МОДЕЛЬ ПЛАНИРОВАНИЯ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОМАНДНОЙ РАДИОЛИНИИ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Tsudikov Mikhail Borisovich, candidate of technical sciences, docent, tsudickov.mb@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 629.7.018.7

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-191-201

МОДЕЛЬ ПЛАНИРОВАНИЯ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОМАНДНОЙ РАДИОЛИНИИ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

И.Г. Растегаев, А.С. Молчанов, С.В. Солохин

В статье рассмотрена модель, позволяющая планировать проверки характеристик производительности командной радиолинии управления и контроля беспилотным летательным аппаратом в процессе летных испытаний беспилотной авиационной системы в условиях ограниченного количества летных экспериментов путем повышения их информативности.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, радиолиния управления и контроля, производительность канала связи, летные испытания.

Сложность процесса испытаний, большая стоимость и длительность их проведения занимают значительную часть в общих затратах и сроках, необходимых для создания образца авиационной техники (АТ). Решение вопроса сокращения сроков испытаний образцов АТ возможно при комплексном подходе к проблеме. Необходимо проведение мероприятий одновременно по нескольким направлениям, основные из которых связаны с совершенствованием испытательной базы, организации испытаний, методического обеспечения испытаний опытных образцов. При этом необходимо отметить, что методическое обеспечение испытаний является наиболее мобильным из перечисленных направлений и нацелено на разработку более эффективных методов испытаний и оценки, которые позволили бы повысить достоверность определения характеристик при одновременном сокращении сроков и стоимости испытаний. В работе [1] предложены уточненные технические показатели и расчетные соотношения для определения фактических показателей производительности командной радиолинии управления и контроля БпЛА (КРЛ), а в работах [2, 3] представлено обоснование схемы (алгоритма) планирования летных экспериментов на оценку КРЛ и методические подходы к формированию управляющих факторов. В этой статье решается задача планирования летных испытаний при ограниченном количестве летных экспериментов, позволяющей максимизировать (повысить) информативность проводимых экспериментов, а, следовательно, снизить риски принятия некачественной продукции по результатам ограниченного объема испытаний.

Постановка задачи. Формализованная модель отклика величины производительности канала связи Wкpл на влияющие факторы имеет вид:

^КРЛ = ф(XЭО, XКРЛ, ^ЭС XЦО, s), (1)

где ф - функция управляемых (неслучайных) и неуправляемых (случайных) факторов; Xэo - вектор проверяемых точек эксплуатационной области полета БпЛА; Xкpл - вектор возможных состояний режимов работы аппаратуры КРЛ; Xpэç-вектор возможных состояний режимов работы остальных радиоэлектронных средств связи комплекса с БпЛА; Xцo - вектор возможных состояний режимов работы целевого оборудования БпЛА; s -составляющая неуправляемых и неконтролируемых факторов.

Существует ограничение на количество выполняемых полетов Nmax при проведении испытаний, а соответственно на количество проверяемых условий работы КРЛ. Требуется разработать модель планирования летных экспериментов, позволяющую минимизировать вероятность снижения производи-тельностиканалов связи КРЛ в последующей эксплуатации ниже полученных значений по результатам испытаний:

P(Wкpл < min Wi ) ^ min | n < Nmax, i = 1, m, (2)

i

где Wi - значение производительности каналов связи полученное при i -м сочетании влияющих факторов; n - количество летных экспериментов; m - количество проверенных сочетаний влияющих факторов.

1. Определение исходных данных. Исходными данными в соответствии с моделью отклика Wкpл являются:

1) Основные тактико-технические характеристики (ТТХ) БпЛА: радиус действия, продолжительность полета, диапазон высот и скоростей полета, значения скороподъемности и скорости снижения;

2) Тактико-технические данные (ТТД) радиопередающих и радиоприемных устройств КРЛ в соответствии с формой №1 Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) «Тактико-технические данные» [4], а также перечень возможных режимов работы каналов связи КРЛ;

3) Тактико-технические данные радиопередающих устройств РЭС связи в соответствии с формой №1 ГКРЧ;

4) Перечень устанавливаемого целевого оборудования (ЦО) и его возможных режимов работы.

2. Формирование факторного пространства. Для формирования факторного пространства используем неформализованные приемы эвристического анализа. На основе конструктивных и физических соображений, а также накопленного опыта, определяем для векторных величин, входящих в выражение (1), размерность факторного пространства и произведем ранжирование уровней факторов.

Пространство вектора проверяемых точек эксплуатационной области полета БпЛА Хэо

определяется следующими факторами вносящими ослабление в полезный сигнал:

- расстоянием между приемником и передатчиком (потери в свободном пространстве, поглощения в кислороде, водяном паре и осадках);

- направлением прихода сигнала на БпЛА и НПУ (поляризационные потери, изрезанность диаграмм направленности антенн, потери из-за неточности наведения антенн, интерференция сигнала отраженного от отдельных частей ЛА и др.);

- замираниями обусловленные многолучевостью;

- эффектом Доплера.

