Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дрон ВВС США MQ-1 Predator удаленно управляется пилотом на земле
Квадрокоптер , популярная радиоуправляемая игрушка

Радиоуправление (часто сокращенно R / C или просто RC ) - это использование сигналов управления, передаваемых по радио для дистанционного управления устройством. Примерами простых систем радиоуправления являются устройства открывания гаражных ворот и системы бесключевого доступа для транспортных средств, в которых небольшой ручной радиопередатчик открывает или открывает двери. Радиоуправление также используется для управления моделями автомобилей с портативного радиопередатчика . Промышленные , военные и научные исследованияорганизации также используют радиоуправляемые автомобили. Быстро растущим приложением является управление беспилотными летательными аппаратами (БПЛА или дроны) как для гражданского, так и для военного использования, хотя они имеют более сложные системы управления, чем традиционные приложения.

История [ править ]

В 1898 году Тесла продемонстрировал радиоуправляемую лодку ( патент США 613809  - Метод устройства для управления механизмом движущегося транспортного средства или транспортных средств ).

В 1894 году, первый пример беспроводного управления на расстоянии было во время демонстрации британского физика Оливер Lodge , в котором он сделал использование Бранли «ы когерера сделать зеркало гальванометра перемещать луч света , когда электромагнитная волна была искусственно созданный. Это было дополнительно уточнено Гульельмо Маркони и Уильямом Присом на демонстрации, которая состоялась 12 декабря 1896 года в Тойнби-холле в Лондоне, на которой они сделали звонок, нажав кнопку в коробке, которая не была соединена никакими проводами. .

В 1897 году британский инженер и профессор электротехнического факультета Королевского колледжа Лондона Эрнест Уилсон изобрел дистанционное радиоуправление торпедами и подводными лодками, управляемое «волной Герца». [1]

В 1898 году на выставке в Мэдисон - Сквер - Гарден , Никола Тесла продемонстрировал небольшой беспилотный катер , который использовал когерером на основе радиоуправление. Немного зрелищно, Тесла развлекал публику, создавая впечатление, будто лодка, по-видимому, может подчиняться командам публики, но на самом деле она контролировалась Теслой, интерпретируя словесные запросы и отправляя соответствующие частоты на настроенные схемы в лодке. [2] Тесла получил патент США на это изобретение 1 июля 1898 года. [3] В 1903 году испанский инженер Леонардо Торрес и Кеведо представил « Телекино » в Парижской академии наук., и получил патент во Франции, Испании, Великобритании и США. [4] В 1904 году Bat , паровой катер из Уиндермира , управлялся с помощью экспериментального радиоуправления его изобретателем [Джеком Китченом]. В 1909 году французский изобретатель Габе продемонстрировал то, что он назвал своей « Torpille Radio-Automatique », радиоуправляемой торпедой. [5]

В 1917 году Арчибальд Лоу, возглавлявший секретные экспериментальные работы RFC в Фелтхэме , был первым человеком, успешно применившим радиоуправление на самолете . Пилотом в этом случае был будущий мировой рекордсмен скорости Генри Сегрейв ». [6] Системы Лоу кодировали командные передачи в качестве контрмеры, чтобы предотвратить вмешательство врага. [7]

Устройство радиоуправления, изобретенное Джоном Хейсом Хаммондом-младшим, установлено на линкоре USS Iowa (1922 г.)

Во время Первой мировой войны американский изобретатель Джон Хейс Хаммонд-младший разработал множество методов, используемых в последующем радиоуправлении, включая разработку дистанционно управляемых торпед, кораблей, систем защиты от помех и даже системы, позволяющей его дистанционно управляемому кораблю нацеливаться на прожекторы вражеского корабля. [8] В 1922 году он установил аппаратуру радиоуправления на устаревший линкор ВМС США USS Iowa, чтобы его можно было использовать в качестве корабля-мишени [9] (потоплен в ходе артиллерийских учений в марте 1923 года).

Советская Красная Армия использовала дистанционно управляемые телетанки во время Зимней войны против Финляндии в 1930-х годах, а в начале Великой Отечественной войны выставила на вооружение как минимум два телетанковых батальона . Управление телетанком осуществляется по радио из танка управления на расстоянии 500–1 500 м, два из которых составляют телемеханическую группу . В Красной Армии были также дистанционно управляемые катера и экспериментальные дистанционно управляемые самолеты.

