Автоматический беспилотный диагностический комплекс

Автоматический беспилотный диагностический комплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемый комплекс относится к области диагностической техники, а именно воздушным мониторингам с применением беспилотных летательных аппаратов (БЛА), и может быть использован для систематического дистанционного контроля (мониторинга) состояния локальных, региональных и магистральных нефте- и газопроводов, хранилищ, высоковольтных ЛЭП, особо важных объектов, государственной границы в горной местности и других протяженных объектов.

Известны системы и устройства для дистанционного контроля состояния магистральных трубопроводов (патенты РФ №№2017138, 2040783, 2079981, 2091759, 2158423, 2200900, 2256894, 2509002, 2362981, 2343438; патенты США №№3490032, 3808519, 6229313, 6766226; патент ЕР №0052053; патент WO №0008435; журнал «Крылья родины», 1998, М. Беспилотные самолеты "Пчелка-1T", модели "Эксперт" и "Альбатрос", ОКБ им. А.С.Яковлева и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемому является «Автоматический беспилотный диагностический комплекс» (патент РФ №2256894, G01M 3/00, 2003), который и выбран в качестве прототипа.

Комплекс содержит дистанционно-пилотируемый летательный аппарат (самолетного типа) с планером, силовой установкой с поршневым двигателем, системой автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, а также системой автоматического дистанционного управления пролетом летательного аппарата и работой его систем. В систему автоматического управления входят инерциальная навигационная система, приемная аппаратура сигналов спутниковой радионавигационной системы, система воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот и вычислитель действительных координат. Система автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем включает приемную аппаратуру командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, радиоретрансляционную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, радиотелеметрическую систему, систему посадки и выпуска парашюта, систему управления двигателем, вычислитель системы автоматического управления, радиомаяк. В фюзеляже летательного аппарата размещена система диагностики состояния магистральных (протяженных) трубопроводов и блок управления системой диагностики. В составе комплекса предусмотрен мобильный наземный пункт управления, содержащий радиотелеметрическую систему, стартовую катапульту и пульт управления. Для обеспечения надежного обмена радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом и мобильным наземным пунктом управления радиотелеметрическая система выполнена в виде радиостанций (бортовой и наземной), использующих дуплексную радиосвязь на двух частотах и сложные сигналы с фазовой манипуляцией. Система диагностики состояния магистральных газопроводов содержит магнитометр, соединенный с пассивными магнитометрическими датчиками, тепловизор, лазерный газоанализатор, телевизионную систему, которые в свою очередь соединены с блоком управления системой диагностики.

Данный автоматический беспилотный диагностический комплекс при диагностике протяженных объектов имеет низкую эффективность из-за ограниченной прямой радиовидимости. Предельная дальность прямой радиовидимости на равной местности определяется известным соотношением

,

где R - предельная дальность прямой радиовидимости, км;

Н - высота полета летательного аппарата, м;

h - высота установки наземной приемопередающей антенны, м;

К - постоянный коэффициент (К=3,57 без учета, а К=4,12 с учетом атмосферной рефракции).

На пересеченной и в гористой местности дальность радиовидимость R дополнительно снижается высотой препятствий, расположенных на одной прямой между точками Н и h.

Прямая радиовидимость в первую очередь необходима при дистанционном управлении летательным аппаратом (ЛА) в режиме реального времени, особенно когда она меньше его полетной дальности. Прямая радиовидимость нужна и для обеспечения маловысотного полета ЛА, позволяющего упростить и удешевить его аппаратуру бортовой системы диагностики.

