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

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG
TRUNG TÂM KHOA HỌC KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
***







BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC

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

Mã số: ĐTĐL-2005/20G


Chủ nhiệm đề tài: Thiếu tướng PGS.TS Đào Tuấn



BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC KỸ THUẬT

6993
06/10/2008


Bản quyền 2007 thuộc Viện Điện tử - Viễn thông
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trưởng trừ trường hợp
sử dụng vào mục đích nghiên cứu.

HÀ NỘI, 11/2007
BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG
TRUNG TÂM KHOA HỌC KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
***





BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC




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

Mã số: ĐTĐL-2005/20G


XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI




Đại tá Phạm Trọng Hiền




Thiếu tướng PGS.TS Đào Tu
ấn


PHÊ DUYỆT CỦA CẤP QUẢN LÝ

HÀ NỘI, 11/2007
D2-3-DSTG
DANH SCH TC GI CA TI CP NH NC
(Danh sách những cá nhân đã đóng góp sáng tạo chủ yếu cho Đề tài
đợc sắp xếp theo thứ tự đ thoả thuận)
(Kèm theo Quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004
của Bộ trởng Bộ Khoa học và Công nghệ)
1. Tên Đề tài: Nghiờn cu thit k, ch to h thng quan sỏt, qun lý mc tiờu trờn
mt t s dng mỏy bay khụng ngi lỏi (UAV) iu khin qu o bay bng h
thng nh v ton cu (GPS)
M số: TL-2005/20G
2. Thuộc Chơng trình (nếu có):
3. Thời gian thực hiện: 18 tháng
4. Cơ quan chủ trì: Viện Điện tử Viễn thông
5. Bộ chủ quản: Bộ Khoa học & Công nghệ
6. Danh sách tác giả:
TT Hc hm, hc v, h v tờn
Chữ ký
A Chủ nhiệm đề tài:
PGS TS Đào Tuấn

B
Cán bộ tham gia

1 TS Nguyễn Thế Hiếu (Phó Chủ nhiệm)
2 KS Nguyễn Văn Sơn (Th ký)
3 TS Phạm Thanh Hùng
4 TS Vũ Ba Đình
5 TS Lê Kỳ Biên
6 ThS Vũ Lê Hà

7 ThS Phạm Văn Hòa
8 ThS Trần Mạnh Hà
9 KS Phan Hồng Minh
10 KS Nguyễn Văn Hớn
11 KS Phạm Quang Thiều


Th trng c quan ch trỡ ti
(Họ, tên, chữ ký và đóng dấu)



4
LỜI MỞ ĐẦU

Khí cụ bay không người lái là thuật ngữ chỉ các khí cụ bay theo một chương
trình lập sẵn hoặc theo tín hiệu điều khiển từ xa của trạm mặt đất, có thể thu hồi hoặc
tự huỷ sau khi hoàn thành nhiệm vụ. Từ khi ra đời đến nay khí cụ bay không người lái
đã được sử dụng phổ biến trong quân sự, lúc đầu chúng chủ yếu được sử dụng cho
huấn luyện, sau đó đượ
c phát triển để thực hiện cho các nhiệm vụ trinh sát, giám sát
chiến trường, tác chiến điện tử và rồi cả các nhiệm vụ trên bộ, trên biển. Còn trong các
lĩnh vực khác khí cụ bay không người lái có thể sử dụng để giám sát bờ biển, chống
buôn lậu, kiểm soát môi trường, hay đánh giá sản lượng nông sản.
Trong lĩnh vực quân sự hiện nay, hầu hết các khí cụ bay không người lái được
sử dụng cho các nhiệ
m vụ trinh sát giám sát chiến trường, chỉ thị mục tiêu. Nhờ được
trang bị các thiết bị hiện đại như Camera quang điện tử, Camera hồng ngoại vô tuyến,
các sensor và nhiều thiết bị điện tử khác thì khí cụ bay không người lái có thể chụp
ảnh, thu thập các vị trí bố trí của đối phương, về địa hình thời tiết, mức nhiễm độc

không khí và gửi dữ liệu về trung tâm chỉ
huy bằng các khí cụ không dây thời gian
thực. Khí cụ bay không người lái cũng có thể được sử dụng làm mồi bẫy, truyền phát
thông tin trên không .
Với nước ta, việc phát triển và ứng dụng UAV cũng đang đặt ra những yêu cầu
thực tế. Nhiều trung tâm và viện nghiên cứu trong nước đã ý thức được điều này và bắt
tay vào nghiên cứu theo nhiều xu hướng khác nhau. Song những kết quả đạt được vẫn
còn ở m
ức độ khiêm tốn do nhiều nguyên nhân như: định hướng công nghệ, giải pháp
kỹ thuật, và chưa được đầu tư, chú trọng đúng mức. Một số đã đạt được những kết
quả khả quan ban đầu và rất đáng ghi nhận. Tuy nhiên, đó mới chỉ là cơ sở, là những
bước đi ban đầu của cả một chặng đường dài tiếp theo cho sự phát triển và hoàn thiện.
Do đó, những nghiên cứu mang tính cơ bản, từng bước thiết kế, tiến tới xây
dựng một cách hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống dẫn đường và điều khiển cho UAV là vô
cùng cần thiết và sẽ quyết định tới khả năng phát triển, quy mô và lĩnh vực ứng dụng
của UAV ở nước ta. Tuy nhiên, đây là một vấn đề bao gồm nhiều nội dung phức tạp,
đòi hỏ
i phải có một tập thể nghiên cứu đủ mạnh về chuyên môn, được bảo đảm một
nguồn kinh phí cùng những điều kiện nghiên cứu, thử nghiệm nhất định và với một
lượng thời gian phù hợp.




5
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG UAV

CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN VÀ VAI TRÒ CỦA UAV

1.1. Lịch sử phát triển của UAV

Phương tiện bay không người lái là khái niệm chỉ những phương tiện bay được
điều khiển tự động theo chương trình định trước hoặc được điều khiển từ xa bởi trạm
mặt đất hoặc máy bay có người lái, có thể thu hồi hoặc tự hủy sau khi thực hiện nhiệm
vụ. UAV thường được trang bị các thiết bị thông tin, Camera, các loại c
ảm biến, vũ
khí, nhằm thực hiện các chức năng khác nhau cho cả mục đích quân sự và các lĩnh
vực dân sự.
Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, phương tiện bay không người lái đầu tiên
gọi là Aerial Torpedoes đã được nghiên cứu xây dựng và sử dụng, sau này được xếp
vào loại tên lửa tầm thấp “Cruise Missiles”. Ngày 12/9/1916, máy bay tự động Hewitt-
Sperry, còn gọi là “Flying Bomb” đã được thử nghiệm thành công. Đến tháng 11/1917
thì các máy bay tự độ
ng đã được quân đội Mỹ xây dựng và sử dụng, mở ra những
hướng nghiên cứu phát triển các mô hình máy bay tự động.
Với khả năng về khoa học kỹ thuật, vào những năm 1930, quân đội Anh và Mỹ
đã chế tạo, sử dụng máy bay mục tiêu được điều khiển bằng vô tuyến (Radio
Controlled target aircraft) phục vụ huấn luyện và hiệu chỉnh súng pháo. Năm 1931,
Anh phát triển mục tiêu điều khi
ển bằng vô tuyến “Fairey Queen” trên cơ sở thủy phi
cơ “Fairey IIIF”. Đến 1935, một số lượng lớn các loại mục tiêu điều khiển vô tuyến đã
được nghiên cứu phát triển, điển hình là loại “DH.82B Queen Bee”.
Người đứng đầu trong lĩnh vực này được biết tới là Reginald Denny và đã từng
phục vụ cho không quân hoàng gia Anh suốt chiến tranh thế giới thứ I. Sau chiến
tranh, ông di cư sang Mỹ và tiếp tục phát triển nhiề
u thế hệ máy bay cho quân đội Mỹ
như: RP-1, RP-2, RP-3 và RP-4 vào 1938, 1939. Đến 1940, Denny và các đồng nghiệp
đã nhận được hợp đồng sản xuất gần 15000 máy bay điều khiển vô tuyến OQ-2 (trên
cơ sở RP-4) cho quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh thế giới lần II.
Chiến tranh thế giới thứ II đã buộc quân đội Mỹ sử dụng các mục tiêu bay làm
các phương tiện tấn công “A-series” (attack) được gọi là PQ. Không quân Mỹ

