Исследование влияния комплексной стабилизации и контроля полета беспилотных летательных аппаратов на точность дистанционных измерений угла наклона опор с помощью блока лазерных сканирующих дальномеров

В статье рассматривается проблема влияния курсовой устойчивости измерительного комплекса на основе беспилотных летательных аппаратов на результаты измерения углов наклона железобетонных опор в системах электроснабжения. Предлагается комплексное решение, основанное на интеграции разнородных датчиков в единую мультисенсорную платформу, включающую 5-осевые MEMS-акселерометры и гироскопы (или как минимум 3-осевые), модифицированную систему лазерных сканирующих дальномеров, используемых одновременно в качестве высотомеров, датчиков спутниковых систем навигации (GPS/ГЛОНАСС), датчиков воздушного потока, барометрических сенсоров, магнитометров и систем технического зрения. Подчеркивается роль инерциального измерительного модуля и прибора «Курсовертикаль» как основы для построения инерциальной навигационной системы.

Приведены примеры расчета относительных погрешностей отклонения курса беспилотных летательных аппаратов в горизонтальной и вертикальной плоскостях при определении угла отклонения опор. Проведен анализ влияния предложенной системы на метрологические характеристики измерительного комплекса, в частности, при использовании лазерных сканирующих дальномеров с частотой от 10 кГц и погрешностью до 1 мм. Использование предложенных технических средств позволяет исключить указанные погрешности при мониторинге геометрического положения железобетонных конструкций и опор контактной сети железных дорог.

1. Кузнецов А. А., Жуков Ю. О., Кузнецова О. Н. Методика повышения точности траекторных измерений с использованием алгоритмов оперативной оценки координат маневрирующих летательных аппаратов // Вестник метролога. 2023. № 3. С. 31–34. EDN: VQDOOH.

2. Daponte P., Vito L. De, Mazzilli G. [et al.]. Metrology for drone and drone for metrology: Measurement systems on small civilian drones. 2015 IEEE Metrology for Aerospace (MetroAeroSpace), Benevento, Italy. 2015. P. 306–311. DOI: 10.1109/MetroAeroSpace.2015.7180673.

3. Boshoff M., Barros G., Kuhlenkцtter B. Performance measurement of unmanned aerial vehicles to suit industrial applications. Prod. Eng. Res. Devel. 2025. Vol. 19. P. 429–453. DOI: 10.1007/s11740-024-01313-y.

4. Беспилотные аппараты «БПЛА-2024»: сб. ст. Междунар. молодежного форума, Минск, 22–26 апреля 2024 г. / отв. за изд. И. В. Войтов. Минск: БГТУ, 2024. 294 с. ISBN 978-985-897184-7.

5. Бузало Н. А., Кундрюцкова Д. Н., Пономарева Р. Р. Применение беспилотных летательных аппаратов при обследовании зданий и сооружений // Строительство и архитектура. 2022. Т. 10, № 1. С. 1–15. DOI: 10.29039/2308-0191-2021-10-1-6-10. EDN: DVSNIB.

6. Пат. 2717703 C1 Российская Федерация, МПК G 05 D 1/08. Способ определения курса беспилотного летательного аппарата и беспилотный летательный аппарат / Ю. Чэнь. № 2019126673; заявл. 26.05.2017; опубл. 25.03.2020. Бюл. 9.

7. Моисеев В. С. Динамика полета и управление беспилотными летательными аппаратами: моногр. Казань: Школа, 2017. 416 с.

8. Тимофеев В. А. Развитие беспилотных летательных аппаратов. Беспилотный летательный аппарат: будущее авиации? // Опыт применения средств поражения в зоне проведения специальной военной операции и защита от них: cб. науч. ст. и материалов научно-практ. семинара, Краснодар, 17– 18 сентября 2024 года. Краснодар: Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков им. А. К. Серова, 2024. С. 113–117.

9. Popov D. Application of unmanned aerial vehicle technologies in construction // Universum: технические науки. 2024. No. 1-4 (118). P. 26–29. DOI: 10.32743/UniTech.2024.118.1.16657.

10. Fritzel T., Steiner H. -J., Straub R. Laser tracker metrology for UAV-based antenna measurements. 2018 IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications (CAMA). Vesteros, Sweden. 2018. P. 1–3. DOI: 10.1109/CAMA.2018.8530613.

11. Kandregula V. R., Zaharis Z. D., Ahmed Q. Z. Review of unmanned aerial vehicle based antenna and propagation measurements. Sensors. 2024. Vol. 24 (22). 7395. DOI: 10.3390/s24227395.

12. Шныптев И. А., Кузнецов А. А., Кузьменко А. Ю. [и др.]. Использование беспилотных летательных аппаратов для определения угла наклона железобетонных опор контактной сети // Приборы. 2024. № 5 (287). С. 37–43. EDN: FKGJIN.

13. Пат. 2831589 C1 Российская Федерация, МПК G 01 R 31/08, B 61 K 9/08, G 01 S 5/00. Оперативный способ определения угла наклона опор контактной сети железных дорог / А. А. Кузнецов, Р. С. Курманов, Ю. М. Сосновский, И. А. Шныптев. № 2024104877; заявл. 26.02.2024; опубл. 10.12.2024. EDN: PCJKOF.

14. Шныптев И. А., Курманов Р. С., Пономарев А. В., Кузнецов А. А. К вопросу определения метрологических характеристик при измерении угла наклона опор с помощью БПЛА // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: материалы Шестой всерос. науч. техн. конф. с междунар. участием. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2025. С. 337–346.

15. Прилепский В. А., Коптев А. Н., Коваленко Ю. В. Автоматизированная система синтеза и анализа программ контроля и испытаний сложных устройств бортовой автоматики // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 1-5. С. 1583–1587. EDN: TJFARJ.

16. Бекмачев А. Точность и стабильность инерциальных датчиков KTP // Современная электроника. 2024. № 3. URL: https://www.cta.ru/articles/soel/2024/2024-3/178374/ (дата обращения: 11.11.2025).

17. Groves P. D. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems. Artech House, 2013. 505 р. ISBN-13: 978-1-58053-255-6.

18. Ахметшина Э. И., Пономарев Н. А., Абдюшева А. Д. Применение алгоритмов для работы с данными датчиков беспилотных летательных аппаратов // Интеграция науки и образования в вузах нефтегазового профиля-2024: материалы Междунар. науч. конф., Салават, 22–26 апреля 2024 г. Салават: Издательство УГНТУ, 2024. С. 450–451. EDN: BBZOGP.

19. Каршаков Е. В., Павлов Б. В., Тхоренко М. Ю., Папуша И. А. Перспективные системы навигации летательных аппаратов с использованием измерений потенциальных физических полей // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29, № 1 (112). С. 32–51. DOI: 10.17285/0869-7035.0055. EDN: TMNNUT.

20. Крамарь В. А. Беспилотные летательные аппараты, их электромагнитная стойкость и математические модели систем стабилизации: моногр. Москва: ИНФРА-М, 2025. 180 c.