Для дистанционного управления летательным аппаратом за пределами прямой радиовидимости могут быть использованы следующие методы:

- постоянное перебазирование мобильного наземного пункта управления вдоль протяженного объекта на расстояние прямой радиовидимости (что не всегда возможно);

- установка на этих расстояниях дополнительных наземных пунктов управления, что снижает эффективность диагностики и удорожает ее;

- увеличение высоты полета ЛА, что приводит к увеличению прямой радиовидимости между ЛА и мобильным наземным пунктом управления, что также удорожает комплекс и снижает его эффективность;

- автопилотирование, когда программа полета закладывается в бортовой комплекс управления оператором на земле и в процессе полета ЛА движется по заранее запланированной траектории. Достоинством данного метода является простота реализации и низкие требования к уровню квалификации оператора. Недостатком является отсутствие адаптивности к изменяющимся условиям и задачам целевого применения, а также отсутствие возможности совершать управляемую посадку в незапланированной точке земной поверхности;

- радиоуправление, когда траектория полета ЛА задается по радиоканалу в режиме реального времени с пункта дистанционного управления оператором на земле. Данный метод лишен вышеперечисленных недостатков, не требует высокого уровня подготовки оператора.

Кроме того, при использовании метода радиоуправления на этапе планирования программы полета необходимо учитывать радиодоступность бортового приемного устройства передающему устройству системы наземного радиотелеуправления на всей траектории полета ЛА.

Практика применения автоматических беспилотных диагностических комплексов показывает, что вследствие некорректного планирования в ходе осуществления управляемого полета летательный аппарат может выходить за пределы зоны радиодоступа (покрытия), обслуживания передатчика пульта дистанционного управления и, как следствие, терять управляемость и падать в неизвестной точке местности. С учетом того, что стоимость автоматического беспилотного диагностического комплекса может составлять несколько сотен тысяч рублей, данный фактор нельзя не учитывать в ходе организации его применение.

Таким образом, для обеспечения эффективного и безопасного применения автоматизированного беспилотного диагностического комплекса до момента его старта оператор должен иметь возможность оценивать уровень радиосигнала на входе приемного устройства комплекса в любой заданной точке пространства в интересах корректного планирования траектории полета ЛА. Данное обстоятельство требует наличия программно-алгоритмического средства, позволяющего оперативно прогнозировать уровень сигнала на входе приемного устройства автоматического беспилотного диагностического комплекса с учетом его координат, высоты полета, рельефа местности и параметров местных предметов (прежде всего, растительности и застройки).

В настоящее время разработано достаточно большое число отечественных и зарубежных программно-аппаратных комплексов планирования связи, использующих возможности различных геоинформационных систем (ГИС) по доступу к цифровой информации о местности (ЦИМ). При этом данные комплексы в обязательном порядке применяют одну из реализованных в ГИС цифровых моделей рельефа (ЦМР) - матричную, триангуляционную и т.д.

В большинстве случаев выбор той или иной ЦМР и ее точности обусловлен требованиями к решению прикладных задач (Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. Учебное пособие для ВУЗов - М., 2000, 223 с.).

Однако во всех известных комплексах не обосновываются вопросы оптимизации расчета профилей трасс. Метод построения профиля трассы с формированием списка местных предметов остается единственным, позволяющим достигать требуемой точности и адекватности. При этом на основании заданных планово-высотных параметров точек установки антенны и высот подъема антенн (для первой антенны и для второй антенны с заданной дискретностью ∆R формируется массив точек профиля трассы (фиг.7), параметры которых позволяют оценить условия распространения радиоволн [Справочник по радиорелейной связи. Каменский Н.Н. и др. Под ред. С.В.Бородича. - М.: Радио и связь, 1981 - 416 с]:

где R_i - расстояние от левого конца трассы до i-й точки трассы;

- плановые координаты i-й точки - на основании уравнения отрезка по известному азимуту трассы α;

- высота параболы, учитывающая кривизну Земли, в i-й точке трассы;

- высота поверхности рельефа в i-й точке трассы - по матрице высот электронной карты в точке с координатами ;

- высота относительная нижней границы минимальной существенной зоны Френеля в i-й точке трассы;

- максимальная высота местных предметов (растительность, застройка) в i-й точке трассы - по семантическим характеристикам объектов электронной карты, попадающих в заданную окрестность i-й точки;

- высота относительная линии радиолуча в i-й точке трассы - на основании уравнения отрезка по известному углу места трассы β.

На основании величин , и определяется суммарная высота, которая сравнивается с высотами и для получения выводов о влиянии рельефа и местных предметов на распространение радиоволн в данной точке трассы.