(USAAF - the US Army Air Forces)
đã sử dụng hàng trăm mục tiêu bay PQ-8, hàng
ngàn loại PQ-14 và rất nhiều máy bay ném bom loại B-7, B-24… Bên cạnh đó, loại
UAV sử dụng động cơ phản lực Pulsejet cũng đã bắt đầu được nghiên cứu, mặc dù
chưa được sử dụng trong quân sự. McDonnell đã xây dựng loại mục tiêu phản lực
T2D2-1 Katydid, sau đó là KDD-1và KDH-1. Đến giữa chiến tranh, một số lượng nhỏ
loại Katydid đã được phát triển và s
ử dụng trong hải quân Mỹ.
Các thế hệ máy bay điều khiển vô tuyến sử dụng cho mục đích huấn luyện điển
hình như: OQ-19/KD2R Quail, MQM-33/MQM-36 Shelduck, MQM-57 Falconer.
Công ty The Globe đã phát triển một loạt máy bay mục tiêu, bắt đầu là loại động cơ
cánh quạt “KDG Snipe” vào năm 1946, sau đó phát triển ra các loại KD3G, KD4G và
các loại động cơ phản lực KD2G và KD5G (KD6G sau cải tiến lại thành MQM-40 vào
đầu những năm 60).
Việc sử d
ụng UAV làm mồi bẫy bắt đầu từ những năm 50, điển hình là các sản
6
phẩm của hãng Northrop Crossbow. Để theo kịp tốc độ của máy bay chiến đấu bay với
tốc độ vượt âm thanh, hãng Northrop đã thiết kế ra loại Q-4 với động cơ phản lực tua-
bin (turbo-jet), sau phát triển thành AQM-35 với động cơ phản lực tua-bin GE J85
(loại động cơ của máy bay Northrop F-5).
Cuối những năm 50, một số loại máy bay do thám đã được quân đội Mỹ sử
dụng, điển hình là “Aerojet-General MQM-58 Overseer" với các loạ
i sensor trinh sát
tinh vi. Sau đó, nhiều mô hình UAV được quân đội Mỹ nghiên cứu phát triển và đã
phát huy tác dụng với các nhiệm vụ thăm dò, giám sát và tình báo. Điển hình là loại
Model 147 Lightning Gug và Model 154 của Ryan, Compass Copes của Boeing, D-21
của Lockheed, được sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam, Trung Quốc và Bắc Triều
Tiên vào những năm 1960 và đầu 1970. Vào thời kỳ này, Liên Xô (cũ) cũng nghiên
cứu thành công và sử dụng bí mật nhiều loại máy bay do thám, trinh sát chống lại các

hoạt động của quân
đội Mỹ và đồng minh.
1.2. Vai trò và khả năng của UAV
So với các phương tiện khác, UAV có một số ưu điểm cơ bản sau:
- Không cần phi công trực tiếp điều khiển, do đó giảm thiểu thương vong và chi
phí đào tạo, có thể bay nhiều giờ và trong các trường hợp khẩn cấp;
- Khó bị đánh chặn trên đường bay hơn các tên lửa hành trình là do UAV có thể
hoạt động ở nhữ
ng địa hình phức tạp, dễ thay đổi đường bay;
- Với ưu thế nhỏ, khó phát hiện, UAV có thể hoạt động ở những vùng nguy hiểm,
thâm nhập không phận để trinh sát và theo dõi đối phương, thậm chí trực tiếp tấn công
các mục tiêu khi cần thiết.
Trong quân sự, thời gian đầu UAV được sử dụng trong huấn luyện, truyền phát
thông tin, làm mồi bẫy và làm mục tiêu giả để hiệu chỉnh vũ khí. Sau đ
ó, yêu cầu đặt ra
với các phương tiện quân sự là giảm thiểu những rủi ro, thương vong cho binh sỹ, nhiều
loại UAV đã được giới quân sự các nước nghiên cứu phát triển và hoàn thiện. Ngày nay,
UAV đã thực sự trở thành phương tiện quan trọng trong tác chiến đường không.
Trang bị những thiết bị hiện đại như: Camera quang điện tử, hồng ngoại, rada,
các thiết bị vô tuyến, các sensor và phương tiệ
n điện tử khác, UAV được sử dụng để
trinh sát, giám sát chiến trường, chuyển tiếp thông tin, tác chiến điện tử, chỉ thị mục
tiêu. Sự liên kết dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó có dữ liệu từ UAV đã tạo
ra một lợi thế đáng kể để xác định thông tin về mục tiêu tấn công cho các loại vũ khí.
Gần đây UAV còn được sử dụng
để thực hiện các đòn tấn công và có thể thực hiện các
Chuyến bay thành công của UAV chiến đấu (UCAV - Unmanned Combat Aerial
Vehicle) loại X-45 vào tháng 5/2002, kết quả của sự hợp tác giữa Boeing, nhiệm vụ
tương đương với máy bay có người lái.
DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), U.S. Air Force và

NASA, đã mở ra một kỷ nguyên mới cho UCAV. Tuy nhiên, Predator là UAV được
biết đến nhiều nhất trong trong các hoạt động chiến trường. Quân đội Mỹ đã sử dụng
để trinh sát, do thám chiến trường, có th
ể được trang bị vũ khí, tìm và tấn công các
mục tiêu mặt đất, trên biển.
Trong chiến tranh Afganistan, lần đầu tiên Mỹ đã sử dụng thành công UAV với
các mục đích này. Ngày 18/10/2001, phương tiện bay không người lái Predator RQ1,
được trang bị tên lửa chống tăng Hellfire đã tìm và diệt Mohamed Ater, một thủ lĩnh
7
của Al-Qaeda, một số phụ tá và lãnh đạo của Taliban. Tiếp đó, ngày 3/10/2002, cục
tình báo trung ương Mỹ (CIA) cũng đã sử dụng Predator RQ1 có trang bị vũ khí và đã
tiêu diệt Alharithy (thành viên của Al-Qaeda bị buộc tội đánh bom tầu USSCO) và 5
người khác khi đang đi trên ô tô ở Yemen.
Trong lĩnh vực dân sự, UAV được sử dụng để chuyển tiếp thông tin, quan sát
bờ biển, cháy rừng, chống buôn lậu, nghiên cứu môi trường, cứu hộ cứ
u nạn. Biên
phòng và Hải quan Mỹ đã sử dụng chiếc MQ-9 Reapers để giám sát biên giới với
Mexico. Sau hơn 6 tháng, chiếc Predator này đã phát hiện được gần 2000 người nhập
cư trái phép và đã giúp thu giữ được 4 tấn cần sa. Ngày 18/5/2006, cơ quan quản lý
hàng không liên bang Mỹ đã quyết định cấp giấy phép cho M/RQ-1 và M/RQ-9 được
sử dụng không phận dân dụng để thực hiện các nhiệm vụ cứu hộ, cứu nạn.
1.3. Phân loại UAV.
Căn cứ vào khả năng bay lâu, độ cao tối đa đạt được và hình dạng của UAV, có
thể chia UAV ra các loại sau:
- UAV bay lâu - độ cao lớn (HALE- Hight Altitude Long Endurance).
- UAV bay lâu - độ cao trung bình (MALE - Medium Altitude Long
Endurance).
- UAV bay siêu lâu (ULE - Ultra Long Endurance).
- UAV cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL - Vertical Take-Off and Landing).
- UAV mini.

- UAV tí hon (MAV - Micro Air Vehicles).
1.3.1. UAV bay lâu - độ cao lớn (HALE- Hight Altitude Long Endurance):
HALE UAV được miêu tả tương đương như một “vệ tinh bay thấp” cung cấp
ảnh độ phân giải cao cho mục đích tình báo. Một trong những phương tiện bay không
người lái loại này phải kể
đến đầu tiên là GLOBAL HAWK RQ4 do hãng Northop
Grumman (Mỹ) chế tạo, đây là loại phương tiện bay không người lái có khả năng
trinh sát từ cự ly an toàn, độ cao lớn và bay lâu. GLOBAL HAWK đang được coi như
lực lượng bổ sung hay thậm trí thay thế các máy bay tuần tiễu trên biển.
1.3.2. UAV bay lâu - độ cao trung bình (MALE - Medium Altitude Long
Endurance):
Một trong những phương tiện bay điển hình loại này phải nói tới là Predator
RQ1 của Mỹ, đây là phương tiện bay không người lái do hãng General Atomic chế
tạo. R
ẻ và nhỏ hơn nhiều (khoảng 4 triệu USD) so với Global Hawk RQ4, Predator
RQ-1 có thể cung cấp video thời gian thực cả ngày lẫn đêm trong mọi điều kiện địa
hình và thời tiết qua kênh vệ tinh. Predator được quân đội Mỹ sử dụng lần đầu tiên ở
chiến trường Bosnia năm 1995, để trinh sát, cảnh giới, giám sát chiến trường, thậm chí
chuyển thành máy bay tấn công khi cần thiết.
Tuy nhiên, chúng không được dùng trong chiến tranh Iraq 3/2003 vì tại
Afganistan đã có tớ
i 12% bị rơi do thời tiết xấu và các vấn đề kỹ thuật khác. Cùng với
các UAV loại MALE này thì hãng General Atomic đang phát triển hơn nữa model
MQ-9A Predator-B, loại này có thể mang các trang thiết bị nặng hơn với độ cao lớn
hơn và vận tốc lớn hơn.
8
Để thay thế cho Predator trong chiến tranh Iraq năm 2003 quân đội Mỹ đã sử
dụng phương tiện bay không người lái Shadow-200 có trị giá 300 ngàn USD mỗi
chiếc. Với chiều dài hơn 3 mét nhỏ hơn nhiều so với Predator, Shadow-200 không cần
đường băng để cất hạ cánh. Shadow-200 có thể gửi các hình ảnh rõ bằng camera thị

