Противодействие беспилотным летательным аппаратам - страница 10
.
2. Средний уровень соответствует бортовым аппаратно-программным средствам управления. Бортовая система управления малыми БПЛА формируется на базе бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ), которые, как правило, управляются либо открытыми операционными системами (ОС), такими как Linux, Android и т. д., либо специализированными ОС реального времени, такими как QNX, VME, VxWorks, XOberon и т. д. Кроме того, в последнее время появились различные проекты по созданию ОС и прикладного программного обеспечения (ПО) специально ориентированного на БПЛА.
В настоящее время получили широкое распространение схемотехнические решения, в которых БЦВМ, а также основные контролеры устройств вы- полнены на единой плате и упакованы в защитный корпус. При этом БЦВМ, представляет собой RISC микропроцессор, как правило, ARM архитектуры, а отдельные контролеры — микросхемы ПЛИС, которые могут быть запрограммированы с учетом особенностей функционирования конкретных образцов бортового РЭО[42]. Пример БЦВМ малого БПЛА на ПЛИС представлен на рис. 1.8.
Рис. 1.8. БЦВМ малого БПЛА на основе ПЛИС фирмы Xilinx серии Spartan2 XC2S100[43]
В качестве аппаратуры управления в малых БПЛА могут применяться цифровые сигнальные процессоры или микроконтроллеры (MicroPC), программируемые на языках высокого уровня, таких как С, С++, Модула-2, Оберон SA или Ада95, а также программные пакеты SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных), предназначенные для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем мониторинга или управления[44]. Кроме того, для управления малыми БПЛА могут использоваться специальные полетные контроллеры FCU (Flight Control Unit), которые формируют команды для микроконтроллеров управляющих двигателями и отдельными подсистемами БПЛА, в соответствии с данными, получаемыми по командной радиолинии управления (КРУ).
В последнее время три ведущих производителя микроэлектроники Qualcomm, Intel и Nvidia выпустили собственные типовые схемотехнические решения для систем управления БПЛА. Кроме того, аналогичное решение выпустил один из ведущих китайских производителей микроэлектроники — Leadcore. Каждый набор является типовым решением, включающем в себя[45]:
— центральный процессор управления CPU (Central Processing Unit);
— бортовую ОЭС;
— графический процессор GPU (Graphics Processing Unit) обработки видеоданных, поступающих от бортовой ОЭС;
— систему связи на основе технологии Wi-Fi.
Характеристики этих схемотехнических решений приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5 — Характеристики типовых технических решений для БПЛА от компаний Qualcomm, Intel, Nvidia и Leadcore[46]
| Производитель / тех. решение | Qualcomm Snapdragon Flight | Intel Edison for Arduino | Nvidia Jetson TX1 | Leadcore LC1860 |
| CPU | 4×Qualcomm Krait 400 | 22 нм dual-core Intel Atom | 64-bit ARM A57 core | 6-core Cortex A7 |
| Частота CPU | 2,5 ГГц | 500 МГц | 2 ГГц | 2 ГГц |
| GPU | Qualcomm Adreno 330 | Intel HD Graphic | Maxwell architecture, 256 CUDA cores | Dual-core Mali T628 |
| Производительность GPU | 167 GFLOPs | н/д | 1 TeraFLOPs | н/д |
| Потребление энергии | н/д | 35 мВт в статике | менее 10 Вт | н/д |
| Система связи Wi-Fi и Bluetooth | Да | Да | Да | Да |
| Бинокулярное стерео зрение | Да | Внешние датчики | Да | Да |
| Разрешающая способность камеры | 4096×2160 | не менее 1280×720 | 4096×2160 | 2048×1080 |
| Размер | 58 мм × 40 мм | 127 мм × 72 мм | 87 мм × 50 мм | 41 мм × 61,5 мм |
| Преимущества | Сбалансированное решение по критерию «производительность / стоимость» | Сопряжение с внешними датчиками; Высокая точность и широкий диапазон применения | Высокая производительность в многопоточных задачах | Низкая цена |
| Недостатки | Относительно узкий диапазон применения | Высокое энергопотребление и цена | Высокое энергопотребление и цена | Относительно низкая производительность |
| Преимущества для применения на БПЛА | Энергоэффективное решение для управления БПЛА; поддержка групп БПЛА | Высокая производительность | Решения для управления БПЛА с использованием технологий машинного зрения и ИИ | Сбалансированное решение по критерию «эффективность / стоимость» |
н/д — нет данных.
3. Верхний уровень управления соответствует архитекторе «БПЛА — ПУ» (или «группа БПЛА — ПУ») и образован телеметрической системой сбора данных о состоянии бортовых систем БПЛА, системой связи БПЛА и пункта управления (ПУ), а также оборудованием ПУ. Оборудование ПУ обрабатывает телеметрические данные о состоянии БПЛА и его местоположении, формирует программу полета и в соответствии с ней выдает команды на борт БПЛА