Соединенное Королевство «s первой мировой войны развитие их радиоуправляемые 1917„Aerial Target“(AT) и 1918„Distant управления лодкой“(DCB) с использованием системы управления Лева привели в конечном итоге к их 1930 - х годов парк „Queen Bee“ . Это была дистанционно управляемая беспилотная версия самолета de Havilland " Tiger Moth " для тренировочной стрельбы ВМФ . "Queen Bee" был заменен одноименным самолетом Queen Wasp , специально созданным самолетом-мишенью с более высокими характеристиками.

Вторая мировая война [ править ]

Дальнейшее развитие радиоуправление получило во время Второй мировой войны, в первую очередь немцами, которые использовали его в ряде ракетных проектов. Их основная работа заключалась в разработке радиоуправляемых ракет и планирующих бомб для использования против кораблей, которые в противном случае были бы трудными и опасными для атаки. Тем не менее, к концу войны, люфтваффе было имеющим аналогичные проблемы , атакующих союзные бомбардировщики и разработал ряд радио командных управляемых зенитных ракет , ни один из которых службы пилы.

Эффективность систем Люфтваффе , в первую очередь состоящих из серии Telefunken Funk-Gerät (или FuG) 203 Kehl с двумя осями, передатчиков с одним джойстиком, установленных на развертывающемся самолете, и приемника FuG 230 Straßburg- компаньона Telefunken, размещенного в артиллерийском орудии возможность контроля во время развертывания и использования как безмоторной бронированной противокорабельной бомбой Fritz X , так и управляемой бомбой Henschel Hs 293 была значительно сокращена из-за британских усилий по подавлению их радиосигналов, в конечном итоге с помощью Америки. После первых успехов британцы запустили ряд коммандос.рейды по сбору ракетных радиостанций. Затем на британские корабли установили глушители, и оружие практически перестало работать. Немецкие группы разработчиков затем обратились к проводному наведению, как только они поняли, что происходит, но системы не были готовы к развертыванию, пока война уже не переместилась во Францию .

Немецкая Kriegsmarine использовала FL-Boote ( ferngelenkte Sprengboote ), которые были радиоуправляемыми моторными лодками, наполненными взрывчаткой, для атаки вражеских судов с 1944 года.

И британцы, и США также разработали системы радиоуправления для аналогичных задач, чтобы избежать огромных зенитных батарей, установленных вокруг немецких целей. Однако ни одна система не оказалась пригодной для использования на практике, и одно крупное усилие США, операция «Афродита» , оказалось гораздо более опасным для ее пользователей, чем для цели. Американский Azon руководствовался свободное падение боеприпас, однако, оказался полезным как в европейских и театрах CBI Второй мировой войны.

Системы радиоуправления той эпохи были в основном электромеханическими по своей природе, с использованием небольших металлических «пальцев» или « язычков » с разными резонансными частотами, каждый из которых работал с одним из множества различных реле, когда принималась определенная частота. Реле, в свою очередь, затем активируют различные исполнительные механизмы, действующие на управляющие поверхности ракеты. Радиопередатчик контроллера будет передавать разные частоты в ответ на движения ручки управления; обычно это были сигналы включения / выключения. Радиоприемник, используемый для управления функцией руля направления на Azon американской разработки. Однако управляемая артиллерийская установка была полностью пропорциональной, с «элеронами», находившимися исключительно под контролем бортового гироскопа, служившими только для предотвращения качения артиллерийских орудий.

Эти системы широко использовались до 1960-х годов, когда все более широкое использование твердотельных систем значительно упростило радиоуправление. Электромеханические системы с герконовыми реле были заменены аналогичными электронными, а продолжающаяся миниатюризация электроники позволила упаковать больше сигналов, называемых каналами управления , в один и тот же корпус. В то время как ранние системы управления могли иметь два или три канала с использованием амплитудной модуляции , современные системы включают 20 или более каналов с частотной модуляцией .

Радиоуправляемые модели [ править ]

Основная статья: Радиоуправляемая модель
Мальчик управляет своей радиоуправляемой лодкой в гавани Истада 2019.

