Беспилотную авиационную систему можно условно разделить на две части:
- непосредственно беспилотный летательный аппарат;
- наземная инфраструктура, предназначенная для управления летательным аппаратом, для приёма и обработки информации от БПЛА, традиционно называемая наземной станцией управления (НСУ).
БПЛА в последнее время получают все большее распространение. Их начинают применять повсеместно: в воздухе, на воде и на суше. Ученые всего мира возлагают большие надежды на беспилотные устройства и рассчитывают, что в будущем не будет ни одной сферы, где они не будут применяться. Сегодня эти аппараты являются одним из наиболее перспективных направлений в развитии военных технологий. Их применение уже привело к существенному изменению тактики ведения боя.
Планируется, что и в гражданском секторе произойдут существенные изменения. К 2025 году глобальный рынок технологий использования БПЛА вырастет в несколько сотен раз, что приведет к вытеснению многих существующих операционных процессов. Стоимость аппаратов постепенно снижается, а с внедрением их в крупносерийное производство они станут стоить совсем немного, что приведет к их повсеместному использованию.
Виды воздушных БПЛА.
Такие БПЛА находят все большее применение, так как ими не сложно управлять, ведь в воздухе практически отсутствуют какие-либо препятствия. Это разнообразные летающие военные роботы, дроны для фото и видеосъемки, развлекательные аппараты, дирижабли, в том числе агрегаты, доставляющие товары и посылки как показано на рисунке 1.
Коммерческие и гражданские. Они предназначены для перевозки грузов, строительства, удобрения полей, научных исследований и тому подобное как показано на рисунке 2.
Потребительские. В большинстве случаев они используются для развлечения, к примеру, для гонок, снятие высотных видео и т. д., пример показан на рисунке 3.
Боевые. Они имеют сложную конструкцию, их используют для военных целей пример показан на рисунке 4.
По конструкции воздушные БПЛА могут быть следующих видов:
- БПЛА с фиксированным крылом. К их преимуществу можно отнести большую дальность и скорость полета;
- мультикоптеры. Они могут иметь разное число пропеллеров: от двух до восьми. Пропеллеры у некоторых моделей могут складываться;
- БПЛА вертолетного типа;
- конвертопланы. Особенность таких моделей в том, что они взлетают «по вертолетному типу», а в полете передвигаются подобно самолету, опираясь на крылья;
- глайдеры или планеры. Эти устройства могут быть с двигателем или без него. В большинстве случаев их используют для разведывательных операций;
- тейлситтеры. БПЛА для смены режима полета поворачивает свою конструкцию в вертикальной плоскости;
- экзотические. Эти устройства имеют нетипичную конструкцию, к примеру, аппараты, способные садиться на воду, взлетать с нее и погружаться в нее. Также это могут быть устройства, которые приземляются на вертикальную поверхность и могут карабкаться по ней;
- привязные БПЛА. Их особенность в том, что энергия поступает к ним по проводу;
- миниатюрные;
- модульные.
Наземные станции управления также могут быть представлены в различном исполнении и функционале. Самым простым вариантом является использование авиамодельной аппаратуры дистанционного управления (remote control, RC). Более продвинутые варианты в дополнение могут использовать ноутбук или планшет для определения плана полета, получения телеметрической информации и видеоконтроля, пример показан на рисунке 5.
Для военных целей в качестве НСУ может выступать специализированный кунг (защищенный алюминиевый контейнер), насыщенный аппаратурой управления и связи. Его внешний облик, представлен на рисунке 6.
Значимую роль в беспилотной авиационной системе играет наличие устойчивого канала связи для передачи данных между БПЛА и НСУ. Реализация такого канала может базироваться на:
- сетях сотовой связи;
- Wi-Fi и BlueTooth стандартах;
- в некоторых случаях могут использоваться терминалы спутниковой связи;
- спецификациях X-bee и ZigBee;
- других видах радиомодемов;
- и даже на ИК и ультразуковых передатчиках.
Протоколы обмена данными являются, как правило, проприетарными (закрытыми), однако существуют и открытые стандарты, такие как MAVLink.
MAVLink или Micro Air Vehicle Link - это протокол информационного взаимодействия с дронами или малыми беспилотными аппаратами (летающими, плавающими, ползающими и т.д.). Данный протокол был впервые выпущен в начале 2009 года Лоренсом Мейером.
MAVLink распространяется под лицензией LGPL в виде модуля для python (есть удобная обёртка DroneKit) и генератора библиотек под различные языки, в том числе С/C++ библиотеки.