В свою очередь степень влияния данных факторов определяются следующими основными параметрами: удалением БпЛА от НПУ, геометрической высотой полета, углами между осями связанной и нормальной систем координат (крен, тангаж, угол рысканья), путевой скоростью БпЛА. Для сокращения

размерности вектора Хэо отсеиваем, из вышеперечисленных параметров, углы тангажа и рысканья в

виду того, что их изменение происходит при варьировании остальных параметров в процессе полета.

Тогда Х30 в записи вектора-строки примет вид:

Х ЭО = (4, h,Y, ,

где 4 - значение удаления БпЛА от НПУ, 4 е В; к - геометрическая высота полета, к е Н ; у - угол крена, у е Г; V - путевая скорость БпЛА, V е V.

Будем понимать, что в выбираемых значениях вектора Хэо БпЛА выполняет типовые маневры для сбора статистики (круги, восьмерки, «клевер»).

Множества уровней варьирования параметров 4, к , у, V имеют вид: В = (^ ,42,...,4 (d) ],

Н = к , V., кп(к)), Г = (у1, У 2,..., уи(у)), V = к, V2,..., Vn(v)), где п(к), п(у), количество уровней варьирования параметров 4, к , у, V соответственно.

Тогда множество сочетаний состояний проверяемых точек эксплуатационной области X(ЭО) выразится как:

х(ЭО)= В х Н хТх V, х (эо) = (^ , ^ ,у у ^ )| ^ е Д ^ е ^ е Г ^ еV}.

В пространстве вектора Хкрл выделим два основных фактора, влияющих на качество связи:

- значения рабочих частот (особенности распространения в зависимости от длины волны, возможные конструктивные особенности реализации аппаратуры для разных частот, взаимовлияния с другими РЭС);

- скорость передачи информации (изменение необходимого минимального уровня сигнала в зависимости от модуляции и параметров канального кодирования).

Тогда Хкрл определим как:

Хкрл = (с(КРЛ),р), с(крл) еС(КРЛ), с(КРЛ) = ^(КРЛ),с2КРл),...,с^)

р е р, Р = (р1,р2,...,р

п( р>

где с(КРЛ) - рабочая частота КРЛ; р - состояние аппаратуры, определяющее скорость передачи информации по каналам КРЛ; Скрл - множество рабочих частот КРЛ; Р - множество состояний, определяющих скорость передачи информации по каналам КРЛ; п(КРЛ) - количество рабочих частот КРЛ;

п(р) - количество возможных состояний, определяющих скорость передачи информации по каналам КРЛ.

Значения величин п(КРЛ) и п(р) определяются полностью техническими характеристиками аппаратуры КРЛ.

Многообразие возможных РЭС связи и ЦО, которые могут быть включены в состав комплекса с БпЛА усложняют задачу формирования факторного пространства для Хрэс и Хцо . Поэтому для

ХрэС выделим наиболее важный фактор - рабочие частоты, а для Хцо объединим возможные факторы в один комплексный - режим работы ЦО. Тогда Хрэс и Хцо в записи вектора-строки примут вид:

XРЭС = (с«, г), с« Е С« С(г) =(с« с«..., с) при г _ 1^,

XЦО =(г(У), у), г (у) е г (у), г (у) _( ^),..., ) ) при у = 1, п(2),

где с(г) - значение рабочей частоты г-го РЭС; С(г) - множество рабочих частот г-го РЭС комплекса;

п(с) - количество РЭС комплекса; 2(у) -режим работы у-го ЦО; 2(у) - множество режимов работы у-( 2 )

го ЦО; п ' - количество вариантов устанавливаемого на БпЛА ЦО.

3. Ранжирование уровней факторов. Процедуру ранжирования уровней факторов будем производить в соответствии со степенью их возможного влияния на производительность канала связи. Введем весовые коэффициенты для уровней величин d, И, у, V и, исходя из физических соображений, проведем ранжирование уровней в соответствии с выражениями:

Ж^) = |V) | ^ < ^ ^ dl < dl +1,г = 1,п(') }

Ж

(И) _.

= {(V,?) I V? > ^ ^ И < И+1,1 _ Щ^)},

Ж(у) _ {(^) IV < ^+1 ^ у г < у I +1, г _ ,

ж(v) _ {(V) | wV < <+1 ^ Vi < V+1,г _ 1^},

где ж', Ж?, Жу, ЖУ - множества весовых коэффициентов для уровней величин d, И, у, V соответственно.

