Исследование и разработка системы передачи энергии для привязных высотных телекоммуникационных платформ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.15, кандидат наук Тумченок Дмитрий Александрович

• Тумченок Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Тумченок Дмитрий Александрович

Введение

Глава 1. Математические методы и алгоритмы расчета величины максимальной мощности, передаваемой с земли на борт привязного беспилотного высотного модуля

1.1. Состояние и перспективы развития привязных высотных беспилотных платформ и систем передачи энергии для привязных БПЛА

1.2. Расчет погонной массы высоковольтного кабель-троса

1.3. Методология расчета максимальной мощности при передаче энергии постоянным током

1.4. Оценка величины максимальной мощности в случае передачи энергии переменным током

1.5. Сравнительный анализ вариантов построения системы энергоснабжения беспилотного модуля привязной высотной телекоммуникационной платформы

1.6. Вывод к главе

Глава 2. Архитектура системы передачи энергии на базе постоянного тока

2.1. Конструкция кабель-троса привязной высотной платформы

2.2. Архитектура системы передачи энергии на постоянном токе

2.3. Конструкция наземного блока преобразования энергии (AC/DC преобразователь с регулятором напряжения)

2.4. Конструкция бортового блока преобразования напряжения (понижающий DC/DC преобразователь)

2.5. Схема аварийного резервирования электропитания высотного беспилотного модуля

2.6. Вывод к главе

Глава 3. Теоретические основы проектирования системы большой мощности для электропитания беспилотного высотного модуля при передаче энергии переменным током

3.1. Архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе переменного тока

3.2. Описание наземного блока преобразования энергии на основе AC/DC и DC/AC преобразователей напряжения

3.3. Описание бортового блока преобразования напряжения (понижающий AC/DC преобразователь)

3.4. Конструкция кабель-троса при передаче энергии переменным током

3.5. Оптимальная структура высоковольтного кабеля для передачи энергии земля-борт

3.6. Вывод к главе

Глава 4. Экспериментальные исследования характеристик системы передачи энергии привязной высотной беспилотной телекоммуникационной платформы

4.1. Конструкция исследовательского стенда для оценки характеристик макетного образца

4.2. Лабораторные испытания макетного образца системы передачи энергии на базе постоянного тока

4.3. Полевые испытания по определению мощности, потребляемой привязной высотной беспилотной платформой

4.4. Разработка программного обеспечения для проведения численного сравнительного анализа вариантов построения системы передачи энергии земля-борт

4.5. Вывод к главе

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка системы передачи энергии для привязных высотных телекоммуникационных платформ»

Актуальность темы исследования.

Интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) в последние годы стремительно растет. В настоящее время автономные БПЛА применяются во многих военных и гражданских областях: мониторинг критических объектов, телекоммуникации, доставка посылок, фото- и видеосъемка, картографирование и др. Недостатком автономных беспилотных летательных аппаратов является ограниченное время функционирования. Длительное функционирование обеспечивают привязные высотные беспилотные платформы, в которых электропитание двигателей и аппаратуры полезной нагрузки осуществляется от наземных источников энергии по тонкому кабель-тросу.

Основой для реализации проектов привязных высотных беспилотных телекоммуникационных платформ длительного времени функционирования является система и технология передачи энергии большой мощности от наземного источника энергии для электропитания двигателей БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки. В диссертационной работе разработаны теоретические основы проектирования системы передачи энергии земля-борт, включая решение комплекса новых задач по выбору оптимального способа передачи энергии (постоянный или переменный ток), определению величины максимальной передаваемой мощности с земли на борт беспилотного высотного модуля по тонкому кабель-тросу, выбору архитектуры наземного и бортового преобразователей напряжения, а также выбору параметров и структуры высоковольтного кабель-троса, включающего медные провода, оптоволокно и кевларовую нить.

Исследование указанных задач слабо освещено в современной мировой литературе, поэтому предлагаемые в настоящей диссертационной работе новые методы и алгоритмы проектирования системы передачи энергии большой мощности, передаваемой с земли на борт беспилотного высотного модуля по тонкому кабель-тросу, являются актуальными и имеют важное значение при

разработке и реализации привязных высотных беспилотных платформ нового поколения и широкополосных беспроводных сетей на их основе.

Целью диссертационной работы является разработка теоретических основ построения системы передачи энергии с земли на борт беспилотного высотного модуля.

Для достижения поставленных целей в диссертации сформулированы и решены следующие научные задачи:

разработка математических методов и алгоритмов расчета максимальной величины передаваемой мощности с наземного источника энергии по тонкому кабель-тросу на борт беспилотного высотного модуля;

сравнительный анализ и выбор варианта построения системы электропитания БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки в зависимости от способа передачи энергии с земли на борт (постоянный или переменный ток);

разработка оптимальной структуры высоковольтного кабель-троса, включающего медные провода, оптоволокно и кевларовую нить;

разработка архитектуры системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного тока, включающей AC/DC преобразователь, высоковольтный кабель-трос и бортовой блок с понижающим DC/DC преобразователем мощностью до 10 кВт;

разработка теоретических основ проектирования системы электропитания беспилотного высотного модуля при передаче энергии переменным током;

разработка стенда для экспериментальных исследований основных характеристик системы передачи энергии и их сравнение с теоретическими результатами.

Объектом исследования является привязная высотная беспилотная телекоммуникационная платформа.

Предметом исследования является архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного или переменного тока.

Научная новизна работы заключается в разработке слабо исследованных в мировой литературе методов и алгоритмов проектирования системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного или переменного тока для привязной высотной беспилотной телекоммуникационной платформы нового поколения.

Получены следующие новые научные результаты:

разработаны математические методы и алгоритмы расчета величины максимальной передаваемой мощности земля-борт с учетом потерь на единицу длины кабеля;

проведен сравнительный анализ и выбор варианта построения системы энергоснабжения беспилотного высотного модуля на базе постоянного или переменного тока;

разработана оптимальная структура высоковольтного кабель-троса, включающего медные провода, оптоволокно и кевларовую нить;

разработана архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного тока, включающая AC/DC преобразователь, высоковольтный кабель-трос и бортовой блок с понижающим DC/DC преобразователем мощностью до 10 кВт;

разработаны теоретические основы проектирования системы большой мощности для электропитания беспилотного высотного модуля при передаче энергии переменным током.

Практическая значимость работы.

Проведенные в диссертации теоретические исследования позволяют оценить предпочтительный способ передачи энергии для построения системы энергоснабжения привязного беспилотного высотного модуля в зависимости от величины мощности, необходимой для электропитания БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки. Разработана архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного или переменного тока. На языке высокого уровня разработано программное обеспечение для проведения сравнительного анализа и определения оптимальной конструкции кабель-троса.

Полученные в диссертационной работе результаты могут быть эффективно использованы при проектировании системы передачи энергии для привязной высотной беспилотной телекоммуникационной платформы нового поколения, имеющей широкое применение, как в гражданских, так и оборонных отраслях. Область исследования.

