[go: up one dir, main page]

RU2710983C1 - Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space - Google Patents

Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space Download PDF

Info

Publication number
RU2710983C1
RU2710983C1 RU2019108673A RU2019108673A RU2710983C1 RU 2710983 C1 RU2710983 C1 RU 2710983C1 RU 2019108673 A RU2019108673 A RU 2019108673A RU 2019108673 A RU2019108673 A RU 2019108673A RU 2710983 C1 RU2710983 C1 RU 2710983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flight
aircraft
control
traffic
manned
Prior art date
Application number
RU2019108673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Ильин
Original Assignee
Александр Иванович Ильин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Иванович Ильин filed Critical Александр Иванович Ильин
Priority to RU2019108673A priority Critical patent/RU2710983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710983C1 publication Critical patent/RU2710983C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to a method for self-organizing multi-position surveillance, flight control and management of manned and unmanned aerial systems. Method is realized using ground service of aircraft flight control and monitoring, where information on mutual flight traffic, aeronautical data is transmitted, flight-and-navigation characteristics of each aircraft, their identification numbers and coordinates and movement parameters, generate flight traffic control commands. In case of loss of communication with ground services, aircraft changes into autonomous flight mode, communicating with other aircrafts to correct flight. In case of aircraft control loss, technical data are transmitted to the unauthorized flight suppression service.EFFECT: higher controllability of aircrafts and safety of their flights.1 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Техническое решение относится к области информационно-измерительной техники, а именно к автоматизированным системам управления и контроля. Способ относится к системам управления и контроля пилотируемыми и беспилотными авиационными системами для обеспечения безопасности их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применен и на других транспортных средствах.The technical solution relates to the field of information-measuring equipment, namely to automated control and monitoring systems. The method relates to control and monitoring systems for manned and unmanned aircraft systems to ensure the safety of their flight in the common airspace, but can also be applied to other vehicles.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В настоящее время широкое распространение получают различные системы и способы доставки товаров и грузов с помощью БАС (беспилотные авиационные системы).Currently, various systems and methods for the delivery of goods and goods using UAS (unmanned aerial systems) are widely used.

Известна система навигации БАС, описанная в патенте США №8626361, опубликованном 25.11.2008. В известной системе первый БАС содержит данные, представляющие собой маршрут полета первого БАС и наземную станцию. Наземная станция принимает данные с БАС, представляющие собой, маршрут полета первого БАС, рассчитывает маршрут полета для второго БАС, таким образом, чтобы траектории полета первого БАС и второго БАС не пересекались, и передает рассчитанный маршрут полета на второй БАС.A known UAS navigation system is described in US patent No. 8626361, published November 25, 2008. In a known system, the first UAS contains data representing the flight path of the first UAS and a ground station. The ground station receives data from the UAS, which is the flight path of the first UAS, calculates the flight path for the second UAS, so that the flight paths of the first UAS and the second UAS do not intersect, and transmits the calculated flight route to the second UAS.

Известна система учета положения БАС, описанная в патенте США №8386175, опубликованном 18.03.2010. Известная система включает в себя систему отчетности управления воздушным движением (УВД) в сочетании с наземной станции управления (НСУ), УВД включает в себя систему автоматической трансляции наблюдения за БАС и информации о трафике услуг вещания, приемопередатчик и один или более телекоммуникационных модемов. НСУ выполнена с возможностью приема данных о позиции БАС в воздушном пространстве и сообщает позицию БАС в воздушном пространстве оператору УВД или в коммуникационный центр через приемопередатчик. УВД также может быть выполнен с возможностью отображения положения БАС в воздушном пространстве, на одном или более экранах.A known system for accounting for the position of ALS described in US patent No. 8386175, published 03/18/2010. The known system includes an air traffic control (ATC) reporting system in combination with a ground control station (NSI), an air traffic control system includes an automatic broadcast of UAS surveillance and broadcast service traffic information, a transceiver and one or more telecommunication modems. The NSO is configured to receive data on the position of the UAS in airspace and reports the position of the UAS in airspace to the air traffic control operator or to the communication center through the transceiver. ATC can also be configured to display the position of the UAS in midair, on one or more screens.

Известна система управления БЛА, описанная в патенте США №8521339, опубликованном 08.04.2010. В известной системе организована удаленная связь между БАС и базовой станцией. БАС передает на базовую станцию свои координаты с привязкой к карте, базовая станция определяет вектора скорости для БАС и направляет БАС в соответствии с определенным вектором скорости до тех пор, пока БАС не достигнет цели.A known UAV control system described in US patent No. 8521339, published 08.04.2010. In the known system organized remote communication between the UAS and the base station. The UAS transmits its coordinates to the base station with reference to the map, the base station determines the velocity vectors for the UAS and sends the UAS in accordance with the determined velocity vector until the UAS reaches the target.

