ИСТИНА

В настоящее время идеология использования и развития воздушного пространства современного "умного" города обусловлена тем, что в нем наряду с пилотируемыми летательными аппаратами (самолеты, вертолеты) все более активно начинают использоваться беспилотные летательные аппараты, которые решают или будут решать задачи перемещения грузов, людей, мониторинга территорий, обеспечения связи и т.д. Поэтому необходима надежная и безопасная среда для качества и стабильности работы БПЛА. Целью проекта является разработка основных положений теории управления воздушным движением БПЛА для безопасной интеграции таких летательных аппаратов в воздушное движение "умного" города с существующими в нем пилотируемыми летательными аппаратами на основе мониторинга с применением разнородных средств локации, имеющихся на территории "умного" города и вновь создаваемых, которые объединяются в единую многопозиционную систему, являющуюся источником информации о воздушных объектах для оперативного уровня системы управления воздушным движением "умного" города. Достижение цели проекта и решение поставленных задач соответствует задаче "создание эффективных и устойчивых к внешним воздействиям сенсоров и сенсорных сетей, обеспечивающих распознавание БТС и мониторинг их движения с высокой точностью", сформулированной в аннотации, также частично будут решены проблемы, поставленные в задаче "разработка способов выявления беспилотных транспортных средств, несущих угрозу функционированию систем «умного города», и противодействия им". Для достижения цели исследования в течение трех лет будут решены задачи системного анализа управления воздушным движением, формирования требований к подсистеме мониторинга БПЛА, разработана методология создания такой подсистемы на основе многопозиционного локационного комплекса с разнородными источниками информации.

Nowadays, the ideology of using and developing the airspace of a modern smart city is due to the fact that it, along with manned aircraft (aircraft, helicopters), are increasingly beginning to use unmanned aerial vehicles that solve or will solve the problems of moving cargo, people territory monitoring, communications, etc. Therefore, a reliable and safe environment for the quality and stability of the UAV. The aim of the project is to develop the basic principles of the UAV air traffic control theory for the safe integration of such aircraft into the air traffic of a smart city with the piloted aircraft existing in it based on monitoring using different means of location in the territory of the smart city and newly created , which are combined into a single multi-position system, which is the source of information about air objects for the operational level of the air control system movement of smart city. Achieving the project goal and solving the assigned tasks corresponds to the task of creating efficient and resistant to external influences sensors and sensor networks ensuring recognition of the BTS and monitoring their movement with high accuracy” formulated in the annotation. The problems posed in the task developing methods identifying unmanned vehicles that pose a threat to the functioning of the smart city systems, and countering them. " To achieve the goal of the research, the tasks of a system analysis of air traffic control, the formation of requirements for a UAV monitoring subsystem will be solved, a methodology for creating such a subsystem based on a multi-position radar complex with heterogeneous information sources will be developed.

1. Системный анализ существующей системы управления воздушным движением, функционирующей в районе крупных городов (в перспективе - "умных" городов - Москвы и Санкт-Петербурга) с целью выявления недостатков для управления с учетом интегрирующихся в воздушное пространство БПЛА. 2. Анализ существующего информационного обеспечения системы управления воздушным движением (радиолокационного, систем с активным ответом), его точностных характеристик, оценка возможности мониторинга параметров движения БПЛА. 3. Оценка возможности существующих методов и алгоритмов обеспечения устойчивого сопровождения БПЛА, функционирующих в воздушном пространстве "умного" города. 4. Разработка базовых теоретических положений по управлению воздушным движением "умного" города, обоснование структуры системы управления воздушным движением, выделение уровней системы управления, в наибольшей степени зависящих от качества информационного обеспечения. 5. Декомпозиция системы управления воздушным движением "умного" города, обоснование требований к качеству информационного обеспечения. 6. Анализ имеющихся возможностей для наращивания информационных средств за счет использования существующих систем локации, не входящих в состав системы управления воздушным движением (радиотехнические средства пассивного приема сигналов, оптические и лазерные средства), а также способов получения информации активного ответа с борта БПЛА.

Планируемые в рамках проекта исследования базируются на результатах, полученных в кандидатских диссертациях Гришина И.Ю. и Решетова В.Ю., выполненных на специальную тему и посвященных вопросам управления многопозиционными радиолокационными комплексами специального назначения, результатах развития теории обработки информации и управления статистическими измерительными информационными комплексами, изложенных в докторской диссертации Гришина И.Ю., серии монографий, посвященных методологии оптимизации управления сложными техническими и экономическими системами (Гришин И.Ю., Тимиргалеева Р.Р.), результатах работ авторов, посвященных различным аспектам управления воздушным движением, оптимальной фильтрации, нейросетевого управления, мониторинга движения БПЛА (Гришин И.Ю., Тимиргалеева Р.Р.), а также управления летательными аппаратами (Линник И.И.). Практические навыки получены участниками проекта (Гришин И.Ю., Решетов В.Ю., Тимиргалеева Р.Р.) в ходе выполнения экспериментальных работ по руководством проф. Ширмана Я.Д. на полигоне ВИРТА ПВО, направленных на отработку методов многопозиционной радиолокации и управления такими системами, участия в крупномасштабном эксперименте по отработке методов большебазовой многопозиционной радиолокации под руководством проф. Черняка В.С., обработки информации и управления такими системами. Исследование также будет базироваться на результатах, полученных авторами при выполнении грантов РФФИ: 18-410-230024 (руководитель Гришин И.Ю.), 18-410-910011, 16-46-230121, 14-46-01623 (Руководитель Тимиргалеева Р.Р.).

Разработаны методы и алгоритмы обработки траекторной информации интенсивно маневрирующих БПЛА, обеспечения их устойчивого сопровождения. В зависимости от возможных маневренных характеристик БПЛА можно применить следующие подходы: ускорение считается случайным процессом и может оцениваться статистическими методами (ускорение представляет собой случайную, распределенную по нормальному закону, переменную с нулевым средним и заданной дисперсией, предполагается некоррелированность величин ускорений в разные моменты времени); ускорение является детерминированным процессом и оценивается реальном времени по результатам наблюдения за БПЛА (лучше учитывает реальные особенности маневра БПЛА модель с коррелированного случайного процесса с нулевым математическим ожиданием и недиагональной корреляционной матрицей интенсивностей маневра). В первом случае (обычно для небольших интенсивностей возможного маневра) могут использоваться различные, в т.ч. авторские, модификации рекуррентных фильтров Калмана, а во втором – фильтры с обнаружителем маневра, но лучше – адаптивные фильтры на основе распараллеливания процесса фильтрации в авторской реализации. 17. Разработана методология управления функционированием многопозиционной локационной системы. Предполагается разработка методов и моделей оптимального управления динамической системой (локационной системой) на основе математического аппарата принципа максимума в матричном виде, для решения будет использован комплексный метод последовательных приближений (в авторском варианте), поскольку оптимизируемая система является нелинейной (возможность линеаризации будет проверена, в случае линейности возможно получить конечное оптимальное решение). Будут разработаны и реализуемые на практике локально-оптимальные методы и алгоритмы, имеющие невысокую вычислительную сложность. Разработаны имитационной модель функционирования системы управления воздушным движением "умного" города с системой информационного обеспечения на базе многопозиционной локационной системы для теоретико-экспериментальной оценки предлагаемых технических решений и теоретических положений проекта.