tần và camera hồng ngoại từ cự ly 100km.
1.3.3. UAV bay siêu lâu (ULE - Ultra Long Endurance):
Thuật ngữ “bay siêu lâu” để chỉ loại máy bay có thời gian hoạt động lâu hơn
nhi
ều so với các nhóm trước đây. Hãng Boeing đang nghiên cứu một hệ thống chạy
bằng pin nhiên liệu Hydro. Loại máy bay sải cánh 30 mét này hoạt động ở độ cao từ
18 nghìn đến 23 nghìn mét mà có thể mang các thiết bị cảnh giới hay đảm nhận chức
năng của một trạm thông tin liên lạc. Mẫu thử nghiệm đầu tiên có thể bay được trong 3
năm và làm các nhiệm vụ quốc phòng như tuần tiễu đường biên giới cả
trên bờ cũng
như trên biển. Năng lượng mặt trời cũng có thể làm nhiên liệu cho loại máy bay này.
1.3.4. UAV cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL - Vertical Take-Off and Landing):
VTOL được phát triển cho các hoạt động chiến thuật (hỗ trợ mặt đất và các
nhiệm vụ trên tàu biển). Một trong những loại này là thiết bị bay không người lái Cam-
Copter S-100. Nó là loại lưỡng dụng, được sử dụng cho cả quân sự và cả dân sự. Nó
được trang bị mộ
t số loại sensor, phương tiện bay không người lái này có thể được
phóng tự động, cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, không cần chuẩn bị trước vị trí cất hạ
cánh hoặc các thiết bị phóng.
Ngoài ra, lục quân Mỹ ngày càng quan tâm đến hệ thống VTOL và đang theo
sát chương trình thử nghiệm A160 HUMMINGBIRD WARRIOR của hãng
ARPA/Frortier System. Chương trình này giới thiệu công nghệ cho một loại phương
tiện bay không người lái VTOL có tầm bay 2.500 dặm trong 40 giờ và mang được
140kg thiế
t bị.
1.3.5. UAV mini:
Tuy UAV mini có một vài hạn chế, nhưng do diện tích phản xạ rađa, trọng
lượng, cũng như tín hiệu hồng ngoại và âm thanh nhỏ, nên chúng là phương tiện bay
chiến thuật rất có tác dụng trong một số nhiệm vụ cụ thể. Việc sử dụng phương tiện
bay không người lái “mini” (UAV mini) được chính thức công bố lần đầu tiên vào đầu

năm 2003 khi các phi đội bảo vệ lực lượng vi
ễn chinh của không quân Mỹ triển khai
phương tiện bay cảnh giới trên không bảo vệ lực lượng ở cả Afganistan và Iraq.
1.3.6. UAV tí hon (MAV - Micro Air Vehicles):
Các phương tiện bay tí hon có thể thực hiện được rất nhiều chức năng không
chỉ đơn thuần là trinh sát, ví dụ như để tiếp cận phân tích đầu đạn thì người ta có thể
sử dụng một phương tiện bay rất nhỏ gọi là FLY-BOT nó có kích thước rất nhỏ và hầu
như không thể bị phát hiện. Sự tiến bộ của công nghệ Nanô sẽ cho phép chế tạo một
con côn trùng cơ khí có kích thước chỉ 5cm có trang bị camera cùng máy Scaner thậm
chí cả thiết bị cảm ứng phân biệt mùi, một số FLY-BOT có thể mang theo cả mồi ga
nhỏ để trong trường hợp cần thiết có thể chuyển từ bị động sang chủ động tiến công.
Tính năng chi tiết của các loại UAV được
đề cập đến có thể tham khảo trong
phụ lục 1 báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật của đề tài.
9

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG UAV

2.1. Sự phát triển của UAV trên thế giới:
Từ khi ra đời đến nay, đã có rất nhiều nước nghiên cứu phát triển UAV và chủ
yếu được sử dụng trong quân sự và sau đó là một số ứng dụng dân sự. Các nước đi đầu
trong lĩnh vực này là Mỹ, Israel, Anh, Nga, Trung Quốc, Iran, Australia,
2.1.1. Phát triển UAV ở Mỹ:
Công nghệ là vấn đề then chốt đối với con đường mà Mỹ dự kiến cho việc phát
tri
ển và sử dụng UAV. Mỹ đã đưa ra thuật ngữ “hệ thống phương tiện bay không
người lái” (UAS-Unmanned Aircraft System) như là một phương tiện để nhấn mạnh
rằng nó bao gồm cả máy bay lẫn trang thiết bị bảo đảm thiết yếu cho nó.
Trước những yêu cầu phải trang bị xuống cấp trung đội, Mỹ đã nghiên cứu theo
một hướng mới, công nghệ nano để chế tạo nh

ững phương tiện bay tí hon MAV
(Micro Aerial Vehicles). Để thực hiện, người ta quay trở lại nghiên cứu thế giới côn
trùng và mô phỏng các hoạt động bay của chúng. Năm 1997, DARPA bắt đầu chương
trình nghiên cứu MAV trong nhiều năm với tổng kinh phí 35 triệu USD.
Kích thước tối đa của một MAV không quá 15cm, có thể mang camera hoặc
máy ảnh nhìn đêm, thời gian bay có thể tới 2 giờ, với giá thành rất thấp, được sử dụng
để do thám, trinh sát trong các tòa nhà, khu dân cư, tham gia các ho
ạt động chống
khủng bố, thậm chí có thể trực tiếp tấn công các mục tiêu khi cần thiết. Hàng chục
công trình nghiên cứu đã chế tạo ra nhiều loại côn trùng máy biết bay, thực hiện rất
nhiều chức năng từ trinh sát đến phá hoại. Người ta còn hy vọng có thể nghiên cứu trí
tuệ bầy đàn để giúp các côn trùng máy này bay mà không cần người điều khiển. Hiện
nay, do hạn chế về công nghệ
, MAV chủ yếu đang trong giai đoạn thử nghiệm.
Các UAV loại HALE (High Altitude, Long Endurance - độ cao lớn, thời gian
bay lâu) và MALE (Medium Altitude, Long Endurance - độ cao trung bình, thời gian
bay lâu) sẽ là hướng phát triển quan trọng trong thế kỷ 21. Sau một thời gian dài đầu
tư nghiên cứu các mô hình UAV khác nhau, quân đội Mỹ đã có được một lực lượng
UAV chiến trường (Battlefield UAV) tương đối hùng hậu. Nhiều dự án nghiên cứu
UAV đang được thực hiện và sẽ áp dụng rộng rãi sau 2010, quân độ
i Mỹ sẽ có những
phương pháp chiến tranh mới, khi mà UAV sẽ trở thành một phương tiện chiến tranh
chủ yếu. Một số UAV được trang bị vũ khí, làm nhiệm vụ của máy bay chiến đấu
không người lái.
Sau sự thành công của chuyến bay kiểm tra loại X-45 tháng 5/2002 (hình 2.1),
kết quả của sự hợp tác giữa Boeing, DARPA, U.S. Air Force và NASA, đã mở ra một
kỷ nguyên mới cho các UCAV.

Hình 2.1: UAV chiến đấu X-45
10

2.1.2. UAV Israel:
Cùng với Mỹ, Israel là nước đi tiên phong và đứng đầu thế giới trong lĩnh vực
nghiên cứu UAV. Nhiều năm xung đột với người Palestin đã dẫn tới một quá trình mở
rộng đáng kể vai trò của UAV. Từ giữa những năm 1990 thì Israel đã đưa ra loại UAV
“bay lâu có độ cao trung bình” (MALE) là Hermes 450 (hình 2.2).

Hình 2.2: UAV Hermes 450 của Israel
Không quân Israel (IAF – Israel Aerial Forces) chịu trách nhiệm sử dụng toàn
bộ số UAV từ cấp chiến thuật cũng như trong toàn bộ Lực lượng quốc phòng Israel
(IDF - Israel Defence Forces), đồng thời đây cũng là nơi cung cấp các dịch vụ UAV
cho các lực lượng trên bộ và Hải quân nước.
Năm 2005 tại triển lãm Paris Air Show, Israel có đưa ra một số loại UAV như:
Bird Eye 400, Mahatz-1…
Bird Eye 400 là loại UAV mini, có đuôi hình chữ V, cánh nâng cụp về phía sau
với độ
chếch không đổi, có khả năng bay hoàn toàn tự động, với các thiết bị điều khiển
bay theo mốc lộ trình, nó có thể mang một Camera ban ngày zoom liên tục hoặc một
sensor quan sát đêm hồng ngoại không làm lạnh. Nó có thể được phóng bằng dây đàn
hồi hoặc bằng tay có thời gian bay 90 phút.