Однако временные затраты на реализацию процедур запроса списка местных предметов возрастают на несколько порядков. Так, время расчета профиля одной трассы протяженностью около десяти километров с дискретностью порядка нескольких десятков метров занимает несколько секунд. Соответственно, время расчета всей трассы полета автоматического беспилотного диагностического комплекса общей протяженностью порядка нескольких десятков километров с дискретностью порядка сотни метров может составлять несколько десятков минут. Эта величина сопоставима с временем полета автоматического беспилотного диагностического комплекса по рассчитываемой трассе.

Таким образом, в полевых условиях до 30-40% рабочего времени могут занимать только расчеты трасс полета автоматического беспилотного диагностического комплекса, что вряд ли можно считать эффективным с точки зрения его целевого применения.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности автоматического беспилотного диагностического комплекса путем обеспечения дистанционного управления ЛА за пределами прямой радиовидимости, а также снижения суммарных затрат на диагностику и передачу информации о результатах диагностики в режиме реального времени из любой точки протяженного объекта в мобильный наземный пункт управления.

Поставленная задача решается тем, что автоматический беспилотный диагностический комплекс, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку с поршневым двигателем, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, содержащую инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, систему воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот и вычислитель действительных координат, подключенный к инерциальной навигационной системе и приемной аппаратуре спутниковой навигационной системе, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, включающую систему командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, радиотелеметрическую систему, систему обеспечения посадки с устройством торможения основных колес шасси, систему диагностики состояния магистральных трубопроводов и блок управления системой диагностики, размещенные в фюзеляже летательного аппарата, при этом вычислитель действительных координат и первый вход-выход блока управления системой диагностики подключены к блоку управления бортовыми системами, второй вход-выход блока управления системой диагностики подключен к системе диагностики состояния газопровода, а третий вход-выход связан с системой командного радиоуправления, а также мобильный наземный пункт управления с устройствами связи контроля, при этом радиотелеметрическая система выполнена в виде двух радиостанций, размещенных на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления соответственно, первая из которых содержит последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений и команд, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты, а также первый фазовый детектор, а вторая - содержит последовательно включенные генератор высокой частоты и фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений и команд, последовательно включенные первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом радиостанции, при этом частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частоту

