Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

245 1.8K 18
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG TRUNG TÂM KHOA HỌC KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG *** BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan sát, quản mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS)” Mã số: ĐTĐL-2005/20G Chủ nhiệm đề tài: Thiếu tướng PGS.TS Đào Tuấn BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC KỸ THUẬT 6993 06/10/2008 Bản quyền 2007 thuộc Viện Điện tử - Viễn thông Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trưởng trừ trường hợp sử dụng vào mục đích nghiên cứu. HÀ NỘI, 11/2007 BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG TRUNG TÂM KHOA HỌC KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG *** BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan sát, quản mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS)” Mã số: ĐTĐL-2005/20G XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Đại tá Phạm Trọng Hiền Thiếu tướng PGS.TS Đào Tu ấn PHÊ DUYỆT CỦA CẤP QUẢN HÀ NỘI, 11/2007 D2-3-DSTG DANH SCH TC GI CA TI CP NH NC (Danh sách những cá nhân đã đóng góp sáng tạo chủ yếu cho Đề tài đợc sắp xếp theo thứ tự đ thoả thuận) (Kèm theo Quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004 của Bộ trởng Bộ Khoa học và Công nghệ) 1. Tên Đề tài: Nghiờn cu thit k, ch to h thng quan sỏt, qun mc tiờu trờn mt t s dng mỏy bay khụng ngi lỏi (UAV) iu khin qu o bay bng h thng nh v ton cu (GPS) M số: TL-2005/20G 2. Thuộc Chơng trình (nếu có): 3. Thời gian thực hiện: 18 tháng 4. Cơ quan chủ trì: Viện Điện tử Viễn thông 5. Bộ chủ quản: Bộ Khoa học & Công nghệ 6. Danh sách tác giả: TT Hc hm, hc v, h v tờn Chữ ký A Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Đào Tuấn B Cán bộ tham gia 1 TS Nguyễn Thế Hiếu (Phó Chủ nhiệm) 2 KS Nguyễn Văn Sơn (Th ký) 3 TS Phạm Thanh Hùng 4 TS Vũ Ba Đình 5 TS Lê Kỳ Biên 6 ThS Vũ Lê Hà 7 ThS Phạm Văn Hòa 8 ThS Trần Mạnh Hà 9 KS Phan Hồng Minh 10 KS Nguyễn Văn Hớn 11 KS Phạm Quang Thiều Th trng c quan ch trỡ ti (Họ, tên, chữ ký và đóng dấu) 4 LỜI MỞ ĐẦU Khí cụ bay không người lái là thuật ngữ chỉ các khí cụ bay theo một chương trình lập sẵn hoặc theo tín hiệu điều khiển từ xa của trạm mặt đất, có thể thu hồi hoặc tự huỷ sau khi hoàn thành nhiệm vụ. Từ khi ra đời đến nay khí cụ bay không người lái đã được sử dụng phổ biến trong quân sự, lúc đầu chúng chủ yếu được sử dụng cho huấn luyện, sau đó đượ c phát triển để thực hiện cho các nhiệm vụ trinh sát, giám sát chiến trường, tác chiến điện tử và rồi cả các nhiệm vụ trên bộ, trên biển. Còn trong các lĩnh vực khác khí cụ bay không người lái có thể sử dụng để giám sát bờ biển, chống buôn lậu, kiểm soát môi trường, hay đánh giá sản lượng nông sản. Trong lĩnh vực quân sự hiện nay, hầu hết các khí cụ bay không người lái được sử dụng cho các nhiệ m vụ trinh sát giám sát chiến trường, chỉ thị mục tiêu. Nhờ được trang bị các thiết bị hiện đại như Camera quang điện tử, Camera hồng ngoại vô tuyến, các sensor và nhiều thiết bị điện tử khác thì khí cụ bay không người lái có thể chụp ảnh, thu thập các vị trí bố trí của đối phương, về địa hình thời tiết, mức nhiễm độc không khí và gửi dữ liệu về trung tâm chỉ huy bằng các khí cụ không dây thời gian thực. Khí cụ bay không người lái cũng có thể được sử dụng làm mồi bẫy, truyền phát thông tin trên không . Với nước ta, việc phát triển và ứng dụng