Hình 2.3: UAV Bird Eye 400 của Israel
Mahatz-1 được xem là MALE UAV thế hệ 4, có khả năng mang tới 250 kg tải
trọng và đã trình diễn khả năng bay liên tục 52 giờ. Nó có thể mang một lúc nhiều
sensor, như radar mặt mở tổng hợp (SAR), radar quét Hải quân và các tải trọng tình
báo truyền tin hoặc điện tử.
Từ 2005, IAF bắt đầu thực hiện các chương trình hiện đại hóa toàn bộ số UAV,
trang bị thêm một số UAV loại MALE Mahatz 1 do chính hãng IAI phát triển, dầ
n
thay thế cho các mẫu cũ Searcher Mk I và Mk II với tư cách là phương tiện không
người lái trinh sát chủ lực của IAF. Đồng thời, công ty IAI cũng được chọn làm hãng

đứng đầu chương trình Eitan, thực hiện nghiên cứu các UCAV loại HALE, điển hình
là Heron II với chuyến bay đầu tiên vào năm 2006. Bên cạnh đó, cuộc cạnh tranh gay
gắt hơn được thực hiện theo hướng phát triển UAV cỡ nhỏ dùng cho các lực lượng mặt
đất được IDF phát động vào cu
ối năm 2006.
11
Hiện nay, ngành công nghiệp UAV nước này đang đặt trọng tâm vào thị trường
quốc tế. Ngoài những thành công với thị trường Mỹ quen thuộc, năm 2005 đã đánh
dấu một bước tăng trưởng đáng ghi nhận trong việc phân phối UAV đi khắp năm
Châu. Trong đó cần biết đến việc công ty Elbit liên doanh với Thales của Anh, hay IAI
liên kết với EADS và Dassault để phát triển máy bay EuroMALE. Tháng 12/2005, IAI
cũng đã liên kết với Boing Australia vớ
i hợp đồng trị giá 108.4 triệu USD, cung cấp
UAV chiến thuật I-View 250 cho lục quân Australia. IAI và Elbit cũng hợp lực để
thiết lập mối quan hệ đối tác, cung cấp MALE UAV cho quân đội Thổ Nhĩ Kỳ.
2.1.3. Nghiên cứu UAV ở Châu Âu:
Châu Âu được đánh giá là đứng thứ ba sau Mỹ và Israel trong lĩnh vực nghiên
cứu và ứng dụng UAV. Bắt đầu các chương trình nghiên cứu và phát triển các UAV
thế hệ kế tiếp, đặc biệt là UCAV, Châu Âu có cả các chương trình ho
ạt động công khai
(Neuron) và bí mật (Barrakuda), đồng thời còn tiến hành những dự án nhằm dần thay
thế UAV cho các máy bay có người lái. Những chương trình này đã được lặng lẽ thực
hiện, phát triển và thử nghiệm từ trước năm 2001, cho đến đầu năm 2003 thì những
cuộc bay thử đã được khởi động.
Bộ Quốc phòng Anh đã chọn Thales UK làm công ty điều hành chính, kết hợp
với Elbit của Israel ký những hợ
p đồng cuối cùng vào đầu 2007, dự kiến thời gian đưa
vào hoạt động vào 2009-2010. Hai UAV lớn khác là Herti-1D và Herti-1A được cấp
phép thiết kế từ công ty JS&S Aero. Trong đó, Herti-1A được đánh giá là một máy
bay đăng ký thương mại, sử dụng phi cảng Cambelltown Airport tại Scotland, là ứng

viên khả dĩ nhất đáp ứng các nhu cầu sử dụng hiện nay, có thể bay lâu, tuần tiễu bảo
vệ biên giới và trên biển.
Bên cạnh đó, Alenia Aeronautica Italia đang có những k
ế hoạch phát triển
UCAV với Sky-X được bay thử thành công vào tháng 5/2005. Galileo Avionics cũng
đã gặt hái được những thành công nhất định trong việc thương mại hai biến thể của
mẫu Camcopter, trong đó có thương vụ bán 80 chiếc S-100 cho các Tiểu Vương quốc
ả rập Thống nhất. Một biến thể khác của mẫu Camcopter cũng đã được quân đội Áo,
Ai Cập, Đức, Anh mua sắm.
Ngoài ra, Sperwer UAV của Sagem đã từng là một trong những chươ
ng trình
UAV khá thành công ở Châu Âu về thương mại, và hiện đang được trang bị trong lục
quân Đan Mạch, Hy Lạp. Hai công ty Rheinmetall và EMT của Đức cũng đã thiết kế
và phát triển các UAV với khách hàng chính là lục quân Đức, trong đó máy bay chiến
trường tầm gần Luna của EMT đã tham gia chiến trường Coxovo và Afganixtan.
2.1.4. Nghiên cứu UAV ở Nga:
Là nước có sự lớn mạnh về công nghiệp hàng không với nhiều công trình
nghiên cứu UAV từ rất sớm. Song những nghiên cứ
u mang tính thực tế đã thụt lùi so
với nhiều nước, nhất là trong thập kỷ 90. Tuy nhiên, cuộc xung đột tại Chechnya đã
thúc đẩy việc nghiên cứu và sử dụng UAV ở Nga.
Vào những năm 1960, UAV của Nga chủ yếu do hãng Tupolev phát triển,
những UAV hạng nặng như: TU-123, TU-143, TU243… là lực lượng nòng cốt của lực
lượng UAV ở Nga cho tới tận những năm 1990. Vào đầu thập kỷ 80, phòng thiết kế
Yakovlev – Viện nghiên c
ứu Kulon đã bắt đầu công trình phát triển các máy bay điều
khiển từ xa cấp chiến thuật Pchela. DPLA-60 Pchela-1 (ong mật) là bước xuất phát
quan trọng trong chế tạo UAV, và được thiết kế để sử dụng ở cấp đại đội. Vào cuối
12
những năm 80, hệ thống được bổ sung một phiên bản tiên tiến hơn, DPLA-61 Shmel-1

(ong nghệ).
Đến thập kỷ 90, Nga đã phát triển hệ thống trinh sát chiến thuật Stroy-P (đội
hình P) dùng máy bay Shmel-1, có thể kết nối 10 UAV cùng hoạt động trên không với
pháo binh và trực thăng để chống lại những mối đe dọa cơ động trên chiến trường.
Năm 1995, hệ thống Story-P được trải qua thực tế tạ
i chiến trường Chechnya và đến
1997 nó vẫn được sử dụng trong quân đội.
Hiện nay, IRKUT Corporation được đánh giá là hãng đứng hàng đầu ở Nga về
phát triển UAV. Tiếp quản và kế thừa kinh nghiệm của phòng thiết kế Yakovlev năm
2004, IRKUT đã nhanh chóng thâm nhập thị trường UAV và có những bước tiến đáng
kinh ngạc. Hiện công ty đang đề xuất chương trình phát triển UCAV dựa trên mẫu
máy bay huấn luyện tiên tiến YAK-130 trong khuôn khổ liên kết v
ới công ty Aermachi
của Italia.
Bên cạnh đó, một nhân vật khác đang nổi lên trong bức tranh UAV tương lai
của Nga là SUKHOI. Cuối thập kỷ 90, SUKHOI đã công bố mẫu UAV bay ở độ cao
lớn S-62. Cuối 2003, SUKHOI đã cho ra đời một họ UAV mới và đã trưng bày công
khai tại triển lãm ở Nga và Trung Quốc, gồm 3 mẫu thuộc họ Zond:
Zond-1 (hình 2.4) là UAV loại HALE (có thể so sánh được với Global Hawk
của Mỹ). Đây là một máy bay hai động cơ, hai cánh đuôi
đứng với bộ cánh nâng dài
và mảnh, mang theo một rada, dưới bụng máy bay cũng có chỗ để bố trí thiết bị quang
điện tử chụp ảnh xiên tầm xa, có mang theo một anten lớn phục vụ truyền tin vệ tinh
(SATCOM) đặt trong phần mũi máy bay.

Hình 2.4: UAV Zond-1 của Nga.
Zond-2 có thiết kế bên ngoài cũng như khung thân giống như Zond-1, nhưng
nhỏ hơn và có thể mang một Anten Radar mạng pha lớn để làm nhiệm vụ báo động
sớm trên không.
Zond-3 là một UAV chiến thuật cùng lớp với UAV Predator của Mỹ, có cùng

cách bố trí dáng ngoài với cánh quạt đẩy, cánh nâng và cánh đuôi như Predator B, nó
cũng mang một anten truyền tin lớn ở phần trên mũi.
2.1.5. UAV Trung Quốc:
Hoạt động nghiên cứu UAV ở Trung Quốc m
ặc dù phát triển muộn, nhưng lại
được đánh giá là khá mạnh mẽ cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Ngành công nghiệp
hàng không, các viện nghiên cứu hàng không vụ trụ và nhiều trường đại học ở Trung
Quốc đang đồng loạt tiến hành nghiên cứu và thực hiện nhiều chương trình, dự án chế
tạo UAV trong nhiều năm.
Những UAV đầu tiên được triển khai tại Trung Quốc là những mẫu thiế
t kế sao
chép từ Mỹ và Liên Xô (cũ). Tuy nhiên, Trung Quốc đã nhanh chóng thấy được tiềm
13
năng to lớn của UAV trong quân sự, và đã tiến hành nhiều công trình tạo ra một loạt
UAV chiến thuật, siêu nhỏ và vi hình, thậm chí còn xây dựng chức năng mô phỏng các
động tác bay của loài chim.

Hình 2.5: UAV ASN-207 của Trung Quốc
Trung Quốc đã sản xuất được hàng loạt UAV giám sát chiến thuật, là mẫu thu
nhỏ của máy bay Tây An (Xian) ASN-206 vào giữa những năm 1990. Mẫu mới hơn là
ASN-207 vào năm 2002 (hình 2.5), cho phép lắp đặt một anten truyền tin vệ tinh trên
lưng, cho phép truyền dữ liệu tức thời (hoặc cận tức thời) trên những cự ly mở rộng.
Một số mẫu UAV lên thẳng cỡ nhỏ như: Tườ
ng Điểu (Soar Bird) của Đại học
Nam Kinh, M-22 của Đại học Bắc Kinh, hay Z-2 và Z-3 của Viện NRIST. Công ty
“Beijing Strong Science and Technology Development Company” đã phát triển một loạt
UAV siêu nhỏ và vi hình như Observer, Sun Ying (Thái Âm) và Shark (Kình Ngư)… Tại
triển lãm hàng không Trung Quốc 2004, công ty CASC (China Aerospace Science and
Technology Corporation) chuyên về vũ trụ và tên lửa đạn đạo, cũng trưng bày một loạt dự
án UAV, có cả UAV chiến thuật mới.

