A Methodological Approach to Integrated Effectiveness Assessment Apply of Aviation Systems with UAVs. Part 1. Evaluation Methods for Effectiveness of Solving Radio Communication and Remote Monitoring Tasks

Currently, the use of aviation systems with unmanned aerial vehicles (UAVs) of various classes and special purposes has gained particular relevance and practical importance in the interests of both special customers and civilians. Modern UAVs are used both individually and as part of a group, they can carry several target loads on board simultaneously, they are built on various physical principles: a multifunctional optoelectronic system, a digital aerial system, an airborne radar station, a radio and electronic reconnaissance system, and a system communications for transmitting data from target loads (sensors) to a mobile device (for example, a tablet) to a remote subscriber, etc. However, the question of determining the effectiveness of solving both individual UAV targets and finding an integrated assessment of the effectiveness of using aviation complexes with UAVs when solving a set of targets (sequentially or sequentially-in parallel in time) taking into account their priority and a number of other factors. This article structurally consists of three parts. In the first part, we can observe a scientific and methodological approach to determining the effectiveness of solving particular communication targets and remote monitoring by a complex with UAVs according to the probability of their solution is developed. In the framework of this approach, a mathematical apparatus has been developed for the functional dependence of the probabilities of solving particular target problems with the design parameters of target loads as part of the UAV, taking into account the peculiarities of its functioning and under the conditions of existing limitations and assumptions. The scientific and methodological approach allows already at the stage of the formation of the tactical and technical task for the complex with UAVs to obtain, using the calculation method, quantitative estimates of the probabilities of solving particular targets taking into account the technical backlog of industrial enterprises for key components of the complex (target loads, communications equipment complex, etc.). The methodological apparatus developed in the article is universal and invariant with respect to input parameters, i.e., the number of tasks to be solved, the stages of operation of the complex with UAVs, and can be easily adapted to new conditions of use. It should be noted that the result of the article is the methodological apparatus for finding exactly the integral estimate. Finding performance assessments for the group use of UAVs, as well as taking into account possible countermeasures, is beyond the scope of this article and is a direction of further research on this topic.

complexes with UAV, integrated assessment of effectiveness, local targets, probability of solution, radio communication, remote monitoring, optical-electronic system, digital aerophotocamera high-resolution, radar system, design parameters

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.