Д. Г. Пантенков¹

1 АО «Кронштадт» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Одной из ключевых составных частей комплексов с беспилотными летательными аппаратами (КБпЛА), влияющей существенным образом на безопасность и надежность эксплуатации, является радиолиния передачи командно-телеметрической и целевой информации прямой радиовидимости (радиотехническая система информационно-командного сопряжения) между беспилотными летательными аппаратами (БпЛА) и наземным пунктом управления и обработки информации (НПУОИ). БпЛА тяжелого класса могут иметь в своем составе одновременно несколько целевых нагрузок – мультиспектральную оптико-электронную систему, цифровую аэрофотосистему, радиолокационную систему, систему радиомониторинга и т.д. В связи с тем, что поток информации, поступающий с целевых нагрузок на вход радиолинии, в пиковые моменты времени может быть достаточно большим, серьезные требования предъявляются как к аппаратуре первичной обработки целевой информации на борту БпЛА и ее сжатия в аппаратуре регистрации информации, так и к пропускной способности радиолинии в части передачи целевой информации на НПУОИ для последующего ее анализа и обработки оператором комплекса.

Цель. Обосновать современные подходы к созданию радиотехнических систем информационно-командного сопряжения (РТС ИКС) для комплексов с БпЛА, провести моделирование и анализ направленных свойств антенной системы на базе активных фазированных антенных решеток (АФАР) для решения поставленных целевых задач КБпЛА, выполнить расчет и моделирование использования различных сигнально-кодовых конструкций в информационном и командно-телеметрическом каналах КБпЛА для оценки достижимых скоростей передачи информации и энергетического бюджета радиолиний.

Результаты. Рассмотрена номенклатура возможных целевых задач комплексов с БпЛА, а также даны предложения по технической реализации РТС ИКС. Выполнен анализ преимуществ использования АФАР в составе БпЛА и НПУОИ с целью повышения эффективности функционирования комплексов с БпЛА в конечном итоге. Проведено моделирование диаграмм направленности в азимутальной и угломестной плоскостях для приемопередающих модулей и приемопередающих панелей из состава АФАР. Приведен расчет энергетического бюджета информационной и командной радиолиний. Построены графики зависимостей вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для различных сочетаний модуляций сигналов и помехоустойчивого кодирования для различных моделей каналов связи (аддитивный белый Гауссов шум и двоично-симметричный канал). Представлены графические зависимости диаграмм направленности АФАР в азимутальной и угломестной плоскостях от числа приемопередающих панелей, а также значения отношений сигнал/шум для различных методов модуляции и кодирования, полученные в результате расчетов и математического моделирования.

Практическая значимость. Приведены конкретные практические предложения и рекомендации по аппаратно-программным подходам к созданию антенных систем на базе АФАР в составе КБпЛА, эффекту от использования современных подходов (надежность, снижение трудоемкости и стоимости, улучшение ТТХ), а также даны предложения и рекомендации по рациональному использованию определенных видов модуляции и кодирования в командно-телеметрическом и информационном каналах.

Пантенков Д.Г. Технические аспекты создания радиотехнических систем информационно-командного сопряжения для комплексов с беспилотными летательными аппаратами // Антенны. 2021. № 1. С. 11–29. DOI: 10.18127/j03209601202101-02.

1. 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.
2. 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.
3. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В., Егоров А.Т., Ломакин А.А., Литвиненко В.П., Великоиваненко В.И., Лю-Кэ-Сю Е.Ю. 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.
4. Патент на полезную модель № 191165 РФ. Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата / Н.Н. Долженков, А.В. Абрамов, А.Т. Егоров, А.А. Ломакин, Д.Г. Пантенков. Опубл. 26.07.2019. Бюл. № 21.
5. Пантенков Д.Г., Ломакин А.А. Оценка устойчивости спутникового канала управления беспилотными летательными аппаратами при воздействии преднамеренных помех // Радиотехника. 2019. № 11 (17). С. 43–50.
6. 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.
7. Егоров А.Т., Ломакин А.А., Пантенков Д.Г. Математические модели оценки скрытности спутниковых каналов радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами. Ч. 1 // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5. № 3. С. 19–26.
8. Ломакин А.А., Пантенков Д.Г., Соколов В.М. Математические модели оценки скрытности спутниковых каналов радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами. Ч. 2 // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5. № 4. С. 37–48.
9. Великоиваненко В.И., Гусаков Н.В., Донченко П.В., Ломакин А.А., Пантенков Д.Г., Соколов В.М. Система спутниковой связи с последовательным зональным обслуживанием // Космонавтика и ракетостроение. 2014. № 2 (75). С. 48‒56.
10. Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П. Компьютерное моделирование передачи полезной информации в спутниковых радиолиниях при многолучевой связи // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т. 9. № 3-1. С. 127‒131.
11. Пантенков Д.Г. Результаты математического моделирования помехоустойчивости спутниковых радионавигационных систем при воздействии преднамеренных помех // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 2. С. 57–68.
12. Пантенков Д.Г. Методический подход к интегральной оценке эффективности применения авиационных комплексов с БПЛА. Ч. 1. Методики оценки эффективности решения задач радиосвязи и дистанционного мониторинга // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 2. С. 60–78.
13. Ганзий Д.Д., Русаков П.В., Трошин Г.И. Адаптивные антенные системы. М.: Радиотехника. 2019.
14. Кузовников А.В. и др. Современные технологии радиомониторинга в спутниковых системах связи и ретрансляции. М.: Радиотехника. 2015.
15. Пантенков Д.Г., Гусаков Н.В. Компьютерное моделирование активной фазированной антенной решетки // Космическая техника и технологии. 2013. № 1. С. 32–38.
16. Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П., Гусаков Н.В. Математическое, численное и электродинамическое моделирование активных фазированных антенных решеток // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 10-2. С. 86–90.
17. Журавлев В.И., Руднев А.Н. Цифровая фазовая модуляция. М.: Радиотехника. 2012.
18. Патент на изобретение № 2556429 РФ. Некогерентный цифровой демодулятор «в целом» кодированных сигналов с фазовой манипуляцией / В.П. Литвиненко, А.Н. Глушков, Д.Г. Пантенков. Опубл. 10.07.2015. Бюл. № 19.
19. Бузов А.Л., Букашкин С.А. Специальная радиосвязь. Развитие и модернизация оборудования и объектов. М.: Радиотехника. 2017.
20. Балунин Е.И., Баринов А.Ю., Дианов С.В. и др. Обнаружение и распознавание сигнально-кодовых конструкций. Методы и алгоритмы. М.: Радиотехника. 2013.
21. Верба В.С., Татарский Б.Г. Комплексы с беспилотными летательными аппаратами. В 2-х книгах. Кн. 1: Принципы построения и особенности применения комплексов с БЛА. М.: Радиотехника. 2016. Кн. 2: Робототехнические комплексы на основе БЛА. М.: Радиотехника. 2016.
22. Иванкин Е.Ф. Информационные системы с апостериорной обработкой результатов измерений / Под ред. А.Г. Остапенко. М.: Горячая линия – Телеком. 2008.
23. Лепин В.Н. и др. Помехозащита радиоэлектронных систем управления летательными аппаратами и оружием / Под ред. В.Н. Лепина. М.: Радиотехника. 2017.
24. Рудой В.М. Системы передачи информации. М.: Радиотехника. 2007.