То есть, увеличение весовых коэффициентов производим с увеличением значений самих величин за исключением геометрической высоты полета БпЛА. Возрастание d увеличивает потери в свободном пространстве, поглощения в кислороде, водяном паре и осадках. Увеличение угла крена БпЛА влечет за собой возникновение таких явлений, как поляризационные потери, затенение антенн элементами конструкции и интерференций сигнала отраженного от отдельных частей ЛА, проявляющихся при определенных угловых положениях БпЛА относительно направления прихода сигнала. Степень смещения несущей сигнала также возрастает с увеличением скорости объекта. Увеличение геометрической высоты полета БпЛА, наоборот, приводит к уменьшению нежелательных явлений дифракций и многолу-чевости [5, 6].

Весовые коэффициенты для сочетания состояний проверяемых точек эксплуатационной области полета X(ЭО) определим как сумму соответствующих элементов множеств Ж(d), Ж(И), Ж(у),

Ж^

Ж(ЭО) _ |иэо))| ^(Э0) _ у,(*) + V?) + >) + w(v) г _ т^!, п(ЭО) _ п^у^, ^ г 71 г ч 1И 1у Ь ' }

где п(ЭО) - количество сочетаний факторов дальности, высоты, крена и скорости.

Для расстановки весовых коэффициентов для элементов множества Скрл и множеств

С(г)

используем расчет степени взаимовлияний аппаратуры КРЛ и аппаратуры РЭС. Сформируем мно-

193

жество:

,(с)

с =

С = СКРЛ хС(1) х С(2) х...С'

(с ) = / С(КРЛ) с(1) сп(с) \ | с(КРЛ) е с с(1) е с(1) (к) = \CiJкрл, \(с) /1 Лрл е СКРЛ, % е С ,..,

м

,(с)

е Сп(С),' = 1,п(с),к = 1,п(РЭС), л = 1,п(г)

Уп(с)

где п( ) - количество сочетаний рабочих частот КРЛ и РЭС п( ) = п( )п()п( )...п(с).

Для определения степени взаимовлияний используем методы расчета взаимных радиопомех технических средств радиосвязи в локальной группировке по ГОСТ Р 55898-2013 [7]. Веса частот ранжируем в соответствии с мощностью создаваемых помех РЭС. Для формирования весовых коэффициентов частот РЭС, действующих на основной и соседний каналы (ОСК), используем модель:

р0) =\рн1рн = £ОСф,i = М^,л = м«,с« е С«

Wi

(ОС) =

& . ) | ^ < о р« < рЬг), Р« Л рЬ° е Р«

а = 1,n(i),Ь = 1,n(i),а * Ь

с(') ^ ж(ОС)

(3)

где Р(i) - множество значений мощности помех р(), действующих на ОСК ji частотой '-го РЭС; gОС - функция вычисляющая мощность помехи, действующей на ОСК частотой с(г) '-го РЭС [7];

(ОС)

1' КОС)

множество весовых коэффициентов частот '-го РЭС, действующих на ОСК; /л ' - функция

' ^ I

отображения частот РЭС во множество весовых коэффициентов.

Таким же образом формируем веса с учетом помех создающих блокирование:

Р(') Н Ри1Ри = gБЛ (сЛ),' = 1,пКС>,л = 1,п">,1 е С

(')) ' = 1 п(с) л = 1 и(0 с(')

-(')

Ж

(БЛ) =

(^ )| ^ < м>Ь о р(') < рЬ°, раУ) л рЬ') е Р('\

а = 1,п('),Ь = 1,п('),а * Ь

(4)

где Р(г) - множество значений мощности помех р(г), создающей блокирование л. частотой '-го РЭС; gБЛ - функция вычисляющая мощность помехи, создающей блокирование частотой с(г) '-го РЭС [7];

1г

Ж

(БЛ)

г(БЛ)

- множество весовых коэффициентов частот '-го РЭС, создающих блокирование;

' ^ I

функция отображения частот РЭС, создающих блокирование во множество весовых коэффициентов.

Для формирования весов с учетом помех, действующих по побочным каналам приема используем модель:

С (ПК) =

(с) = 1с(КРЛ) с(РЭСЛ|с(КРЛ) еС(КРЛ)

у и \ '1КРЛ '1 РЭС '1 КРЛ

ЛсЛрэС е

' = 1,N, 1КРЛ = 1,п(КРЛ),лРЭС = 1, Е п^1),N = > Е п [ '=1 '=1 о I I I (КРЛ) (РЭС)) • 7~гТ (КРЛ) (РЭС) ~(ПК) I

Р = (Р'1Р' = gпк с ^ с >' =1 N, с Л с е С ) ,

„(с)

,('■) Ы = п(КРЛ)'

(с)

п

и Сю,

I=1

,(с)

Ж(ПК) = ^ )|

< wЬ о Ра < РЬ, Ра Л РЬ

еР,а = 1,N,Ь = 1,N,а *Ь|

у (ПК). С (ПК) ^ Ж (ПК), (5)

где С(ПК) - множество сочетаний частот КРЛ и г-го РЭС, действующих по побочным каналам

,(с)

С (ПК) _ СКРЛ х У С(1) ; Р - множество значений мощности помех, действующих по побочным I _1

каналам; ^пк - функция вычисляющая мощность помех, действующих по побочным каналам [7]; Ж(ПК) - множество весовых коэффициентов сочетаний С(ПК); у(ПК) - функция отображения кортежей С(ПК) во множество Ж(ПК).