UAV cũng đang đặt ra những yêu cầu thực tế. Nhiều trung tâm và viện nghiên cứu trong nước đã ý thức được điều này và bắt tay vào nghiên cứu theo nhiều xu hướng khác nhau. Song những kết quả đạt được vẫn còn ở m ức độ khiêm tốn do nhiều nguyên nhân như: định hướng công nghệ, giải pháp kỹ thuật, và chưa được đầu tư, chú trọng đúng mức. Một số đã đạt được những kết quả khả quan ban đầu và rất đáng ghi nhận. Tuy nhiên, đó mới chỉ là cơ sở, là những bước đi ban đầu của cả một chặng đường dài tiếp theo cho sự phát triển và hoàn thiện. Do đó, những nghiên cứu mang tính cơ bản, từng bước thiết kế, tiến tới xây dựng một cách hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống dẫn đường và điều khiển cho UAV là vô cùng cần thiết và sẽ quyết định tới khả năng phát triển, quy mô và lĩnh vực ứng dụng của UAV ở nước ta. Tuy nhiên, đây là một vấn đề bao gồm nhiều nội dung phức tạp, đòi hỏ i phải có một tập thể nghiên cứu đủ mạnh về chuyên môn, được bảo đảm một nguồn kinh phí cùng những điều kiện nghiên cứu, thử nghiệm nhất định và với một lượng thời gian phù hợp. 5 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG UAV CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN VÀ VAI TRÒ CỦA UAV 1.1. Lịch sử phát triển của UAV Phương tiện bay không người lái là khái niệm chỉ những phương tiện bay được điều khiển tự động theo chương trình định trước hoặc được điều khiển từ xa bởi trạm mặt đất hoặc máy bayngười lái, có thể thu hồi hoặc tự hủy sau khi thực hiện nhiệm vụ. UAV thường được trang bị các thiết bị thông tin, Camera, các loại c ảm biến, vũ khí, nhằm thực hiện các chức năng khác nhau cho cả mục đích quân sự và các lĩnh vực dân sự. Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, phương tiện bay không người lái đầu tiên gọi là Aerial Torpedoes đã được nghiên cứu xây dựngsử dụng, sau này được xếp vào loại tên lửa tầm thấp “Cruise Missiles”. Ngày 12/9/1916, máy bay tự động Hewitt- Sperry, còn gọi là “Flying Bomb” đã được thử nghiệm thành công. Đến tháng 11/1917 thì các máy bay tự độ ng đã được quân đội Mỹ xây dựngsử dụng, mở ra những hướng nghiên cứu phát triển các mô hình máy bay tự động. Với khả năng về khoa học kỹ thuật, vào những năm 1930, quân đội Anh và Mỹ đã chế tạo, sử dụng máy bay mục tiêu được điều khiển bằng vô tuyến (Radio Controlled target aircraft) phục vụ huấn luyện và hiệu chỉnh súng pháo. Năm 1931, Anh phát triển mục tiêu điều khi ển bằng vô tuyến “Fairey Queen” trên cơ sở thủy phi cơ “Fairey IIIF”. Đến 1935, một số lượng lớn các loại mục tiêu điều khiển vô tuyến đã được nghiên cứu phát triển, điển hình là loại “DH.82B Queen Bee”. Người đứng đầu trong lĩnh vực này được biết tới là Reginald Denny và đã từng phục vụ cho không quân hoàng gia Anh suốt chiến tranh thế giới thứ I. Sau chiến tranh, ông di cư sang Mỹ và tiếp tục phát triển nhiề u thế hệ máy bay cho quân đội Mỹ như: RP-1, RP-2, RP-3 và RP-4 vào 1938, 1939. Đến 1940, Denny và các đồng nghiệp đã nhận được hợp đồng sản xuất gần 15000 máy bay điều khiển vô tuyến OQ-2 (trên cơ sở RP-4) cho quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh thế giới lần II. Chiến tranh thế giới thứ II đã buộc quân đội Mỹ sử dụng các mục tiêu bay làm các phương tiện tấn công “A-series” (attack) được gọi là PQ. Không quân Mỹ (USAAF - the US Army Air Forces) đã sử dụng hàng trăm mục tiêu bay PQ-8, hàng ngàn loại PQ-14 và rất nhiều máy bay ném bom loại B-7, B-24… Bên