Диссертационная работа соответствует содержанию специальности 05.13.15 «Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети», а именно разработке научных основ архитектурных, структурных, логических и технических принципов создания компьютерных сетей, организации взаимодействия и защиты компьютерных сетей. Результаты диссертационной работы имеют существенное значение для создания и совершенствования теоретической и технической базы в области реализации широкополосных беспроводных систем в сетях 5-ого и 6-ого поколения, реализуемых на основе привязных высотных телекоммуникационных платформ нового поколения. Диссертационная работа соответствует следующим пунктам специальности 05.13.15 «Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети»:

п. 1 - разработка научных основ создания вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей, исследования общих свойств и принципов функционирования вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей;

п. 2 - теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей с целью улучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик;

п. 5 - разработка научных методов и алгоритмов создания структур и топологий компьютерных сетей, сетевых протоколов и служб передачи данных в компьютерных сетях, взаимодействия компьютерных сетей, построенных с использованием различных телекоммуникационных технологий, мобильных и специальных компьютерных сетей, защиты компьютерных сетей и приложений;

п. 6 - разработка научных методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей.

Основные положения, выносимые на защиту:

разработанные математические методы и алгоритмы обеспечивают возможность расчета величины максимальной мощности, передаваемой с наземного комплекса управления на борт беспилотного высотного модуля по тонкому кабель-тросу;

проведенный сравнительный анализ обеспечивает выбор оптимального варианта построения системы электропитания БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки в зависимости от способа передачи энергии с земли на борт (постоянный или переменный ток);

разработанная оптимальная структура кабель-троса, включающего медные провода, оптоволокно и кевларовую нить, позволяет выдерживать высоковольтное напряжение при передаче энергии большой мощности, осуществлять обмен информацией со скоростью до 10 Гбит/с, а также обеспечивает повышенную прочность при растяжении;

разработанная архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного тока, включающая AC/DC преобразователь, высоковольтный кабель-трос и бортовой блок с понижающим DC/DC преобразователем, обеспечивает возможность передачи энергии земля-борт мощностью до 10 кВт;

разработанные теоретические основы проектирования системы передачи энергии на базе переменного тока могут быть использованы при проектировании системы передачи энергии большой мощности (свыше 13 кВт) для электропитания беспилотного высотного модуля;

разработанный комплекс программных средств позволяет провести расчет максимальной мощности, передаваемой по тонкому кабель-тросу;

разработанный стенд для экспериментальных исследований позволяет провести лабораторные испытания системы передачи энергии и ее основных характеристик, а также выполнить сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов.

Обоснованность выносимых на защиту научных положений, выводов и рекомендаций, а также достоверность полученных результатов исследований

обеспечивается корректным использованием математического анализа, а также высокой точностью совпадения теоретических и экспериментальных результатов.

Связь диссертационной работы с планами научных исследований.

Полученные результаты использованы в:

программе фундаментальных исследований президиума РАН «Теория и технологии многоуровневого децентрализованного группового управления в условиях конфликта и кооперации» (2018-2020 гг.);

гранте РФФИ 19-29-06043 (умный город) «Разработка теоретических основ проектирования привязных высотных беспилотных телекоммуникационных платформ длительного функционирования» (2019-2021 гг.);

гранте РФФИ 20-37-70059 (стабильность) «Разработка комплекса математических моделей, методов и алгоритмов проектирования широкополосных беспроводных сетей нового поколения на базе автономных и привязных высотных беспилотных платформ» (2020-2021 гг.).

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

11-я Международная отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества» (Москва, 2017);

20-я международная конференция International Conference, Distributed Computer and Communication Networks (DCCN 2017, Москва);

21-я Международная научная конференция "Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь" (DCCN-2018, Москва);

международная конференция International Scientific Conference «2019 systems of signais generating and processing in the field of on board соттишсайош»(Москва, 2019 г.);

22-я международная конференция International Scientific Conference on Distributed Computer and Communication Networks: Control, Computation, Communications (DCCN-2019, Москва);

научные семинары Института Проблем Управления им. В.А. Трапезникова (рук. д.т.н., профессор Вишневский В.М. 2020-2021 гг.).

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы из 155 наименований. Работа содержит 112 страниц основного текста, включая 6 таблиц, 24 рисунка и 1 приложение.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них: 5 публикаций в изданиях, индексируемых в Web of Science/Scopus, 2 публикации в изданиях перечня ВАК. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора.

Работа [155] выполнена автором самостоятельно; в работах [139, 141, 153, 154] автору принадлежит разработка методов и алгоритмов и реализация комплекса программ; в работах [68, 69, 142, 143] - участие в постановке задачи, разработка методов и совместная реализация комплекса программ; в работах [1618] - постановка задачи и разработка алгоритмов; в работе [34] - обзор текущего состояния и перспектив развития привязных высотных телекоммуникационных платформ.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору, доктору технических наук, Заслуженному деятелю науки Российской федерации, заведующему лабораторией № 69 «Управление сетевыми системами» Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук (ИПУ РАН) Вишневскому Владимиру Мироновичу за поддержку, руководство и содействие в написании работы, за своевременные и актуальные советы. Также автор выражает благодарность другу, научному сотруднику ИПУ РАН Ширваняну Артёму Мартиросовичу за поддержку и совместные исследования на всем протяжении научной деятельности.

Структура работы. Во введении рассмотрена актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи диссертационного исследования, показана научная новизна основных результатов работы, выносимых на защиту.

В первой главе описано текущее состояние исследований и перспективы развития привязных высотных беспилотных телекоммуникационных платформ, а также проведен сравнительный анализ результатов опубликованных работ в области проектирования систем передачи энергии земля-борт. Разработаны математические методы и алгоритмы расчета максимальной передаваемой мощности от наземного источника питания на борт БПЛА и величины удельных потерь при передаче энергии по кабель-тросу. Проведен сравнительный анализ и выбор оптимального варианта построения системы электропитания БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки в зависимости от способа передачи энергии с земли на борт и конструктивных характеристик кабель-троса.

Во второй главе описана архитектура системы передачи энергии земля-борт на базе постоянного тока, включающая AC/DC преобразователь, высоковольтный кабель-трос и бортовой блок с понижающим DC/DC преобразователем мощностью до 10 кВт. В качестве наземного источника питания используется промышленная трехфазная сеть переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц. В наземном блоке осуществляется преобразование входного напряжения переменного тока в высоковольтное напряжение постоянного тока. Бортовой блок осуществляет преобразование высоковольтного напряжения постоянного тока в низкое стабильное напряжение питания двигателей БПЛА и полезной телекоммуникационной нагрузки (24 В или 48 В). С учетом требований, предъявляемых к высоковольтному кабель-тросу, разработана конструкция, включающая медные провода, оптоволокно и кевларовую нить.

В третьей главе описаны теоретические основы проектирования системы большой мощности для электропитания беспилотного высотного модуля при передаче энергии переменным током. Показано, что передача энергии переменным током должна осуществляться повышенным напряжением высокой

частоты, чтобы уменьшить габариты и массы индуктивностей и трансформаторов, а также повысить их КПД. Предложена архитектура наземного и бортового преобразователей с описанием основных компонентов. Учитывая, что передача энергии переменным током позволяет использовать многофазную проводную систему с числом проводов 3 и более и виртуальным нулевым проводом, выведена зависимость волнового сопротивления кабель-троса от количества токопроводящих жил. Описана конструкция и определена оптимальная структура высоковольтного кабель-троса для передачи переменным током максимальной величины мощности.

