10.14489/vkit.2026.11.pp.010-017

DOI: 10.14489/vkit.2026.11.pp.010-017

Силкин А. А.
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ БПЛА «ГрАНТ»
(c. 10-17)

Аннотация. Представлен алгоритм сквозного автоматического управления малоразмерным беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) «ГрАНТ». Алгоритм обеспечивает выполнение всех этапов полета: автоматический взлет, маршрутное полетное задание, точный заход на цель и посадку по-самолетному. Ключевой особенностью является режим высокоточного следования траектории «автомат по хорде» при заходе на посадку, реализованный с использованием резервированных каналов навигационной информации. В качестве основного канала применяется спутниковая радионавигационная система (СРНС) в дифференциальном режиме (GPS/ГЛОНАСС), резервным каналом служат данные наземного технического корабельного пеленгатора (ТКП). Алгоритм учитывает нелинейные аэродинамические характеристики аппарата, полученные экспериментально в аэродинамической трубе Т-102, в частности, снижение эффективности органов управления на больших углах атаки. Приведены параметры точности управления, подтвержденные летными испытаниями и отработкой на специализированном демонстраторе. Результаты показывают, что предлагаемое решение обеспечивает требуемую надежность и точность выполнения тактических задач разведки и аэрофотосъемки в условиях ограниченной инфраструктуры.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат; алгоритм управления; система автоматического управления; посадка по-самолетному; резервирование навигационных каналов; дифференциальный режим СРНС; аэродинамические характеристики.

Silkin A. A.
ALGORITHM FOR CONTROLLING THE GrANT UAV
(pp. 10-17)

Abstract. The article presents a complete automatic flight control algorithm developed for the small‑sized GrANT unmanned aerial vehicle. The proposed solution governs every phase of operation – from takeoff and en‑route navigation to precision target approach and conventional aircraft‑style landing. Its defining feature is a high‑accuracy trajectory tracking mode, designated automatic chord guidance, activated during landing approach. This mode relies on redundant navigation data streams: a satellite radio navigation system operating in differential mode (GPS/GLONASS) serves as the primary positioning source, while a ground-based technical direction finder provides backup measurements. The control law explicitly incorporates nonlinear aerodynamic characteristics obtained from experimental testing in the T‑102 wind tunnel, particularly the degradation of control surface effectiveness at high angles of attack. Flight trials and real‑time hardware‑in‑the‑loop simulations have validated the system’s performance, demonstrating reliable automatic landing with lateral dispersion within five meters and vertical velocity errors below 0.5 m/s at touchdown. Navigation source switching during simulated GNSS outages occurs seamlessly with trajectory recovery times under two seconds. By integrating redundant measurement channels, experimental aerodynamic data, and an adaptive control structure, the algorithm ensures robust operation under limited ground infrastructure and maintains required accuracy for tactical reconnaissance and aerial survey missions.

Keywords: Unmanned aerial vehicle; Control algorithm; Automatic control system; Aircraft-style landing; Navigation channel redundancy; Differential SRNS mode; Aerodynamic characteristics.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. А. Силкин (Научно-производственный Конструкторский Центр «Новик-91», Москва, Россия, ЛЭТИ, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