Для формирования весов с учетом помех, создающих интермодуляцию, формируем множество:

с <им) )_ ю е сь?

у крл

со следующими условиями:

(с) 1 ( (с)

г _ 1, N, N _ п(КРЛ) £ д _1

п^ М

Л

,(г )п(г+1)

п п(Г)п

Vг _д у

п(с) -1

УКРЛ _ 1, п(КРЛ), а _ 1/' Е п(д),

д _1

,(с)

где с(КРЛ) - частоты Укрл

Ь _ 1, £ п(д), с(а) и с^ й С(д) для Уд _ 1, п(с), д_2

КРЛ с(КРЛ> Е С(КРЛ); $ и с,Ь2) _ частоты двух РЭС, создающих интермо-

Укрл

-гь

п(с)-1 _ , п(с)

(6)

дуляцию, с(1 Е и С(д) , сЬ Е и С(Г) .

д_1 г_2

Определяем весовые коэффициенты для множества С(ИМ)

Р(ПЭ) _ Р I р, _ gПЭс(КРЛ),с(1>,с<2))(с(КРЛ),с«1»,с,®) Е С(ИМ)),

Р(П°) _ Р IР, _ ИПО(с(КРЛ),с®,с<2>c(КРЛ>,с«,с®) Е С(ИМ) (,

Ж(ИМ) _ ^ ) | V > О « р(ПЭ) > р(П0), р(ПЭ) Е Р(ПЭ), р(П0) Е Р(П°) (,

у (ИМ). С (ИМ) ^ Ж (ИМ),

где Р(ПЭ) и Р(П°) - множество значений мощности интермодуляционного продукта и множество значений мощности интермодуляционного продукта при воздействии помех, уровни которых равны восприимчивости к интермодуляции соответственно; gпэ и - функции определяющие значения

мощности множеств Р и Р соответственно [7]; Ж(ИМ) - множество весовых коэффициентов кортежей множества С(ИМ); у(ИМ) - функция отображения кортежей С(ИМ) в Ж(ИМ).

Окончательно весовые коэффициенты Ж(С) для кортежей множества С определим как сумму элементов множеств Ж(ОСК), Ж(БЛ), Ж (ПК), Ж (ИМ) для соответствующих частот КРЛ и РЭС используя функции отображения (3), (4), (5), (6)

Ж(С) )_У(ск^

У(ск)_

I у(0С)(скг))+ nz>у(БЛ)(скг))+ еу(ПК)(сГЛ),скг))

г_1 г_1

+ е е у(ИМ)(скКРЛ>,сkg>,к))

д_1 г_д+1

_1

п(с) -1 п(с)

Расстановку весовых коэффициентов для элементов множества состояний, определяющих скорость передачи информации по каналам КРЛ, Р, выполним следующим образом. Возрастание скорости передачи информации требует повышение энергетики канала: при недостаточности энергетики производительность канала будет падать. Поэтому весовые коэффициенты формируем в соответствии с выражением

Ж(Р) -«К' < <+1 «% <% +1кр = ^•

где к - скорость передачи информации к р состояния аппаратуры КРЛ.

к р Р

Определение весовых коэффициентов для элементов множества режимов работы ЦО, Ж (2), в виду многообразия и возможного сильного отличия одного от другого рассматривать не будет. Веса должны определяться в каждом конкретном случае на основе конструктивных и физических соображений. Для минимального объема состояний аппаратуры можно принять два значения: «Включено» и «Выключено» с большим весовым коэффициентом для значения «Включено».

Переключение режимов ЦО, в отличие от режимов работы КРЛ и РЭС БпЛА, производится, как правило, многократно в течение одного полета. Поэтому объединим множества Хцо и ХЭ0 во

множество Е и определим весовые коэффициенты его элементов:

Е = ХЭ0 х ХЦ0,

(ек ) = ( ^ ^ У к/у ^ ^ Ч/2) \ ак¡а е А е Н ^ Лау е г

Е =

Iк1у> гк1у>"к12 I > ка ^^>/к/у

п( 2) ___п(2)

гд, е¥, ^ е и г(к = 1, N, N = п(Э0) £ п(7) 7=1 j=1

ж (Д) = УД) )\ ^Д) = ^(Э0) + ^(Ц0), / = },

/(Д): Е ^ Ж(Д), (8)

где Ж(Д) - множество весовых коэффициентов кортежей множества Е; у(Д) - функция отображения кортежей Е в Ж (Д).

