Применение радиолокационных станций бокового обзора для повышения эффективности тушения лесных пожаров с использованием авиационных систем

S A Nenashev; O I Sauta; A R Bestugin; V A Nenashev

doi:10.22213/2413-1172-2025-4-73-82

Authors

S. A. Nenashev St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
O. I. Sauta St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
A. R. Bestugin St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
V. A. Nenashev St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-4-73-82

Keywords:

radar system, unmanned aerial vehicle, terrain, geoinformation technologies, fire extinguishing

Abstract

The paper presents a methodology for implementing an integrated system for area forest fire extinguishing using unmanned aerial vehicles (UAVs). The main attention is paid to the development of aviation vision technologies that combine the use of modern radar stations that form frames, video cameras of the visible and infrared ranges, high-precision navigation systems of the global navigation satellite system (GNSS) and geographic information systems (GIS). The proposed technique provides rapid scanning of the fire area, obtaining geo-linked data on terrain features, identifying dangerous obstacles and accurately mapping the fire front. Based on the integration of radar and optical information, an optimal flight plan for a firefighting aircraft is formed along a virtual runway located at an altitude of 30-50 m above the fire front, taking into account wind parameters, clouds and the presence of artificial obstacles. Trajectory parameters are calculated in the same way as it is done for instrument approach schemes, which makes it possible to ensure the accuracy of extinguishing liquid discharge with an error of up to several meters and increase flight safety in complicated conditions. The technique provides for cyclic data updating by means of UAVs and prompt transmission of adjusted routes to the on-board computer of the navigation and aerobatic complex. A detailed analysis of the accuracy characteristics of modern GNSS, inertial modules and digital terrain matrices has been carried out, as well as an assessment of the errors in determining the coordinates of objects at a distance of up to 300 m. It is shown that the developed methodology makes it possible to balance the limitations of existing databases and quickly introduce new elements of obstacles into the route model. The practical implementation of the proposed methodology helps to increase the efficiency of forest fire extinguishing, reduce response time and reduce the risks of aviation incidents when performing emergency response tasks.

Author Biographies

S. A. Nenashev, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

Post-graduate

O. I. Sauta, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

DSc in Engineering

A. R. Bestugin, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

DSc in Engineering, Professor

V. A. Nenashev, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

PhD in Engineering, Associate Professor

References

Пожары и пожарная безопасность в 2023 году: информационно-аналитический сборник. Балашиха: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2024. 110 с.

Применение беспилотных летательных аппаратов для поддержки управления противопожарными действиями в условиях чрезвычайных ситуаций / С. И. Мартемьянов, О. С. Маторина, О. В. Стрельцов [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал. 2024. № 1 (139). С. 112-120. DOI: 10.23670/IRJ.2024.139.5

Оценка состояния средств тушения лесных пожаров и экономической эффективности их применения / Н. А. Коршунов, А. А. Мартынюк, В. А. Савченкова, М. С. Калинин // Лесохозяйственная информация: электронный сетевой журнал. 2019. № 1. С. 77-88.

Скуднева О. В., Коптев С. В., Иванцов С. В. Навигационно-пилотажная система беспилотного летательного аппарата для мониторинга лесных пожаров // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2020. № 6 (378). С. 194-203.

Особенности тушения лесных пожаров с применением авиации / Н. П. Копылов, В. Н. Карпов, А. Е. Кузнецов, Д. В. Федоткин, И. Р. Хасанов, Е. Ю. Сушкина // Вестник томского государственного университета. Математика и механика. 2019. № 59. С. 79-86.

Организация эксплуатации воздушного пространства: монография. А. Р. Бестугин, И. А. Киршина, А. Д. Филин, В. П. Рачков. М. : ИНФРА-М, Научная мысль, 2020. 344 с.

Саута О. И., Виноградова Е. П. Цифровая модель бортового радиовысотомера для комплексной корреляционно-экстремальной навигационной системы // Волновая электроника и инфокоммуникационные системы : материалы XXVI Международной научной конференции. В 3 ч. Санкт-Петербург, 29 мая - 02 июня 2023 года. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2023. Ч. 2. С. 339-349.

Baburov S.V., Bestugin A.R., Galyamov A.M., Sauta O.I., Shatrakov Yu.G. (2019) Development of Navigation Technology for Flight Safety. Springer Aerospace Technology, Singapore, 2019, 248 p.

Способ проактивной компенсации мешающих отражений при радиолокационном наблюдении малоразмерных объектов на фоне подстилающей поверхности / А. Р. Бестугин, И. А. Киршина, В. Н. Коврегин, Е. А. Антохин, О. И. Саута // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2023. Т. 15, № 2. С. 4-9. DOI: 10.36724/2409-5419-2023-15-2-4-9

Алгоритм директорного управления самолетом в режиме посадки / В. В. Лукьянов [и др.] // Инженерный журнал: наука и инновации. 2020. № 11 (107). С. 6-20. DOI: 10.18698/2308-6033-2020-11-2032

Современное развитие ГНСС ГЛОНАСС и GPS / Е. Н. Гарин, В. А. Копылов, В. Н. Ратушняк, И. В. Лютиков // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2018. Т. 11, № 3. С. 313-317.

Методы взаимной высокоточной навигации, основанные на использовании относительных режимов работы угломерных приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем / Д. Д. Дмитриев, А. Б. Гладышев, В. Н. Тяпкин, Н. С. Кремез, Ю. Л. Фатеев // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6, № 2 (40). С. 123-132.

Барановский А. М., Мусиенко А. С. Динамические диагностические модели и метод обеспечения устойчивости контроля технического состояния бортовых систем управления летательных аппаратов // Труды МАИ. 2024. № 139. С. 1-31.

Середа Э. А., Аксенов С. Г. Применение беспилотных авиационных систем при тушении лесных пожаров // Экономика строительства. 2023. № 8. С. 34-37.

Крымский В. В., Головенко В. Р. Особенности управления при тушении воздушных судов пожарными подразделениями // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2023. № 3 (47). С. 115-124.

Система информационного обеспечения и управления полётами воздушных судов при мониторинге чрезвычайных ситуаций и пожаров / А. Н. Коротоношко, Н. Г. Топольский, В. В. Симаков, А. В. Мокшанцев // Технологии техносферной безопасности. 2020. Вып. 1 (87). С. 51-66. DOI: 10.25257/TTS.2020.1.87.51-66

Брюханов А. В., Коршунов Н. А. Авиационное тушение природных пожаров: история, современное состояние, проблемы и перспективы // Сибирский лесной журнал. 2017. № 5. С. 37-54.

Крымский В. В., Головенко В. Р. Особенности управления при тушении воздушных судов пожарными подразделениями // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2023. № 3 (47). С. 115-124.

Шон Ч. Т., Кузин А. А. Алгоритм преобразования координат из геоцентрической системы в топоцентрическую и его применение при строительстве во Вьетнаме // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2019. Т. 24, № 1. С. 59-71.

Обзор и сравнительный анализ систем посадки летательных аппаратов / Ж. А. Хуррамов, Г. Ш. Туганов, Ш. М. Исломов, А. Р. Зияев, А. С. Мардиев // Universum: технические науки. 2025. Т. 2, № 3 (132). С. 24-30.