Известна система безопасности полетов БАС в гражданском воздушном пространстве, описанная в патенте США №8838289, опубликованном 07.02.2008. Известная система включает в себя: наземную станция оснащенную системой технического зрения; БАС; удаленный оператор, управляющий наземной станцией; канал связи между БАС и наземной станцией; систему на борту БАС для обнаружения присутствия и положение вблизи воздушных судов и передачи этой информации удаленному оператору; Из предшествующего уровня техники известен способ управления беспилотным летательным аппаратом и устройство для его реализации (см. патент RU №2390815, опубл. 27.05.2010 г.), характеризующий управление одним или несколькими беспилотными летательными аппаратами, каждый из которых оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктом управления, который оборудован автоматизированным рабочим местом оператора, при этом передача команд управления движением беспилотного летательного аппарата, передача данных о координатах и параметрах его движения, а также передача идентификационных номеров и данных о координатах и параметрах движения других подвижных объектов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости, производится в один или несколько общих радиоканалов, причем трансляция сообщений каждой передающей радиостанцией производится в заранее заданный отрезок дискретной шкалы единого времени с временным упреждением, которого достаточно для компенсации запаздывания в получении и исполнении указанных команд.A known safety system for UAS flights in civilian airspace is described in US patent No. 8838289, published on 02/07/2008. The known system includes: a ground station equipped with a vision system; BASS; remote operator managing the ground station; communication channel between the UAS and the ground station; a system on board the UAS to detect the presence and position near aircraft and transmit this information to a remote operator; The prior art method for controlling an unmanned aerial vehicle and a device for its implementation (see patent RU No. 2390815, published May 27, 2010) characterizing the control of one or more unmanned aerial vehicles, each of which is equipped with an on-board automatic control system, satellite navigation system, high-precision synchronized clock, as well as an on-board computer and a radio transceiver, with the help of which digital radio communication is carried out with the base rad station, with a stationary or mobile control station, which is equipped with an automated workstation for the operator, while transmitting commands for controlling the movement of an unmanned aerial vehicle, transmitting data on the coordinates and parameters of its movement, as well as transmitting identification numbers and data on the coordinates and parameters of the movement of other moving objects equipped with transceiver radios and within radio visibility, is made into one or more common radio channels, moreover, trans yatsiya each transmitting radio messages produced in a predetermined segment of the discrete single timeline with the delay time, which is sufficient to compensate for the delay in the receipt and execution of these commands.

Недостатком известных способов управления беспилотным летательным аппаратом является то, что управление и контроль БВС осуществляется с наземного пункта управления в пределах радиовидимости, что затрудняет поддержание безотказного состояния оборудования БВС при эксплуатации, а также осуществление контроля за выполнением санкционированного трафика полета БВС, а это снижает уровень безопасности полетов, а по существу делает невозможным обеспечение интеграции беспилотных авиационных систем в общее воздушное пространство.A disadvantage of the known methods for controlling an unmanned aerial vehicle is that the BVS is controlled and monitored from the ground control point within radio visibility, which makes it difficult to maintain the failure-free state of the BVS equipment during operation, as well as monitoring the execution of the authorized traffic of the BVS, and this reduces the level of safety flights, and essentially makes it impossible to integrate unmanned aerial systems into the common airspace.

Существующие правила управления воздушным движением (УВД) сформировались, когда масштабы БАС по существу ограничивались авиамодельным спортом.Existing air traffic control (ATC) rules formed when the scale of UAS was essentially limited to aircraft modeling.

Воздушное пространство пронизано специальными путями, которые переходят из одной контролируемой зоны в другую. Точное число летательных аппаратов сказать довольно сложно, поскольку оно измеряется уже тысячами самолетов, число которых из года в год только растет.Airspace is penetrated by special paths that pass from one controlled area to another. The exact number of aircraft is difficult to say, since it is already measured by thousands of aircraft, the number of which is only growing from year to year.

Можно представить, что будет в воздушном пространстве, когда число увеличится на порядки. И здесь без автоматизированного управления эксплуатацией беспилотного воздушного судна при полетах в общем воздушном пространстве не обойтись, причем автоматически должен формироваться и контролироваться не только трафик полета, но также остаточный ресурс и предотказное состояние на всех этапах жизненного цикла, а также выявление случаев несанкционированного изменения трафика полета БВС.One can imagine what will happen in mid-air when the number increases by orders of magnitude. And here, automated control of the operation of an unmanned aircraft during flights in the common airspace is indispensable, and not only the flight traffic, but also the residual life and precautionary state at all stages of the life cycle, as well as the detection of cases of unauthorized changes in flight traffic, should be automatically generated and controlled. BVS.

Типовая структура системы управления для БАС состоит из различных источников данных. Полученные данные попадают в блок бортовой системы управления (БАСУ), где производится оценка параметров движения объекта и выработка управляющих воздействий на исполнительные механизмы объекта. В качестве входных данных блок системы управления также может принимать внешние управляющие воздействия. Выработанные значения сигналов управления подаются на органы управления полетом БАС. В памяти БАСУ хранятся программы выполнения полета и конфигурации блока управления, изменяющиеся под воздействием определенных событий, происходящих на БАС в полете.The typical structure of a control system for UAS consists of various data sources. The data obtained fall into the on-board control system (BASU) block, where the object’s motion parameters are evaluated and control actions are generated on the facility’s actuators. As input, the control unit can also take external control actions. The generated control signal values are fed to the UAS flight control elements. In the memory of the UAS, flight execution programs and control unit configurations are stored, changing under the influence of certain events that occur on the UAS in flight.

