Глава 1. Терминология и классификация

Глава 1. Терминология и классификация

1.1. Общее понятие беспилотного мобильного средства

Прежде чем приступить к рассмотрению беспилотных летательных аппаратов, сделаем ряд уточнений, касающихся беспилотных мобильных средств вообще. В этой бурно развивающейся области техники на сегодняшний день существует много понятий, которые не всегда правильно и однозначно понимаются. Для многих объектов пока нет устоявшихся определений. В разных источниках классификация беспилотных мобильных средств проводится по-разному. Кроме того, часто не очень удачным бывает перевод на русский язык терминов из англоязычной научно- технической литературы. Поэтому постараемся здесь системно изложить вопросы, связанные с терминологией и классификацией.

Беспилотное мобильное средство – это искусственный мобильный объект многоразового или условно-многоразового использования, не имеющий на борту экипажа (человека-пилота) и способный самостоятельно целенаправленно перемещаться в пространстве для выполнения различных функций в автономном режиме (с помощью собственной управляющей программы) или посредством дистанционного управления (осуществляемого человеком-оператором или диспетчерским центром).

Именно термин "беспилотное мобильное средство" представляется наиболее точным русскоязычным эквивалентом термина "unmanned vehicle" (UV). Его часто неудачно переводят как "беспилотное транспортное средство", тем самым сильно сужая смысл широкого понятия UV, т.к. спектр применений беспилотных мобильных средств далеко не ограничивается только транспортными функциями [1].

Приведенное выше определение беспилотного мобильного средства отражает в общем виде современные представления специалистов о данном техническом объекте. Эти представления эволюционировали на протяжении многих лет. До недавнего времени, например, существовала неоднозначность мнений специалистов относительно того, должно ли быть беспилотное мобильное средство многоразовым. Поэтому во многих случаях до сих пор сюда же причисляются и многие мобильные объекты одноразового использования. Например, крылатые ракеты во многом очень похожи на беспилотные самолеты, что позволяло считать их разновидностью беспилотных летательных аппаратов. Однако по сути, крылатая ракета – это прежде всего средство доставки до цели боевого заряда, который является главным компонентом ракеты и интегрирован с ее другими подсистемами, подчиненными главной задаче – поражению цели, после чего ракета перестает существовать. Именно из-за специфичности назначения и вытекающих отсюда особенностей функционирования подобные объекты сейчас не принято рассматривать как беспилотные мобильные средства [2]. К таким объектам относятся: баллистические и крылатые ракеты, управляемые и неуправляемые снаряды, бомбы, торпеды. Не относятся к беспилотным мобильным средствам и одноразовые ракеты-носители, предназначенные для вывода космических аппаратов на орбиту. А вот беспилотные космические челноки многоразового использования (каковым являлся, например, "Буран"), можно считать беспилотными мобильными средствами. К беспилотным мобильным средствам относятся также аппараты условно-многоразового использования (сюда относятся, например, мобильные мишени и аппараты диверсионного назначения), которые могут быть уничтожены при первом применении, однако при определенных условиях они могут возвращаться на базу. Любой непилотируемый космический аппарат также можно считать беспилотным мобильным средством несмотря на то, что его программой полета может быть не предусмотрен возврат на Землю; если в процессе выполнения его миссии не происходит его фатального разрушения, то его можно считать условно-многоразовым.

Нельзя считать беспилотными мобильными средствами те объекты, которые не имеют собственных энергетической подсистемы и движителя. Например, буксируемый за кораблем на тросе исследовательский зонд нельзя считать беспилотным мобильным средством. По этой же причине не является беспилотным мобильным средством метеорологический зонд, свободно дрейфующий в атмосфере. Не являются таковыми и различные устройства, прикрепляемые к мобильным объектам и служащие для слежения за ними (пример – GPS-трекеры), т.к. в этом случае отсутствует возможность самостоятельного перемещения и управления движением.

Беспилотные мобильные средства можно классифицировать по критерию среды их функционирования, которой может быть:

– космос (с подразделением на околопланетные орбиты, межпланетное пространство, атмосферу планет и поверхность планет);

– воздух (земная атмосфера);

– суша (с подразделением по рельефно-климатическим и инфраструктурным условиям, таким как: городская дорожная сеть, рельсовые линии, пустыня, лес, горы, заснеженные поля и т.д.);

– водная среда (с подразделением на водную поверхность и подводное пространство);

– подземная среда (с подразделением на подземные каналы и коммуникации, включая трубопроводы и скважины, а также неразработанную породу).