A. A. Silkin (Research and Production Design Center “Novik-91”, Moscow, Russia, LETI, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Кузина Е. Ю. Перспективы развития российского рынка беспилотных аппаратов // Российский внешнеэкономический вестник. 2024. № 10. С. 96–108. DOI: 10.24412/2072-8042-2024-10-96-108
2. Об утверждении Стратегии развития беспилотной авиации РФ на период до 2030 г. и на перспективу до 2035 г. и плана мероприятий по ее реализации. Распоряжение Правительства РФ от 21.06.2023 г. № 1630-р.
3. Баранов А. Г. Взгляды командования ВВС США на развитие беспилотной авиации до 2047 года // Военная мысль. 2023. № 10. С. 121–125.
4. Modeling and Identification of a Small Fixed-Wing UAV Using Estimated Aerodynamic Angles / Løw-Hansen B., Hann R., Gryte K., et al. // CEAS Aeronautical Journal. 2025. Vol. 16. P. 1–23.
5. Granata D., Savino A., Zanotti A. Numerical Evaluation of Aircraft Aerodynamic Static and Dynamic Stability Derivatives by a Mid-Fidelity Approach // Aerospace. 2024. Vol. 11, No. 3. P. 213.
6. Juliawan N, Chung H-S, Lee J-W, Kim S. Estimation and Separation of Longitudinal Dynamic Stability Derivatives with Forced Oscillation Method Using Computational Fluid Dynamics // Aerospace. 2021. Vol. 8, No. 11. P. 354.
7. Кутков В. В. Интеллектуальная навигационная система БПЛА: магистерская дис. Томск, 2019. 85 с.
8. Xia L., Li J. Autonomous Landing of a Fixed‐Wing UAV With RTK GNSS and MEMS IMU // International Journal of Aerospace Engineering. 2025. Vol. 2025, No. 1. P. 9430096.
9. Petrosian A. R., Petrosyan R. V., Pilkevych I. A., Graf M. S. Efficient Model of PID Controller of Unmanned Aerial Vehicle // Journal of Edge Computing. 2023. Vol. 2, No. 2. P. 104–124.
10. Oersted H., Ma Y. Review of PID Controller Applications for UAVs // arXiv preprint arXiv: 2311.06809. 2023.
11. Israr A., Alkhammash E. H., Hadjouni M. Guidance, Navigation, and Control for Fixed‐Wing UAV // Mathematical Problems in Engineering. 2021. Vol. 2021, No. 1. P. 4355253.
12. Gryte K., Sollie M. L., Johansen T. A. Control System Architecture for Automatic Recovery of Fixed-Wing Unmanned Aerial Vehicles in a Moving Arrest System // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2021. Vol. 103, No. 4. P. 73.
13. Wang Z., Zhao D., Cao Y. Visual Navigation Algorithm for Night Landing of Fixed-Wing Unmanned Aerial Vehicle // Aerospace. 2022. Vol. 9, No. 10. P. 615.
14. Pessanha S. N., Lobo V., Bernardino A. Fixed-Wing Unmanned Aerial Vehicle 3D-Model-Based Tracking for Autonomous Landing // Drones. 2023. Vol. 7, No. 4. P. 243.

Eng

1. Kuzina, E. Yu. (2024). Prospects for the development of the Russian unmanned aerial vehicle market. Rossiiskii vneshneekonomicheskii vestnik, (10), 96–108. [in Russian language]. https://doi.org/10.24412/2072-8042-2024-10-96-108
2. Government of the Russian Federation. (2023). On approval of the Strategy for the Development of Unmanned Aviation of the Russian Federation for the period up to 2030 and for the future up to 2035 and the action plan for its implementation (Order No. 1630-r of June 21, 2023). [in Russian language].
3. Baranov, A. G. (2023). Views of the US Air Force command on the development of unmanned aviation until 2047. Voennaya mysl', (10), 121–125. [in Russian language].
4. Løw-Hansen, B., Hann, R., Gryte, K., et al. (2025). Modeling and identification of a small fixed-wing UAV using estimated aerodynamic angles. CEAS Aeronautical Journal, 16, 1–23.
5. Granata, D., Savino, A., & Zanotti, A. (2024). Numerical evaluation of aircraft aerodynamic static and dynamic stability derivatives by a mid-fidelity approach. Aerospace, 11(3), Article 213.
6. Juliawan, N., Chung, H.-S., Lee, J.-W., & Kim, S. (2021). Estimation and separation of longitudinal dynamic stability derivatives with forced oscillation method using computational fluid dynamics. Aerospace, 8(11), Article 354.
7. Kutkov, V. V. (2019). Intelligent navigation system of a UAV [Master's thesis, Tomsk]. [in Russian language].
8. Xia, L., & Li, J. (2025). Autonomous landing of a fixed-wing UAV with RTK GNSS and MEMS IMU. International Journal of Aerospace Engineering, 2025(1), Article 9430096.
9. Petrosian, A. R., Petrosyan, R. V., Pilkevych, I. A., & Graf, M. S. (2023). Efficient model of PID controller of unmanned aerial vehicle. Journal of Edge Computing, 2(2), 104–124.
10. Oersted, H., & Ma, Y. (2023). Review of PID controller applications for UAVs. arXiv. https://arxiv.org/abs/2311.06809
11. Israr, A., Alkhammash, E. H., & Hadjouni, M. (2021). Guidance, navigation, and control for fixed-wing UAV. Mathematical Problems in Engineering, 2021(1), Article 4355253.
12. Gryte, K., Sollie, M. L., & Johansen, T. A. (2021). Control system architecture for automatic recovery of fixed-wing unmanned aerial vehicles in a moving arrest system. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 103(4), Article 73.
13. Wang, Z., Zhao, D., & Cao, Y. (2022). Visual navigation algorithm for night landing of fixed-wing unmanned aerial vehicle. Aerospace, 9(10), Article 615.
14. Pessanha, S. N., Lobo, V., & Bernardino, A. (2023). Fixed-wing unmanned aerial vehicle 3D-model-based tracking for autonomous landing. Drones, 7(4), Article 243.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2026.11.pp.010-017

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2026.11.pp.010-017

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.