Первое общее использование систем радиоуправления в моделях началось в начале 1950-х годов с одноканальным оборудованием собственного изготовления; коммерческое оборудование появилось позже. Появление транзисторов значительно снизило требования к батареям, поскольку требования к току при низком напряжении были значительно уменьшены, а высоковольтная батарея была устранена. Как в ламповых, так и в ранних транзисторных наборах, управляющие поверхности модели обычно управлялись электромагнитным спусковым механизмом, контролирующим накопленную энергию в контуре с резиновой лентой, что позволяло простое включение / выключение руля направления (правый, левый и нейтральный), а иногда и другие функции, такие как скорость двигателя. [10]

Кристалл-контролируемый супергетеродинные приемники с лучшей селективностью и стабильность из контрольно - измерительного оборудования более способного и при меньших затратах. Многоканальные разработки были особенно полезны для самолетов, которым действительно требовалось как минимум три управляющих измерения (рыскание, тангаж и скорость двигателя), в отличие от лодок, которым требовалось только два или один.

Когда произошла революция в электронике, схема одноканального канала стала избыточной, и вместо этого радиостанции обеспечивали потоки пропорционально кодированных сигналов, которые сервомеханизм мог интерпретировать, используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Совсем недавно, лидирующий хобби систем с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) особенности пришли на рынке , которые обеспечивают компьютеризированной цифровой битовый -stream сигнал на приемном устройстве, вместо ранее ШИМ типа кодирования. Однако даже при таком кодировании потеря передачи во время полета стала более распространенным явлением [ необходима цитата ] , отчасти из-за все более широкого распространения беспроводных сетей. Некоторые более современные приемники FM-сигналов, которые все еще используют кодирование "PWM", могут, благодаря использованию в них более совершенных компьютерных микросхем, синхронизироваться и использовать индивидуальные характеристики сигнала только излучения конкретного RC-передатчика типа PWM. , без требуется специальный «код», передаваемый вместе с управляющей информацией, поскольку кодирование PCM всегда требовалось.

В начале 21 века радиоуправляемые системы радиоуправления с расширенным спектром 2,4 гигагерца стали все чаще использоваться для управления моделями транспортных средств и самолетов. Сейчас эти системы на 2,4 ГГц производятся большинством производителей радиостанций. Цена на эти радиосистемы варьируется от пары тысяч долларов до 30 долларов США для некоторых. Некоторые производители даже предлагают комплекты для переоборудования старых цифровых приемников и радиоприемников на 72 МГц. В связи с появлением множества RC-систем с расширенным спектром полосы частот 2,4 ГГц обычно используется режим работы с быстрой перестройкой частоты , такой как FHSS. которые больше не остаются на одной установленной частоте во время использования, старые положения об "исключительном использовании" на модельных площадках полета, необходимые для управления частотой систем управления RC в УКВ-диапазоне, для систем RC в УКВ-диапазоне, которые использовали только одну заданную частоту, если не обслуживались чтобы изменить его, уже не так обязательны, как раньше.

Современные военные и аэрокосмические приложения [ править ]

Основные статьи: Командное наведение и БПЛА
Этот радиоуправляемый самолет несет на себе масштабную модель Lockheed Martin X-33 и принимает участие в исследованиях НАСА .

Военные приложения дистанционного управления обычно не являются радиоуправлением в прямом смысле, непосредственно управляющими поверхностями управления полетом и настройками мощности тяги, а вместо этого принимают форму инструкций, отправляемых полностью автономному компьютеризированному пилоту-автопилоту . Вместо сигнала «повернуть налево», который применяется до тех пор, пока самолет не начнет лететь в правильном направлении, система отправляет единственную инструкцию, которая гласит «летите в эту точку».

Одним из наиболее ярких примеров дистанционного радиоуправления транспортным средством являются марсоходы Mars Exploration, такие как Sojourner .

Промышленное радиоуправление [ править ]

Сегодня радиоуправление используется в промышленности для таких устройств, как мостовые краны и локомотивы подстанции . Радиоуправляемые телеоператоры используются для таких целей, как инспекции, и специальные автомобили для обезвреживания бомб . Некоторые устройства с дистанционным управлением в общих чертах называют роботами , но их более правильно отнести к категории телеоператоров, поскольку они не работают автономно, а только под управлением человека-оператора.