4. Формирование плана испытаний. В процессе летных испытаний комплекса с БпЛА оценка производительности КРЛ может выполняться комплексно, совмещаясь с оценками других систем в каждом полете [8-12]. Отдельное место в программе испытаний занимают полеты на оценку дальности действия радиолинии. Определение дальности действия радиолиний прямой видимости требует значительных затрат летного времени для сбора экспериментальной информации о качестве испытываемых радиоканалов [13-16]. Поэтому формирование плана испытаний разделим на две задачи:

- формирование плана проверок режимов работы КРЛ и совместимости с РЭС и ЦО на весь период летных испытаний;

- формирование плана проверок полетов на дальность действия радиолинии.

С целью выполнения условия (2) сформируем уравнения и целевые функции, которые будут максимизировать суммы весовых коэффициентов проверяемых факторов (соответствующие элементы

множеств Ж (Д), Ж (С), Ж (Р)) в планируемых полетах. Кроме того, так как не требуется прогнозирование отклика по заданным значениям факторов или выявление причинных связей между переменными, а только установление факта эффекта воздействия или выявление влияния составляющей в из формулы (1) [3], формирование планов летных экспериментов на проверку дальности действия радиолинии выполним по следующим правилам [17-20]:

- ЛЭ должны содержать проверки максимально возможного количества уровней каждого фактора;

- переключение уровней проверяемого фактора должно осуществляться при неизменности уровней остальных факторов или повторении условий, выполняемых до переключения уровней.

Сформируем целевую функцию планирования проверок режимов КРЛ в п полетах:

, (р)

п п

/=1кр =1

при ограничениях

п( р)

£ £ х/кР ^ тах (9)

£ х/кР = 1 для =1 п ■

\р кР =1

Z xikP >

i=1

,(p)

для

VkP = 1, n(P);

(10)

xik

P

e {0,l} для Vi = 1, n и Vkp = 1, n

= 1 n(p)

„(p) -

где wr y - весовой коэффициент kp режима КРЛ, w(P) E^(P); xk _ искомые величины, содер-

kp r ikp

Р

жащие решение поставленной задачи.

Ограничение (1°) позволяет проверить поочередно либо все режимы КРЛ, либо п режимов с максимальными весовыми коэффициентами.

Целевая функция планирования проверок рабочих частот КРЛ и их совместимости с частотами РЭС в п полетах:

n (с ) n

Zwi ) =Zf(pima^

(11)

где ^(С) - весовой коэффициент сочетаний частот, ^(С) Е Ж(С); У - функция определяемая формулой (7); с, - элементы матрицы

! / (КРЛ) (КРЛ) m (1) „(2) (2)

n(c) «(c)

С =\{pi ) = ( c i. _ ' xi. _ ', ci/ xi/, ci. 'xi. ',..., c'. x'

УКРЛ УКРЛ lJ1 lJ1 У 2 iJ2 /2

lJ (c) lJ (c)

i = M, .КРЛ = 1, П(КРЛ) , J1 = 1, n® , J2 = 1, n(2)..... ,,n(c) = 1, n(c)

Ограничения для целевой функции (11):

п(крл) _

Z ^КРЛ ) = 1 для Vi = 1, n, . , Укрл

.КРЛ =1

Z x

i =1

(КРЛ)

Укрл

>

(КРЛ)

n

для

V/КРЛ = 1, п(крл)

(12)

x(КРЛ) E {0,1} для Vi = Щ и V/КРЛ = 1, п(КРЛ)

.КРЛ

,( q)

Z J = 1 для Vq = 1, n(c), x-? e {0,1} для Vi = 1, n и Vj = 1, n(q) и Vq = 1,

= 1, n(c)

Jq

=1

искомые величины, содержащие решение поставленной задачи.

где х^КРЛ), xq -Укрл iq

Ограничение (12) позволяет проверить поочередно либо все частоты КРЛ, либо n рабочих частот с максимальными весовыми коэффициентами.

Целевая функция планирования n полетов на проверку дальности действия радиолинии:

n

£щ ^ max, (13)

i=1

Gj Gj / ч

Щ = £ = 2: /(Д) (eg)

g =Gj _i +1 g =Gj _i +1

где Gj _1 +1 и Gj - индексы, содержащие номера первого и последнего кортежей матрицы E, принад-

„(Д) -

лежащих г-му полету; - весовой коэффициент, V«) ЕЖ(Д) ; У(Д) - функция определяемая

g г

формулой (8); в„ - строки матрицы

О

E={(eg )=( dg

Id )

g ) = \dgJd xg/d , hg/h xgjh , YSJy xJ, Väv xJ, Zgz xgj

(h)

(Y)

(v)

Д z)

Y

x(d), x(h) , x(y), x(v), x(z) - искомые величины, содержащие решение поставленной задачи, при-

gd gjh gjy gjv gjz

n

i=1 i=1

n

q

нимающие одно из двух значений множества {0,1}.