В четвертой главе описаны экспериментальные исследования системы передачи энергии земля-борт. Для проверки основных характеристик компонентов и системы передачи энергии в целом разработан испытательный стенд, включающий комплекс средств изменений и вспомогательного оборудования, консоль с эквивалентом нагрузки и блок коммутации эквивалента нагрузки. Проведены лабораторные испытания макетного образца системы передачи энергии на базе постоянного тока, а также полевые испытания по определению мощности, потребляемой привязной высотной беспилотной платформой при подъеме полезной телекоммуникационной нагрузки весом 5 кг на высоту 75 м в условиях порывистого ветра до 8 м/с. Для проведения численного сравнительного анализа вариантов построения системы передачи энергии земля-борт и выбора предпочтительного способа передачи энергии разработано зарегистрированное в Роспатенте программное обеспечение.

В заключении приводятся основные результаты диссертационного исследования.

Глава 1. Математические методы и алгоритмы расчета величины максимальной мощности, передаваемой с земли на борт привязного

беспилотного высотного модуля

1.1. Состояние и перспективы развития привязных высотных беспилотных платформ и систем передачи энергии для привязных БПЛА

В данном разделе описано текущее состояние исследований и перспективы развития привязных высотных беспилотных телекоммуникационных платформ, а также рассмотрены опубликованные работы в области проектирования систем передачи энергии земля-борт.

Одной из областей робототехники, стремительно развивающейся в последнее десятилетие, является воздушная робототехника, основным направлением исследований которой является разработка и применение автономных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [1-6]. Известный британский журнал The Economist сравнил «бум дронов» с тем, что произошло с персональными компьютерами в 1980-х годах, когда Apple выпустила Macintosh [7]. Рост популярности БПЛА связан с уменьшением веса, размера и стоимости комплектующих, а также со стремительным развитием технологий в данной области. В настоящее время БПЛА применяются во многих военных и гражданских областях: мониторинг критических объектов, телекоммуникации, доставка посылок, фото- и видеосъемка, картографирование и др. [8-18]. Ведутся исследования по применению БПЛА для личных и грузовых перевозок [19, 20].

Недостатком автономных беспилотных летательных аппаратов является ограниченное время функционирования: БПЛА аккумуляторного типа рассчитаны на 30-60 мин полета [21], а БПЛА на топливных элементах способны находиться в воздухе до нескольких суток [22]. Использование беспроводной передачи энергии для питания БПЛА [23-25] в настоящее время невозможно по причине низкого КПД [26-28], малой передаваемой мощности и сильной зависимости от погодных условий [29, 30].

В отличие от автономных беспилотных летательных аппаратов интенсивно разрабатываемые в настоящее время привязные высотные беспилотные платформы, в которых передача энергии осуществляется с земли на борт по тонкому кабель-тросу, способны находиться в практически неограниченное время. Другими достоинствами привязных высотных беспилотных платформ является возможность точной посадки за счет использования кабель-троса при потере и отсутствии сигнала от спутниковых систем навигации [31, 32]; высокая экономичность по сравнению со спутниковыми системами и более обширная зона покрытия по сравнению с наземными системами [33]. Учитывая вышеизложенные достоинства, привязные высотные платформы находят широкое применение в различных отраслях [34].

Наиболее широкое применение привязные беспилотные высотные платформы находят в телекоммуникационной области, в частности, для увеличения покрытия и пропускной способности сотовых сетей 5G/6G [35-40]. Например, компания AT&T планирует таким образом обеспечить телекоммуникационное покрытие территории площадью около 100 км2 [40]. В работах [36-39] описано применение привязных высотных беспилотных платформ для увеличения телекоммуникационного покрытия обширных территорий за счет установки в качестве полезной телекоммуникационной нагрузки базовых станций сотовой связи. Проблемам оптимального размещения БПЛА и базовых станций сотовой связи в трехмерном пространстве с целью максимизации производительности беспроводной сети и площади охвата абонентов посвящены также работы [36-38, 41-44].

Известны многочисленные области гражданского применения привязных высотных беспилотных платформ: для предотвращения последствий катаклизмов (например, землетрясений) [45]; для борьбы с пожарами [46, 47]; для наблюдения за атомными станциями [48]; для контроля и видеонаблюдения за протяженными трубопроводами [49]; для спасения людей в чрезвычайных ситуациях [50, 51]; для экологического мониторинга (например, разлива топлива) [52]; для исследования электростатического разряда в лопастях ветротурбин в ясную и грозовую погоду

[53] (привязной БПЛА обеспечивает вертикальное натяжение токопровода для замера атмосферного потенциала). В военных отраслях привязные высотные беспилотные платформы используются для организации видеонаблюдения за критическими объектами, оперативного развертывания телекоммуникационных систем, создания радиопомех и др. [54-56]. Например, в рамках программы DARPA TALONS компании ECA Group и French DGA разработали привязной БПЛА, соединенный кабелем с военным кораблем [54] для видеонаблюдения за территорией и увеличения дальности действия радиосвязи с 10 до 60 км в прибрежной зоне (в случае подъема БПЛА на высоту 150 м). Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США объявило программу по созданию привязных телекоммуникационных платформ для слежения и обезвреживания беспилотных летательных аппаратов во время несанкционированных полетов [55].

В последнее время на мировом рынке появилось множество привязных высотных платформ и систем передачи энергии для привязных БПЛА [57-100]. Привязные высотные беспилотные платформы по величине передаваемой мощности с земли на борт беспилотного высотного модуля можно классифицировать следующим образом: малой мощности (до 3 кВт), средней мощности (от 3 до 7 кВт), большой мощности (от 7 кВт).

Первоначально появившиеся на рынке привязные высотные беспилотные платформы обладали низкими значениями передаваемой мощности с земли на борт (до 2-3 кВт), и соответственно, могли осуществлять подъем полезной видео и телекоммуникационной нагрузки небольшого веса (до 1 -2 кг) на малую высоту. К данной категории привязных высотных беспилотных платформ относятся модели немецкой Copting, американских AeroVironment и Aria Insights (CyPhy Works), французской Elistair и др. [57-67].

Привязные высотные платформы средней мощности способны осуществлять подъем полезной телекоммуникационной нагрузки весом до 5-6 кг и функционировать в условиях ветровой нагрузки до 10 м/с. Например, вес базовой станции стандарта IEEE 802.11 с антенным устройством и видеокамеры

высокого разрешения с гиростабилизированным подвесом не превышает 6 кг. Для подъема и длительного удержания такой полезной нагрузки требуется передавать с земли на борт мощность величиной 5-7 кВт [68-70]. Привязные высотные платформы средней мощности представлены моделями китайской Beijing Dagong Technology, израильской Sky Sapience, французская Drone Volt, британской Drone Evolution и др. [71-91].

Привязные высотные платформы большой мощности относятся к платформам нового поколения и в настоящее время представлены лишь несколькими компаниями: China Military Drone Alliance (Китай) [92-95], ИПУ РАН (Россия) [96-98] и Dragonfly Pictures (DPI) (США) [99, 100]. Передача энергии большой мощности в привязных беспилотных высотных платформах нового поколения позволяет осуществлять подъем и удержание на высотах 100150 м полезной телекоммуникационной нагрузки значительного веса в течение длительного времени в условиях большой ветровой нагрузки [96, 101-105]. При этом разработка таких платформ требует постановки и решения комплекса новых сложных математических и научно-технических задач.