Промышленным радиоуправлением может управлять либо человек, либо компьютерная система управления в режиме « машина-машина» (M2M). Например, автоматизированный склад может использовать радиоуправляемый кран, управляемый компьютером, для извлечения определенного предмета. Промышленное радиоуправление для некоторых приложений, таких как подъемное оборудование, должно иметь отказоустойчивую конструкцию во многих юрисдикциях. [11]

Промышленные пульты дистанционного управления работают иначе, чем большинство потребительских товаров. Когда приемник принимает радиосигнал, посланный передатчиком, он проверяет его на правильность частоты и соответствие всех кодов безопасности. После завершения проверки приемник отправляет инструкцию на реле, которое активируется. Реле активирует функцию в приложении, соответствующую кнопке передатчика. Это может быть включение электрического направленного двигателя в мостовом кране . В приемнике обычно есть несколько реле, а в таком сложном, как мостовой кран, возможно, требуется до 12 или более реле для управления всеми направлениями. В приемнике, который открывает ворота, часто бывает достаточно двух реле. [12]

Промышленные пульты дистанционного управления предъявляют все более высокие требования к безопасности. Например: пульт дистанционного управления может не потерять функции безопасности в случае неисправности. [13] Этого можно избежать, используя резервные реле с принудительными контактами.

См. Также [ править ]

  • Боеприпас высокоточного наведения
  • Радиоуправляемый самолет
  • Радиоуправляемая лодка
  • Радиоуправляемая машина
  • Вертолет на радиоуправлении
  • Дистанционное управление
  • Автомобиль дистанционного управления
  • Телекоманда
  • Телетанк

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ https://books.google.co.uk/books?id=fNjgCgAAQBAJ&pg=PA87&dq=Wilson+1897+Torpedo&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjboIC19ZLmAhVgRBUIHTX8AzYQ6AEIRzAEQ08AzYQ6AEIRzAEq3&hl=ru&hl=ru
  2. ^ Тапан К. Саркар , История беспроводной связи , Джон Вили и сыновья, 2006, ISBN  0-471-71814-9 , стр. 276-278.
  3. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2006-11-11 . Проверено 30 декабря 2006 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  4. ^ Саркар 2006, стр.97
  5. ^ Нотон, Рассел. «Дистанционно пилотируемые летательные аппараты» . www.ctie.monash.edu.au . Архивировано 08 декабря 2006 года . Проверено 30 декабря 2006 .
  6. ^ https://www.iwm.org.uk/history/a-brief-history-of-drones
  7. ↑ «Рассвет беспилотников», Стив Миллс, Издательство Casemate 2019. Страница 189 «В целях дополнительной защиты от внешнего вмешательства я могу иметь несколько инерционных колес с переменной скоростью, только одно из которых правильно настроено для приема синхронизированных сигналов и приведения в действие механизма».
  8. ^ "Джон Хейс Хаммонд, младший - Программа Лемельсона-Массачусетского технологического института" . lemelson.mit.edu . Архивировано 24 августа 2017 года . Проверено 13 декабря 2017 .
  9. ^ «Морской линкор № 4 (бывший USS Iowa, линкор № 4) - как корабль-цель, 1921–1923» . Онлайн-библиотека избранных изображений: ВМФ США . Военно-морское командование истории и наследия. 13 апреля 2003. Архивировано 09.02.2010 . Проверено 21 мая 2012 года .
  10. ^ http://www.rcmodelswiz.co.uk/users-basic-guide-to-radio-control-systems Архивировано 3 апреля 2015 г. в Wayback Machine RC Models Wiz: Основное руководство по системам радиоуправления.
  11. ^ Autec srl. "Безопасность радиоуправления" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 10 марта 2015 года . Проверено 18 ноября 2013 года .
  12. ^ Tele Radio AB. «Что такое промышленный пульт» . Архивировано 22 октября 2014 года . Проверено 14 ноября 2014 года .
  13. ^ "Резервные схемы | Промышленные пульты дистанционного управления" . Промышленные пульты дистанционного управления . 2016-05-03. Архивировано 27 декабря 2017 года . Проверено 12 июня 2017 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Билл Йенн, Атака дронов: история беспилотных воздушных боев , Zenith Imprint, 2004, ISBN 0-7603-1825-5 
  • Лоуренс Р. Ньюком Беспилотная авиация: краткая история беспилотных летательных аппаратов , AIAA, 2004, ISBN 1-56347-644-4 ,