Вопросы оптимизации расположения центра приема и управления разведывательными БПЛА с учетом отражений сигнала от городских застроек


Авторы

Ахмедов Э. М.

Национальное аэрокосмическое агентство Азербайджана, Баку, 8-й мкр., Сулейман Сани Ахундов 1

e-mail: emil.ahmadov21@gmail.com

Аннотация

Исследованы вопросы оптимизации выбора местоположения центра приема и управления БПЛА с учетом отражений сигнала от близлежащих городских застроек. Успех миссии разведывательных БПЛА в целом зависит от возможности решения в ходе полета такой проблемы как затухание сигнала. Одним из наиболее важных задач, подлежащих к решению для повышения эффективности разведывательных БПЛА является учет воздействия различных ослаблений передаваемого сигнала на трассах «БПЛА-центр» или «центр-БПЛА». Ослабление сигнала в этих каналах связи проявляет себя в виде амплитудных флуктуаций во времени или по частоте. Дополнительным составляющим затухания относят ослабление из-за многопутности. Применительно к случаю полета БПЛА над городом на низкой высоте и при поддержании связи на частотах менее 5 ГГц наиболее существенное влияние может оказать многопутность сигнала, возникающая из-за многократных отражений от различных городских строений. Многопутность заключается в поступлении в центр приема многочисленных отраженных сигналов с различными фазами, приводящих к появлению эффектов интерференции. Сформулирована и решена задача такого выбора места расположения центра управления полетом в городской среде, при котором шумы из-за многопутности были бы быть сведены к минимуму. 
Решение задачи с применением математического аппарата безусловной вариационной оптимизации показало, что шумы многопутности можно минимизировать если отражающие строения поблизости центра будут расположены таким образом, чтобы задержки отраженного сигнала от застроек были обратно пропорциональны квадрату сигнала поступающих от этих застроек, т.е. сильно отражающие застройки должны расположены ближе к центру, чем слабо отражающие объекты.

Ключевые слова:

многопутность, БПЛА, оптимизация, отражение сигнала, интерференция

Библиографический список

  1. Horcher A., Visser R.J.M. Unmanned aerial vehicles: applications for natural resource management and monitoring // Council on Forest Engineering Annual Meeting, Hot Springs (AR), USA, 2004. 
  2. Sugiura R., Noguchi N., Ishii K. Remote-sensing technology for vegetation monitoring using an unmanned helicopter // Biosystems Engineering. 2005. V. 90 (4), P. 369-379. DOİ: 10.1016/j.biosystemseng.2004.12.011
  3. Egbert J., Beard R.W. Road following control constraints for low altitude miniature air vehicles // American Control Conference, New York, 2007. P. 353-358. 
  4. Αlbrigtsen A. The application of unmanned aerial vehicles for snow avalanche search and rescue. Faculty of Science and Technology, Department of Engineering and Safety. The Artic University of Norway. 2016.
  5. Andriluka M., Schnitzspan P., Meyer J., Kohlbrecher S., Petersen K., von Stryk O., Roth S., Schiele B. Vision based victim detection from unmanned aerial vehicles // In Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2010. P. 1740–1747. DOI: 10.1109/IROS.2010.5649223
  6. Bernard M., Kondak K. Generic slung load transportation system using small size helicopters // Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2009. P. 3258– 3264. DOİ: 10.1109/ROBOT.2009.5152382
  7. R. Raz, A. Rosen, T. Ronen. Active aerdynamic stablization of a helicopter/sling-load system // Journal of Aircraft. 1989. V. 26, P. 822-828. DOI: 10.2514/3.45847
  8. Kusyk J., Uyar M.U., Ma K., Plishka J., Bertoli G., Boksiner J. AI and game theory based autonomous uav swarm for cybersecurity // In Proceedings of the MILCOM 2019 IEEE Military Communications Conference (MILCOM), Norfolk, VA, USA, 12–14 November 2019. P. 1–6. DOI: 10.1109/MILCOM47813.2019.9020811
  9.  Lim W.Y.B., Garg S., Xiong Z., Zhang Y., Niyato D., Leung C., Miao C. UAV-Assisted Communication Efficient Federated Learning in the Era of the Artificial Intelligence of Things // IEEE Network. 2021. V. 35, P. 188–195. DOI: 10.1109/MNET.002.2000334
  10. Semsch E., Jakob M., Pavlicek D., Pechoucek M. Occlusion-aware multi-UAV surveillance // 9th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems (AAMAS 2010), Toronto, Canada, May 10-14 2010. V. 1-3. DOI: 10.1145/1838206.1838405
  11. New America. Drones and aerial observat http://drones.newamerica.org/primer/ion: new technologies for property rights, human rights and global development. A primer. URL: http://drones.newamerica.org/primer/
  12. Yan C., Fu L., Zhang J., Wang J. A comprehensive survey on UAV communication channel modeling // IEEE Access. 2019.V. 4. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2933173
  13. Mozaffari M., Saad W., Bennis M., Debbah M. Efficient deployment of multiple unmanned aerial vehicles for optimal wireless coverage // IEEE Communications Letters, 2016. V. 20, No. 8. P. 1647–1650. DOI: 10.1109/LCOMM.2016.2578312
  14. Буй Чи Тхань, Марин Д.В., Расторгуев В.В. Сравнение ослабления электромагнитных волн миллиметрового и инфракрасного диапазонов в гидрометеорах и пыли // Труды МАИ. 2015. № 84. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=63128
  15. Буренко Е.А. Обоснование эффективности использования сигналов с ортогональным частотным разделением каналов в авиационных радиосистемах передачи информации // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170344. DOI: 10.34759/trd-2022-127-14
  16. Алиева А.Д., Гусейнова М.В. и др. Вопросы ослабления междронного электромагнитного воздействия противоборствующих сторон // Труды МАИ. 2023. № 133. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=177667
  17. Тихомиров А.В., Омельянчук Е.В., Семенова А.Ю., Михайлов В.Ю. Прогнозирование параметров распространения радиоволн условиях городской застройки при использовании низко расположенных антенн // Труды МАИ. 2017. № 97. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=87308
  18. Юдин В.Н., Камнев Е.А. Принципы создания противонавигационного поля радиопомех // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=62310
  19. Kakar J.A. UAV communications spectral requirements, MAV and SUAV channel modelling, OFDM waveform parameters, performance and spectrum management. URL: https://vtechworks.lib.vt.edu/server/api/core/bitstreams/a4ec2d22-7a08-40e1-91e9-efbbee7c10f4/conten...
  20. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. - М.: Наука, 1974. – 432 с. 


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход