Методический подход к интегральной оценке эффективности применения авиационных комплексов с БПЛА. Часть 1. Методики оценки эффективности решения задач радиосвязи и дистанционного мониторинга

В настоящее время особую актуальность и практическую значимость приобрело применение авиационных комплексов с беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) различного класса и целевого назначения в интересах как специальных заказчиков, так и гражданского назначения. Современные БПЛА, применяемые как по отдельности, так и в составе группы, могут нести на борту одновременно несколько целевых нагрузок, построенных на различных физических принципах: многофункциональная оптико-электронная система, цифровая аэрофотосистема, бортовая радиолокационная станция, система радио- и радиотехнической разведки, система связи для передачи данных с целевых нагрузок (датчиков) на мобильное устройство (например, планшет) удаленному абоненту и т. д. При этом практически не освещенным остается вопрос определения оценки эффективности решения как отдельных целевых задач БПЛА, так и нахождения интегральной оценки эффективности применения авиационных комплексов с БПЛА при решении набора целевых задач (последовательно или последовательно-параллельно во времени) с учетом их приоритетности и ряда других факторов. Научно-техническая статья структурно состоит из трех частей. В первой части разработан научно-методический подход к определению оценок эффективности решения частных целевых задач связи и дистанционного мониторинга комплексом с БПЛА по критерию вероятности их решения. В рамках данного подхода разработан математический аппарат функциональной зависимости вероятностей решения частных целевых задач с проектными параметрами целевых нагрузок в составе БПЛА с учетом особенностей его функционирования и в условиях имеющихся ограничений и допущений. Научно-методический подход позволяет уже на этапе формирования тактико-технического задания на комплекс с БПЛА получить расчетным методом количественные оценки вероятностей решения частных целевых задач с учетом технического задела предприятий промышленности по ключевым компонентам из состава комплекса (целевые нагрузки, комплекс средств связи и т. д.). Разработанный в статье методический аппарат является универсальным и инвариантным к входным параметрам, т. е. количеству решаемых целевых задач, этапности функционирования комплекса с БПЛА, и может быть легко адаптирован под новые условия применения. При этом необходимо отметить, что результатом статьи является методический аппарат нахождения именно интегральной оценки. Определение оценок эффективности при групповом применении БПЛА, а также с учетом возможного противодействия, выходит за рамки настоящей статьи и является направлением дальнейших исследований по данной тематике.

комплексы с БПЛА, интегральная оценка эффективности, целевые задачи, вероятность решения, радиосвязь, дистанционный мониторинг, оптико-электронная система, цифровая аэрофотосистема высокого разрешения, радиолокационная система, расчетные параметры

1. Верба В.С., Татарский Б.Г. Комплексы с беспилотными летательными аппаратами. В 2-х книгах. М.: Радиотехника, 2016. 1352 с.

2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. М.: Вильямс, 2003. 1104 с.

3. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы радиоуправления. Том 1. Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа. М.: Радиотехника, 2003. 192 с.

4. Ростопчин В.В. Элементарные основы оценки эффективности применения беспилотных авиационных систем для воздушной разведки. URL: http://www.uav.ru/articles/basic_uav_efficiency.pdf (дата обращения 23.06.2020)

5. Долженков Н.Н., Абрамов А.В., Егоров А.Т., Ломакин А.А., Пантенков Д.Г. Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата. Патент на полезную модель RUS 191165 от 26.07.2019. Бюл. № 21.

6. Егоров А.Т., Ломакин А.А., Пантенков Д.Г. Математические модели оценки скрытности спутниковых каналов радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами. Часть 1 // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5. № 3. С. 19-26. DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-3-19-26

7. Ломакин А.А., Пантенков Д.Г., Соколов В.М. Математические модели оценки скрытности спутниковых каналов радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами. Часть 2 // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5. № 4. С. 37-48. DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-4-37-48

8. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В., Егоров А.Т., Ломакин А.А., Литвиненко В.П., Великоиваненко В.И. и др. Техническая реализация высокоскоростного информационного канала радиосвязи с беспилотного летательного аппарата на наземный пункт управления // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 5. С. 52-71.

9. Пантенков Д.Г., Ломакин А.А. Оценка устойчивости спутникового канала управления беспилотными летательными аппаратами при воздействии преднамеренных помех // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 11(17). С. 43-50. DOI:10.18127/j00338486-201911(17)-04

10. Долженков Н.Н., Пантенков Д.Г., Егоров А.Т., Ломакин А.А., Литвиненко В.П., Великоиваненко В.И., Лю-Кэ-Сю Е.Ю. Технические характеристики комплекса средств спутниковой радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 3. С. 74-82.

11. Долженков Н.Н., Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П., Ломакин А.А., Егоров А.Т., Гриценко А.А. Интегрированный комплекс дальней радиосвязи для повышения эффективности решения целевых задач беспилотными летательными аппаратами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 3. С. 102-108. DOI:10.25987/VSTU.2019.15.3.015

12. Пантенков Д.Г. Результаты анализа наземных испытаний комплекса средств спутниковой радиосвязи для беспилотных летательных аппаратов // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2019. № 69. С. 42-51.

13. Мельников Ю.П. Воздушная радиотехническая разведка (методы оценки эффективности). М.: Радиотехника, 2005. 304 с.

14. Моисеев В.С., Тутубалин П.И. К проблеме обеспечения информационной безопасности беспилотных авиационных комплексов // VI Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (АНТЭ-2011, Казань, Россия, 12-14 октября 2011). Казань: Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, 2011. Т. 2. С. 324-331.

15. Моисеев В.С. Основные направления решения проблем теории и практики российской беспилотной авиационной техники // Международная научно-практическая конференция «Современные технологии, материалы, оборудование и ускоренное восстановление квалифицированного кадрового потенциала - ключевые звенья в возрождении отечественного авиа- и ракетостроения» (Казань, Россия, 14-16 августа 2012). Казань: Вертолет. 2012. Т. 2. С. 152-163.

16. Моисеев В.С. Российская беспилотная авиационная техника: основные проблемы и пути решения // X Всероссийская научно-техническая конференция "Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского". М.: Изд. дом Академии им. Н.Е. Жуковского, 2013. Т. 1. С. 470-474.

17. Моисеев В.С., Гущина Д.С., Моисеев Г.В. Основы теории создания и применения информационных беспилотных авиационных комплексов. Казань: Изд-во МОиН РТ, 2010. 196 с. (Серия «Современная прикладная математика и информатика»).

18. Моисеев Г.В., Моисеев В.С. Основы теории создания и применения имитационных беспилотных авиационных комплексов. Казань: Редакционно-издательский центр, 2013. 208 с. (Серия «Современная прикладная математика и информатика»).

19. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В., Соколов В.М. Методика интегральной оценки эффективности решения комплекса целевых задач космическим аппаратом многоцелевой космической системы // Актуальные вопросы проектирования космических систем и комплексов. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей ученых степеней. Химки: Акционерное общество «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина», 2013. Выпуск 14. С. 65-86.

20. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В., Соколов В.М., Великоиваненко В.И., Константинов В.С. Комплекс методик оценки эффективности решения частных целевых задач военного времени космическим аппаратом многоцелевой космической системы // Актуальные вопросы проектирования космических систем и комплексов. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей ученых степеней. Химки: Акционерное общество «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина», 2014. Выпуск 15. С. 107-150.

21. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В., Соколов В.М., Великоиваненко В.И., Ломакин А.А. Комплекс методик оценки эффективности решения частных целевых задач мирного времени космическим аппаратом многоцелевой космической системы // Актуальные вопросы проектирования космических систем и комплексов. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей ученых степеней. Химки: Акционерное общество «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина», 2014. Выпуск 15. С. 89-106.

22. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В. и др. Интеллектуальные системы управления беспилотными летательными аппаратами на основе комплексного применения технологий нечеткой логики и ассоциативной памяти // Авиакосмическое приборостроение. 2002. № 2. С. 29-36.

23. Желтов С.Ю., Визильтер Ю.В. Перспективы интеллектуализации систем управления ЛА за счёт применения машинного зрения // Труды Московского физико-технического института. 2009. Т. 1. № 4. С. 164-181.

24. Павлов А.М. Принципы организации бортовых вычислительных систем перспективных летательных аппаратов // Мир компьютерной автоматизации. 2001. № 4.

25. Пантенков Д.Г. Результаты математического моделирования помехоустойчивости спутниковых радионавигационных систем при воздействии преднамеренных помех // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 2. С. 57-68. DOI:10.18127/j20700784-202002-05

26. Викулов О.В., Добыкин В.Д., Дрогалин В.В. и др. Современное состояние и перспективы развития авиационных средств радиоэлектронной борьбы // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1998. № 12. С. 3-16.

27. Осипов Г.С., Тихомиров И.А., Хачумов В.М., Яковлев К.С. Интеллектуальные системы управления автономными транспортными средствами: стандарты, проекты, реализация // Авиакосмическое приборостроение. 2009. № 6. С. 34-43.

28. Сентябрев О.И., Малышев В.А. Применение элементов искусственного интеллекта для решения задач защиты самолета от управляемых ракет в воздушном бою // XII Международная научно-техническая конференция

29. «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (C&T-2011, Воронеж, Россия, 11-13 мая 2011). Воронеж: Воронежский государственный университет, 2011. Т. 2. С. 497-503.

30. Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П. Алгоритмы формирования и обработки радиосигналов командно-телеметрической радиолинии и технические предложения по их реализации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16. № 2. С. 90-105. DOI:10.25987/VSTU.2020.16.2.014

31. Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П. Цифровая статистическая имитационная модель процесса обработки сигналов в навигационной аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16. № 1. С. 87-99. DOI:10.25987/VSTU.2020.16.1.011

32. Халил М. Интеллектуальные технологии принятия решений по управлению техническими средствами в системах обработки информации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т. 5. № 7. С. 10-13.

33. Овсянников В.А. Системная оценка и оптимизация несканирующих тепловизионных приборов. Автореферат дисс. … докт. техн. наук. Казань: Государственный институт прикладной оптики, 2007. 387 с.

34. Комаров А.А., Кондратенков Г.С., Курилов Н.Н., Лавров А.А. Саблин В.Н. и др. Радиолокационные станции воздушной разведки. М.: Воениздат, 1983.

35. Дудник П.И., Кондратенков Г.С., Татарский Б.Г., Ильчук А.Р., Герасимов А.А. Авиационные радиолокационные комплексы и системы. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006. 1112 с.

36. Кондратенков Г.С. Авиационные системы радиовидения: монография. М.: Радиотехника, 2015. 648 с. (Научная серия «Бортовые аэронавигационные системы»).

37. Самарин О.Ф., Соловьев А.А., Шарова Т.В. Радиолокационные системы многофункциональных самолетов. Т. 3. Вычислительные системы РЛС многофункциональных самолетов. М.: Радиотехника, 2007. 280 с.

38. Болховитинов О.В. Боевые авиационные комплексы и их эффективность. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. 226 с.

39. Макаренко С.И. Информационное противоборство и радиоэлектронная борьба в сетецентрических войнах начала XXI века: монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2017. 546 с.

40. Слободян М.Г., Можаева Е.И., Подстригаев А.С. Способы и средства противодействия беспилотным летательным аппаратам // XXI Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, Россия, 3-4 мая 2018). Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2018. С 46-50.

41. Ксендзук А.В. Комплекс радиолокационного обнаружения и подавления радиотехнических систем беспилотных летательных аппаратов // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 19-24.