharply decrease, the lifting force will drop and the intruder UAV (16) will begin to move towards the ground along a spiral trajectory with subsequent destruction. The farther from the center of the fuselage the contact occurs, the steeper the spiral angle will be (Fig. 3, 4). In fig. 3, 4 the following designations are given: L - distance from the fuselage to the point of contact of the parachute 29; - distance of application of forces; F1, F2 - forces. If it gets caught in the central part or on the speed stabilizer, the intruder UAV (16) will significantly decrease due to greater aerodynamic drag and the intruder UAV (16) will begin to descend along a steep trajectory until it hits the ground.
Рассмотрим вариант функционирования блока манипуляторов (БМ) (25). На фиг. 5, 6 даны следующие обозначения [5, 12]:Let us consider the variant of operation of the manipulator block (BM) (25). In fig. 5, 6 the following notations are given [5, 12]:
34 - узел крепления к БПЛА-охотнику;34 - attachment point to the UAV-hunter;
35 - трехмерный каркас (ТК);35 - three-dimensional frame (TC);
36 - мехатронный блок управления (МБУ);36 - mechatronic control unit (MCU);
37 - блок штырей;37 - block of pins;
38 - полукруглая поперечина (ПП);38 - semicircular cross member (PP);
39 - круглый обод (КО).39 - round rim (KO).
На фиг. 5 представлена структурная схема блока манипуляторов (БМ) (25), функционирующего следующим образом. К универсальному БПЛА-охотнику (14) БМ (25) крепится с помощью узла крепления к БПЛА-охотнику (34) и трехмерного каркаса (35), в котором размещаются блок штырей (37) и мехатронный блок управления (36). Для управления штырями блока штырей (37) имеется мехатронный блок управления (36), соединяющий трехмерный каркас (35) и штырь блока штырей (37) [4, 5]. По сигналу от универсального БПЛА-охотника (14) МБУ (36) включает блок штырей (37), освобождает штыри блока штырей (37) и направляет их на пропеллеры квадрокоптера (гексокоптера) или вертолета. Попадание штырей блока штырей (37) на пропеллеры разрушает пропеллеры, что приводит к ликвидации летательного аппарата мультироторного типа (квадрокоптера, гексокоптера) или вертолета. На фиг. 6 показана конструкция (а) и внешний вид (б) трехмерного каркаса (35).In fig. Figure 5 shows a block diagram of the manipulator block (BM) (25), functioning as follows. The BM (25) is attached to the universal UAV-hunter (14) using an attachment unit for the UAV-hunter (34) and a three-dimensional frame (35), which houses a block of pins (37) and a mechatronic control unit (36). To control the pins of the pin block (37), there is a mechatronic control unit (36) connecting the three-dimensional frame (35) and the pin of the pin block (37) [4, 5]. Upon a signal from the universal UAV-hunter (14), the MCU (36) turns on the block of pins (37), releases the pins of the block of pins (37) and directs them to the propellers of the quadcopter (hexocopter) or helicopter. If the pins of the pin block (37) hit the propellers, they destroy the propellers, which leads to the destruction of a multi-rotor type aircraft (quadcopter, hexocopter) or helicopter. In fig. 6 shows the structure (a) and appearance (b) of the three-dimensional frame (35).
На фиг. 7 представлена структурная схема блока оценки выполнения задания (БОВЗ) (27). БОВЗ (27) содержит следующие блоки, приборы и элементы:In fig. Figure 7 shows a block diagram of the task performance evaluation block (TBA) (27). BOVZ (27) contains the following blocks, devices and elements:
40 - интерфейс;40 - interface;
41 - процессор;41 - processor;
42 - блок памяти (БП);42 - memory block (BP);
43 - 3D цветная видеокамера (3DЦB);43 - 3D color video camera (3DCB);
44 - прибор ночного видения (ПНВ);44 - night vision device (NVD);
45 - тепловизор.45 - thermal imager.