ω_Г2-ω_Г1=ω_пр2

Радиостанция, размещенная на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_Г2, а принимаемый - на частоте ω₂=ω_Г1, а радиостанция, размещенная на наземном пункте, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂, а принимает на частоте ω₁, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен автономным ретранслятором, прикрепленным к оболочке шара, соединенной с газовым баллоном, с возможностью сброса ретранслятора с борта летательного аппарата, наполнения газом и обеспечения свободного полета шара, удерживающего ретранслятор, с помощью которого осуществляется дуплексная радиосвязь между летательным аппаратом и мобильным наземным пунктом управления, радиостанция, размещенная на мобильном наземном пункте управления, снабжена компьютером, в котором установлено программное обеспечение управления дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом с помощью частотной манипуляции, причем к выходу фазового манипулятора подключен частотный манипулятор, второй вход которого соединен с выходом компьютера, а выход соединен с первым входом первого смесителя, радиостанция, размещенная на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, снабжена удвоителем фазы, тремя блоками фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), тремя делителями фазы на два, частотным демодулятором, сумматором, вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены удвоитель фазы, первый блок ФАПЧ, первый делитель фазы на два и частотный демодулятор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход является вторым выходом радиостанции, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены второй блок ФАПЧ и второй делитель фазы на два, выход которого соединен с третьим входом частотного демодулятора, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены третий блок ФАПЧ, третий делитель фазы на два, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, сумматор, второй вход которого через первый фазовый детектор соединен с выходами усилителя второй промежуточной частоты и второго делителя фазы на два, и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя фазы на два, а выход является первым выходом радиостанции, радиостанция, размещенная на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, принимает сложные сигналы с комбинированной фазовой и частотной манипуляцией на частоте ω₂, взаимное расположение дистанционно-пилотируемого аппарата (ДПЛА), ретранслятора 46, прикрепленного к оболочке шара 47, и мобильного наземного пункта управления 26 показана на фиг.1. Структурная схема автоматического беспилотного диагностического комплекса представлена на фиг.2. Структурная схема радиостанции 15.1, размещенной на борту ДПЛА, изображена на фиг.3. Структурная схема радиостанции 15.2, размещенной на наземном пункте 26 управления, изображена на фиг.4. Частотные диаграммы, иллюстрирующие процесс преобразования сигналов, показаны на фиг.5 и 6. Элементы дискретного профиля трассы ДПЛА показаны на фиг.7.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс содержит систему 1 автоматического управления, спутники 2.i (i=1, 2, …,, 24) глобальной навигационной системы ГЛОНАСС или НАВСТАР, навигационную систему 3, инерциальную навигационную систему 4, приемную аппаратуру 6 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС или НАВСТАР, вычислитель 6 действительных координат спутниковой навигационной системы, радиомаяк 7, систему 8 воздушно-скоростных сигналов, малогабаритный радиовысотомер 9 малых высот, систему 10 автоматического дистанционного управления, систему 11 команд радиоуправления, информационно-логический блок 12, приемную аппаратуру 13 командного радиооборудования, обзорную телевизионную систему 14, систему 15 радиотелеметрии, систему 16 автоконтроля работы бортовых систем ДПЛА с вычислителем, систему 17 управления двигателем, вычислитель 18 системы автоматического управления, радиоретранслятор 19, блок 20 управления бортовыми системами, бортовой накопитель 21 информации, систему 22 посадки и выпуска парашюта, блок 23 управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов, систему 24 диагностики состояния магистральных газопроводов, радиовысотомер 25, наземный пункт 26 управления, наземный пульт 27 управления, стартовую катапульту и систему 28 спасения, а также автономный ретранслятор 46, прикрепленный к оболочке шара 47, соединенный с газовым баллоном (не показан), с возможностью сброса ретранслятора с борта летательного аппарата, наполненным газом, и обеспечения свободного полета шара, удерживающего ретранслятор, с помощью которого осуществляется дуплексная радиосвязь между ДПЛА и наземным пунктом управления 26.

Радиотелеметрическая система 15 содержит две радиостанции 15.1 и 15.2, размещенные на ДПЛА и наземном пункте 26 управления соответственно.

Первая радиостанция 15.1 содержит последовательно включенные генератор 30.1 высокой частоты, фазовый манипулятор 31.1, второй вход которого соединен с выходом источника 32.1 дискретных сообщений и команд, первый смеситель 33.1, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34.1, усилитель 35.1 первой промежуточной частоты, первый усилитель 36.1 мощности, дуплексер 37.1, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38.1, второй усилитель 39.1 мощности, второй смеситель 40.1, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41.1, усилитель 42.1 второй промежуточной частоты, удвоитель 50 фазы, первый блок 52 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), первый делитель 55 фазы на два и частотный демодулятор 58, второй вход которого соединен с выходом усилителя 42.1 второй промежуточной частоты, а выход является вторым выходом радиостанции 15.1. К выходу удвоителя 50 фазы последовательно подключены второй блок 53 ФАПЧ и второй делитель 56 фазы на два, выход которого соединен с третьим входом частотного демодулятора 58. К выходу удвоителя 50 фазы последовательно подключены третий блок 54 ФАПЧ, третий делитель 57 фазы на два, второй фазовый детектор 59, второй вход которого соединен с выходом усилителя 42.1 второй промежуточной частоты, сумматор 60, второй вход которого через первый фазовый детектор 51 соединен с выходом усилителя 42.1 второй промежуточной частоты и второго делителя 56 фазы на два, и третий фазовый детектор 61, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя 57 фазы на два, а выход является первым выходом радиостанции 15.1.