В соответствии с таким подразделением в табл. 1.1 приведены встречающиеся на сегодняшний день наиболее устоявшиеся аббревиатуры, термины и типичные названия беспилотных мобильных средств различного назначения.

Каждый из перечисленных в табл. 1.1 классов UV имеет свои особенности: свойственные только ему схемы построения энергетической подсистемы и движителя, специфичные средства управления, навигации, связи, а также средства обеспечения живучести. Рассмотрение этих особенностей выходит за рамки данной книги.

Беспилотное мобильное средство функционирует не абсолютно самостоятельно, а в составе комплекса, куда могут входить еще другие беспилотные мобильные средства, центр управления, диспетчерские пункты, ретрансляционные узлы, станции подзарядки, средства транспортирования, запуска, посадки и т.д. Все вместе это принято называть UVS – Unmanned Vehicle System – беспилотная мобильная система [3].

Беспилотные мобильные средства могут быть дистанционно управляемыми или автономными. Для них существуют общие название – ROV – Remotely Operated Vehicle и AUV – Autonomous Unmanned Vehicle. Причем первые исторически появились раньше. Полностью автономные беспилотные мобильные средства встречаются пока редко. Как правило, автономность не является стопроцентной: обычно оператор имеет возможность корректировать поведение аппарата или переводить его на ручное дистанционное управление. У военных существует следующее разделение беспилотных систем по степени автономности мобильных средств: "man-in-the-loop systems" (с управляемыми объектами, когда удаленный оператор является необходимым звеном системы управления), "man-on-the-loop systems" (с контролируемыми объектами, когда все обычные задачи решаются без участия оператора, а вмешательство его требуется только в ответственных случаях), "fully autonomous systems" (полностью автономные системы, когда оператор только инициирует систему для выполнения задачи) [41.

Таблица 1.1 Некоторые термины в области беспилотных мобильных средств UV - Unmanned Vehicle - беспилотное мобильное средство ROV - Remotely Operated Vehicle - дистанционно управляемое мобильное средство AUV - Autonomous Unmanned Vehicle - автономное мобильное средство UVS - Unmanned Vehicle System - беспилотная система среда функционирования: космос воздух суша вода: подземная среда UMV — Unmanned Marine Vehicle подводное пространство поверхность Unmannedspacecraft UAV - Unmanned Aerial Vehicle UGV-Unmanned Ground Vehicle UUV- Unmanned Underwater Vehicle USV - Unmanned Surface Vehicle Unmanned Drilling Rig Unmanned Undeground Mine Vehicle Flying robot AGV -Autonomous Ground Vehicle AUV- ASV -Autonomous Surface Vehicle Autonomous Underwater Vehicle Robotic Crawler Pilotless terrain vehicle   Pipe Crawler   Pipe Inspection Robot Pilotless car Mobile robot Непилотируемый космический аппарат БПЛА (БЛА) -Беспилотный летательный аппарат MPK - мобильный робототехнический комплекс АНПА-Автономный необитаемый подводный аппарат Безэкипажный корабль Автономный буровой подземный снаряд Автономный ВИС (внутри-трубный инспекционный снаряд Воздушный робот Мобильный робот ПТА-Подводный телеуправляемый аппарат Беспилотный автомобиль

Наиболее многочисленные группы беспилотных мобильных средств – это UAV (Unmanned Aerial Vehicles) – беспилотные летательные аппараты, UGV (Unmanned Ground Vehicles) – беспилотные наземные мобильные средства и UMV (Unmanned Marine Vehicles) – беспилотные морские мобильные средства (последние ничто не мешает применять не только в море, но и в других водоемах).

В колонке табл. 1.1, соответствующей UAV (БПЛА), информация приведена без детализации, т.к. далее будет рассмотрена более подробная классификация этих аппаратов.

Кроме приведенных в табл.1 вариантов, возможны и различные гибридные разновидности беспилотных мобильных средств. Например, известна идея беспилотных самолетов- амфибий, способных передвигаться как в воздухе, так и в водной среде [5]. Уже реализованы гибриды UAV+UGV (БПЛА и наземный мобильный робот [6, 7]), амфибии UGV+USV (например, в виде роботов, имитирующих движения земноводных, которые способны и плавать, и ползать [8]), а самоходный аппарат типа "Луноход" можно считать одновременно мобильным роботом (UGV) и космическим аппаратом.