БОВЗ (27) функционирует следующим образом. От ИНБ (10) поступает через интерфейс (40) на БОВЗ (27) информация - задающие сигналы о необходимой ликвидации БПЛА-нарушителя (16), а также поступает на БОВЗ (27) информация от БМСЗБПЛАН (15), МБЗ (26) и БМ (25) о процессе ликвидации БПЛА-нарушителя (16). Процесс уничтожения БПЛА-нарушителя (16) снимается 3D цветной видеокамерой (3DЦB) (43), прибором ночного видения (ПНВ) 44 и тепловизором 45, преобразовывается для согласования с блоком управления радиоэлектронной борьбы (11) и передается в процессор (41). Процессор (41) сравнивает эталонное изображение (ЭИ) БПЛА-нарушителя (16) (до начала его уничтожения) с текущим изображением (ТИ) БПЛА-нарушителя (16) (после проведения его уничтожения) и выносит решение о выполнении задания по уничтожению БПЛА-нарушителя (16). При сравнении ЭИ и ТИ используется корреляционный, нейро-нечеткий и/или структурный анализ изображения [4-10]. Вся текущая информация записывается в блок памяти (БП) (42) (ТИ, ЭИ, задания, команды, программное обеспечение для распознавания изображений) и используется в процессе функционирования БОВЗ (27).BOVZ (27) functions as follows. From the INB (10), information is received through the interface (40) to the BOVZ (27) - setting signals about the necessary elimination of the intruder UAV (16), and information from the BMSZBPLAN (15), MBZ (26) and BM (25) on the process of eliminating the intruder UAV (16). The process of destroying the intruder UAV (16) is filmed by a 3D color video camera (3DCB) (43), a night vision device (NVD) 44 and a thermal imager 45, converted to coordinate with the electronic warfare control unit (11) and transmitted to the processor (41). The processor (41) compares the reference image (ER) of the intruder UAV (16) (before its destruction) with the current image (TI) of the intruder UAV (16) (after its destruction) and makes a decision on completing the task of destroying the UAV. intruder (16). When comparing EI and TI, correlation, neuro-fuzzy and/or structural image analysis is used [4-10]. All current information is recorded in the memory unit (MB) (42) (TI, EI, tasks, commands, image recognition software) and is used during the operation of the BOVZ (27).
На блок определения задания (БОЗ) (23) поступает от ИНБ (10) информация о характеристиках БПЛА-нарушителя (16), а именно: тип, геометрия, цвет, скорость, координаты и высота полета. Синтезируется (определяется) задание для блока наведения на узел БПЛА-нарушителя (24).The task definition unit (DBU) (23) receives from the INB (10) information about the characteristics of the intruder UAV (16), namely: type, geometry, color, speed, coordinates and flight altitude. A task is synthesized (determined) for the guidance block to the intruder UAV node (24).
Далее БНУБПЛАН (24) готовит информацию и обеспечивает наведение универсального БПЛА-охотника (14) на узел (крыло, корпус, фюзеляж) БПЛА-нарушителя (16). Для этого используется информация интеллектуального распознавателя (ИР) (4), камеры ночного видения (КНВ) (7), 3D цветной видеокамеры (3DЦB) (5), тепловизора (3), космического спутника (КС) (13) и направленного микрофона с встроенной видеокамерой изменяемого увеличения и перестраиваемый лазер (НМВВИУПЛ) (6), а также считывается (используется) информация от ВОЗ (23). Для наведения на узел (или весь БПЛА-нарушителя (16)) применяется программное обеспечение на основе корреляционного, структурно-перестраиваемых или нейро-сетевых алгоритмов [4-10].Next, the BNUBPLAN (24) prepares information and ensures that the universal hunter UAV (14) is guided to the unit (wing, body, fuselage) of the intruder UAV (16). For this purpose, information from an intelligent recognizer (IR) (4), a night vision camera (NVC) (7), a 3D color video camera (3DCB) (5), a thermal imager (3), a space satellite (KS) (13) and a directional microphone with built-in video camera of variable magnification and a tunable laser (NMVVIUPL) (6), and information from WHO is also read (used) (23). To target a node (or the entire intruder UAV (16)), software based on correlation, structurally reconfigurable or neural network algorithms is used [4-10].