Вторая радиостанция 15.2 содержит последовательно включенные генератор 30.2 высокой частоты, фазовый манипулятор 31.2, второй вход которого соединен с выходом источника 32.2 дискретных сообщений и команд, частотный манипулятор 48, второй вход которого соединен с выходом компьютера 49, первый смеситель 33.2, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34.2, усилитель 35.2 первой промежуточной частоты, первый усилитель 36.2 мощности, дуплексер 37.2, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38.2, второй усилитель 39.2 мощности, второй смеситель 40.2, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41.2, усилитель 42.2 второй промежуточной частоты, перемножитель 43.2, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34.2, полосовой фильтр 44.2 и фазовый детектор 45.2, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41.2, а выход является выходом радиостанции 15.2.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс содержит дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, планер которого выполнен из дешевых композиционных материалов.

Аэродинамическая схема ДПЛА содержит моноплан с высокорасположенным крылом небольшой стреловидности, двухбалочным хвостовым оперением и расположенным в задней части фюзеляжа двухцилиндровым двухтактным поршневым двигателем с трехлопасным толкающим воздушным винтом фиксированного шага. В центроплане крыла размещаются мягкие топливные баки. В центральной части центроплана размещается посадочный парашют. Хвостовое оперение выполнено двухкилевым. Между килями располагается стабилизатор.

В передней части фюзеляжа расположен отсек полезной нагрузки. Двигатель выполнен поршневым с трехлопасным винтом фиксированного шага, подключенным к системе 17 управления двигателем.

ДПЛА имеет трехколесное шасси. Основные колеса имеют тормозные устройства, обеспечивающие одновременное и дифференциальное торможение, связанные с системой 22 посадки и выпуска парашюта, подключенной к блоку 20 управления бортовыми системами.

Бортовые системы ДПЛА содержат систему 1 автоматического управления, состоящую из двух систем.

Первая система - навигационная 3, в состав которой включены инерциальная навигационная система (ИНС), приемная аппаратура 5 спутниковой навигационной системы (СНС), связанной со спутниками 2.i (i=1, 2, …, 24), система 8 воздушно-скоростных сигналов, подключенная к вычислителю 18 САУ, малогабаритный высотомер 9 малых высот, подключенные к блоку 20 управления бортовыми системами.

Вторая система - система 10 автоматического дистанционного управления, в состав которой входит система 13 командного радиоуправления, обзорная телевизионная система 14. Система 17 управления двигателем подключена к системе 11 команд радиоуправления и блоку 20 управления бортовыми системами. Радиотелеметрическая система 15 соединена с системой 16 автоконтроля, подключенной к входу блока 20 управления бортовыми системами, входы вычислителя 18 САУ подключены к системе 8 воздушно-скоростных сигналов, информационно-логический блок 12 - к системе 11 команд радиоуправления, а выход вычислителя 18 связан с рулями направления 29. Блок 20 управления бортовыми системами связан с выходами радиовысотомера 25, бортового накопителя 21 информации, радиомаяка 7, выходами системы 22 посадки и выпуска парашюта подключенной к системе 11 команд радиоуправления, блок 23 управления системой диагностики, вычислителя 6 действительных координат, входы которого связаны с ИНС 4 и приемной аппаратурой 5 СНС. Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов подключена своими входами-выходами к блоку 23 управления системой диагностики.

Наземная часть содержит радиотелеметрическую систему 15, телевизионную систему 14, стартовую катапульту 28, связанную с наземным пультом 27 управления наземного пункта 26.

В блоке 23 управления системой диагностики встроены блок контроля функционального состояния диагностической системы, блок накопления диагностической информации, блок включения/отключения, блок включения обогрева диагностической аппаратуры, блок вычислений.

Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов содержит магнитометр, соединенный с пассивным магнитометрическими датчиками, тепловизор, лазерный газоанализатор, телевизионную систему и соединена с блоком 23 управления системой диагностики.

Выполнение полета и диагностика состояния газовых трубопроводов с помощью АБДК осуществляются следующим образом.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс обеспечивает наилучшие условия выполнения мониторинга и измерения параметров состояния газовых трубопроводов с помощью бортовой аппаратуры. Навигационная система 3 в составе ИНС 4, приемной аппаратуры 5 СНС, системы 8 воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомера 9 малых высот обеспечивает стабилизацию углового положения ДПЛА на всех режимах полета, управление полетом ДПЛА по заданному программой маршруту, выдачу потребителям текущих координат ДПЛА и другой навигационной информации.