Разработке малогабаритных привязных БПЛА и маломощных систем энергоснабжения для них посвящен ряд работ и проектов [45, 48, 106-113]. В статье [48] приведены блок-схемы системы передачи энергии на базе постоянного и переменного тока. Недостатком предложенных вариантов является малая величина передаваемой мощности равная 300 Вт. Аналогичными характеристиками обладает решение, предложенное в работе [45]. В работах [106109] в качестве источника питания предложено использовать аккумуляторную батарею, размещенную на земле [106, 107, 109] или в рюкзаке [108]. Недостатками таких решений является малая длина кабель-троса менее 10 м [108, 109], а также величина максимальной передаваемой мощности менее 1,5 кВт [106109]. В работах [108, 110-112] предложено использовать в качестве источника сеть переменного тока 230 В. Компания «My Research» на своем веб-сайте описала опыт создания 5 различных прототипов [110-112] привязных БПЛА, при этом все они характеризуются малым показателем значения передаваемой

мощности, достаточной лишь для подъема малой величины полезной нагрузки, например, видеокамеры. В работе [113] описана система передачи энергии мощностью 2 кВт, состоящая из трех основных элементов: наземного блока, кабель-троса длиной 100 м и бортового блока. Наземный блок преобразует 24 В постоянного тока от аккумуляторной батареи в переменный ток частотой 100 кГц напряжением 1200 В. В бортовом блоке происходит обратное преобразование напряжения и тока.

Работа [114] выполнена в рамках научно-исследовательского проекта по разработке модульной инспекционной системы на базе летающей мультироторной платформы, питающейся от наземной станции. Предложенная авторами система передачи энергии выполнена на базе постоянного тока и представлена на рис. 1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тумченок Дмитрий Александрович, 2021 год

Список литературы

1. Nawaz H., Ali H. M., Laghari A. A. UAV communication networks issues: a review //Archives of Computational Methods in Engineering. - 2021. - Т. 28. - №. 3. -С. 1349-1369. https://doi.org/10.1007/s11831-020-09418-0

2. Khan M. A. et al. A novel UAV-aided network architecture using Wi-Fi direct // IEEE Access. - 2019. - Т. 7. - С. 67305-67318. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2916041

3. Mozaffari M. et al. A tutorial on UAVs for wireless networks: Applications, challenges, and open problems //IEEE communications surveys & tutorials. - 2019. - Т. 21. - №. 3. - С. 2334-2360. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2902862

4. Boukoberine M. N., Zhou Z., Benbouzid M. A critical review on unmanned aerial vehicles power supply and energy management: Solutions, strategies, and prospects //Applied Energy. - 2019. - Т. 255. - С. 113823. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113823

5. Boukoberine M. N., Zhou Z., Benbouzid M. Power supply architectures for drones-a review //IECON 2019-45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. - IEEE, 2019. - Т. 1. - С. 5826-5831. https://doi.org/10.1109/IECQN.2019.8927702

6. Nichols R. K. et al. Unmanned Vehicle Systems & Operations on Air, Sea, Land. - 2020. NPP eBooks, 35. - URL: https://newprairiepress.org/ebooks/35

7. The Economist. Welcome to the Drone Age [Электронный ресурс]. - URL: https://www.economist.com/science-and-technology/2015/09/26/welcome-to-the-drone-age (дата обращения: 14.11.2020).

8. Alzenad M. et al. 3-D placement of an unmanned aerial vehicle base station (UAV-BS) for energy-efficient maximal coverage //IEEE Wireless Communications Letters. - 2017. - Т. 6. - №. 4. - С. 434-437. https://doi.org/10.1109/LWC.2017.2700840

9. Zhan P., Yu K., Swindlehurst A. L. Wireless relay communications with unmanned aerial vehicles: Performance and optimization //IEEE Transactions on

Aerospace and Electronic Systems. - 2011. - Т. 47. - №. 3. - С. 2068-2085. https://doi.org/10.1109/TAES.2011.5937283

10. Azari M. M. et al. Ultra reliable UAV communication using altitude and cooperation diversity //IEEE Transactions on Communications. - 2017. - Т. 66. - №. 1. - С. 330-344. https://doi.org/10.1109/TC0MM.2017.2746105

11. Zeng Y., Zhang R., Lim T. J. Throughput maximization for mobile relaying systems //2016 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps). - IEEE, 2016. - С. 1-6. https://doi.org/10.1109/GL0C0MW.2016.7849066

12. Ghanavi R. et al. Efficient 3D aerial base station placement considering users mobility by reinforcement learning //2018 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). - IEEE, 2018. - С. 1-6. https://doi.org/10.1109/WCNC.2018.8377340

13. Mozaffari M. et al. Efficient deployment of multiple unmanned aerial vehicles for optimal wireless coverage //IEEE Communications Letters. - 2016. - Т. 20. - №. 8. -С. 1647-1650. https://doi.org/10.1109/LC0MM.2016.2578312

14. Bor-Yaliniz R. I., El-Keyi A., Yanikomeroglu H. Efficient 3-D placement of an aerial base station in next generation cellular networks //2016 IEEE international conference on communications (ICC). - IEEE, 2016. - С. 1-5. https://doi.org/10.1109/ICC.2016.7510820

15. Qin Y., Kishk M. A., Alouini M. S. Performance evaluation of UAV-enabled cellular networks with battery-limited drones //IEEE Communications Letters. - 2020. -Т. 24. - №. 12. - С. 2664-2668. https://doi.org/10.1109/LC0MM.2020.3013286

16. Tumchenok D.A., Shirvanyan A.M. Formation of linearized map for a mobile robot in a real time //2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). - IEEE, 2015. - С. 1-6. https://doi.org/10.1109/MEACS.2015.7414928

17. Ширванян А.М., Тумченок Д.А. Линейное представление точечной карты препятствий для построения маршрута движения мобильного робототехнического комплекса //Нейрокомпьютеры: разработка, применение. - 2016. - №. 4. - С. 6470. http://elibrary.ru/item.asp?id=26461283

18. Тумченок Д.А., Сафатинов Е.В. Построение карты пространства мобильным роботом в реальном времени //Нейрокомпьютеры и их применение. -2016. - С. 86. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25671105

19. Volocopter. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.volocopter.com/ https://www.economist.com/science-and-technology/2015/09/26/welcome-to-the-drone-age^r^ обращения: 14.11.2020).

20. Amazon Prime Air [Электронный ресурс]. - URL: https://www.amazon.com/Amazon-Prime-Air/b?ie=UTF8&node=8037720011 (дата обращения: 14.11.2020).

21. Khofiyah N. A. et al. Goldsmith's Commercialization Model for Feasibility Study of Technology Lithium Battery Pack Drone //2018 5th International Conference on Electric Vehicular Technology (ICEVT). - IEEE, 2018. - С. 147-151. https://doi.org/10.1109/ICEVT.2018.8628439

22. Pan Z. F., An L., Wen C. Y. Recent advances in fuel cells based propulsion systems for unmanned aerial vehicles //Applied Energy. - 2019. - Т. 240. - С. 473-485. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.02.079

23. Ларионов, Д. В. Беспроводная передача энергии // Молодой ученый. — 2018. — № 44 (230). — С. 39-41. - URL: https://moluch.ru/archive/230/53420/ (дата обращения: 14.11.2020).