Предлагаемый универсальный комплекс обладает лучшими техническими характеристиками, которые заключаются в следующем:The proposed universal complex has the best technical characteristics, which are as follows:
1. Более широкими функциональными возможностями, характеризующимися способностью уничтожать не только БПЛА-нарушителя (16) типа квадрокоптер, гексокоптер, но и БПЛА-нарушителя (16) типа самолет или вертолет.1. Wider functionality, characterized by the ability to destroy not only an intruder UAV (16) such as a quadcopter, hexocopter, but also an intruder UAV (16) such as an airplane or helicopter.
2. Более высокой вероятностью правильного уничтожения БПЛА-нарушителя (16) (квадрокоптер, гексокоптер, самолет или вертолет) за счет дополнительно введенных мехатронного блока с зацепом (26), блока манипуляторов (25), блока определения задания (23) и блока наведения на узел БПЛА-нарушителя (24).2. Higher probability of correct destruction of the intruder UAV (16) (quadcopter, hexocopter, airplane or helicopter) due to the additionally introduced mechatronic unit with a hook (26), manipulator unit (25), task determination unit (23) and guidance unit intruder UAV assembly (24).
3. Обеспечения возможности контроля выполнения уничтожения БПЛА-нарушителей любого типа за счет дополнительно введенного блока оценки выполнения задания 27 [7-10].3. Ensuring the possibility of monitoring the destruction of intruder UAVs of any type due to the additionally introduced block for assessing the completion of task 27 [7-10].
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили вышеуказанные улучшенные технические характеристики универсального комплекса.The experimental studies carried out confirmed the above-mentioned improved technical characteristics of the universal complex.
Список источников и литературы:List of sources and literature:
1. Способ пассивного обнаружения и определения координат малогабаритных беспилотных летательных аппаратов. Патент РФ №2574224 С1, МПК G01S 17/06 (2006/01).1. A method for passively detecting and determining the coordinates of small-sized unmanned aerial vehicles. RF Patent No. 2574224 C1, IPC G01S 17/06 (2006/01).
2. Радиолокационный способ обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов. Патент РФ №2534217 С1, МПК G01S 13/04 (2006.01) публ. 27.11.2014, Бюл №33.2. Radar method for detecting stealthy unmanned aerial vehicles. RF Patent No. 2534217 C1, IPC G01S 13/04 (2006.01) publ. November 27, 2014, Bulletin No. 33.
3. Система управления комплексными методами борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами. Патент РФ №2578524 С2, МПК F41H 11/02 (2006.01), Публ. 27.03.2016, Бюл. №9.3. Control system for integrated methods of combating small-sized unmanned aerial vehicles. RF Patent No. 2578524 C2, IPC F41H 11/02 (2006.01), Publ. 03/27/2016, Bulletin. No. 9.
4. Патент РФ №2717047. Комплекс распределенного управления интеллектуальными роботами для борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами. Бюл. №8 от 18.03.2020.4. RF patent No. 2717047. A complex of distributed control of intelligent robots to combat small-sized unmanned aerial vehicles. Bull. No. 8 dated 03/18/2020.
5. Сырямкин В.И. Информационные устройства и системы в робототехнике и мехатронике: учебное пособие. (Серия: Интеллектуальные технические системы). - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2016. - 524 с. (см. стр. 139-236, 424-432, 468-487).5. Syryamkin V.I. Information devices and systems in robotics and mechatronics: textbook. (Series: Intelligent technical systems). - Tomsk: Publishing house Tom. Univ., 2016. - 524 p. (see pp. 139-236, 424-432, 468-487).
6. Абрамова Т.В., Ваганова Е.В., Горбачев С. В., Сырямкин В.И., Сырямкин М.В. Нейро-нечеткие методы в интеллектуальных системах обработки и анализа многомерной информации. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 2014. - 442 с. (см. стр. 9-71, 338-434).6. Abramova T.V., Vaganova E.V., Gorbachev S.V., Syryamkin V.I., Syryamkin M.V. Neuro-fuzzy methods in intelligent systems for processing and analyzing multidimensional information. - Tomsk: Publishing house Tom. un-ta. 2014. - 442 p. (see pp. 9-71, 338-434).