Запишем ограничения для целевой функции (13):

п(Л) п(И) п(у) п(у) п(2)

(Л) = V >(К) = V Х(У) = V >(V) = V >(2) =

£17 = £. = £, = £ = £1 $ = и^=^ •

Далее введем еще ряд ограничений. Для постепенного возрастания сложности полетов:

Щ > Щ+1 .

Для исключения изменения уровней нескольких факторов одновременно:

,(d)

Е

jd =1

n(v)

+ Е

jv =1

X(d) - X(d) (g+1) jd gjd

Ah)

X (v) - X (v)

(g+1) jv gjv

+ Е

jh =1

п(ЦО)

+ Е

jz =1

X(h) - X(h) (g +1) jh gJh

n (Y)

+ Е

jY =1

X(Y) - X(Y)

( g +1) jY j

+

X(z) - X(г)

(g+1) jz giz

= 2

,(ЦО)

где п4^ 7 - количество всех возможных режимов всех ЦО.

Ограничения на смену вида ЦО в пределах одного полета:

* ■ е г(к) л г (г \ г(к) )\ Vg = к е [ 1, п(2)

'gjz

где г(к) - множество режимов работы одного ЦО.

Кроме того, требуется ввести ограничения на максимальную продолжительность полета:

Т. < Т 11 — ^шах'

где Т/ - продолжительность одного полета.

Продолжительность полета для выбранных точек эксплуатационной области находим как минимальное время, которое требуется, чтобы пройти их все по одному разу, что является «задачей коммивояжера»:

С/-С/-1 С/-С/-1 , , , , _ ...

IV/ = 1 п, ^ = у -1 + р, ^-1 ),

T = min

Е

q=1

Е

Р=1

iРР) yР)

lpqspq

yР) e{0,l}|Vi = 1

— Gi -Gt-i

= 1, n,

Е y(pq =11 Vq =1 Gi-Gi-l,Vi =1,n'

p=1

Gj - Gj-1 _ _ ,

Е ypq = 11 Vp = 1, Gi - Gi-1, Vi = 1, n, ^ =®|p = q, q=1

где (( - Gj-i) - количество проверок в i-м полете; ^(p^q - время затрачиваемое на перемещение из точки p в точку q и выполнение типового маневра (круги или восьмерки) в точке q; ypq - искомые величины, содержащие решение поставленной задачи; f - функция вычисляющая время затрачиваемое на перемещение из точки p в точку q и выполнение режима в точке q.

Решение целевых функций (9), (11), (13) обеспечивает выполнение условия (2) в постановке

задачи.

5. Результаты реализации модели планирования летных испытаний. Предлагаемая модель реализована на базе приложений Excel и Access офисного пакета Microsoft Office встроенными средствами разработчика Visual Basic for Applications (VBA). База данных используется для хранения исходных данных (ТТХ БпЛА, ТТД РЭС и ЦО). Ввод остальных данных для планирования осуществляется посредством элементов управления формы Access. Посредством формы задаются:

- ограничения на количество полетов в целом и количество полетов на проверку дальности действия КРЛ, а также максимальную продолжительность полета;

- количество выполняемых маневров в установившихся режимах;

- количество проверяемых уровней факторов дальности, высоты, крена и скорости, и их весовых коэффициентов.

Результаты расчетов автоматически выводятся в шаблоны Excel: шаблон с таблицей плана проверок режимов работы КРЛ и совместимости с РЭС БпЛА и шаблон с планами проверок полетов на дальность действия радиолинии в виде диаграммы Ганга. Примеры результатов планирования представлены на рис. 1 и рис. 2. На рис.1 представлен план проверки в 10 полетах. План содержит проверки всех возможных режимов и частот КРЛ, при этом в сочетании с частотами РЭС БпЛА, которые наиболее вероятно влияют на работу приемников КРЛ. Режимы и сочетания частот распределены по полетам по степени возрастания влияния на производительность канала связи КРЛ.