Bên cạnh đó, Trung Quốc cũng đặc biệt chú trọng phát triển những UAV nhỏ

và linh hoạt, có thể phóng bằng tay, sử dụng cho cấp tiểu đội hoặc cá nhân như ASN-
15 của Xian. Phần lớn theo hướng này là do các trường đại học nghiên cứu, không
thuần túy nghiên cứu cho mục đích quân sự. Song những kết quả nghiên cứu và phát
triển này là hết sức đáng quý cho ngành công nghiệp quân sự Trung Quốc phát triển.
Nhiều năm gần đây, đã xuất hiện những ý tưởng thiết kế đầu tiên v
ề UCAV,
UAV cánh nâng quay. Đáng chú ý nhất là chương trình WZ-2000 của Tập đoàn Hàng
không Vũ trụ Quý Châu (QAIG – Quizhou Aerospace Industry Group) với UAV cấp
chiến thuật cao tốc, làm cơ sở để phát triển các UCAV. Có thể nói WZ-2000 là một
dấu hiệu rõ ràng để cho thấy công nghiệp UAV của Trung Quốc đang tiến những bước
mạnh mẽ và sáng tạo.

Hình 2.6: UAV WZ-2000 của Trung Quốc
WZ-2000 nặng 1700kg, dùng động cơ phản lực, cánh ổn định dạng cánh kép
với cánh nâng đặt thấp, có sải cánh 9,8m và thân dài 7,5m, bố trí một anten tích hợp
14
dùng cho truyền tin vệ tinh. Về mặt tính năng, nó có vận tốc cực đại 800 Km/h, tầm
bay 800 Km, trần hoạt động 18.000 m và thời gian hoạt động là 3 giờ.
2.2. Xu hướng sử dụng UAV trong quân sự:
2.2.1. UAV làm nhiệm vụ trinh sát và chỉ thị mục tiêu.
Quan điểm này được đưa ra chủ yếu áp dụng cho những cuộc chiến tranh từ xa,
không tiếp xúc trực tiếp. Trong những cuộc chiến tranh như vậy, UAV sẽ là một trong
nh
ững phương tiện chủ yếu phát hiện và xác định chính xác tính chất của các trọng
tâm kinh tế-quân sự, cơ sở năng lượng và các mục tiêu khác phân tán trên địa hình mà
không cần phải đưa nhân lực vào trực tiếp lãnh thổ của đối phương.
2.2.2. UAV làm nhiệm vụ sát thương.
Theo quan điểm này UAV có thể làm hai nhiệm vụ chủ yếu: một là chế áp lực

lượng phòng không của các mục tiêu kinh tế-quân sự then chốt, hai là sát thương có
lựa chọn các mục tiêu này tuỳ theo tầm quan trọng của chúng, với nhiệm vụ này thì
UAV sẽ bay vào khu vực đã định, tìm mục tiêu, truyền hình ảnh về sở chỉ huy để phân
biệt mục tiêu, sát thương chúng theo lệnh từ mặt đất sau đó quay về điểm đặt căn cứ.
Đặc biệt với các mục tiêu cơ sở hạ tầng kích thước nhỏ như cầu cống, bến v
ượt sông,
sở chỉ huy thì dùng UAV sát thương là rất có tác dụng.
2.2.3. UAV thực hiện tác chiến điện tử.
Trong nhịp độ của chiến tranh thông tin, khi mỗi bên đều muốn nhanh hơn bên
kia và gây tổn thất tối đa cho đối phương, thì phương tiện bay không người lái sẽ tham
gia chế áp vô tuyến điện tử ồ ạt lên mục tiêu của đối phương và bằng cách đó làm cho
tình hình càng trở nên bất định đối vớ
i địch. Ngoài ra UAV còn phát hiện được các
mục tiêu bức xạ vô tuyến rồi xác định chủ nhân và toạ độ của chúng và lập tức đưa
vào hệ thống tự dẫn của tên lửa có điều khiển, sau đó sát thương các mục tiêu vừa phát
hiện được hoặc dùng nhiễu để chế áp chúng.
2.2.4. UAV trong đối phó với hệ thống phòng không.
Đối với những trận địa mà hệ thống phòng không của đố
i phương bố trí theo
nhiều tầng, nhiều lớp mà máy bay có người lái không thể vượt qua thì có thể dùng
UAV để tiếp cận mục tiêu sẽ có hiệu quả hơn. Yếu tố quyết định khả năng không bị
tiêu diệt của UAV tại các khu vực phòng không là giữ bí mật đường bay bằng khả
năng khó bị phát hiện trong phổ quang, hồng ngoại và các phổ điện từ khác có được
nhờ công nghệ “tàng hình”. Khả
năng khó bị tiêu diệt của UAV được đảm bảo do
chúng hoạt động trên những độ cao bay lớn, có khả năng gây nhiễu các phương tiện
phòng không.
Như vậy với các ưu điểm nỗi trội như thể tích nhỏ, trọng lượng nhẹ, kết cấu đơn
giản, giá thành nghiên cứu chế tạo và chi phí cho công tác sẵn sàng chiến đấu, duy tu bảo
dưỡng thấp và nhất là tránh được nguy hiểm cho phi công thì phươ

ng tiện bay không
người lái đã thực sự trở thành thành phần không thể thiếu trong tác chiến hiện đại.
2.3. Tình hình nghiên cứu UAV ở nước ta
2.3.1. Phát triển máy bay mô hình ở Việt Nam
Máy bay mô hình ở Việt Nam bắt đầu phát triển từ các câu lạc bộ hàng không,
phần lớn được mua từ nước ngoài, là những máy bay thể thao cỡ nhỏ, điều khiển bằng
vô tuyến. Do yêu cầu đặt ra với các đơn vị quân đội, đặc bi
ệt là lực lượng phòng không,
Quân chủng Phòng không (nay là Quân chủng PK-KQ) đã đặt vấn đề nghiên cứu cải
15
tiến, dần đi tới sản xuất các máy bay điều khiển bằng vô tuyến, làm mục tiêu phục vụ
công tác huấn luyện và bắn đạn thật cho các loại pháo và tên lửa phòng không.

Hình 2.7: Mục tiêu bay M94
Ban đầu là loại mục tiêu bay M94. Đây là loại mục tiêu nhỏ dựa trên mô hình
các máy bay dùng trong thể thao, được chế tạo khung xương bằng loại gỗ nhẹ và bên
ngoài được dán phủ bằng một loại giấy nilông để tạo độ phẳng về khí động.
Bảng 2.1: Tính năng kỹ chiến thuật của M94
Sải cánh 1.5 m
Chiều dài 1.4 m
Trọng lượng mang tải 4 kg
Tốc độ bay 70 km/h
Trần bay 300-400 m
Cự ly hoạt động 2000 m

Trước yêu cầu nâng cao chất lượng huấn luyện cho bộ đội, từ năm 1994, Bộ tư
lệnh Quân chủng PK-KQ đặt yêu cầu là phải tạo ra được các loại mục tiêu có kích
thước lớn hơn, tốc độ nhanh hơn, tương ứng với tính năng của các loại pháo phòng
không, tên lửa vác vai và tên lửa tầm trung. Nhóm nghiên cứu thuộc Ban nghiên cứu
mục tiêu của Quân chủng đã phối hợp với Trung tâm Polime trường đạ

i học Bách
khoa Hà Nội, tập trung nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vật liệu tổng hợp
Composite vào lĩnh vực chế tạo thân vỏ.

Hình 2.8: Mục tiêu bay M96-A

Sau 2 năm nghiên cứu thử nghiệm, năm 1996 mục tiêu M96-A được đưa vào sử
dụng, phục vụ cho huấn luyện và bắn kiểm tra của Quân chủng.

16
Bảng 2.2: Tính năng kỹ chiến thuật của M96-A
Sải cánh 2.2 m
Chiều dài 1.55 m
Trọng lượng mang tải 8 kg
Tốc độ bay 90 km/h
Trần bay 500-700 m
Cự ly hoạt động 2000 m

Để đáp ứng khả năng xạ kích khác nhau của các loại vũ khí được trang bị, một
loạt các mục tiêu loại M96 được tạo ra với các tính năng khác nhau bao gồm:
- M96-A72: là mục tiêu được sử dụng ban ngày, mang nguồn tiết sáng hồng
ngoại, phục vụ cho huấn luyện và bắn tên lửa tầm thấp A72, A87, A89.
- M96-V01: là mục tiêu sử dụng phục vụ huấn luyện cho tổ hợp vũ khí ZCY-23
và các loại pháo phòng không có trang b
ị khí tài radar và máy chỉ huy.
Ngoài ra, nhu cầu đánh đêm của các lực lượng phòng không đã đặt ra nhiệm vụ
nghiên cứu, thử nghiệm và đưa vào sử dụng các loại mục tiêu bay đêm. Một số mục
tiêu bay đêm trong tầm quan sát của phi công điều khiển mặt đất đã được chế tạo như:
M96-D, M96-2D và M96-A72D…
Để phục vụ huấn luyện và bắn đạn thật cho các loại tên lửa tầm trung, từ

năm
1996 đến 1998, Quân chủng PKKQ đã chế tạo và thử nghiệm thành công mục tiêu M-
100. Đây là loại mục tiêu có các tính năng hơn hẳn các thế hệ M-96: sử dụng hệ thống
vô tuyến điều khiển chuyên dụng, có độ chống nhiễu cao và điều khiển được ở cự ly
xa hơn; được trang bị thêm hệ thống tự động cân bằng và ổn định máy bay
(AutoPilot), M-100 có thể bay được mộ
t đường bay dài và thẳng…