7. Горбачев С. В., Емельянов С.Г., Жданов Д.С., Мирошниченко С.Ю., Сырямкин В.И., Титов Д.В. Цифровая обработка аэрокосмических изображений. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2016. - 304 с. (см. стр. 24-64, 96-211, 250-276).7. Gorbachev S.V., Emelyanov S.G., Zhdanov D.S., Miroshnichenko S.Yu., Syryamkin V.I., Titov D.V. Digital processing of aerospace images. - Tomsk: Publishing house Tom. University, 2016. - 304 p. (see pp. 24-64, 96-211, 250-276).
8. Сырямкин В.И., Соломонов Ю.С., Соломонов Л.С.и др. Способ управления движущимся объектом и устройство для его осуществления. Патент на изобретение РФ, №2476825 от 10.03.2011. Публ. 27.02.2013. Бюл. №6.8. Syryamkin V.I., Solomonov Yu.S., Solomonov L.S. et al. A method for controlling a moving object and a device for its implementation. Patent for invention of the Russian Federation, No. 2476825 dated March 10, 2011. Publ. 02/27/2013. Bull. No. 6.
9. Сырямкин В.И., Шидловский B.C. Корреляционно-экстремальные радионавигационные системы. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. - 316 с. (см. стр. 73-183).9. Syryamkin V.I., Shidlovsky V.S. Correlation-extreme radio navigation systems. Tomsk: Publishing house Tom. University, 2010. - 316 p. (see pages 73-183).
10. Сырямкин В.И., Шумилов В.Н. Синтез искусственного носителя интеллекта: информационно-биологический подход; под ред. д.т.н., проф. В.И. Сырямкина. - Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2021. - 412 с.10. Syryamkin V.I., Shumilov V.N. Synthesis of an artificial intelligence carrier: information-biological approach; edited by Doctor of Technical Sciences, Prof. IN AND. Syryamkina. - Moscow; Berlin: Direct-Media, 2021. - 412 p.
11. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии / Под ред. Б.С. Алешина и др. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 424 с.11. Orientation and navigation of moving objects: modern information technologies / Ed. B.S. Aleshina et al. - M.: FIZMATLIT, 2006. - 424 p.
12. Бубенчиков М.А. и др. Современные методы исследования материалов и нанотехнологий / Под ред. д.т.н., профессора В.И. Сырямкина. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 2010. - 366 с.12. Bubenchikov M.A. and others. Modern methods of research of materials and nanotechnologies / Ed. Doctor of Technical Sciences, Professor V.I. Syryamkina. - Tomsk: Publishing house Tom. un-ta. 2010. - 366 p.
13. Богомолов Е.Н. и др. Метрология и сертификация диагностического оборудования и материалов. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. - 164 с.13. Bogomolov E.N. and others. Metrology and certification of diagnostic equipment and materials. - Tomsk: Publishing House of Tomsk State University, 2015. - 164 p.
14. Измерители и анализаторы. [Электронный ресурс] / URL: http://www.rhbz.rti/appendices/measuring-instmments-analyzers.html.14. Meters and analyzers. [Electronic resource] / URL: http://www.rhbz.rti/appendices/measuring-instmments-analyzers.html.
15. Все о металлоискателях и металлодетекторах. Принципы работы. Электронный ресурс URL: http://izmer-ls.ru/met/sche1-1.html.15. All about metal detectors and metal detectors. Work principles. Electronic resource URL: http://izmer-ls.ru/met/sche1-1.html.
16. Патент РФ №2661295 РФ. Устройство для определения разметки участков территории с химическим и радиоактивным заражением. Бюл. №20 от 13.07.2018 (приор. 04.07.2017).16. RF Patent No. 2661295 RF. A device for determining the marking of areas of territory with chemical and radioactive contamination. Bull. No. 20 dated July 13, 2018 (prior. July 4, 2017).