В настоящее время традиционные средства управления воздушным движением пилотируемой гражданской авиации меняются на многопозиционные системы наблюдения (МПСН), основанные на многопозиционных технологиях АЗН-В, активно используются в качестве высокоточного источника информации о воздушной обстановке в аэропортовых, аэродромных и трассовых зонах УВД. Наземная станция аэродромной многопозиционной системы наблюдения (МПСН-А) предназначена для определения местоположения и управления движением воздушных судов, спецавтотранспортом, техническими средствами и другими объектами, оборудованных ответчиками, находящихся на посадочной прямой и рабочей площади аэродрома (площади маневрирования и перроне, на взлетно-посадочной полосе, рулежных дорожках и местах стоянок воздушных судов). Московский аэропорт Домодедово первым в России устанавливает аэродромную многопозиционную систему наблюдения. Установка АМПСН и ее интеграция в уже работающую в Домодедово систему A-SMGCS (Усовершенствованная система управления наземным движением и контроля за ним) является наилучшим решением обеспечения контроля за наземным движением на аэродроме. Объединенные функции двух систем обеспечат наиболее полное и точное отображение на мониторах диспетчеров вышки УВД местоположения и передвижения самолетов и транспортных средств на взлетно-посадочных полосах, рулежных дорожках и перронах аэропорта. В основе новой системы лежит развертывание сети наземных станций системы АМПСН, рассредоточенных по всему аэродрому, стойки центральной обработки информации и 150 маяков (передающих устройств), установленных на спецтранспорт.Currently, the traditional air traffic control systems of manned civil aviation are changing to multi-position surveillance systems (MPS) based on multi-position technologies AZN-V, are actively used as a high-precision source of information about the air situation in airport, airfield and route air traffic control zones. The ground station of the aerodrome multi-position observation system (MPSN-A) is designed to determine the location and control the movement of aircraft, special vehicles, technical equipment and other facilities equipped with transponders located on the landing line and the working area of the aerodrome (maneuvering area and apron, on the runway lane, taxiways and aircraft parking areas). Moscow Domodedovo Airport is the first in Russia to establish an airfield multi-position surveillance system. The AMPSN installation and its integration into the A-SMGCS (Advanced Ground Traffic Management and Control System) system already operating in Domodedovo is the best solution for providing ground control at the aerodrome. The combined functions of the two systems will ensure the most complete and accurate display on the monitors of the air traffic control tower of the location and movement of aircraft and vehicles on the runways, taxiways and aprons of the airport. The new system is based on the deployment of a network of ground stations of the AMPSN system dispersed throughout the aerodrome, a central information processing rack and 150 lighthouses (transmitting devices) installed on special vehicles.

Однако МПСН имеет существенный недостаток:However, MPSN has a significant drawback:

- является системой высокоточного источника информации о воздушной обстановке в аэропортовых, аэродромных и трассовых зонах УВД и не учитывает необходимость обеспечения совместных полетов в общем воздушном пространстве, так как оснащение всего пространства территории Российской Федерации будет очень дорогой и практически не реализуемой задачей.- It is a system of a high-precision source of information about the air situation in airport, airfield and highway zones of air traffic control and does not take into account the need to ensure joint flights in the common airspace, since equipping the entire territory of the Russian Federation will be a very expensive and practically impossible task.

СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF TECHNICAL SOLUTION

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим аналогам. Задачей заявляемого способа самоорганизующейся многопозиционной системы наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, что повысит уровень обеспечения безопасности полетов на всех участках полета БАС.The proposed technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in existing analogues. The objective of the proposed method is a self-organizing multi-position monitoring system, monitoring and control over the flights of manned and unmanned aircraft systems in the common airspace, which will increase the level of flight safety in all areas of the UAS flight.

Технический результат от использования данного технического решения заключается в обеспечении безопасных полетов пилотируемой и беспилотной авиации в общем воздушном пространстве.The technical result from the use of this technical solution is to ensure safe flights of manned and unmanned aircraft in the common airspace.

Такой технический результат заявляемого способа обеспечивается за счет того, что наряду с наземными многопозиционными системами наблюдения, которые размещаются в первую очередь в районе аэропортов, совмещенные со службой управления воздушным движением, формируется воздушная многопозиционная система наблюдения, используя сами летательные аппараты, которые используются, как подвижные элементы системы многопозиционного наблюдения.This technical result of the proposed method is provided due to the fact that along with ground-based multi-position surveillance systems, which are located primarily in the area of airports, combined with the air traffic control service, an air multi-position surveillance system is formed using the aircraft themselves, which are used as mobile elements of a multi-position observation system.