24. Galkin B., Kibilda J., DaSilva L. A. UAVs as mobile infrastructure: Addressing battery lifetime //IEEE Communications Magazine. - 2019. - Т. 57. - №. 6. - С. 132137. https://doi.org/10.1109/MCOM.2019.1800545

25. Lu M. et al. Wireless charging techniques for UAVs: A review, reconceptualization, and extension //IEEE Access. - 2018. - Т. 6. - С. 29865-29884. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2841376

26. Три способа передачи энергии без проводов. [Электронный ресурс]. - URL: https://domikelectrica.ru/3-sposoba-peredachi-energii-bez-provodov/ (дата обращения: 14.11.2020).

27. Kurs A. et al. Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances //science. - 2007. - Т. 317. - №. 5834. - С. 83-86. https://doi.org/10.1126/science.1143254

28. Khidri S. A., Malik A. A., Memon S. H. WiTricity: A wireless energy solution available at anytime and anywhere // International Journal of Engineering Research and General Science . - 2014. -Т. 2, № 5. - С. 1-34. - ISSN 2091-2730. - URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.680.3157&rep=rep1&type=p df (дата обращения: 14.11.2020).

29. Ouyang J. et al. Throughput maximization for laser-powered UAV wireless communication systems //2018 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops). - IEEE, 2018. - С. 1-6. https://doi.org/10.1109/ICCW.2018.8403572

30. Achtelik M. C. et al. Design of a flexible high performance quadcopter platform breaking the MAV endurance record with laser power beaming //2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. - IEEE, 2011. - С. 51665172. https://doi.org/10.1109/IR0S.2011.6094731

31. Liu C., Ding L., Gu J. H. Dynamic Modeling and Motion Stability Analysis of Tethered UAV //2021 5th International Conference on Robotics and Automation Sciences (ICRAS). - IEEE, 2021. - С. 106-110. https://doi.org/10.1109/ICRAS52289.2021.9476254

32. de Castro D. F. et al. Modeling and position control of tethered octocopters //MATEC Web of Conferences. - EDP Sciences, 2016. - Т. 83. - С. 03001. https://doi.org/10.1051/matecconf/20168303001

33. Вишневский В. М. Методы и алгоритмы проектирования и реализации привязных высотных беспилотных телекоммуникационных платформ //XIII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2019. - 2019. - С. 4042. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41726614

34. Вишневский В.М., Тумченок Д.А., Ширванян А.М. Привязные высотные телекоммуникационные платформы: состояние и перспективы развития //

Технологии информационного общества. - 2017. - С. 381-382. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29845341

35. Hundemer H.J. Tethered unmanned aerial vehicle system / Tribune Broadcasting Co LLC // USA Patent US 10,535,986 B2. - Jan. 14 , 2020.

36. Bushnaq O. et al. Cellular traffic offloading through tethered-UAV deployment and user association. - 2020. - URL: https://arxiv.org/pdf/2003.00713.pdf (дата обращения: 05.06.2021).

37. Bushnaq O. M. et al. Optimal deployment of tethered drones for maximum cellular coverage in user clusters //IEEE Transactions on Wireless Communications. -2020. - Т. 20. - №. 3. - С. 2092-2108. https://doi.org/10.1109/TWC.2020.3039013

38. Kishk M., Bader A., Alouini M. S. Aerial base station deployment in 6G cellular networks using tethered drones: The mobility and endurance tradeoff //IEEE Vehicular Technology Magazine. - 2020. - Т. 15. - №. 4. - С. 103-111. https://doi.org/10.1109/MVT.2020.3017885

39. Yingst A. L., Marojevic V. Tethered UAV with High Gain Antenna for BVLOS CNPC: A Practical Design for Widespread Use //2021 IEEE 22nd International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM). -IEEE, 2021. - С. 323-328. https://doi.org/10.1109/WoWMoM51794.2021.00059

40. AT&T and Intel to Test Drones on LTE Network. [Электронный ресурс]. -URL: https://about.att.com/story/att and intel to test drones on lte network.html (дата обращения: 14.11.2020).

41. Saif A. et al. Energy-Efficient Tethered UAV Deployment in B5G for Smart Environments and Disaster Recovery //arXiv preprint arXiv:2107.08169. - 2021. -URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2107/2107.08169.pdf (дата обращения: 05.06.2021).

42. Kishk M. A., Bader A., Alouini M. S. Capacity and coverage enhancement using long-endurance tethered airborne base stations. - 2019. - URL: https://arxiv.org/pdf/1906.11559.pdf (дата обращения: 05.06.2021).

43. Ravi V. V. C., Dhillon H. S. Downlink coverage probability in a finite network of unmanned aerial vehicle (UAV) base stations //2016 IEEE 17th International Workshop

on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). - IEEE, 2016.

- C. 1-5. https://doi.org/10.1109/SPAWC.2016.7536859

44. Kishk M. A., Bader A., Alouini M. S. On the 3-D placement of airborne base stations using tethered UAVs //IEEE Transactions on Communications. - 2020. - T. 68.

- №. 8. - C. 5202-5215. https://doi.org/10.1109/TC0MM.2020.2993885

45. Kiribayashi S., Yakushigawa K., Nagatani K. Design and development of tether-powered multirotor micro unmanned aerial vehicle system for remote-controlled construction machine //Field and Service Robotics. - Springer, Cham, 2018. - C. 637648. https://doi.org/10.1007/978-3-319-67361-5 41

46. Moore J. UAV Fire-fighting System / Tribune Broadcasting Co LLC // USA Patent US 2013/0134254 A1. - May 30, 2013.

47. Lega M., Napoli R. M. A. A new approach to solid waste landfills aerial monitoring //WIT Transactions on Ecology and the Environment. - 2008. - T. 109. - C. 193-199. https://doi.org/10.2495/WM080211

48. Gu B. W. et al. Novel roaming and stationary tethered aerial robots for continuous mobile missions in nuclear power plants //Nuclear Engineering and Technology. - 2016. - T. 48. - №. 4. - C. 982-996. https://doi.org/10.1016/j.net.2016.02.014

49. Cho J. et al. Safety and security management with unmanned aerial vehicle (UAV) in oil and gas industry //Procedia manufacturing. - 2015. - T. 3. - C. 13431349. https://doi.org/10.1016/j .promfg.2015.07.290

50. Dinh T. D. et al. Structures and Deployments of a Flying Network Using Tethered Multicopters for Emergencies //International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. - Springer, Cham, 2020. - C. 28-38. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66471-8 3

51. Dinh T. D. et al. Unmanned aerial system-assisted wilderness search and rescue mission //International Journal of Distributed Sensor Networks. - 2019. - T. 15. - №. 6.

- C. 1550147719850719. https://doi.org/10.1177/1550147719850719

52. Muttin F. Umbilical deployment modeling for tethered UAV detecting oil pollution from ship //Applied Ocean Research. - 2011. - Т. 33. - №. 4. - С. 332-343. https://doi.org/10.1016/j.apor.2011.06.004

53. Montanya J. et al. Using tethered drones to investigate ESD in wind turbine blades during fair and thunderstorm weather //2018 34th International Conference on Lightning Protection (ICLP). - IEEE, 2018. - С. 1-4. https://doi.org/10.1109/ICLP.2018.8503283

54. ECA Group, French DGA. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.ecagroup.com/en/corporate/navy-recognition-reports-eca-group-and-french-dga-working-tethered-uav-project-similar/ (дата обращения: 14.11.2020).