Hình 2.9: Mục tiêu bay M100
Đây là một thành công lớn, lần đầu tiên lực lượng tên lửa phòng không có được
một loại mục tiêu bay đủ tính năng kỹ chiến thuật. M-100 bắt đầu được đưa vào sử
dụng trong mùa bắn năm 1998-1999.
Bảng 2.3: Tính năng kỹ chiến thuật của M-100
Sải cánh 2.8 m
Chiều dài 2.1 m
Trọng lượng mang tải 22 kg
17
Tốc độ bay 160 km/h
Trần bay 1200 m
Cự ly hoạt động 10000 m
Các loại mục tiêu bay M-96, M-100 đã nêu ở trên, mặc dù đã đáp ứng được cơ
bản các tính năng kỹ chiến thuật của các loại vũ khí khí tài phòng không, song đều có
đặc điểm chung là được dẫn đường nhờ quan sát (bằng mắt thường hoặc thiết bị
quang học), nên hạn chế cơ bản là:
¾ Chỉ bay được ở cự ly gần, trong tầm mắt của phi công đi
ều khiển mặt đất, phụ
thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, khí hậu, ngày, đêm.
¾ Khó điều khiển theo các đường bay mong muốn, không đồng nhất giữa các chuyến
bay và đặc biệt là phụ thuộc nhiều vào khả năng và kinh nghiệm của phi công mặt
đất.

¾ Chưa sử dụng hệ thống định vị nên không có khả năng quản lý trạng thái, vị trí và
các tham s
ố của máy bay… Do đó rủi ro trong khi bay là khó kiểm soát và thường
xuyên xảy ra.
2.3.2. Nghiên cứu và phát triển máy bay không người lái
Để khắc phục những nhược điểm của các loại máy bay điều khiển vô tuyến nói
trên và có thể phát triển ứng dụng trong các lĩnh vực khác, vào đầu những năm 90,
những ý tưởng ban đầu về việc xây dựng các chương trình nghiên cứu UAV được
nhiều cơ quan Nhà nước, nhất là Bộ Quốc phòng ấ
p ủ. Khi đó, những khái niệm về
UAV vẫn còn ở mức độ hạn chế nên việc nghiên cứu gặp vô vàn khó khăn.
Trước những yêu cầu ngày càng cao của công tác huấn luyện và chiến đấu của
bộ đội phòng không, cũng như để có những định hướng nghiên cứu, phát triển mới
trong lĩnh vực này, Quân chủng PK-KQ đã đầu tư mua một số tổ hợp UAV mang tên
DF-16 (Dragon Fly – rồng bay) do Israel chế tạ
o. Từ năm 1993, việc nghiên cứu UAV
mới thực sự được bắt đầu. Nhiệm vụ trước mắt là khai thác và tiếp thu công nghệ từ tổ
hợp DF-16, từng bước tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm các loại mục tiêu có thể bay
theo chương trình đặt trước.
Từ năm 1999, một nhóm nghiên cứu thuộc Ban nghiên cứu mục tiêu (khi đó
thuộc Bộ Tham mưu - Quân chủng PKKQ) đã phối hợp chặt chẽ
với nhiều cơ sở
nghiên cứu khác, bắt tay vào nghiên cứu, thử nghiệm. Đến năm 2001, dự án “Nghiên
cứu, thiết kế, chế tạo máy bay không người lái điều khiển theo chương trình” bắt đầu
được triển khai, Viện Kỹ thuật PK-KQ được giao trách nhiệm thiết kế thân vỏ và hệ
thống điều khiển cho máy bay.
Qua nhiều năm nghiên cứu, đúc kết kinh nghiệm từ quá trình chế tạo, th
ử
nghiệm các mục tiêu bay trước đây, cùng với sự cộng tác chặt chẽ với các cơ sở
nghiên cứu khác, Ban nghiên cứu mục tiêu (lúc đó được chuyển về Viện Kỹ thuật

PKKQ) đã tính toán, xác định được các đặc tính bay và khí động học của một UAV.
Trong đó, quá trình nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển theo chương trình gặp
nhiều khó khăn và tốn nhiều công sức nhất, b
ởi đây là một vấn đề mới mẻ, điều kiện
thí nghiệm, thử nghiệm hạn chế, thị trường linh kiện và thiết bị hàng không còn quá
nghèo nàn…
18
Đến đầu năm 2002, việc nghiên cứu đã đạt được một số kết quả ban đầu, trước
tiên là thiết kế thân vỏ máy bay, từng bước lắp ráp các thiết bị điều khiển, tiến hành
bay thử trên các mô hình nhỏ… và đã dần chọn được công nghệ, giải pháp kỹ thuật
phù hợp. Đến tháng 10/2002, Ban nghiên cứu mục tiêu đã tổ chức bay thử và báo cáo
thành công kết quả khả thi của n
ội dung nghiên cứu trước Tư lệnh và các cơ quan chức
năng của Quân chủng, mở ra một hướng nghiên cứu mới cho các mô hình UAV.
Những thời gian còn lại là cả quá trình nghiên cứu, cải tiến, hoàn thiện từ sản xuất thân
vỏ, các chi tiết đi kèm và toàn bộ hệ thống, gồm cả các thiết bị trên máy bay, thiết bị
thông tin và trạm điều khiển mặt đất.

Hình 2.10: Mục tiêu bay M100-CT
Ngày 8/7/2004, Ban nghiên cứu mục tiêu đã tiến hành bay nghiệm thu kết quả
thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu chế tạo mục tiêu M100-CT, bay theo chương trình định
trước, sử dụng GPS. M100-CT chính thức trở thành UAV đầu tiên do Việt Nam sản
xuất. M100-CT được thiết kế chế tạo trên cơ sở mô hình khí động học của mục tiêu M-
100 đang sử dụng, nhưng được gia cố và bổ sung thêm về kết c
ấu. Một số thiết bị điện
tử phải nhập ngoại như: máy thông tin đặc chủng, máy thu GPS, bộ tự động ổn định
AutoPilot… Các thiết bị khác như: hệ thống điều khiển bay, trạm điều khiển mặt đất…
đều được lắp ráp và chế tạo trong nước.
Bảng 2.4: Tính năng kỹ chiến thuật của M100-CT
Sải cánh 3.0 m

Chiều dài 2.3 m
Trọng lượng mang tải 32 kg
Tốc độ bay 180 km/h
Trần bay 2000 m
Cự ly hoạt động 30 km
Sau đó, do nhu cầu huấn luyện của không quân, một loại mục tiêu không người lái
có trần bay cao hơn, tốc độ nhanh hơn, thời gian bay lâu hơn đã đặt ra. Cuối năm 2005,
M400-CT đã thực hiện những chuyến bay đầu tiên thành công, thời gian bay tối đa
khoảng 90 phút, các tính năng không thua kém loại DF-16 đã mua của Israel trước đây.
Đây là một bước tiến hết sức quan trọng trong quá trình nghiên cứu chế tạo
UAV, vì những giải pháp k
ỹ thuật của một hệ thống điều khiển cho M400-CT cao hơn
rất nhiều so M100-CT và các UAV nhỏ hơn.


19
Bảng 2.5: Tính năng kỹ chiến thuật của M400-CT
Sải cánh 3.2 m
Chiều dài 2.8 m
Trọng lượng mang tải 90 kg
Tốc độ bay 320 km/h
Trần bay 3000 m
Cự ly hoạt động 90 km
Thành công với M400-CT đã báo hiệu những bước đi vững chắc của nhóm
nghiên cứu thuộc Ban nghiên cứu mục tiêu – Viện KT PKKQ, khẳng định được năng
lực và trình độ của các cán bộ nghiên cứu trong nước, đồng thời mở ra một tương lai
phát triển đầy hứa hẹn trong nghiên cứu UAV ở Việt Nam. Hiện nay, nhiều loại máy
bay theo chương trình khác nhau đã và đang được nghiên cứu, hoàn thiện. Mục tiêu
trước mắ
t là đáp ứng ngày càng tốt hơn các yêu cầu của công tác huấn luyện chiến đấu,

góp phần đánh giá chính xác và hiệu quả các loại vũ khí, khí tài phòng không. Một số
loại đã qua giai đoạn thử nghiệm và đưa vào sử dụng làm mục tiêu phục vụ bắn đạn thật
hàng năm của quân chủng như: M96ZCY-CT, M62-CT, M100-CT, M400-CT.