cạnh đó, loại UAV sử dụng động cơ phản lực Pulsejet cũng đã bắt đầu được nghiên cứu, mặc dù chưa được sử dụng trong quân sự. McDonnell đã xây dựng loại mục tiêu phản lực T2D2-1 Katydid, sau đó là KDD-1và KDH-1. Đến giữa chiến tranh, một số lượng nhỏ loại Katydid đã được phát triển và s ử dụng trong hải quân Mỹ. Các thế hệ máy bay điều khiển vô tuyến sử dụng cho mục đích huấn luyện điển hình như: OQ-19/KD2R Quail, MQM-33/MQM-36 Shelduck, MQM-57 Falconer. Công ty The Globe đã phát triển một loạt máy bay mục tiêu, bắt đầu là loại động cơ cánh quạt “KDG Snipe” vào năm 1946, sau đó phát triển ra các loại KD3G, KD4G và các loại động cơ phản lực KD2G và KD5G (KD6G sau cải tiến lại thành MQM-40 vào đầu những năm 60). Việc sử d ụng UAV làm mồi bẫy bắt đầu từ những năm 50, điển hình là các sản 6 phẩm của hãng Northrop Crossbow. Để theo kịp tốc độ của máy bay chiến đấu bay với tốc độ vượt âm thanh, hãng Northrop đã thiết kế ra loại Q-4 với động cơ phản lực tua- bin (turbo-jet), sau phát triển thành AQM-35 với động cơ phản lực tua-bin GE J85 (loại động cơ của máy bay Northrop F-5). Cuối những năm 50, một số loại máy bay do thám đã được quân đội Mỹ sử dụng, điển hình là “Aerojet-General MQM-58 Overseer" với các loạ i sensor trinh sát tinh vi. Sau đó, nhiều mô hình UAV được quân đội Mỹ nghiên cứu phát triển và đã phát huy tác dụng với các nhiệm vụ thăm dò, giám sát và tình báo. Điển hình là loại Model 147 Lightning Gug và Model 154 của Ryan, Compass Copes của Boeing, D-21 của Lockheed, được sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam, Trung Quốc và Bắc Triều Tiên vào những năm 1960 và đầu 1970. Vào thời kỳ này, Liên Xô (cũ) cũng nghiên cứu thành công và sử dụngmật nhiều loại máy bay do thám, trinh sát chống lại các hoạt động của quân đội Mỹ và đồng minh. 1.2. Vai trò và khả năng của UAV So với các phương tiện khác, UAV có một số ưu điểm cơ bản sau: - Không cần phi công trực tiếp điều khiển, do đó giảm thiểu thương vong và chi phí đào tạo, có thể bay nhiều giờ và trong các trường hợp khẩn cấp; - Khó bị đánh chặn trên đường bay hơn các tên lửa hành trình là do UAV có thể hoạt động ở nhữ ng địa hình phức tạp, dễ thay đổi đường bay; - Với ưu thế nhỏ, khó phát hiện, UAV có thể hoạt động ở những vùng nguy hiểm, thâm nhập không phận để trinh sát và theo dõi đối phương, thậm chí trực tiếp tấn công các mục tiêu khi cần thiết. Trong quân sự, thời gian đầu UAV được sử dụng trong huấn luyện, truyền phát thông tin, làm mồi bẫy và làm mục tiêu giả để hiệu chỉnh vũ khí. Sau đ ó, yêu cầu đặt ra với các phương tiện quân sự là giảm thiểu những rủi ro, thương vong cho binh sỹ, nhiều loại UAV đã được giới quân sự các nước nghiên cứu phát triển và hoàn thiện. Ngày nay, UAV đã thực sự trở thành phương tiện quan trọng trong tác chiến đường không. Trang bị những thiết bị hiện đại như: Camera quang điện tử, hồng ngoại, rada, các thiết bị vô tuyến, các sensor và phương tiệ n điện tử khác, UAV được sử dụng để trinh sát, giám sát chiến trường, chuyển tiếp thông tin, tác chiến điện tử, chỉ thị mục tiêu. Sự liên kết dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó có dữ liệu từ UAV đã tạo ra một lợi thế đáng kể để xác định thông tin về mục tiêu tấn công cho các loại vũ khí. Gần đây UAV còn được sử dụng để thực hiện các đòn tấn công và có thể thực hiện các Chuyến bay thành công của UAV chiến đấu (UCAV - Unmanned Combat Aerial Vehicle) loại