55. Aerial Dragnet. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&id=84ea6bae9dc2a6e6437abe b570c3a77a&tab=core& cview=0/ (дата обращения: 14.11.2020).

56. Tethered Drones - The Ideal Solution for Border & FOB Security. [Электронный ресурс]. - URL: https://elistair.com/tethered-drones-the-ideal-solution-for-border-fob-security/ (дата обращения: 14.11.2020).

57. Tethering | Fesselung 4S und 6S [Электронный ресурс]. - URL: https://www.copting.de/index.php/en/produktuebersicht/erweiterungen/fesselung-6s (дата обращения: 14.11.2020).

58. CyPhy. [Электронный ресурс]. - URL: http: //www.cyphyworks .com/ (компания закрыта в 2019, последнее обращение: 15.08.2017).

59. U.S. combatting terrorism technical support office evaluating new aerovironment tether eye tethered UAS for ISR and security. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.avinc.com/resources/press-releases/view/u.s.-combatting-terrorism-technical-support-office-evaluating-new-aeroviron (дата обращения: 14.11.2020).

60. ORION 2. Advanced Tethered UAS, for Military and Public Agencies. [Электронный ресурс]. - URL: https://elistair.com/orion-tethered-drone/ (дата обращения: 14.11.2020).

61. LIGH-T 4. Ruggedized Tethering Station for Drones. [Электронный ресурс]. -URL: https://elistair.com/ligh-t-tethered-station-for-drone/ (дата обращения: 14.11.2020).

62. Safe-T 2. [Электронный ресурс]. - URL: https://elistair.com/safe-t-tethered-drone-station/ (дата обращения: 14.11.2020).

63. BigSky. [Электронный ресурс]. - URL: https://hoverflytech.com/bigsky/ (дата обращения: 14.11.2020).

64. LIVESKY SENTRY. [Электронный ресурс]. - URL: https://hoverflytech.com/livesky-sentry/ (дата обращения: 14.11.2020).

65. Tether Kit - Continuous Aircraft Operation for R70 & R80D Payload. [Электронный ресурс]. - URL: https: //www.flir.eu/products/tether-kit/ (дата обращения: 14.11.2020).

66. RS1000 GROUND POWER SYSTEM. Tether Drone Power System. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.bluevigil.com/products/ (дата обращения: 05.06.2021).

67. Blue Vigil RS1000 Bundle Tether System for the DJI M300. [Электронный ресурс]. - URL: https://firecam.com/blue-vigil-rs1000-bundle-tether-system-for-the-dji-m300/ (дата обращения: 05.06.2021).

68. Vishnevsky, V.M., Mikhailov, E.A., Tumchenok, D.A., Shirvanyan A.M. Mathematical model of the operation of a tethered unmanned platform under wind loading //Mathematical Models and Computer Simulations. - 2020. - Т. 12. - №. 4. -С. 492-502. https://doi.org/10.1134/S2070048220040201

69. Вишневский В.М., Ширванян А.М., Тумченок Д.А. Математическая модель динамики функционирования привязной высотной телекоммуникационной платформы в условиях турбулентной атмосферы //Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь (DCCN-2018). -2018. - С. 402-414. https: //www.elibrary.ru/item.asp?id=36626388

70. Вишневский В. М., Ширванян А. М., Бряшко Н. Н. Расчет необходимой мощности для функционирования привязной беспилотной платформы в условиях

турбулентной атмосферы //Информационные технологии и вычислительные системы. - 2020. - №. 3. - С. 71-84. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43999706

71. Tethered Drones DG-X03. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.dagongtech.com/product/showproduct.php?id=63&lang=en (дата обращения: 14.11.2020).

72. Tethered Drones DG-M20. [Электронный ресурс]. - URL: http: //www.dagongtech.com/product/showproduct.php?id=62&lang=en (дата обращения: 14.11.2020).

73. Fuse Tether System. [Электронный ресурс]. - URL: https://droneaviationcorp.com/fuse-tether (дата обращения: 14.11.2020).

74. WATT 200. [Электронный ресурс]. - URL: https://droneaviationcorp.com/watt200 (дата обращения: 14.11.2020).

75. WATT 300. [Электронный ресурс]. - URL: https://droneaviationcorp.com/watt300 (дата обращения: 14.11.2020).

76. HoverMast-50-C. [Электронный ресурс]. - URL: https://skysapience.com/drone/hovermast-50-c/ (дата обращения: 14.11.2020).

URL: https: //www.ecagroup.con

surveillance (дата обращения: 14.11.2020).

82. FOXTECH T3500 Plus Tethered Power System. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.foxtechfpv.com/foxtech-t3500-plus-tethered-power-

system.html#yt tab products! (дата обращения: 14.11.2020).

83. Geoscan 401 Tethered. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.geoscan.aero/en/products/geoscan401/tethered (дата обращения: 14.11.2020).

84. The SkyWire Tethering System. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.dronevolution.co.uk/the-dragon (дата обращения: 14.11.2020).

85. LIFELINE TETHERED DRONE. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.lifeline-drone.com/ (дата обращения: 14.11.2020).

86. TS150 Tethered Station. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.embention.com/product/ts 150-tethered-station/ (дата обращения: 14.11.2020).

87. POWERLINE TETHERED DRONE. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.ntpdrone.com/product/ (дата обращения: 14.11.2020).

88. Tethered Power System. [Электронный ресурс]. - URL: http s://flyfocus.pl/tethered-power- system/ (дата обращения: 14.11.2020).

89. 1000FT TETHER SYSTEM- 3KW AVERAGE, 5KW PEAK. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.polarity.net/product/electrical-tether-system/ (дата обращения: 14.11.2020).

90. 500FT TETHER SYSTEM - 3KW AVERAGE, 5KW PEAK. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.polarity.net/product/flyaway-case-tether-system/ (дата обращения: 14.11.2020).

91. SKYPATH. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.armour. gr/skypath.html (дата обращения: 14.11.2020).

92. Vehicle Tethered Drone System. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.militarydrones.org.cn/vehicle-tethered-drone-system-p00212p1.html (дата обращения: 05.06.2021).

93. CETC Tethered Drone System. [Электронный ресурс]. - URL: https: //www. militarydrones.org.cn/cetc-tethered-drone- system-p00216p1. html (дата обращения: 05.06.2021).

94. Tethered relay communications flight platform - warhawk F100. [Электронный ресурс]. - URL: https://ru.militarydrones.org.cn/tethered-drone-relay-stations-for-supporting-wireless-communication-in-military-operations-f100-p00100p 1 .html (дата обращения: 05.06.2021).

95. Six-rotor tethered early warning uav - warhawk F600. [Электронный ресурс]. -URL: https://ru.militarydrones.org.cn/airborne-early-warning-tethered-drone-f600-p00099p1.html (дата обращения: 05.06.2021).

96. Вишневский В. М., Терещенко Б. Н. Разработка и исследование нового поколения высотных привязных телекоммуникационных платформ //T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. - 2013. - №. 7. - С. 20-24. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-i-issledovanie-novogo-pokoleniya-vysotnyh-privyaznyh-telekommunikatsionnyh-platform (дата обращения: 14.11.2020).