Hình 2.11: Mục tiêu bay M400-CT
Có thể nói, với yêu cầu đặt ra của các loại mục tiêu bay phục vụ công tác huấn
luyện thì những kết quả đạt được trên đây là rất đáng ghi nhận, nhất là khi mà điều
kiện nghiên cứu, tài liệu tham khảo, mức độ đầu tư tài chính… còn nhiều khó khăn.
Hệ thống điều khiển cho các loại UAV này đã có sử dụng hệ thống định vị toàn cầ
u
GPS để dẫn đường, nhưng tiêu chí đưa ra là chỉ cần xây dựng ở mức độ đơn giản, gọn
nhẹ nhất và giá thành thấp nhất. Do đó, các hệ thống này đều có một số hạn chế cơ bản
sau:
¾ Đều được thiết kế trên cơ sở những kinh nghiệm được rút ra từ quá trình thực tế,
thiếu những nghiên cứu mang tính cơ bản, việc kiểm tra và hi
ệu chỉnh hệ thống đòi
hỏi phải tiến hành nhiều chuyến bay thực tế, do đó mức độ thành công và khả năng
phát triển gặp nhiều khó khăn.
¾ Phương pháp điều khiển chưa được thực hiện một cách đầy đủ và tối ưu, do đó sai
số trong việc bám các quỹ đạo bay lớn, phản ứng chậm với những thay đổi về
đườ
ng bay, nhất là với những máy bay có tốc độ lớn.
¾ Thiết bị AutoPilot (tự động cân bằng máy bay) được nhập toàn bộ từ nước ngoài,
nhưng mới chỉ quản lý được 2 trục, tốc độ bay hạn chế, chỉ hoạt động được với
những tác động của môi trường là nhỏ (nhất là gió).
20
Do vậy, để những UAV này có thể phát triển và mở rộng khả năng ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực khác thì những đầu tư nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện một
cách hệ thống là hết sức cần thiết. Vài năm gần đây, được sự quan tâm của chính phủ
và các bộ ngành, rất nhiều cơ sở nghiên cứu, cả trong và ngoài quân đội, cũng bắt đầu

có những đầu tư nghiên c
ứu theo cả hướng chế tạo và ứng dụng UAV. Đi đầu phải kể
đến là Viện Kỹ thuật PKKQ, Trung tâm KHKT&CNQS, Quân chủng Hải quân, hay
một số nhà trường như: Học viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học Bách khoa, Đại học Công
nghệ TPHCM… cũng đã bắt đầu đưa ra các hướng nghiên cứu cơ bản, dần hướng tới
đưa vào giảng dạy trong trường đại học.
2.4. H
ệ thống UAV sử dụng cho mục đích quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt
đất.
Hiện tại, có nhiều cơ sở nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu sử dụng UAV vào
mục đích quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất nhằm giám sát các hoạt động giao
thông, chống khủng bố, cảnh báo cháy rừng như Viện nghiên cứu robot và tự động hóa
(Đại học Arlington - Hoa kỳ); Phòng thí nghiệm UAV (Công ty Mechatronics – Hoa
kỳ), Công ty Astech (Anh) Tham khảo mô hình của các cơ s
ở này cho thấy mô
hình chung của hệ thống thông thường bao gồm hai phần:
- Thiết bị UAV và hệ thống các thiết bị hỗ trợ trên UAV như camera, GPS, bộ
vi xử lý điều khiển giám sát trạng thái UAV, điều khiển lái tự động/ bằng tay, điều
khiển truyền dữ liệu, điều khiển bay theo chương trình, điều khiển cất hạ cánh, các
sensor giám sát trạng thái UAV
- Trạm mặt đấ
t hỗ trợ UAV: dùng để nhận dữ liệu truyền về từ UAV, điều
khiển UAV, giám sát trạng thái UAV, điều khiển camera trên UAV
2.4.1. Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản lý mục tiêu mặt đất sử
dụng UAV.
Mô hình phần cứng hệ thống quan sát quản lý mục tiêu mặt đất sử dụng UAV
như biểu diễn trên hình 2.12.
Hệ thống bao gồm 2 phần:
- Phần lắp trên UAV:
• Thiế

t bị UAV: có thể là thiết bị thương mại hoặc tự thiết kế theo tiêu chuẩn.
Tùy thuộc vào công suất động cơ và tải trọng có thể của UAV để tính toán thiết bị lắp
trên UAV sao cho thiết bị có thể mang trong thời gian và cự ly hoạt động yêu cầu.
• Camera: dùng để quan sát các vật thể trong phạm vi quản lý, yêu cầu dùng các
loại camera có độ phân giải cao, khả năng Zoom lớn và có thể điều khiển hướ
ng quan
sát, đầu ra tiêu chuẩn có thể phối ghép được với hệ thống điều khiển/xử lý.
• Card giao tiếp camera: dùng để phối ghép với bộ vi xử lý
• Bộ điều khiển thời gian thực: Đây là bộ vi xử lý trung tâm, có nhiệm vụ quản
lý, giám sát trạng thái UAV, điều khiển camera, điều khiển thu phát dữ liệu với trạm
mặt đất
• Động cơ servo: Dùng để
điều khiển UAV, có thể nhận điều khiển trực tiếp
trong chế độ điều khiển bằng tay.
• Máy thu phát vô tuyến: Tạo kênh liên lạc giữa UAV và trạm mặt đất. Tùy
theo cự ly liên lạc của máy thu phát có thể quyết định phạm vi hoạt động của UAV.
21
• Bộ điều khiển tốc độ motor: điều khiển tốc độ UAV
• Sensor siêu âm: dùng để điều khiển UAV cất, hạ cánh trong chế độ cất/ hạ
cánh tự động.
• DGPS: Máy thu GPS, dùng để lấy tọa độ GPS hiện thời của UAV.
• Card 3D: Xác định tọa độ trong không gian 3 chiều của UAV.


- Phần lắp trên trạm mặt đất:
Tại trạm mặt đất, hệ thiết bị đơn giản hơn, bao gồm:
• Máy tính trung tâm: dùng để cài đặt phần mềm giám sát, quản lý mục tiêu.
• Bộ điều khiển thời gian thực: Dùng để điều khiển UAV trong chế độ bay tự
động; xử lý tín hiệu đưa về từ UAV; ra lệnh điều khiển cho UAV và camera lắ
p trên

UAV.
• Máy thu phát vô tuyến: tạo kênh liên lạc giữa trạm mặt đất và UAV.
• DGPS: Máy thu HGPS, dùng để xác định tọa độ hiện thời của trạm mặt đất, là
mốc để xác định vị trí của UAV trên nền bản đồ số trong trường hợp trạm mặt đất di
chuyển.
• Bộ điều khiển tay: Có gắn máy thu phát vô tuyến để điều khiển trực tiếp UAV
trong chế
độ điều khiển tay.




22


PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐO ĐẠC VÀ TRUYỀN TRẠNG THÁI UAV

Bài toán thiết kế chế tạo hệ thống quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử
dụng máy bay không người lái (UAV – Unmaned Aerial Vehicle), điều khiển quỹ đạo
bay bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS – Global Position System) đặt ra vấn đề quản
lý thời gian thực trạng thái của UAV. Mặc dù có r
ất nhiều các tham số trạng thái khác
nhau của UAV như các tham số nội tại (tọa độ, góc hướng, nhiên liệu,…) hay các
tham số về môi trường (nhiệt độ, áp suất không khí, tốc độ gió,…), chỉ các tham số
quan trọng nhất liên quan tới bài toán xử lý ảnh để nhận dạng mục tiêu dưới mặt đất
được quan tâm. Điều này giúp cho hệ thống quản lý trạng thái bao gồm các khối điều
khiển, đo đạ
c và truyền số liệu được thiết kế gọn nhẹ và đáp ứng được yêu cầu về thời
gian thực của toàn bộ hệ thống. Các tham số trạng thái quan trọng nhất của hệ thống

quan sát, quản lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng UAV bao gồm:
- Tọa độ địa lí: kinh độ, vĩ độ, độ cao;
- Góc hướng: góc lệch trục dọc thân (roll), góc chúc (pitch) và góc phương vị so
với hướ
ng Bắc (heading).
Hệ thống quản lý trạng thái UAV được thiết kế trên cơ sở tích hợp bộ thu GPS,
hệ thống dẫn đường quán tính (INS – Inertial Navigation System) và hệ thống truyền
thông không dây. Hệ thống này là một hệ thống con nằm trong hệ thống quan sát, quản
lý mục tiêu trên mặt đất sử dụng máy bay không người lái điều khiển quĩ đạo bay bằng
hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu.



















23

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN UAV

3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển được trình bày ở hình 3.1.











Hình 3.1. Sơ đồ chức năng thiết bị trên UAV
Kế hoạch bay (các điểm lần lượt phải bay qua theo bản đồ theo một trật tự nhất
định) được nạp vào chương trình bay của máy tính dẫn đường dưới dạng kinh độ, vĩ độ
của từng điểm. Nhờ thông tin đưa từ máy thu GPS GEKO sang máy tính dẫn đường
89C51RD2 mà xác định được vị trí, hướng bay, độ cao bay và t
ốc độ của máy bay vào
thời điểm hiện tại, phần mềm dẫn đường có nhiệm vụ tính toán căn cứ vào kế hoạch
bay đã được nạp vào từ trước để đưa ra các chỉ lệnh điều khiển cần thiết để điều khiển
máy bay thông qua máy tính lái 89C52 để điều khiển máy bay bay theo đường bay
theo đúng kế họach bay trong không gian 3 chiều (bay qua các điểm trong kế hoạ
ch).
Các lệnh này được máy tính lái điều khiển máy bay hay không còn phụ thuộc
vào lệnh điều khiển từ mặt đất. Trong chế độ bay theo chương trình, máy tính lái tạo ra
các lệnh theo thời gian thực với độ phản ứng nhanh chính xác đến µs cho từng lệnh
điều khiển nên nó cần được tổ chức điều khiển ngắt (interrupt) hợp lý. Lệnh điều khiển