Способ самоорганизующегося многопозиционного наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, который включает наземную структуру многопозиционной системы наблюдения, контроля и управления, пилотируемыми и беспилотными аппаратами, а каждый летательный аппарат оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора, отличающийся тем, что наряду с наземными многопозиционными системами наблюдения, которые размещаются в первую очередь в районе аэропортов, совмещенные со службой управления воздушным движением, формируется воздушная многопозиционная система наблюдения, используя сами летательные аппараты, которые используются, как подвижные маяки, которым присваиваются идентификационные номера, передаваемыми с командами управления движением беспилотного летательного аппарата и данные о координатах и параметрах его движения, а также блок приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывается, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других летательных аппаратов, а в блоке обработки полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом летательных аппаратов, преобразуются в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а также передаются идентификационные номера и данные о координатах и параметрах движения других летательных аппаратов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости наземной многопозиционной системы наблюдения и службы управления воздушным движением, образуя единую самоорганизующуюся сеть многопозиционного наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов в общем воздушном пространстве, включающую наземную структуру и сеть летательных аппаратов, причем в передаваемом сообщении с летательных аппаратов, указывается идентификационный номер наземной станции, которая осуществляет контроль и управление за его полетом, который свидетельствует о необходимости ретрансляции, полученного сообщения, по этому адресу, а сформированный трафик связи служит каналом управления и контроля за полетом летательных аппаратов, причем, когда трафик контроля и управления невозможно организовать, то летательный аппарат переходит в режим автономного полета, осуществляя прием сигналов оповещения от приближающихся летательных аппаратов, обеспечивая безопасность полета, а в случае выявления получения недостоверной информации о трафике полета с летательного аппарата, который отклоняется от санкционированного трафика полета, корректируют трафики полетов таких летательных аппаратов, передавая через систему ретрансляции сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета летательного аппарата, например, когда недостоверная информация с летательного аппарата передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким летательным аппаратом и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передаются в службу пресечения несанкционированного полета беспилотного летательного аппарата.A method of self-organizing multi-position monitoring, control and control over flights of manned and unmanned aircraft systems in a common airspace, which includes the ground structure of a multi-position monitoring, control and control system, manned and unmanned vehicles, and each aircraft is equipped with an on-board automatic control system, satellite navigation system , high-precision synchronized clocks, as well as an on-board computer and a radio transceiver using digital radio communication with the base radio station, with stationary or mobile control centers, which are equipped with an operator's automated workstation, characterized in that, along with ground based multi-position monitoring systems, which are located primarily in the vicinity of airports, combined with the control service air traffic, an airborne multi-position observation system is formed using the aircraft themselves, which are used as moving beacons, which Identification numbers are assigned that are transmitted with the unmanned aerial vehicle’s motion control commands and data on the coordinates and parameters of its movement, as well as a unit for receiving information from other aircraft in the near space about their flight traffic, and the radio signal is additionally processed, for example, using Doppler principle, to clarify the real coordinates of other aircraft, and in the processing unit received information about the traffic of mutual flight, as well as air navigation ion data and flight and navigation characteristics, including commands from the ground control and flight control service of aircraft, are converted into flight traffic control commands, ensuring safe joint flight eliminating collision, and identification numbers and data on coordinates and motion parameters of other aircraft are transmitted equipped with transceiver radios and within the radio visibility of the terrestrial multi-position monitoring system and service I by air traffic, forming a unified self-organizing network of multi-position monitoring, control and management of flights of manned and unmanned aerial vehicles in the common airspace, including the ground structure and the network of aircraft, and the transmitted message from the aircraft indicates the identification number of the ground station that carries out control and management of its flight, which indicates the need to relay the received message to this address, and the generated communication traffic serves as a control and monitoring channel for the flight of aircraft, and when it is impossible to organize traffic for monitoring and control, the aircraft switches to autonomous flight mode, receiving warning signals from approaching aircraft, ensuring flight safety, and if it is detected false information about flight traffic from an aircraft that deviates from authorized flight traffic, the flight traffic of such flyers is adjusted apparatus, transmitting control signals through the relay system, and if it is impossible to adjust the flight of the aircraft, for example, when false information from the aircraft is transmitted intentionally, then information about the time of loss of control with such an aircraft and its motion parameters, the planned traffic traffic, and technical data are also transmitted online to the service for suppressing unauthorized flight of an unmanned aerial vehicle.

Это позволит эффективным путем решить проблему совместных полетов пилотируемой и беспилотной авиации в общем воздушном пространстве.This will allow an effective way to solve the problem of joint flights of manned and unmanned aircraft in the common airspace.

Проведенный анализ технических решений позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных носителях информации, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности "новизна".The analysis of technical solutions made it possible to establish that analogues, characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed technical solution, are absent in known information carriers, which indicates the compliance of the claimed method with the condition of patentability "novelty".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype signs showed that they do not follow explicitly from the prior art.

Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention transformations to achieve the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Это позволит эффективным путем решить проблемы информативности средств наблюдения за воздушной обстановкой, а также применение эффективных способов управления БАС.This will allow an effective way to solve the problems of information content of airborne surveillance equipment, as well as the use of effective methods for controlling UAS.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Заявленный способ реализуется по блок-схеме, представленной на Фиг. 1, которая состоит из следующих основных блоков:The claimed method is implemented according to the flowchart shown in FIG. 1, which consists of the following main blocks:

1 - воздушная многопозиционная система наблюдения, использующая летательные аппараты, включающая сеть пилотируемых летательных аппаратов П1, П1, …, Пm и беспилотных летательных аппаратов Б1, Б2, …, Бn;1 - airborne multi-position observation system using aircraft, including a network of manned aircraft P 1 , P 1 , ..., P m and unmanned aerial vehicles B 1 , B 2 , ..., B n ;

2 - наземными многопозиционными системами наблюдения, использующая распределенные наземные маяки Н1, Н2, …, Нk;2 - ground-based multi-position observation systems using distributed ground beacons N 1 , N 2 , ..., N k ;

3 - служба управления воздушным движением, использующая центр контроля и управления 3-1, центр анализа и обработки информации 3-2, центр приема и передачи информации 3-3; портал базы данных 3-4.3 - an air traffic control service using a control center 3-1, a center for analyzing and processing information 3-2, a center for receiving and transmitting information 3-3; database portal 3-4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE TECHNICAL SOLUTION

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники, а именно к автоматизированным системам управления и контроля. Способ относится к пилотируемым и беспилотным авиационным системам для обеспечения безопасности их полета в общем воздушном пространстве, но может быть применен и на других транспортных средствах.The invention relates to the field of information-measuring equipment, namely to automated control and monitoring systems. The method relates to manned and unmanned aircraft systems to ensure the safety of their flight in the common airspace, but can be applied to other vehicles.

Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим аналогам. Задачей заявляемого способа самоорганизующейся многопозиционной системы наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, что повысит уровень обеспечение безопасности полетов на всех участках их полета.This technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in existing analogues. The objective of the proposed method is a self-organizing multi-position monitoring system, control and management over flights of manned and unmanned aircraft systems in the common airspace, which will increase the level of flight safety in all areas of their flight.

Технический результат от использования данного технического решения заключается в обеспечении безопасных полетов пилотируемой и беспилотной авиации в общем воздушном пространстве.The technical result from the use of this technical solution is to ensure safe flights of manned and unmanned aircraft in the common airspace.

Такой технический результат заявляемого способа обеспечивается за счет того, что наряду с наземными многопозиционными системами наблюдения, которые размещаются в первую очередь в районе аэропортов, совмещенные со службой управления воздушным движением, формируется воздушная многопозиционная система наблюдения, используя сами летательные аппараты, которые используются, как подвижные элементы многопозиционная системы наблюдения.This technical result of the proposed method is provided due to the fact that along with ground-based multi-position surveillance systems, which are located primarily in the area of airports, combined with the air traffic control service, an air multi-position surveillance system is formed using the aircraft themselves, which are used as mobile elements of a multi-position surveillance system.

Заявленный способ поясняется схемой, на которой показано осуществление контроля и управления летательными аппаратами, реализующий заявленный способ.The claimed method is illustrated by a diagram showing the control and management of aircraft that implements the claimed method.

Для осуществления полетов БАС необходимо зарегистрировать в базе данных с присвоением регистрационного номера и последующими изменениями, отражающими техническое состояние БАС в процессе всего жизненного цикла, как при техническом обслуживании и ремонте, так и в процессе полета. Эта информация используется для осуществления контроля за полетом БАС, с целью обеспечения безопасного полета.For flights, UAS must be registered in the database with the assignment of a registration number and subsequent changes reflecting the technical condition of UAS during the entire life cycle, both during maintenance and repair, and during the flight. This information is used to monitor UAS flight in order to ensure safe flight.

Для выполнения конкретного полета, с использованием зарегистрированного БВС, подается заявка, которая анализируется на предмет возможности ее выполнения, корректируется при необходимости и выдается разрешение на выполнение согласованного полета в заданном воздушном пространстве.To perform a specific flight, using a registered BVS, an application is submitted, which is analyzed for its feasibility, is adjusted if necessary, and permission is issued for a coordinated flight in a given airspace.

Каждый зарегистрированный БАС должен иметь лицензионный информационный блок, который не допускает несанкционированного вскрытия и перенастройки, включающий следующую базовую комплектацию - блок навигации БАС, блок передачи данных БАС, блок приема данных БАС, блок формирования команд управления БАС, блок ретрансляции БАС (допускается упрощенная комплектация).Each registered UAS must have a licensed information unit that does not allow unauthorized opening and reconfiguration, including the following basic equipment - UAS navigation unit, UAS data transmission unit, UAS data reception unit, UAS control command generation unit, UAS relay unit (simplified configuration is allowed) .

Региональный центр контроля за полетом БАС принимает информацию, характеризующую текущее техническое состояние и трафик полета БАС, происходит сравнение с согласованными параметрами полета, выявляет отклонения от санкционированного и по результатам анализа принимается решение. Причем такой контроль осуществляется над всеми БАС, которые находятся в зоне контроля данного регионального центра, используя либо линии передачи информации непосредственно с БАС, либо за счет ретрансляции через другие БАС.The UAS regional flight control center receives information characterizing the current technical condition and UAS flight traffic, compares it with the agreed flight parameters, identifies deviations from the authorized one and makes a decision based on the analysis results. Moreover, such control is carried out over all UAS, which are located in the control zone of this regional center, using either information transmission lines directly from UAS, or by relaying through other UAS.