97. Вишневский В.М., Терещенко Б.Н. Способ удаленного проводного электропитания объектов // Патент на изобретение № 2572822 РФ от 16.12.2015. -URL: https://patentdb.ru/patent/2572822

98. Вишневский В.М., Целикин Ю.В. Устройство для электропитания привязного летательного аппарата // Патент на изобретение RU №2711325 от 03.04.2019.

99. UMAR - UNMANNED MULTIROTOR AERIAL RELAY. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.dragonflypictures.com/products/umar-tethered-uas/ (дата обращения: 05.06.2021).

100. Tethered Drones Overcome Difficulties to Meet Increasing ISR Demands. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.powerelectronicsnews.com/tethered-drones-overcome-difficulties-to-meet-increasing-isr-demands/ (дата обращения: 14.11.2020).

101. Vishnevsky V., Meshcheryakov R. Experience of developing a multifunctional tethered high-altitude unmanned platform of long-term operation //International

Conference on Interactive Collaborative Robotics. - Springer, Cham, 2019. - С. 236244. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26118-4 23

102. Tognon M., Franchi A. Theory and Applications for Control of Aerial Robots in Physical Interaction Through Tethers. - Springer Nature, 2020. - Т. 140. - С. 156. -URL: https://hal.laas.fr/hal-02898958/document

103. Tognon M., Franchi A. Position tracking control for an aerial robot passively tethered to an independently moving platform //IFAC-PapersOnLine. - 2017. - Т. 50. -№. 1. - С. 1069-1074. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.242

104. Wang G., Samarathunga W., Wang S. Uninterruptible power supply design for heavy payload tethered hexaroters //International Journal of Emerging Engineering Research and Technology. - 2016. - Т. 4. - №. 2. - С. 16-21. - URL: https://www.ijeert.org/pdf/v4-i2/3.pdf

105. Wasantha G. W., Wang S. Heavy payload tethered hexaroters for agricultural applications: power supply design //International Research Journal of Engineering and Technology. - 2015. - Т. 2. - №. 5. - С. 641-645. - URL: https://www.irjet.net/archives/V2/i5/IRJET-V2I5109.pdf

106. Kiribayashi S., Ashizawa J., Nagatani K. Modeling and design of tether powered multicopter //2015 IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR). - IEEE, 2015. - С. 1-7. https://doi.org/10.1109/SSRR.2015.7443016

107. Thurlbeck A. P., Cao Y. Analysis and modeling of UAV power system architectures //2019 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC). - IEEE, 2019. - С. 1-8. https://doi.org/10.1109/ITEC.2019.8790566

108. Nith R., Rekimoto J. Falconer: A Tethered Aerial Companion for Enhancing Personal Space //2019 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces (VR). - IEEE, 2019. - С. 1550-1553. https://doi.org/10.1109/VR.2019.8798367

109. Trimble Poster. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.canterbury.ac.nz/media/documents/oexp-engineering/electrical-and-computer-engineering/Trimble-Poster_Edited.pdf (дата обращения: 14.11.2020).

110. My Research. [Электронный ресурс]. - URL: http://myresearch.company/company.phtml (дата обращения: 14.11.2020).

111. Tethered Solutions. [Электронный ресурс]. - URL: http://tethered.solutions/ (дата обращения: 14.11.2020).

112. Wired Lifter. [Электронный ресурс]. - URL: http://myresearch.company/wired_lifter.phtml (дата обращения: 14.11.2020).

113. AKTA§ A. Up to 2 kw Power Transfer System for Tether Powered Unmanned Aerial Vehicles to Provide Long Flight Time : дис. - Ankara Yildirim Beyazit Universitesi Fen Bilimleri Enstitusu, 2019. [Электронный ресурс]. - URL: http://acikerisim.ybu.edu.tr:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/2009/617189.pdf (дата обращения: 14.11.2020).

114. Walendziuk W., Falkowski P., Kulikowski K. The Analysis of Power Supply Topologies for Tethered Drone Applications //Multidisciplinary Digital Publishing Institute Proceedings. - 2020. - Т. 51. - №. 1. - С. 25. https://doi.org/ 10.3390/proceedings2020051025

115. Zikou L., Papachristos C., Tzes A. The power-over-tether system for powering small UAVs: Tethering-line tension control synthesis //2015 23rd Mediterranean Conference on Control and Automation (MED). - IEEE, 2015. - С. 681-687. https://doi.org/10.1109/MED.2015.7158825

116. New FUSE Tether System Compatible with DJI Commercial Drones. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.unmannedsystemstechnology.com/2017/09/new-fuse-tether-system-compatible-dji-commercial-drones/ (дата обращения: 14.11.2020).

117. Briggs F.M. IV, Stave T. Reactive Tether Spool / Blue Vigil , LLC // USA Patent US 2017 / 0259941 A1. - Sep . 14 , 2017.

118. Briggs F.M. IV, Stave T. Reactive Tether Spool / Blue Vigil , LLC // USA Patent US 10 , 399 , 704 B2. - Sep . 3 , 2019.

119. Briggs F.M. IV, Stave T. Unmanned Aerial Vehicle Tether Spool / Blue Vigil , LLC // US 2021/0061487 A1. - Mar. 4 , 2021.

120. Walker J.S., Ware J.W., Johnson S.A., Shein A.M. Spooler for unmanned aerial vehicle system / CyPhy Works, Inc. // USA Patent US 9,290,269 B2. - Mar. 22, 2016.

121. Walker J.S., Ware J. W., Johnson S.A., Shein A.M. Spooler for unmanned aerial vehicle system / Flir Detection Inc. // USA Patent US 2020/0189732 A1. - Jun . 18 , 2020.

122. Ryan M.A., Ryan K.M. Tethered Flight Control System for Small Unmanned Aircraft / Ryan M.A., Ryan K.M. // USA Patent US 2016/0200437 A1. - Jul. 14, 2016.

123. Penet T., de Marliave G., Dubois O. Secure wire-based system for a drone / Penet T., de Marliave G., Dubois O. // USA Patent US 2019 / 0002101 A1. - Jan . 3 , 2019.

124. Benson R.A., Degemann A.A. Tether cable spooling apparatus / Teltech Group LLC // USA Patent US 2019 / 0055105 A1. - Feb . 21 , 2019.

125. Parr A.B. Illuminable Tether Management System / Parr A.B. // USA Patent US 2020/0211737 A1. - Jul . 2 , 2020.

126. Kapuria A. Tethered unmanned aerial vehicle / Hi Tech Robotic Systemz Ltd. // USA Patent US 10,703,474 B2. - Jul . 7 , 2020.

127. Aldrich B. Apparatus and method for providing tethered electrical power to autonomous unmanned ground vehicles / Aldrich B. // USA Patent US 2020/0239266 A1. - Jul . 30 , 2020.

128. Talke K.A., Stroumtsos N.C. Tether Management System for a Tethered UAV / US Department of Navy // USA Patent US 2021/0009285 A1. - Jan. 14 , 2021.

129. Gao H. et al. Modulation Area Limitation Method Based on Three-Level Neutral-Point-Clamped Inverter in Tethered Drone Motor Drive Applications //2019 22nd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). - IEEE, 2019.