Система 10 автоматического дистанционного управления в составе блока 11 команд радиоуправления и логического блока 12, приемной аппаратуры 13 командного радиоуправления, обзорной телевизионной системы 14 обеспечивает

- коррекцию или изменение маршрута полета ДПЛА;

- управление системами ДПЛА при выполнении автоматического взлета по-самолетному;

- управление системами ДПЛА при выполнении штатной, вынужденной или аварийной посадки по-самолетному;

- автоматическое пилотирование ДПЛА, прекращение выполнения задания и возврат на площадку посадки, в случае необходимости;

- обеспечивает безопасность полета ДПЛА и газопроводов в случае остановки двигателя, выхода из строя командной радиолинии управления.

В чрезвычайных обстоятельствах система переключает управление полетом ДПЛА на себя и работает автономно по записанной в БЦВМ 21 логике в соответствии с конкретными отказами.

Система обеспечения посадки ДПЛА включает парашютную систему, трехколесное шасси. Система обеспечивает выполнение посадки ДПЛА по-самолетному на подготовленную площадку.

Диагностирование выполняют с помощью установленных на ДПЛА газоанализатора, тепловизора, магнитометрической системы контроля катодной защиты трубопровода с помощью телевизионной системы. Тепловизор позволяет получать видимое изображение исследуемого трубопровода по его собственному тепловому (ИК) излучению, определяя формы и места положения слабонагретых и замаскированных трубопроводов в дневных и ночных условиях. Тепловые аномалии, создаваемые магистральными трубопроводами, связаны с транспортом нагретого газа и утечками из трубопровода.

Для работы системы диагностики обеспечивают ввод данных о точной высоте полета над трубой с помощью радиовысотомера, об угловых координатах положения планера, о текущих координатах местности, поступающих из НО в вычислитель блока управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов и далее в блоки вычисления и накопления.

В процессе полета обзорная телевизионная система передает на наземный пункт управления обзор местности, передает изображение, текущие координаты полета, информацию о работе и отказах бортовых систем. Оператор наблюдает на видеокамере изображение трубы относительно ДПЛА по визуальной сетке. Изображением желаемой траектории полета является визирная сетка, перекрестие, направленное на цель, которую необходимо выдерживать. Объективы тепловизора, телевизионной системы автоматически закрываются с помощью шторок при взлете и посадке. Через командную радиолинию с земли оператор корректирует полет ДПЛА, осуществляет контроль функционального состояния диагностической системы, при необходимости ее обогрев и управление диагностической системой. В результате чего происходят измерения полей температурного контраста тепловизионной системой, затем измерение концентрации трансформируемого газа газоанализатором. Определение магнитного поля регистрируют в соответствии с линейным положением магнитометра по отношению к трубопроводу. При этом скорость сканирования тепловизионной и телевизионной систем устанавливается по сигналу, поступающему из блока 23 управления, определяемому по соотношению скорости полета к высоте. Полученные измерения диагностической системы и параметры траектории полета поступают в блок вычислителя и затем в блок накопления диагностической информации, встроенные в блок 23 управления диагностической системы.

В вычислителе 6 используется комплексная обработка информации (КОИ), результатом которой являются действительные значения параметров движения ЛА.

Повышение точности формирования действительных значений пилотажно-навигационных параметров достигается использованием оптимальной КОИ с реализацией фильтра Калмана.

В приемной аппаратуре 5 СНС измеряется псевдодальность по оценке задержки огибающей псевдослучайных последовательностей и радиальная псевдоскорость по оценке доплеровского смещения частоты несущей. В сигналы кодов закладывается соответствующий массив служебной информации, содержащей эфемериды, альманах, частотно-временные поправки, метки времени, сведения о работоспособности бортовой аппаратуры по результатам измерений. В приемной аппаратуре 5 СНС решается навигационно-временная задача.

Управление АБДК осуществляется с помощью системы 18 автоматического управления, обеспечивающей отработку и стабилизацию пространственной траектории, отслеживающей траекторию движения АБДК, и автомата управления тягой двигателей, выдерживающего заданную скорость.