X-45 vào tháng 5/2002, kết quả của sự hợp tác giữa Boeing, nhiệm vụ tương đương với máy bayngười lái. DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), U.S. Air Force và NASA, đã mở ra một kỷ nguyên mới cho UCAV. Tuy nhiên, Predator là UAV được biết đến nhiều nhất trong trong các hoạt động chiến trường. Quân đội Mỹ đã sử dụng để trinh sát, do thám chiến trường, có th ể được trang bị vũ khí, tìm và tấn công các mục tiêu mặt đất, trên biển. Trong chiến tranh Afganistan, lần đầu tiên Mỹ đã sử dụng thành công UAV với các mục đích này. Ngày 18/10/2001, phương tiện bay không người lái Predator RQ1, được trang bị tên lửa chống tăng Hellfire đã tìm và diệt Mohamed Ater, một thủ lĩnh 7 của Al-Qaeda, một số phụ tá và lãnh đạo của Taliban. Tiếp đó, ngày 3/10/2002, cục tình báo trung ương Mỹ (CIA) cũng đã sử dụng Predator RQ1 có trang bị vũ khí và đã tiêu diệt Alharithy (thành viên của Al-Qaeda bị buộc tội đánh bom tầu USSCO) và 5 người khác khi đang đi trên ô tô ở Yemen. Trong lĩnh vực dân sự, UAV được sử dụng để chuyển tiếp thông tin, quan sát bờ biển, cháy rừng, chống buôn lậu, nghiên cứu môi trường, cứu hộ cứ u nạn. Biên phòng và Hải quan Mỹ đã sử dụng chiếc MQ-9 Reapers để giám sát biên giới với Mexico. Sau hơn 6 tháng, chiếc Predator này đã phát hiện được gần 2000 người nhập cư trái phép và đã giúp thu giữ được 4 tấn cần sa. Ngày 18/5/2006, cơ quan quản hàng không liên bang Mỹ đã quyết định cấp giấy phép cho M/RQ-1 và M/RQ-9 được sử dụng không phận dân dụng để thực hiện các nhiệm vụ cứu hộ, cứu nạn. 1.3. Phân loại UAV. Căn cứ vào khả năng bay lâu, độ cao tối đa đạt được và hình dạng của UAV, có thể chia UAV ra các loại sau: - UAV bay lâu - độ cao lớn (HALE- Hight Altitude Long Endurance). - UAV bay lâu - độ cao trung bình (MALE - Medium Altitude Long Endurance). - UAV bay siêu lâu (ULE - Ultra Long Endurance). - UAV cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL - Vertical Take-Off and Landing). - UAV mini. - UAV tí hon (MAV - Micro Air Vehicles). 1.3.1. UAV bay lâu - độ cao lớn (HALE- Hight Altitude Long Endurance): HALE UAV được miêu tả tương đương như một “vệ tinh bay thấp” cung cấp ảnh độ phân giải cao cho mục đích tình báo. Một trong những phương tiện bay không người lái loại này phải kể đến đầu tiên là GLOBAL HAWK RQ4 do hãng Northop Grumman (Mỹ) chế tạo, đây là loại phương tiện bay không người lái có khả năng trinh sát từ cự ly an toàn, độ cao lớn và bay lâu. GLOBAL HAWK đang được coi như lực lượng bổ sung hay thậm trí thay thế các máy bay tuần tiễu trên biển. 1.3.2. UAV bay lâu - độ cao trung bình (MALE - Medium Altitude Long Endurance): Một trong những phương tiện bay điển hình loại này phải nói tới là Predator RQ1 của Mỹ, đây là phương tiện bay không người lái do hãng General Atomic chế tạo. R ẻ và nhỏ hơn nhiều (khoảng 4 triệu USD) so với Global Hawk RQ4, Predator RQ-1 có thể cung cấp video thời gian thực cả ngày lẫn đêm trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết qua kênh vệ tinh. Predator được quân đội Mỹ sử dụng lần đầu tiên ở chiến trường Bosnia năm 1995, để trinh sát, cảnh giới, giám sát chiến trường, thậm chí chuyển thành máy bay tấn công khi cần thiết. Tuy nhiên, chúng không được dùng trong chiến tranh Iraq 3/2003 tại Afganistan đã có tớ i 12% bị rơi do thời tiết xấu và các vấn đề kỹ thuật khác. Cùng với các UAV loại MALE này thì hãng General Atomic đang phát triển hơn nữa model