được đưa ra dưới dạ
ng điều chế độ rộng của xung cho tất cả các kênh điều khiển. Có
các kênh điều khiển sau đây: kênh độ nghiêng (aileron), kênh độ cao (elevator), kênh
hướng (rudder), kênh ga (throttle). Trong các chế độ khác việc điều khiển máy bay do
các bộ phận khác thực hiện.
Máy bay không người lái có các chế độ bay: bay theo chưong trình, bay tự động
và bay bằng tay. Chế độ bay điều khiển bởi thiết bị điều khiển xa. Khi mất đ
iều khiển
từ thiết bị điều khiển xa này, máy bay không người lái được chuyển tự động sang chế
độ bay theo chương trình và bay tự động.
3.1.1. Bay theo chương trình
Khi máy thu của hệ thống điều khiển bằng tay FUTABA nhận được lệnh “bay
theo chương trình” thì CPU lái bỏ qua lệnh điều khiển bằng tay đưa từ FUTABA sang
để thực hiện lệnh từ máy tính lái và báo xuống bằng đường truyền số v
ề chế độ bay
theo chương trình. Chương trình bay bắt buộc máy bay phải bay qua các điểm theo thứ
tự 1,2,3 cho đến điểm cuối. Khi bay qua điểm i, chương trình tự động chuyển sang
GPS
GEKO
Máy tính dẫn
đường
89C51RD2
Máy tính lái
89C52

Servos
Nguồn
ac
q
u

y
4.8v
FUTABA
R-149
Nguồn
acquy 4.8v
Autopilot
BTA-AS06

Servos
Máy phát
Maxstream
24
điểm i+1 cho đến khi i=N (N là số điểm có trong kế hoạch bay) thì chương trình sẽ
điều khiển máy bay bay về điểm 1 và sau đó lại bắt đầu bay theo chương trình từ đầu.
Để chương trình bay được mềm dẻo, độ cao bay của máy bay không người lái
không cần nhập vào ngay từ đầu (trước khi bay) mà được chọn trực tiếp trong khi bay.
Độ cao bay lúc bắt đầu được xem là độ cao cần bay của kế hoạch bay. Muố
n đổi độ
cao bay chỉ cần chuyển từ bay theo chương trình về bay bằng tay, lấy độ cao cần thiết,
chuyển lại sang bay theo chương trình.
Số các điểm bay theo chương trình hiện đang là 65535 và hoàn toàn thỏa mãn
các nhiệm vụ bay thực tế.
3.1.2. Bay bằng tay
Khi cất cánh, hạ cánh và những khi cần thiết khác, qua hệ thống máy phát điều
khiển và máy thu FUTABA lắp đặt trên UAV truyền lệnh cho máy tính lái để chuyển
chế độ sang ch
ế độ điều khiển máy bay bằng tay. Khi đó máy tính lái bỏ qua lệnh của
máy tính dẫn đường để thực hiện các lệnh bằng tay của người điều khiển.
Điều khiển bằng tay không chỉ cần lúc cất, hạ cánh mà có thể dùng ngay trong

khi máy bay ở xa. Trạng thái và vị trí của máy bay có thể quan sát trên màn hình của
thiết bị theo dõi.
3.1.3. Bay tự động
Để hỗ trợ người điều khiển máy bay và hỗ
trợ điều khiển bay theo chương trình,
trên UAV có thiết bị Autopilot. Nhiệm vụ của autopilot gồm:
- Chỉ thị trạng thái của máy bay trong không gian 3 chiều (các Gyroscope);
- Tự động đưa máy bay về trạng thái bay bằng hoặc góc nghiêng, góc chúc
ngóc nhất định theo điều khiển bằng tay hoặc theo điều khiển từ CPU trong chế độ bay
theo chương trình.
Thiết bị tự động lái để thực hiện nhiệm v
ụ trên có thể dùng PA1, làm việc theo
nguyên tắc so sánh cường độ ánh sáng giữa cảm biến độ sáng của 2 bộ cảm biến trước
và sau để bảo đảm bay bằng và 2 kênh trái và phải để điều khiển độ nghiêng.
Thiết bị tự động lái để thực hiện nhiệm vụ trên có thể dùng COPILOT, làm việc
theo nguyên tắc so sánh cường độ hồng ngoại giữa cảm biến độ sáng của 2 bộ cảm
bi
ến trước và sau để bảo đảm bay bằng và 2 kênh trái và phải để điều khiển độ
nghiêng. Thiết bị con quay 2 trục kết hợp với bộ cảm biến áp suất để xác định gián tiếp
góc nghiêng và góc chúc ngóc của máy bay, điển hình là thiết bị BTA-AS-06.
3.2. Các khối chức năng của hệ thống
3.2.1. Truyền dữ liệu
Bất kể máy bay bay theo chương trình, tự động hay bay bằng tay thì các thông
tin về vị trí gồm kinh độ, vĩ độ và thông tin về độ cao, tốc độ máy bay, thông tin về
tình trạng hoạt động của hệ thống định vị vệ tinh, thông tin về sự hoạt động của hệ
thống điều khiển máy bay đều đựoc đưa qua MODEM để phát về mặt đất (máy phát &
MODEM). Tốc độ
truyền dữ liệu là 9600 Baud.
Các thông tin nhận được sẽ được giải mã và thể hiện trên bản đồ số tại nơi theo
dõi để có cá quyết định bổ sung cho phù hợp với nhiệm vụ của chuyến bay tự động.

Công suất phát của máy phát có thể lựa chọn được theo từng nấc 10 lần từ 10 mW-
1000 mW. Với độ cao bay lớn hơn 1000 m, cự ly liên lạc có thể đạt được 30 - 40 Km.
25
3.2.2. Servo
Là thiết bị chấp hành của hệ thống tự động điều khiển UAV để điều khiển các
bánh lái aileron, elevator, rudder, throtl và những cơ quan cần thiết khác.
Servo là các motor được điều khiển bằng tín hiệu xung điều chế theo độ rộng,
Vị trí trung gian tương ứng 1,5ms. Góc quay ±60
0
, công suất của các servo được chọn
phù hợp với loại máy bay và tốc độ bay.
3.2.3. Máy tính lái
Máy tính lái cần làm việc theo thời gian thực trong phạm vi 1 lệnh điều khiển.
Độ trễ trong thời gian thực được hạn chế tùy theo bài toán điều khiển nằm trong giới
hạn
±∆, trong đó ∆ ≤2µs.
Máy tính lái cần bị cấm ngắt (interrupt) trong chế độ lái để đạt được độ chính xác
của các lệnh theo thời gian thực. Máy tính lái gây nhiễu khoảng 3 db trên dải làm việc
của FUTABA. Bằng việc chọn tần số clock của máy tính này thích hợp (vừa đảm bảo
tốc độ lại tránh được nhiễu) nhiễu trong dải FUTABA có thể giảm xuống còn 1-2db.
Bộ vi điều khiển được chọn là Microcontrole 89C52. Microcontrole này có khả
nă
ng làm việc trong dải điện áp rộng và rất tin cậy. Microcontrole 89C52 được chọn
cơ bản dựa trên kinh nghiệm khai thác các IC của hãng ATMEL nhiều năm trước đây.
3.3. Phương pháp điều khiển
3.3.1. Đối tượng điều khiển:
Nghiên cứu đối tượng điều khiển nhằm mục đích thiết lập được một hệ phương
trình mô tả sự phụ thuộc của các đại lượng vật lý đặc trưng cho chuyển động của máy
bay trong không gian ba chiều với các cơ quan điều khiển máy bay như tay ga, bánh
lái hướng, bánh liệng, bánh lái độ cao, cánh tà cũng như các tác động khác của môi

trườ
ng như gió, các luồng khí thăng giáng, sự thay đổi của mật độ không khí, nhiệt độ,
áp suất theo độ cao. Trên cơ sở đó cho phép xác định các phương tiện tối thiểu và
thuật toán phù hợp cho việc điều khiển máy bay, xác định những yêu cầu cơ bản của
các đường truyền vô tuyến cho quá trình điều khiển.
3.3.2. Điều khiển chuyển động dọc của máy bay
Để thoả mãn các yêu cầ
u đối với bài toán điều khiển, máy bay thường được
xem xét như một vật rắn tuyệt đối, trạng thái của nó được mô tả bằng 6 phương trình
động học Ơle. Nghiên cứu chuyển động của máy bay thông qua 6 phương trình này là
một việc phức tạp ngay cả đối với máy tính điện tử. Tuy nhiên trong các bài toán thực
tế khi nghiên cứu chuyển động của máy bay có thể tách biệt chuyển động thành 2
chuyển
động thành phần: chuyển động dọc và chuyển động sườn (БОКОВОЕ
ДВИЖЕНИЕ) của máy bay.
Để nghiên cứu chuyển động dọc của máy bay ta sử dụng một hệ trục toạ độ
Đềcác oxyz gắn liền với véc tơ tốc độ của máy bay. Tâm toạ độ đặt ở trọng tâm của
máy bay. OX hướng theo véc tơ tốc độ, OY vuông góc với quỹ đạo còn OZ được chọn
có chiều thuận (quay OX ng
ược chiều kim đồng hồ tới OY hướng tiến là chiều của
OZ). Với các lựa chọn trên, chuyển động dọc của máy bay được xem là chuyển động
trong mặt phẳng đối xứng của máy bay, nghĩa là chuyển động theo trục OX, OY và
quay quanh trục OZ.