Радиостанции 15.1 и 15.2 радиотелеметрической системы 15 работают следующим образом.

Генератором 30.1 высокой частоты формируют гармоническое колебание

u_c1(t)=U_c1cos(ω_ct+φ_c1), 0≤t≤T_c1,

где - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 31.1, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) с выхода источника 32.1 дискретных сообщений и команд. В качестве источника 32.1 дискретных сообщений и команд могут быть текущие координаты ДПЛА, информация о работе и отказах бортовых систем и т.п. На выходе фазового манипулятора 31.1 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

u₁(t)=U_c1cos[ω_ct+φ_k1(t)], 0≤t≤T_c1,

где φ_k1(t)={0,π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем φ_k1(t)=const при kτ_э<t<(k+l)τ_э и может изменяться скачком при t=kτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (n=1, 2, …, N₁-1);

τ_э,N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c1(T_c1=τ_эN₁),

который поступает на первый вход смесителя 33.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 34.1

U_Г1(t)=U_Г1cos(ω_Г1t+φ_Г1).

На выходе смесителя 33.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 35.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

u_пр1(t)=U_пр1cos[ω_пр1t+φ_k1(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c1,

где ;

K₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр1=ω_c+ω_Г1 - первая промежуточная частота;

φ_пр1=φ_с1+φ_Г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 36.1 мощности через дуплексер 37.1 излучается приемопередающей антенной 38.1 в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, улавливается приемопередающей антенной 38.2 и через усилитель 39.2 мощности поступает на первый вход смесителя 40.2. На второй вход смесителя 40.2 подается напряжение u_Г1(t) гетеродина 41.2.

На выходе смесителя 40.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 42.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частот:

u_пр2(t)=U_пр2cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_c1,

где ;

ω_пр2=ω_пр1-ω_Г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φ_пр2=φ_пр1+φ_Г1,

которое поступает на первый вход перемножителя 43.2. На второй вход перемножителя 43.2 подается напряжение гетеродина 34.2

u_Г2(t)=U_Г2cos(ω_Г2t+φ_Г2).

На выходе перемножителя 43.2 образуется напряжение

u₂(t)=U₂cos[ω_Г1t-φ_k1(t)+φ_Г1], 0≤t≤T_c1,

где ;

К₂ - коэффициент передачи перемножителя,

которое выделяется полосовым фильтром 44.2 и поступает на вход фазового детектора 45.2, на опорный вход которого подается напряжение u_Г1(t) гетеродина 41.2. На выходе фазового детектора 45.2 образуется низкочастотное напряжение

u_н1(t)=U_H1cosφ_k1(t), 0≤t≤T_c1,

где ;

пропорциональное модулирующему коду M₁(t).

На наземном пункте 26 управления формируется с помощью генератора 30.2 высокой частоты гармоническое колебание

u_C2=U_C2cos(ω_ct+φ_C2), 0≤t≤T_C2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 31.2, на второй вход которого поступает модулирующий код М₂(t) с выхода источника 32.2, дискретных сообщений и команд. В качестве источника дискретных сообщений могут быть сигналы запроса о работе различных бортовых систем, команды на включение или выключение блоков и т.д. На выходе фазового манипулятора 31.2 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией

u₃(t)=U_c2cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_c2], 0≤t≤T_c2,

который поступает на первый вход частотного манипулятора 48, на второй вход которого подается модулирующий код М₃(1), отражающий зоны существенных препятствий, которые рассчитываются в компьютере 49 на основе априорных сведений о рельефе и местных предметах.

С точки зрения оценивания влияния рельефа и местных предметов на распространение сигнала УКВ-диапазона интерес представляют только те точки профиля (с учетом высоты местных предметов), в которых линия радиолуча (для закрытых трасс) или линия минимальной существенной зоны Френеля (для полуоткрытых трасс) пересекают профиль рельефа.

Таким образом, зная плановые и высотные координаты антенн передатчика и приемника, а также максимальную высоту местных предметов о