Дополнительно, осуществляется вычисление по доплеровским измерениям текущих параметров трафика полета других БАС, которые ретранслируются по каналам связи наземным службам управления воздушным движением.Additionally, Doppler measurements are used to calculate the current flight traffic parameters of other UAS, which are relayed via communication channels to the ground-based air traffic control services.

В случае перехода БАС из одного регионального центра в другой в соответствие с запланированным санкционированным трафиком полета, то дальнейший контроль переходит к этому центру.In the case of the transfer of UAS from one regional center to another in accordance with the planned authorized traffic of the flight, further control passes to this center.

В случае отсутствия прямой радиовидимости информация ретранслируется через другие БАС наземным службам управления воздушным движением.In the absence of direct radio visibility, the information is relayed through other UAS to the ground-based air traffic control services.

Пакет информации для ретрансляции дополняется пакетами с информацией, поступившей для ретрансляции с других БАС и направляется наземным службам управления воздушным движением (ретрансляция может осуществляться через спутниковые каналы связи).The packet of information for relaying is supplemented by packets with information received for relaying from other UAS and is sent to ground-based air traffic control services (relaying can be carried out via satellite communication channels).

В случае отклонения от санкционированного трафика полета служба управления воздушным движением подает команды на возвращение к санкционированному трафику полета и автоматически эта информация поступает в службу пресечения несанкционированного полета беспилотного воздушного судна.In case of deviation from the authorized flight traffic, the air traffic control service gives commands to return to the authorized flight traffic and this information is automatically sent to the unauthorized flight suppression service of an unmanned aircraft.

В случае возвращения БВС к санкционированному трафику полета продолжается штатный режим работы службы управления воздушным движением, а если принятые меры не дали положительного результата, то служба пресечения несанкционированного полета беспилотного воздушного судна принимает меры по пресечению такого полета, используя информацию о характеристиках БВС, времени и месте начала несанкционированного полета.In the case of a return of BVS to authorized flight traffic, the normal operation of the air traffic control service continues, and if the measures taken do not give a positive result, the service for preventing unauthorized flights of unmanned aircraft takes measures to prevent such a flight using information about the characteristics of the BVS, time and place the beginning of an unauthorized flight.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе самоорганизующегося многопозиционного наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных авиационных систем в общем воздушном пространстве, который включает наземную структуру многопозиционной системы наблюдения, контроля и управления, пилотируемыми и беспилотными аппаратами, а каждый летательный аппарат оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, а также бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией, с помощью которой осуществляется цифровая радиосвязь с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора, при этом, наряду с наземными многопозиционными системами наблюдения, которые размещаются в первую очередь в районе аэропортов, совмещенные со службой управления воздушным движением, формируется воздушная многопозиционная система наблюдения, используя сами летательные аппараты, которые используются, как подвижные маяки, которым присваиваются идентификационные номера, передаваемыми с командами управления движением беспилотного летательного аппарата и данные о координатах и параметрах его движения, а также блок приема информации с других летательных аппаратов, находящихся в ближайшем пространстве о трафиках их полета, причем, радиосигнал дополнительно обрабатывается, например, используя принцип Доплера, для уточнения реальных координат других летательных аппаратов, а в блоке обработки полученная информация о трафиках взаимного полета, а также аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики, включая команды наземной службы контроля и управления за полетом летательных аппаратов, преобразуются в команды управления трафиком полета, обеспечивая безопасный совместный полет, исключающий столкновение, а также передаются идентификационные номера и данные о координатах и параметрах движения других летательных аппаратов, оборудованных приемопередающими радиостанциями и находящихся в пределах радиовидимости наземной многопозиционной системы наблюдения и службы управления воздушным движением, образуя единую самоорганизующуюся сеть многопозиционного наблюдения, контроля и управления над полетами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов в общем воздушном пространстве, включающую наземную структуру и сеть летательных аппаратов, причем в передаваемом сообщении с летательных аппаратов, указывается идентификационный номер наземной станции, которая осуществляет контроль и управление за его полетом, который свидетельствует о необходимости ретрансляции, полученного сообщения, по этому адресу, а сформированный трафик связи служит каналом управления и контроля за полетом летательных аппаратов, причем, когда трафик контроля и управления невозможно организовать, то летательный аппарат переходит в режим автономного полета, осуществляя прием сигналов оповещения от приближающихся летательных аппаратов, обеспечивая безопасность полета, а в случае выявления получения недостоверной информации о трафике полета с летательного аппарата, который отклоняется от санкционированного трафика полета, корректируют трафики полетов таких летательных аппаратов, передавая через систему ретрансляции сигналы управления, а в случае невозможности корректировки полета летательного аппарата, например, когда недостоверная информация с летательного аппарата передается умышленно, то информация о времени потери управления с таким летательным аппаратом и параметрах его движения, планируемом трафике полета, а также технические данные в режиме онлайн передаются в службу пресечения несанкционированного полета беспилотного летательного аппарата. Это позволит эффективным путем решить проблемы информативности средств наблюдения за воздушной обстановкой, а также применение эффективных способов управления БАС.This goal is achieved by the fact that in the known method of self-organizing multi-position monitoring, control and control over flights of manned and unmanned aircraft systems in the common airspace, which includes the ground structure of the multi-position monitoring, control and control system, manned and unmanned vehicles, and each aircraft is equipped On-board automatic control system, satellite navigation system, high-precision synchronized clock, as well as more a commercial computer and a radio transceiver, through which digital radio communication is made with the radio base station, with stationary or mobile control centers, which are equipped with an operator’s workstation, along with terrestrial multi-position monitoring systems, which are located primarily in the area of airports , combined with the air traffic control service, an airborne multi-position surveillance system is formed using the aircraft themselves, which are used as moving beacons, which are assigned identification numbers transmitted with the unmanned aerial vehicle's motion control commands and data on the coordinates and parameters of its movement, as well as a unit for receiving information from other aircraft located in the nearest space about their flight traffic, moreover, a radio signal it is additionally processed, for example, using the Doppler principle, to clarify the real coordinates of other aircraft, and in the processing unit the received traffic information reciprocal flight, as well as aeronautical data and flight and navigation characteristics, including commands from the ground control and flight control service of aircraft, are converted into flight traffic control commands, ensuring safe joint flight eliminating collision, and identification numbers and coordinate data are transmitted and motion parameters of other aircraft equipped with transceiver radios and within radio range of the ground multi-position th monitoring system and air traffic control services, forming a unified self-organizing network of multi-position monitoring, control and management of flights of manned and unmanned aerial vehicles in the common airspace, including the ground structure and the network of aircraft, and the transmitted message from the aircraft indicates the identification number ground station, which monitors and controls its flight, which indicates the need for relay, scientific message, at this address, and the generated communication traffic serves as a control and monitoring channel for the flight of aircraft, and when traffic monitoring and control cannot be organized, the aircraft switches to autonomous flight mode, receiving warning signals from approaching aircraft, providing flight safety, and in the event of detection of false information about flight traffic from an aircraft that deviates from authorized flight traffic, they correct the flight traffic of such aircraft, transmitting control signals through the relay system, and if it is impossible to adjust the flight of the aircraft, for example, when false information from the aircraft is transmitted intentionally, then information about the time of loss of control with such an aircraft and its motion parameters planned flight traffic, as well as technical data online are transmitted to the service of restraint of unauthorized flight of an unmanned aerial vehicle. This will allow an effective way to solve the problems of information content of airborne surveillance tools, as well as the use of effective UAS control methods.