17. Аэродинамика и самолетостроение: учеб. Пособие / [В.В. Бирюк и др.]. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2018. - 180 с.: ил.17. Aerodynamics and aircraft engineering: textbook. Benefit / [V.V. Biryuk and others]. - Samara: Samara University Publishing House, 2018. - 180 pp.: ill.
Claims (8)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2817740C1 true RU2817740C1 (en) | 2024-04-19 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534217C1 (en) * | 2013-08-28 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" | Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles |
RU2574224C1 (en) * | 2014-09-18 | 2016-02-10 | Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" | Passive detection of miniature drones and determination of their coordinates |
RU2578524C2 (en) * | 2014-02-25 | 2016-03-27 | Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" | System for controlling integrated methods for combating small-sized unmanned aerial vehicles |
RU2700107C1 (en) * | 2018-10-24 | 2019-09-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" | Anti-drones combat system |
RU2717047C1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-03-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Complex of distributed control of intelligent robots for control of small-size drones |
EP3690383A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-05 | CMI Defence S.A. | Operational section of armoured vehicles communicating with a flotilla of drones |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534217C1 (en) * | 2013-08-28 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" | Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles |
RU2578524C2 (en) * | 2014-02-25 | 2016-03-27 | Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" | System for controlling integrated methods for combating small-sized unmanned aerial vehicles |
RU2574224C1 (en) * | 2014-09-18 | 2016-02-10 | Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" | Passive detection of miniature drones and determination of their coordinates |
RU2700107C1 (en) * | 2018-10-24 | 2019-09-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" | Anti-drones combat system |
EP3690383A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-05 | CMI Defence S.A. | Operational section of armoured vehicles communicating with a flotilla of drones |
RU2717047C1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-03-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Complex of distributed control of intelligent robots for control of small-size drones |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7185033B2 (en) | Close Proximity Countermeasures for Neutralization of Target Aircraft | |
KR102572422B1 (en) | Air vehicles with countermeasures for neutralizing target air vehicles | |
US11757561B2 (en) | System and method for intercepting unmanned aerial vehicles | |
JP6165804B2 (en) | Multi-mode unmanned aerial vehicle | |
US9665094B1 (en) | Automatically deployed UAVs for disaster response | |
US20200108922A1 (en) | Deployable Aerial Countermeasures for Neutralizing and Capturing Target Aerial Vehicles | |
Al-Madani et al. | Design of fully automatic drone parachute system with temperature compensation mechanism for civilian and military applications | |
WO2016205415A1 (en) | Unmanned aerial vehicle management | |
US10207816B1 (en) | Aerially dispersible massively distributed sensorlet system | |
Wagster et al. | Obstacle avoidance system for a quadrotor UAV | |
RU2817740C1 (en) | Universal complex for distributed control of intelligent robots to combat small-sized unmanned aerial vehicles | |
KR20180081644A (en) | Evasive movement method in drone using bio-inspired scheme | |
US9716862B1 (en) | System and methods for capturing situational awareness | |
Awange et al. | Unmanned aircraft vehicles | |
Bachmann et al. | Utility of a sensor platform capable of aerial and terrestrial locomotion | |
US11987355B2 (en) | Method and flexible apparatus permitting advanced radar signal processing, tracking, and classification/identification design and evaluation using single unmanned air surveillance (UAS) device | |
RU98394U1 (en) | COMBINED UNMANNED AIRCRAFT | |
RU2717047C1 (en) | Complex of distributed control of intelligent robots for control of small-size drones | |
Eldridge et al. | Design and build a search and rescue uav | |
Gajjar et al. | A07: On-ship landing and takeoff of Unmanned Aerial Vehicles (UAV’S) | |
RU69838U1 (en) | COMBINED UNMANNED AIRCRAFT | |
Feltynowski et al. | Zagrożenia związane z wykorzystaniem bezzałogowych platform w służbach ratunkowo-porządkowych | |
Kumar et al. | Development of rotary wing mini uas for civilian applications | |
RU98393U1 (en) | MULTI-PURPOSE UNMANNED AIRCRAFT | |
Koffi | Ground target tracking unmanned aerial vehicle (UAV) |