- C. 1-4. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2019.8922148

130. Rodriguez J., Lai J. S., Peng F. Z. Multilevel inverters: a survey of topologies, controls, and applications //IEEE Transactions on industrial electronics. - 2002. - T. 49.

- №. 4. - C. 724-738. https://doi.org/10.1109/TIE.2002.801052

131. Rashid M. Power electronics handbook: devices, circuits, and applications, ser. -Academic Press. Elsevier, 2010. - C. 1362. - ISBN 978-0-12-382036-5

132. Lewicki A., Krzeminski Z., Abu-Rub H. Space-vector pulsewidth modulation for three-level NPC converter with the neutral point voltage control //IEEE Transactions on

Industrial Electronics. - 2011. - Т. 58. - №. 11. - С. 5076-5086. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2119453

133. Li H. et al. A 300-kHz 6.6-kW SiC bidirectional LLC onboard charger //IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2019. - Т. 67. - №. 2. - С. 1435-1445. https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2910048

134. Li H. et al. A 6.6 kW SiC bidirectional on-board charger //2018 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). - IEEE, 2018. - С. 1171-1178. https://doi.org/10.1109/APEC.2018.8341164

135. Xu Z. W. et al. 1-kV Input 300-kHz SiC LLC converters with Matrix Transformers //2019 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). - IEEE, 2019. - С. 2337-2343. https://doi.org/10.1109/APEC.2019.8721787

136. Tang J. et al. Interleaved-connected split planar resonant inductor design in 1 kV sic LLC converters //Trans. Nanjing Univ. Aeronaut. Astronaut. - 2019. - Т. 36. - №. 5. http://dx.doi.org/10.16356/H005-1120.2019.05.003

137. Ren X. et al. A 1-kV input SiC LLC converter with split resonant tanks and matrix transformers //IEEE Transactions on Power Electronics. - 2019. - Т. 34. - №. 11. - С. 10446-10457. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2896099

138. Leandro G. M., Barbi I. Switched-Capacitor LLC Resonant DC-DC Converter With Switch Peak Voltage of Vin/2 //IEEE Access. - 2020. - Т. 8. - С. 111504111513. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3001834

139. Vishnevsky V.M., Tereschenko B.N., Tumchenok D.A., Shirvanyan A.M., Sokolov A. Principles of building a power transmission system for tethered unmanned telecommunication platforms //International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. - Springer, Cham, 2019. - С. 94-110. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36614-8 8

140. Морозова В.Д. Введение в анализ: Учеб. для вузов / Под ред. В.С. Зарубина, А.П. Крищенко. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - С. 408

141. Вишневский В.М., Терещенко Б.Н., Тумченок Д.А., Ширванян А.М. Сравнительный анализ вариантов построения проводной системы передачи энергии земля-борт для привязных высотных телекоммуникационных платформ

//Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь (DCCN-2018). - 2018. - С. 387-401. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36626387

142. Vishnevskiy V.M., Shirvanyan A.M., Tumchenok D.A. Mathematical model of the dynamics of operation of the tethered high-altitude telecommunication platform in the turbulent atmosphere //2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. - IEEE, 2019. - С. 1-7. https://doi.org/10.1109/SOSG.2019.8706784

143. Вишневский В.М., Михайлов Е.А., Тумченок Д.А., Ширванян А.М. Математическая модель функционирования кабель-троса привязной беспилотной платформы при воздействии ветровых нагрузок //Математическое моделирование. - 2019. - Т. 31. - №. 11. - С. 61-78. https://doi.org/10.1134/S0234087919110054

144. SiHF. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.helukabel.su/index.php?id=64 (дата обращения: 14.11.2020).

145. Heluflon- FEP-6Y. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.helukabel.su/index.php?id=69 (дата обращения: 14.11.2020).

146. DVCH3000. DC/DC converter for hybrid electric vehicles. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.deutronic.com/produkte/dvch3000/ (дата обращения: 14.11.2020).

147. МДД1200. DC/DC преобразователи. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.aeip.ru/production/dc-dc-preobrazovateli-20-2000-vt/seriya-mdd/ (дата обращения: 14.11.2020).

148. DC/DC converter. 600F BRS300X48LC. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.mrmultitronik.de/produkte/dcdc-wandler-m-r-m-r-multitronik/dcdc-wandler-m-r/ (дата обращения: 14.11.2020).

149. MDVH1000. МДМ100-П (HV). [Электронный ресурс]. - URL: http://www.aedon.ru/catalog/dcdc/models/74 (дата обращения: 14.11.2020).

150. CFB750-300S. [Электронный ресурс]. - URL: https: //www.cincon.com/productdetail/CFB750-300S. html (дата обращения: 14.11.2020).

151. PowerSquare Series. PS2H480P-N42. [Электронный ресурс]. - URL: http://glary.com/PDF/2014/PS.pdf (дата обращения: 14.11.2020).

152. Isolated Fixed-Ratio. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.vicorpower.com/dc-dc/isolated-fixed-ratio (дата обращения: 14.11.2020).

153. Vishnevsky V., Tereschenko B., Tumchenok D., Shirvanyan A. Optimal method for uplink transfer of power and the design of high-voltage cable for tethered high-altitude unmanned telecommunication platforms //International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. - Springer, Cham, 2017. - С. 240-247. https://doi.org/10.1007/978-3-319-66836-9 20

154. Вишневский В.М., Тумченок Д.А., Ширванян А.М. Оптимальная структура высоковольтного кабеля для передачи энергии с земли на борт привязной высотной беспилотной телекоммуникационной платформы //Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь (DCCN-2017). - 2017. - С. 197-205. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34866251

155. Тумченок Д.А. Сравнительный анализ вариантов построения системы передачи энергии земля-борт для привязных высотных платформ // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2020611783 от 10.02.2020. - С. 1. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42500490

Приложение 1

w

ОСРИАУКИ РОССИИ «ЛЬ M О» ГОСТДАГЛТИИМСИ ГЧГ*ЖД^ИН1 MAVKM

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ИМ. В.*. ТРАПЕЗНИКОВА

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Профсоюзная ул., д. 65, Москва, ГСП-7,117997 Тел. [phone]. Факс [phone] E-mail: [e-mail]; http://www.ipu.ru ОКПО 00229530, ОГРН 1037739269590 ИНН/КПП 7728013512/772801001

¿¿tf- lU/r. №46- ¿t//#J

V

На №

Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Настоящим актом подтверждаю, что теоретические результаты диссертационной работы Тумченка Дмитрия Александровича «Исследование и разработка системы передачи энергии для привязных высотных телекоммуникационных платформ» были внедрены при разработке мобильного робототехнического комплекса «Альбатрос» на базе привязной высотной беспилотной платформы. В частности, при проектировании комплекса были использованы модели, методы и алгоритмы выбора оптимального способа передачи энергии с земли на борт беспилотного высотного модуля, а также архитектура основных компонентов системы передачи энергии: наземной системы управления, высоковольтного кабель-троса, бортового преобразователя напряжения и системы в целом. Мобильный робототехнический комплекс, в разработке которого принимал участие Тумченок Д.А., прошел успешные полевые испытания и демонстрировался на Международном форуме «Армия 2020» в составе экспозиции Минобрнауки РФ.

Зам. директора Федерального государственного бюджетного учреждении науки Института проблем управления имени В. А. Трапезникова Российской академии наук, доктор технических наук

и

Калашников А.О.