Модель оценки непрерывности управления группой беспилотных летательных аппаратов при автоматическом и ручном режимах управления

Медведев Алексей Александрович¹

¹Военная академия связи.

DOI 10.24412/2410-9916-2026-3-198-238

Полный текст статьи

XML JATS

Аннотация

Постановка задачи: эффективность применения беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) определяется не только их лётно-техническими характеристиками, но и устойчивостью радиоканалов управления, обеспечивающих передачу сообщений, включающих команды управления, телеметрию, служебную и видеоинформацию. При одновременном применении нескольких БпЛА возрастает нагрузка на радиоканал и суммарный частотный ресурс. Особенно существенное увеличение требований к пропускной способности возникает при переводе одного или нескольких БпЛА в ручной режим управления вследствие передачи видеопотока и команд ручного управления. В условиях ограниченного частотного ресурса это может приводить к снижению качества видеосигнала, увеличению задержки передачи команд и риску потери устойчивого управления отдельными БпЛА. Целью работы является разработка модели оценки непрерывности управления группой БпЛА на основе локальных коэффициентов качества радиоканала, учитывающих выполнение требований по пропускной способности, задержке доставки сообщения и вероятности битовой ошибки на этапах выполнения задачи. Используемые методы: процесс управления представлен последовательностью этапов, для каждого из которых рассчитываются нормированные частные коэффициенты выполнения требований по пропускной способности, задержке доставки сообщения и вероятности битовой ошибки. Максимальная пропускная способность определяется по модифицированной формуле Шеннона с учётом выделенной полосы частот, отношения сигнал/(шум + помехи) и коэффициента использования радиоканала. Комплексная оценка формируется посредством мультипликативной свёртки частных коэффициентов. Новизна: разработана этапная модель оценки непрерывности управления группой БпЛА, в которой совместно учитываются фактически реализуемый режим управления, ограниченный частотный ресурс, выделенная полоса частот, достижимая и требуемая пропускная способность, задержка доставки сообщения и вероятность битовой ошибки. Модель позволяет формировать нормированную небинарную оценку непрерывности управления как для отдельного БпЛА, так и для группы в целом. Результат: разработана расчётная модель, формирующая небинарную нормированную оценку непрерывности управления группой БпЛА на последовательности этапов выполнения задачи. Получаемый интегральный показатель принимает значения в диапазоне от 0 до 1 и характеризует степень выполнения требований к радиоканалам управления группы БпЛА. Значение показателя, близкое к 1, соответствует высокой степени выполнения требований по пропускной способности, задержке доставки сообщения и вероятности битовой ошибки, а значение, близкое к 0, соответствует существенному снижению степени их выполнения. Практическая значимость: модель может применяться для сравнения вариантов организации связи, обоснования распределения частотного ресурса, выбора режимов управления и выявления условий, при которых перевод БпЛА в ручной режим снижает качество радиоканала.

Ключевые слова

беспилотный летательный аппарат, группа БпЛА, непрерывность управления, радиоканал управления, частотный ресурс, пропускная способность, задержка, вероятность битовой ошибки, интегральный показатель, тактическое звено управления.

Ссылка на статью

Медведев А. А. Модель оценки непрерывности управления группой беспилотных летательных аппаратов при автоматическом и ручном режимах управления // Системы управления, связи и безопасности. 2026. № 3. С. 198-238. DOI: 10.24412/2410-9916-2026-3-198-238

Литература

1. EASA publishes Easy Access Rules for Unmanned Aircraft Systems -- Revision from July 2024 // European Union Aviation Safety Agency [Электронный ресурс]. 10.07.2024. – URL: https://www.easa.europa.eu/en/newsroom-and-events/news/easa-publishes-easy-access-rules-unmanned-aircraft-systems-revision-july (дата обращения: 30.07.2026).

2. Conducting Extended BVLOS Operations in Challenging Terrain Leveraging Path and Link Diversity for Highly Reliable C2: Final Report. – Bigfork, MT: uAvionix Corporation, 2024. – 87 p. – URL: https://www.faa.gov/uas/programs_partnerships/BAA/BAA004-uAvionix%E2%80%93Conducting-Extended-BVLOS-Operations-in-challenging-terrain.pdf (дата обращения: 30.07.2026).

3. Perez-Castan J. A., Rodriguez-Sanz A., Gomez Comendador V. F., Arnaldo Valdes R. M. ATC Separation Assurance for RPASs and Conventional Aircraft in En-Route Airspace // Safety. 2019. Vol. 5. No. 3. Article 41. doi: 10.3390/safety5030041.

4. Hosseini N., Jamal H., Haque J., Magesacher T., Matolak D. W. UAV Command and Control, Navigation and Surveillance: A Review of Potential 5G and Satellite Systems // 2019 IEEE Aerospace Conference. Big Sky, MT, USA, 2019. P. 1--10. doi: 10.1109/AERO.2019.8741719.

5. Trinh M. L., Nguyen D. T., Dinh L. Q., Nguyen M. D., Setiadi D. R. I. M., Nguyen M. T. Unmanned Aerial Vehicles (UAV) Networking Algorithms: Communication, Control, and AI-Based Approaches // Algorithms. 2025. Vol. 18. No. 5. Article 244. doi: 10.3390/a18050244.

6. Stevenson J. D., O'Young S., Rolland L. Assessment of Alternative Manual Control Methods for Small Unmanned Aerial Vehicles // Journal of Unmanned Vehicle Systems. 2015. Vol. 3. No. 3. P. 73--94. doi: 10.1139/juvs-2015-0007.

7. Cox J., Wong K. C. Predictive Feedback Augmentation for Manual Control of an Unmanned Aerial Vehicle with Latency // International Journal of Micro Air Vehicles. 2019. Vol. 11. P. 1--9. doi: 10.1177/1756829319869645.