MQ-9A Predator-B, loại này có thể mang các trang thiết bị nặng hơn với độ cao lớn hơn và vận tốc lớn hơn. 8 Để thay thế cho Predator trong chiến tranh Iraq năm 2003 quân đội Mỹ đã sử dụng phương tiện bay không người lái Shadow-200 có trị giá 300 ngàn USD mỗi chiếc. Với chiều dài hơn 3 mét nhỏ hơn nhiều so với Predator, Shadow-200 không cần đường băng để cất hạ cánh. Shadow-200 có thể gửi các hình ảnh rõ bằng camera thị tần và camera hồng ngoại từ cự ly 100km. 1.3.3. UAV bay siêu lâu (ULE - Ultra Long Endurance): Thuật ngữ “bay siêu lâu” để chỉ loại máy bay có thời gian hoạt động lâu hơn nhi ều so với các nhóm trước đây. Hãng Boeing đang nghiên cứu một hệ thống chạy bằng pin nhiên liệu Hydro. Loại máy bay sải cánh 30 mét này hoạt động ở độ cao từ 18 nghìn đến 23 nghìn mét mà có thể mang các thiết bị cảnh giới hay đảm nhận chức năng của một trạm thông tin liên lạc. Mẫu thử nghiệm đầu tiên có thể bay được trong 3 năm và làm các nhiệm vụ quốc phòng như tuần tiễu đường biên giới cả trên bờ cũng như trên biển. Năng lượng mặt trời cũng có thể làm nhiên liệu cho loại máy bay này. 1.3.4. UAV cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL - Vertical Take-Off and Landing): VTOL được phát triển cho các hoạt động chiến thuật (hỗ trợ mặt đất và các nhiệm vụ trên tàu biển). Một trong những loại này là thiết bị bay không người lái Cam- Copter S-100. Nó là loại lưỡng dụng, được sử dụng cho cả quân sự và cả dân sự. Nó được trang bị mộ t số loại sensor, phương tiện bay không người lái này có thể được phóng tự động, cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, không cần chuẩn bị trước vị trí cất hạ cánh hoặc các thiết bị phóng. Ngoài ra, lục quân Mỹ ngày càng quan tâm đến hệ thống VTOL và đang theo sát chương trình thử nghiệm A160 HUMMINGBIRD WARRIOR của hãng ARPA/Frortier System. Chương trình này giới thiệu công nghệ cho một loại phương tiện bay không người lái VTOL có tầm bay 2.500 dặm trong 40 giờ và mang được 140kg thiế t bị. 1.3.5. UAV mini: Tuy UAV mini có một vài hạn chế, nhưng do diện tích phản xạ rađa, trọng lượng, cũng như tín hiệu hồng ngoại và âm thanh nhỏ, nên chúng là phương tiện bay chiến thuật rất có tác dụng trong một số nhiệm vụ cụ thể. Việc sử dụng phương tiện bay không người lái “mini” (UAV mini) được chính thức công bố lần đầu tiên vào đầu năm 2003 khi các phi đội bảo vệ lực lượng vi ễn chinh của không quân Mỹ triển khai phương tiện bay cảnh giới trên không bảo vệ lực lượng ở cả Afganistan và Iraq. 1.3.6. UAV tí hon (MAV - Micro Air Vehicles): Các phương tiện bay tí hon có thể thực hiện được rất nhiều chức năng không chỉ đơn thuần là trinh sát, dụ như để tiếp cận phân tích đầu đạn thì người ta có thể sử dụng một phương tiện bay rất nhỏ gọi là FLY-BOT nó có kích thước rất nhỏ và hầu như không thể bị phát hiện. Sự tiến bộ của công nghệ Nanô sẽ cho phép chế tạo một con côn trùng cơ khí có kích thước chỉ 5cm có trang bị camera cùng máy Scaner thậm chí cả thiết bị cảm ứng phân biệt mùi, một số FLY-BOT có thể mang theo cả mồi ga nhỏ để trong trường hợp cần thiết có thể chuyển từ bị động sang chủ động tiến công. Tính năng chi tiết của các loại UAV được đề cập đến có thể tham khảo trong phụ lục 1 báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật của đề tài. 9 CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG UAV 2.1. Sự phát triển của UAV trên thế giới: Từ khi ra đời đến nay, đã có rất nhiều