КРЛ

Режим

х ?< 25 2 х х

S К1

(N 1Л LO (N ГЧ

а а ш ш оа й « § с й а & ш ^ £ & a

АЗН-В 110 133 133 110 133 133 110 110 110 110

рэс —

Аппаратура ^ ^ 430 480 420 дз0 440 450 4?0 _ретрансляции_

Рис. 1. Таблица плана проверок режимов работы КРЛ и совместимости с РЭС БпЛА

го о о <3- t-t го СП «и го го ГЧ» О «н го о т го о о «а- см *-t го о •а- ГО

о ю *н 4D го г- Г*- *н к£> h- <л

Время о о о о О О о 6 о о о о о о О О о

Режим ЦО Выкл с: X л со л CD Выкл Выкл СО § CD § m Вкл л со § CD с; х со Выкл § со CD 5 ж CD 5 5С со

Перемещение

сз Нпрв Нмакс 1 т ММ ■

дз Нпр6 Нмакс

1 ■

Общее время: Обозначения:

набор: снижение: перемещение: перемещение с наб.: перемещение со сниж.: малый крен: средний крен: большой крен: высокая скорость:

3:58:37

Рис. 2. План проверки дальности действия КРЛ в виде диаграммы Ганта

На рис.2 представлен пример плана одного из планируемых полетов на дальность. План содержит проверки (сбор статистики) в двух зонах, средней и дальней (СЗ и ДЗ), на двух высотах полета, максимальной и прямой радиовидимости (Нмакс и Нпрв), с малым и большим углом крена. На диаграмме представлены проверяемые точки эксплуатационной области полета БпЛА, время, затрачиваемое на сбор статистики и время затрачиваемое на достижение соответствующих зон и высот полета. Смена уровня проверяемого фактора осуществляется при неизменности уровней остальных факторов.

Заключение. Предложенная модель планирования летных испытаний командной радиолинии управления и контроля БпЛА позволяет повысить информативность проводимых экспериментов и служит основой для дальнейшей оптимизации обработки, анализа и интерпретации результатов испытаний. Разработанные программные средства, реализующие представленную модель, предоставляют пользователю гибкий инструментарий с визуализацией процессов, позволяющий формировать планы проведения проверок путем изменения и подбора объемов летных испытаний.

Список литературы

1. Растегаев И.Г., Молчанов А.С., Емельянов А.М. Анализ производительности каналов связи радиолинии управления и контроля беспилотными летательными аппаратами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 92-102.

2. Растегаев И.Г., Емельянов А.М., Михалевич О.А., Стряпчев Е.Э. Метод оценки дальности действия радиолинии управления БЛА при ограниченном количестве полетов // Научные труды в/ч 15650. Научные исследования. 2019 г. Т.1. Кн.1. С. 407-412.

3. Растегаев И.Г., Тепловодский А.В., Солохин С.В. Анализ и оценка влияния факторов на производительность командной радиолинии управления и контроля БпЛА по результатам летных экспериментов // Сборник статей по материалам III Всероссийской НПК «Беспилотная авиация: состояние и перспективы развития» (23-25 ноября 2021 г.). Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2022. С. 144-147.

4. Решение ГКРЧ при Минкомсвязи России от 20.12.2011 №11-13-01 «Об утверждении Порядка рассмотрения материалов и принятия решений о выделении полос радиочастот, переоформления решений и внесения в них изменений». Приложение №2. Тактико-технические данные (Форма №1) // Справочная правовая система КонсультантПлюс. [Электронный ресурс] URL: http://www.consultant.ru/document/cons doc LAW 126052/f3a361d0a720387fbfd43a4c12a3b6ac874f20b9 (дата обращения: 10.03.2022).

5. Report ITU-R M.2233 (11/2011). Examples of technical characteristics for unmanned aircraft control and non-payload communications links. Electronic Publication. Geneva, 2012. [Электронный ресурс] URL: https://www.itu.int/dms pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2233-2011-PDF-E.pdf (дата обращения: 08.03.2022).

6. Рекомендация МСЭ-R P.526-10. Распространение радиоволн за счет дифракции. [Электронный ресурс] URL: https://www.itu.int/dms pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.526-10-200702-S!!PDF-R.pdf (дата обращения: 08.03.2022).

7. ГОСТ Р 55898-2013. Технические средства радиосвязи. Взаимные радиопомехи в локальной группировке. Методы расчета. М., 2013.

8. Молчанов А.С., Чаусов Е.В. Теория и практика распознавания объектов бронетанковой техники при дешифрировании аэроснимков. М.: Перо, 2021. 246 с.

9. Молчанов А.С. Теория построения иконических систем воздушной разведки. Волгоград: Панорама, 2017. 224 с.

10. Chausov E., Molchanov A. Cyber-physical resolution evaluation system for digital aerophoto-graphic systems // Studies in Systems, Decision and Control. 2021. Vol. 338. P. 247-254.

11. Ларкин Е.В., Богомолов А.В., Горбачев Д.В., Привалов А.Н. Исследование критериев соответствия потока событий пуассоновскому потоку // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2019. № 1 (175). С. 3-11.

12. Макаренко В.Г., Богомолов А.В., Рудаков С.В., Подорожняк А.А. Технология построения инерциально-спутниковой навигационной системы управления транспортными средствами с нейросете-вой оптимизацией состава вектора измерений // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 1. С. 39-44.