Claims (1)

Способ многопозиционного наблюдения, контроля и управления полетами пилотируемых и беспилотных авиационных систем, заключающийся в том, что в наземную службу контроля и управления за полетом летательных аппаратов соответствующего регионального центра каждый летательный аппарат передает заявку на выполнение полета в заданном воздушном пространстве, где анализируется информация о трафиках взаимного полета аэронавигационные данные и пилотажно-навигационные характеристики каждого из летательных аппаратов, их идентификационные номера, непрерывно анализируются координаты и параметры движения летательных аппаратов в полете, получая информацию с летательных аппаратов, например используя АЗН-В, формируют наземно-воздушную сеть многопозиционного наблюдения, контроля и управления полетами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов в общем воздушном пространстве, вырабатывают команды управления трафиком полета, при потере связи с наземными службами летательный аппарат переходит в режим автономного полета, принимая попытки связи с другими летательными аппаратами для корректировки полета и ретрансляции данных его полета региональному центру, при этом в случае отклонения от санкционированного трафика полета подается команда на возвращение к санкционированному трафику и автоматически эта информация поступает в службу пресечения несанкционированного полета, которая принимает меры по пресечению полета в случае невозвращения летательного аппарата к санкционированному трафику.A method of multi-position observation, control and management of flights of manned and unmanned aircraft systems, which consists in the fact that each aircraft transmits an application for performing a flight in a given airspace to the ground control and flight control service of the aircraft of the corresponding regional center, where traffic information is analyzed reciprocal flight aeronautical data and flight and navigation characteristics of each of the aircraft, their identification numbers and, the coordinates and parameters of the movement of aircraft in flight are continuously analyzed, receiving information from aircraft, for example using AZN-V, form a ground-air network of multi-position observation, control and management of flights of manned and unmanned aerial vehicles in common airspace, develop control commands flight traffic, in case of loss of communication with ground services, the aircraft goes into autonomous flight mode, accepting communication attempts with other aircraft to correct the flight and relay its flight data to the regional center, in case of deviation from the authorized flight traffic, a command is issued to return to the authorized traffic and this information is automatically sent to the unauthorized flight suppression service, which takes measures to prevent the flight in case of non-return of the aircraft authorized traffic.
RU2019108673A 2019-03-26 2019-03-26 Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space RU2710983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108673A RU2710983C1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108673A RU2710983C1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710983C1 true RU2710983C1 (en) 2020-01-14

Family

ID=69171457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019108673A RU2710983C1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710983C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114566066A (en) * 2022-03-01 2022-05-31 山东欧龙电子科技有限公司 Flight data processing platform for manned aircraft air traffic control command
CN114610064A (en) * 2022-03-11 2022-06-10 中国人民解放军国防科技大学 Air-ground cooperative task allocation method based on dynamic target search and related equipment
RU2820676C1 (en) * 2023-10-02 2024-06-07 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина (ПАО "НПО "Алмаз") Wireless communication network for aerodrome multi-position surveillance system
CN119626040A (en) * 2025-02-11 2025-03-14 智洋创新科技股份有限公司 A state synchronization control method, electronic device and storage medium for multi-airport hopping of a networked unmanned aerial vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU82971U1 (en) * 2008-10-29 2009-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS
US9052375B2 (en) * 2009-09-10 2015-06-09 The Boeing Company Method for validating aircraft traffic control data
US20160275801A1 (en) * 2013-12-19 2016-09-22 USA as Represented by the Administrator of the National Aeronautics & Space Administration (NASA) Unmanned Aerial Systems Traffic Management
RU2609625C2 (en) * 2015-05-14 2017-02-02 Александр Александрович Алдюхов Method of organising air traffic based on on-board glonass/gps equipment and gsm/gprs networks in class c, g air space
RU2674536C1 (en) * 2018-03-22 2018-12-11 Александр Иванович Ильин Unmanned aerial systems in general air space automated flights monitoring and control method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU82971U1 (en) * 2008-10-29 2009-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS
US9052375B2 (en) * 2009-09-10 2015-06-09 The Boeing Company Method for validating aircraft traffic control data
US20160275801A1 (en) * 2013-12-19 2016-09-22 USA as Represented by the Administrator of the National Aeronautics & Space Administration (NASA) Unmanned Aerial Systems Traffic Management
RU2609625C2 (en) * 2015-05-14 2017-02-02 Александр Александрович Алдюхов Method of organising air traffic based on on-board glonass/gps equipment and gsm/gprs networks in class c, g air space
RU2674536C1 (en) * 2018-03-22 2018-12-11 Александр Иванович Ильин Unmanned aerial systems in general air space automated flights monitoring and control method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114566066A (en) * 2022-03-01 2022-05-31 山东欧龙电子科技有限公司 Flight data processing platform for manned aircraft air traffic control command
CN114610064A (en) * 2022-03-11 2022-06-10 中国人民解放军国防科技大学 Air-ground cooperative task allocation method based on dynamic target search and related equipment
RU2820676C1 (en) * 2023-10-02 2024-06-07 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина (ПАО "НПО "Алмаз") Wireless communication network for aerodrome multi-position surveillance system
RU2828468C1 (en) * 2024-03-14 2024-10-14 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Tethered geographically distributed aerial surveillance system
RU2839049C1 (en) * 2024-05-17 2025-04-25 Валерий Дмитриевич Федорищев Method of creating high-precision, secure coordinate field in order to provide conditions for efficient execution of tasks both in absence and presence of gnss signals
CN119626040A (en) * 2025-02-11 2025-03-14 智洋创新科技股份有限公司 A state synchronization control method, electronic device and storage medium for multi-airport hopping of a networked unmanned aerial vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2692306C2 (en) Tracking system for unmanned aerial vehicles
US20210358311A1 (en) Automated system of air traffic control (atc) for at least one unmanned aerial vehicle (uav)
Ali Traffic management for drones flying in the city
US9697736B2 (en) Tracking of suspect aircraft
US7495600B2 (en) Airfield surface target detection and tracking using distributed multilateration sensors and W-band radar sensors
US9310477B1 (en) Systems and methods for monitoring airborne objects
JP7086183B2 (en) Methods and systems for tracking, processing and integrating airport ground vehicle location data into the Automatic Dependent Surveillance (ADS-B) network infrastructure.
US7755532B2 (en) Methods and apparatus for assignment and maintenance of unique aircraft addresses for TIS-B services
US20180181125A1 (en) On-ground vehicle collision avoidance utilizing unmanned aerial vehicles
EP3323209B1 (en) Low earth orbit satellite for air traffic control
US20040044463A1 (en) Surface surveillance system for an airport and method
US11513233B2 (en) Drone escort system
RU2710983C1 (en) Method of multi-position observation, control and management over flights of manned and unmanned aerial systems in common air space
US12315376B1 (en) Aircraft detection, superhighway and transit zone system
US20180026707A1 (en) System and method for re-broadcasting ads-b data
Radišić et al. Challenges and solutions for urban UAV operations
RU2662611C1 (en) Unmanned aircraft automated control in the public airspace operation method to provide the safe flight with the flight traffic unauthorized change cases identification
CN208256104U (en) A kind of navigation airport scene monitoring system based on ADS-B
Siergiejczyk et al. Some issues of data quality analysis of automatic surveillance at the airport
RU2683703C1 (en) Unmanned aviation systems complex automated monitoring and control system logical architecture, providing their safe integration in public air space
RU2609625C2 (en) Method of organising air traffic based on on-board glonass/gps equipment and gsm/gprs networks in class c, g air space
RU2674536C1 (en) Unmanned aerial systems in general air space automated flights monitoring and control method
RU2699613C1 (en) Flight control method in common airspace of unmanned aerial vehicle
US20170249850A1 (en) Air traffic control
RU2647390C1 (en) Method of automated control and management of remotely piloted systems