nước nghiên cứu phát triển UAV và chủ yếu được sử dụng trong quân sự và sau đó là một số ứng dụng dân sự. Các nước đi đầu trong lĩnh vực này là Mỹ, Israel, Anh, Nga, Trung Quốc, Iran, Australia, 2.1.1. Phát triển UAV ở Mỹ: Công nghệ là vấn đề then chốt đối với con đường mà Mỹ dự kiến cho việc phát tri ển và sử dụng UAV. Mỹ đã đưa ra thuật ngữ “hệ thống phương tiện bay không người lái” (UAS-Unmanned Aircraft System) như là một phương tiện để nhấn mạnh rằng nó bao gồm cả máy bay lẫn trang thiết bị bảo đảm thiết yếu cho nó. Trước những yêu cầu phải trang bị xuống cấp trung đội, Mỹ đã nghiên cứu theo một hướng mới, công nghệ nano để chế tạo nh ững phương tiện bay tí hon MAV (Micro Aerial Vehicles). Để thực hiện, người ta quay trở lại nghiên cứu thế giới côn trùng và mô phỏng các hoạt động bay của chúng. Năm 1997, DARPA bắt đầu chương trình nghiên cứu MAV trong nhiều năm với tổng kinh phí 35 triệu USD. Kích thước tối đa của một MAV không quá 15cm, có thể mang camera hoặc máy ảnh nhìn đêm, thời gian bay có thể tới 2 giờ, với giá thành rất thấp, được sử dụng để do thám, trinh sát trong các tòa nhà, khu dân cư, tham gia các ho ạt động chống khủng bố, thậm chí có thể trực tiếp tấn công các mục tiêu khi cần thiết. Hàng chục công trình nghiên cứu đã chế tạo ra nhiều loại côn trùng máy biết bay, thực hiện rất nhiều chức năng từ trinh sát đến phá hoại. Người ta còn hy vọng có thể nghiên cứu trí tuệ bầy đàn để giúp các côn trùng máy này baykhông cần người điều khiển. Hiện nay, do hạn chế về công nghệ , MAV chủ yếu đang trong giai đoạn thử nghiệm. Các UAV loại HALE (High Altitude, Long Endurance - độ cao lớn, thời gian bay lâu) và MALE (Medium Altitude, Long Endurance - độ cao trung bình, thời gian bay lâu) sẽ là hướng phát triển quan trọng trong thế kỷ 21. Sau một thời gian dài đầu tư nghiên cứu các mô hình UAV khác nhau, quân đội Mỹ đã có được một lực lượng UAV chiến trường (Battlefield UAV) tương đối hùng hậu. Nhiều dự án nghiên cứu UAV đang được thực hiện và sẽ áp dụng rộng rãi sau 2010, quân độ i Mỹ sẽ có những phương pháp chiến tranh mới, khi mà UAV sẽ trở thành một phương tiện chiến tranh chủ yếu. Một số UAV được trang bị vũ khí, làm nhiệm vụ của máy bay chiến đấu không người lái. Sau sự thành công của chuyến bay kiểm tra loại X-45 tháng 5/2002 (hình 2.1), kết quả của sự hợp tác giữa Boeing, DARPA, U.S. Air Force và NASA, đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các UCAV. Hình 2.1: UAV chiến đấu X-45 10 2.1.2. UAV Israel: Cùng với Mỹ, Israel là nước đi tiên phong và đứng đầu thế giới trong lĩnh vực nghiên cứu UAV. Nhiều năm xung đột với người Palestin đã dẫn tới một quá trình mở rộng đáng kể vai trò của UAV. Từ giữa những năm 1990 thì Israel đã đưa ra loại UAV “bay lâu có độ cao trung bình” (MALE) là Hermes 450 (hình 2.2). Hình 2.2: UAV Hermes 450 của Israel Không quân Israel (IAF – Israel Aerial Forces) chịu trách nhiệm sử dụng toàn bộ số UAV từ cấp chiến thuật cũng như trong toàn bộ Lực lượng quốc phòng Israel (IDF - Israel Defence Forces), đồng thời đây cũng là nơi cung cấp các dịch vụ UAV cho các lực lượng trên bộ và Hải quân nước. Năm 2005 tại triển lãm Paris Air Show, Israel có đưa ra một số loại UAV như: Bird Eye 400, Mahatz-1… Bird Eye 400 là loại UAV mini, có đuôi hình chữ V, cánh nâng cụp về phía sau với độ chếch không đổi, có khả năng bay hoàn toàn tự động, với các thiết bị điều khiển bay theo mốc lộ trình, nó có thể mang một Camera ban ngày zoom liên tục hoặc một sensor quan sát đêm hồng ngoại không làm lạnh. Nó có thể được phóng bằng dây đàn hồi hoặc bằng tay có thời gian bay 90 phút. Hình 2.3: UAV Bird Eye 400 của Israel Mahatz-1 được xem là MALE UAV thế hệ 4, có khả năng mang tới 250 kg tải trọng và đã trình diễn khả năng bay liên tục 52 giờ. Nó có thể mang một lúc nhiều sensor, như radar mặt mở tổng hợp (SAR), radar quét Hải quân và các tải trọng tình báo truyền tin hoặc điện tử. Từ 2005, IAF bắt đầu thực hiện các chương trình hiện đại hóa toàn bộ số UAV, trang bị thêm một số UAV loại MALE Mahatz 1 do chính hãng IAI phát triển, dầ n thay thế cho các mẫu cũ Searcher Mk I và Mk II với tư cách là phương tiện không người lái trinh sát chủ lực của IAF. Đồng thời, công ty IAI cũng được chọn làm hãng đứng đầu chương trình Eitan, thực hiện nghiên cứu các UCAV loại HALE, điển hình là Heron II với chuyến bay đầu tiên vào năm 2006. Bên cạnh đó, cuộc cạnh tranh gay gắt hơn được thực hiện theo hướng phát triển UAV cỡ nhỏ dùng cho các lực lượng mặt đất được IDF phát động vào cu ối năm 2006. [...]... thống con nằm trong hệ thống quan sát, quản mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái điều khiển quĩ đạo bay bằng hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu 22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN UAV 3.1 Nguyên hoạt động của hệ thống Sơ đồ nguyên của hệ thống điều khiển được trình bày ở hình 3.1 Máy phát Servos Maxstream GPS GEKO Máy tính dẫn đường 89C51RD2 Máy tính lái 89C52 Nguồn acquy... việc điều khiển máy bay do các bộ phận khác thực hiện Máy bay không người lái có các chế độ bay: bay theo chưong trình, bay tự động và bay bằng tay Chế độ bay điều khiển bởi thiết bị điều khiển xa Khi mất điều khiển từ thiết bị điều khiển xa này, máy bay không người lái được chuyển tự động sang chế độ bay theo chương trình và bay tự động 3.1.1 Bay theo chương trình Khi máy thu của hệ thống điều khiển bằng. .. điều khiển truyền dữ liệu, điều khiển bay theo chương trình, điều khiển cất hạ cánh, các sensor giám sát trạng thái UAV - Trạm mặt đất hỗ trợ UAV: dùng để nhận dữ liệu truyền về từ UAV, điều khiển UAV, giám sát trạng thái UAV, điều khiển camera trên UAV 2.4.1 Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản mục tiêu mặt đất sử dụng UAV Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản mục tiêu mặt đất sử dụng. .. trong không gian cũng như độ cao tuyệt đối của máy bay Nếu tự động lái trên các máy bayngười lái chỉ nhằm hỗ trợ tổ lái trong quá trình điều khiển máy bay, nhất là các chuyến bay đường dài thì tự động lái trên các máy bay không người lái, tên lửa, tên lửa có cánh nhằm cho máy bay bay theo quỹ đạo định trước với các tham số bay định trước Hệ thống tự động lái có nhiệm vụ: - Tự động đưa máy bay về... Quân sự, Đại học Bách khoa, Đại học Công nghệ TPHCM… cũng đã bắt đầu đưa ra các hướng nghiên cứu cơ bản, dần hướng tới đưa vào giảng dạy trong trường đại học 2.4 Hệ thống UAV sử dụng cho mục đích quan sát, quản mục tiêu trên mặt đất Hiện tại, có nhiều cơ sở nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu sử dụng UAV vào mục đích quan sát, quản mục tiêu trên mặt đất nhằm giám sát các hoạt động giao thông,... hoạch bay đã được nạp vào từ trước để đưa ra các chỉ lệnh điều khiển cần thiết để điều khiển máy bay thông qua máy tính lái 89C52 để điều khiển máy bay bay theo đường