8. Токарев Ю. П. Применение линии передачи данных для управления беспилотным летательным аппаратом // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2010. № 6 (113). С. 7--10.

9. Прокопьев И. В., Бецков А. В. Структура системы управления беспилотных летательных аппаратов специального назначения // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2012. Т. 1. С. 84--85.

10. Белоножко Д. Г. Алгоритм обеспечения требуемого уровня устойчивости управления беспилотным летательным аппаратом в условиях противодействия // Программные продукты и системы. 2022. Т. 35. № 1. С. 95--105. doi: 10.15827/0236-235X.137.095-105.

11. Васильченко А. С., Иванов М. С., Малышев В. А. Формирование полетных зон беспилотных летательных аппаратов по степени устойчивости управления ими в условиях применения средств противовоздушной обороны и радиоэлектронного подавления // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 4. С. 262--279. doi: 10.24411/2410-9916-2019-10410.

12. Васильченко А. С., Иванов М. С., Колмыков Г. Н. Формирование маршрутов полета беспилотных летательных аппаратов с учетом местоположения средств противовоздушной обороны и радиоэлектронного подавления // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 4. С. 403--420. doi: 10.24411/2410-9916-2019-10416.

13. Прокопьев И. В. Живучесть системы управления беспилотного летательного аппарата. Автореферат дис. ... д-ра техн. наук. – М., 2013. – 34 с.

14. Кутахов В. П., Мещеряков Р. В. Управление групповым поведением беспилотных летательных аппаратов: постановка задачи применения технологий искусственного интеллекта // Проблемы управления. 2022. № 1. С. 67--74. doi: 10.25728/pu.2022.1.5.

15. Чжу Ю. Формирование управления полетом группы беспилотных летательных аппаратов на основе алгоритма многоагентной модели роения // Computing, Telecommunications and Control. 2022. Т. 15. № 4. С. 22--36. doi: 10.18721/JCSTCS.15402.

16. Кудров М. А., Бухаров К. Д., Захаров Э. А., Махоткин Д. Р., Кривошеин Н. Е., Гришин Н. А., Семенкин В. Интеллектуальный алгоритм управления группой беспилотных аппаратов // Информационные технологии и вычислительные системы. 2019. № 4. С. 3--11. doi: 10.14357/20718632190401.

17. Лондиков В. А., Луканов С. Ю., Тимошевская О. Ю. Разработка интеллектуального алгоритма управления группой беспилотных летательных аппаратов // Computational Nanotechnology. 2024. Т. 11. № 2. С. 86--92. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-86-92.

18. Боковой А. В. Архитектура системы автоматического управления группой малых беспилотных летательных аппаратов // Информационные технологии и вычислительные системы. 2018. № 1. С. 68--77. doi: 10.14357/20718632180109.

19. Верба В. С. Оптимизация управления беспилотными летательными аппаратами, обеспечивающая их согласованное движение по маршруту с заданной топологией // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 1. С. 68--77. doi: 10.31857/S0033849422010107.

20. Мещеряков А. К., Потюпкин А. Ю. Организация функционирования групповых роботизированных систем БПЛА на основе целевых технологических эффектов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2024. № 10 (775). С. 20--29.

21. Макаренко С. И., Медведев А. А., Зеленов А. В. Усовершенствованный способ десантно-штурмовых действий с применением беспилотных летательных аппаратов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2025. № 35. С. 17--30.

22. Медведев А. А. Особенности обеспечения разведывательной защищённости и живучести полевых узлов связи пунктов управления на основе опыта специальной военной операции // I семинар научной школы профессора С. И. Макаренко: сборник тезисов докладов конференции (Санкт-Петербург, 20--21 декабря 2025 г.). – СПб.: Наукоемкие технологии, 2026. – С. 37--40.

23. Лукьянчик В. Н., Медведев А. А. Повышение устойчивости управления и связи робототехническими комплексами специального назначения // Комплексные технологии в механике и транспортном строительстве: сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой памяти профессора Г. Н. Гаврилова (Санкт-Петербург, г. Петергоф, 17 декабря 2025 г.). – Санкт-Петербург, г. Петергоф: Военный институт (железнодорожных войск и военных сообщений), 2025. – С. 344--351.

24. Макаренко С. И., Козлов К. В. Автоматизированная система управления беспилотными летательными аппаратами при совместном решении ими специальных задач // Системы управления, связи и безопасности. 2025. № 1. С. 131--155. doi: 10.24412/2410-9916-2025-1-131-155.

25. Иванов М. С., Афонин И. Е., Макаренко С. И. Повышение устойчивости автоматизированной системы управления комплекса с беспилотными летательными аппаратами в условиях воздействия средств физического поражения и радиоэлектронного подавления // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 2. С. 92--134. doi: 10.24412/2410-9916-2022-2-92-134.

26. Иванов М. С., Понаморев А. В., Макаренко С. И. Методика повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного распределения сетевого частотно-временного ресурса с учетом интенсивности передаваемого трафика // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 1. С. 104--139. doi: 10.24412/2410-9916-2022-1-104-139.

27. Иванов М. С., Понаморев А. В., Макаренко С. И. Моделирование трафика, передаваемого в канале управления летательным аппаратом при управлении им в процессе выполнения специальных задач. Часть 1. Модель интенсивности нестационарного трафика на различных этапах полета // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 6. С. 120--147. doi: 10.24412/2410-9916-2021-6-120-147.

28. Макаренко С. И. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 3. Радиоэлектронное подавление систем навигации и радиосвязи // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 2. С. 101--175. doi: 10.24411/2410-9916-2020-10205.

 

 Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.

  Метаданные статьи распространяются по лицензии CC0 1.0 Universal