13. Макаренко В.Г., Подорожняк А.А., Рудаков С.В., Богомолов А.В. Инерциально-спутниковая навигационная система управления транспортными средствами // Проблемы управления. 2007. № 1. С. 64-71.

14. Ларкин Е.В., Богомолов А.В., Антонов М.А. Буферизация данных в системах управления роботами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 1. С. 117-127.

15. Гулевич С.П., Веселов Ю.Г. Методы определения аэродинамических коэффициентов беспилотных летательных аппаратов по материалам натурных экспериментов // Проблемы безопасности полетов. 2009. № 10. С. 46-56.

16. Larkin E.V., Akimenko T.A., Bogomolov A.V. Modeling the reliability of the onboard equipment of a mobile robot // Izvestiya of Saratov University. New Series. Series: Mathematics. Mechanics. Informatics. 2021. Т. 21. № 3. С. 390-399.

17. Гулевич С.П., Веселов Ю.Г. Методика определения коэффициента момента тангажа беспилотных летательных аппаратов по материалам натурных экспериментов // Проблемы безопасности полетов. 2009. № 8. С. 63-67.

18. Харьков В.П. Дискретно-непрерывный алгоритм определения высотно-скоростных параметров полёта // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. 2019. № 1. С. 330333.

19. Гулевич С.П., Веселов Ю.Г. Выбор и обоснование минимально необходимого объема параметров полетной информации, измеряемых на борту беспилотного летательного аппарата // Проблемы безопасности полетов. 2008. № 11. С. 58-63.

20. Харьков В.П., Халютина О.С., Исаев С.А. Оптимальное управление динамической системой в задачах параметрической наблюдаемости // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского. 2018. № 6. С. 218-225.

Растегаев Иван Геннадьевич, начальник отделения (старший инженер-испытатель), kblatest@mail.ru, Россия, Ахтубинск, Войсковая часть 15650,

200

Молчанов Андрей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, начальник отдела (старший инженер-испытатель), andryoe@yandex.ru, Россия, Ахтубинск, Войсковая часть 15650,

Солохин Сергей Владимирович, научный сотрудник, solohin64@mail.ru, Россия, Ахтубинск, Войсковая часть 15650

FLIGHT TEST PLANNING MODEL COMMAND RADIO LINK FOR CONTROL AND CONTROL UNMANNED AERIAL VEHICLE

I.G. Rastegaev, A.S. Molchanov, S.V. Solokhin

The article considers a model that allows planning performance checks of the UAV command and control radio link during flight tests of the complex under conditions of a limited number offlight experiments by increasing their information content.

Key words: unmanned aerial vehicle, command and control radio link, communication channel performance, flight tests.

Rastegaev Ivan Gennadievich, head of department (senior test engineer), kblatest@mail.ru, Russia, Akhtubinsk, Military unit 15650,

Molchanov Andrey Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, head of department (senior test engineer), andryoe@yandex.ru, Russia, Akhtubinsk, Military unit 15650,

Solokhin Sergey Vladimirovich, researcher, solohin64@mail.ru, Russia, Akhtubinsk, Military unit

15650

УДК °°4.7

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-201-205

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГРАФА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ИСТОРИЧЕСКИМ ДАННЫМ

С.А. Семенистый, Н.И. Сельвесюк, Г.А. Платошин

В статье рассмотрен метод восстановления графа параллельной программы на основе собираемых вычислительными узлами исторических данных об использовании ресурсов в распределенной системе с целью повышения качества планирования.

Ключевые слова: распределенные вычисления, планирование задач, оптимизация размещения, рабочий процесс.

Планирование выполнения параллельных программ в распределенных вычислительных системах (РВС) является важным элементом управления вычислительным процессом, обеспечивающим как требуемые показатели эффективности использования вычислительных ресурсов, так и временные характеристики выполнения программ [1-8]. При этом для многих методов планирования требуется наличие заранее заданного графа параллельной программы, который, в некоторых случаях, может быть недоступен. Однако, как было отмечено в [9] возможно восстановления графа параллельной программы по историческим данным, собираемым средствами управления РВС в процессе фактического исполнения программы. Для реализации такой возможности необходимо решить следующие задачи:

- определить необходимую номенклатуру и объем исторических данных о выполнении параллельной программы;

- определить применимые алгоритмы формирования графа параллельной программы, обеспечивающие выполнение требований по производительности и ресурсоемкости.

В общем случае, граф параллельной программы можно представить, как кватернион G _ ((, Е, Д Ж), где V _ | г _ 1...п( - множество подзадач, Е _ ^ег у I г _ 1 .п, у _ 1...п( - множество связей, Ж _ {и-', | г _ 1...п( - вычислительная сложность подзадач,

В _К,у I

г _ 1...п, у _ 1...п( - объемы передаваемых данных между подзадачами.