bay theo đúng kế họach bay trong không gian 3 chiều (bay qua các điểm trong kế hoạch) Các lệnh này được máy tính lái điều khiển máy bay hay không còn phụ thuộc vào lệnh điều khiển từ mặt đất Trong chế độ bay theo chương trình, máy tính lái. .. vào nghiên cứu, thử nghiệm Đến năm 2001, dự án Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bay không người lái điều khiển theo chương trình” bắt đầu được triển khai, Viện Kỹ thuật PK-KQ được giao trách nhiệm thiết kế thân vỏ và hệ thống điều khiển cho máy bay Qua nhiều năm nghiên cứu, đúc kết kinh nghiệm từ quá trình chế tạo, thử nghiệm các mục tiêu bay trước đây, cùng với sự cộng tác chặt chẽ với các cơ sở nghiên. .. hướng nghiên cứu mới cho các mô hình UAV Những thời gian còn lại là cả quá trình nghiên cứu, cải tiến, hoàn thiện từ sản xuất thân vỏ, các chi tiết đi kèm và toàn bộ hệ thống, gồm cả các thiết bị trên máy bay, thiết bị thông tin và trạm điều khiển mặt đất Hình 2.10: Mục tiêu bay M100-CT Ngày 8/7/2004, Ban nghiên cứu mục tiêu đã tiến hành bay nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu chế tạo mục tiêu. .. mặt đất và UAV • DGPS: Máy thu HGPS, dùng để xác định tọa độ hiện thời của trạm mặt đất, là mốc để xác định vị trí của UAV trên nền bản đồ số trong trường hợp trạm mặt đất di chuyển • Bộ điều khiển tay: Có gắn máy thu phát vô tuyến để điều khiển trực tiếp UAV trong chế độ điều khiển tay 21 PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐO ĐẠC VÀ TRUYỀN TRẠNG THÁI UAV Bài toán thiết kế chế tạo hệ thống quan sát,. .. suất không khí, tốc độ gió,…), chỉ các tham số quan trọng nhất liên quan tới bài toán xử ảnh để nhận dạng mục tiêu dưới mặt đất được quan tâm Điều này giúp cho hệ thống quản trạng thái bao gồm các khối điều khiển, đo đạc và truyền số liệu được thiết kế gọn nhẹ và đáp ứng được yêu cầu về thời gian thực của toàn bộ hệ thống Các tham số trạng thái quan trọng nhất của hệ thống quan sát, quản mục tiêu . Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Mã. sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái (UAV) điều khiển quỹ đạo bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Mã số: ĐTĐL-2005/20G XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ. UAV, điều khiển UAV, giám sát trạng thái UAV, điều khiển camera trên UAV 2.4.1. Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản lý mục tiêu mặt đất sử dụng UAV. Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản

Ngày đăng: 15/05/2014, 09:09

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Mo dau

  • Tong quan ve he thong bay

    • 1. Su phat trien va vai tro cua UAV

    • 2. Tinh hinh nghien cuu va ung dung UAV

  • Thiet ke he thong dieu khien do dac va truyen trang thai UAV

    • 1. Thiet ke he thong dieu khien UAV

    • 2. Cac va de ly thuyet lien quan den bai toan thiet ke, do dac va truyen so lieu trang thai UAV

    • 3. Cac noi dung nghien cuu thuc nghiem

    • 4. Cac ket qua thuc nghiem he thong UAV

  • Ban do so va ung dung trong bai toan xac dinh anh toa do muc tieu

    • 1. Ban do va kha nang ung dung de xac dinh toa do muc tieu

    • 2. Phep chieu cua anh chup hang khong

    • 3. Xac dinh toa do doi tuong tren anh phoi canh

    • 4. Ket qua thu nghiem he thong quan sat, quan ly muc tieu tren mat dat su dung UAV

  • Ket luan chung va kien nghi

  • Phu luc

  • Bao cao tom tat

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan