СИСТЕМА МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛИНИИ АВИАЦИОННОЙ СВЯЗИ ДИАПАЗОНА ДКМВ

Полезная модель относится к авиации, более конкретно - к радиосвязи в системах управления воздушным движением (УВД), в частности, при полетах ВС по маршрутам большой протяженности в районах Сибири и в приполярных зонах.
Известна система наклонного зондирования ионосферы («Приемно-измерительный комплекс доплеровского наклонного зондирования ионосферы» Егоров Н.Е., Нагорский П.М., Смирнов В.Ф. и др. Электронный журнал «Исследовано в России» , стр.839-846), содержащая сеть реперных радиостанций и приемно-измерительный комплекс с приемными антеннами, блоком преобразователей и смесителей, анализатором спектра для визуального контроля амплитудно-частотных параметров сигналов измерений и первичной обработки аналоговых данных наклонного зондирования и ЭВМ для оперативного управления комплексом, обработки визуализации и хранения экспериментальных данных. Данная система расположа вблизи г.Якутска и предназначена для исследования декаметровых волн в условиях субавроральной и авроральной ионосферы, что связано с освоением пересекающих Северный Ледовитый океан международных авиатрасс, существенным тормозом развития которых является отсутствие связи с воздушными судами. Последнее обусловлено тем, что удаленная связь осуществляется в КВ-диапазоне, условия распространения радиоволн в котором целиком определяются состоянием ионосферного канала связи, характеризующего ******** нестабильностью параметров из-за высокой геомагнитной активности и существования устойчивых мелкомасштабных, крупномасштабных и глобальных неоднородностей распределения электронной концентрации. Комплекс обнаруживает и регистрирует магнитоионосферные возмущения естественного и искусственного происхождения (солнечные вспышки, землетрясения, геомагнитные бури, внезапные
пульсы геомагнитного поля и т.д.), работа в режиме отраженных от ионосферы радиоволн КВ-диапазона и регистрируя доплеровский сдвиг частоты сигналов реперных радиостанций на нестационарных однородностях ионосферы на основание чего осуществляется прогноз основных параметров ионосферного канала в первую очередь максимально применимой частоты и диапазона оптимальных рабочих частот связи. Однако данная система обрабатывает только медленно-текущие процессы, не позволяя выдавать процессы в реальном времени, выдает рекомендации только по адаптации одного параметра (частоты радиосвязи) и используется только для стационарных систем глобальной связи.
Известна (патент РФ 2154910, опубл. 20.08.2000) система автоматического управления коротковолновой связью, содержащая автономный от канальной аппаратуры комплекс средств связи на основе ЭВМ, адаптирующий работу канальной аппаратуры к суточной динамике ионосферы и радиопомехам. Однако адаптация производится только по одному параметру, по частоте, и только с использованием 9 фиксированных частот для тестирования КВ диапазона, что неприемлемо в системе авиационной радиосвязи.
Известна многопараметрическая адаптивная цифровая система радиосвязи для КВ и УКВ диапазонов (патент РФ 2011300, опубл. 15.04.1994). Система содержит приемник радиосигналов, блоки управления кодированием, блоки выбора скорости передачи, вида модуляции, оптимальной частоты, блок управления мощностью передачи, блок оценки качества приема, блок формирования эталонов, блоки сравнения и формирователь команд управления. Однако данная система не обеспечивает оценку качества канала связи в реальном времени ин не предназначена для использования в системах радиосвязи УВД.
Известна штатная система авиационной радиосвязи (Авиационные правила, ч.25 Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Раздел Д 25 F 84, «Радиосвязное оборудование». Межгосударственный авиационный комитет, 1994, стр. 248-249), являющийся ближайшим аналогом
содержащая наземную и бортовую часть с приемопередатчиком аппаратурой передачи данной (АПД) и регистратором. Однако в данной системе не предусмотрена адаптация параметров радиолинии к условиям радиосвязи.
Техническим результатом на достижение которого направлена полезная модель, является повышение надежности и оперативности информационного обмена в системе авиационной радиосвязи диапазона ДКМВ.
Для достижения этого технического результата в систему многопараметрической адаптации параметров радиолинии авиационной радиосвязи, содержащую бортовой и наземный комплексы вязи, каждый из которых выполнен из штатных средств радиосвязи (аппаратуру передачи данных (АПД) и приемопередатчики) согласно полезной модели дополнительно вводят пульты управления наземным и бортовым комплексами, блоки оценки качества канала связи в РВ реальном времени блоки управления, выполненные с возможностью переключения на блоки оценки качества канала в РВ при оценке канала связи не ниже заданного порогового значения и переключения на блоки адаптации при недостижении указанной оценки порогового значения и блоки адаптации под конкретные условия распространения радиоволн.
Предлагаемая система (рис.1) содержит наземный и бортовой комплекс связи. При этом функциональный состав этих комплексов одинаков и содержит штатные средства радиосвязи (приемопередатчик, аппаратуру передачи данных) и дополнительное оборудование, содержащее пульты управления комплексами на борту ВС и на наземном пункте управления, блоки оценки качества канала связи в РВ, блоки управления и блоки адаптации под конкретные условия распространения радиоволн.
Система многопараметрической адаптации параметров радиолинии авиационной радиосвязи работает следующим образом (рис.3). Если инициатором связи с бортом является земля, то с пульта управления наземным комплексом подается команда начала связи на блок оценки качества канала в реальном времени (РВ) наземного комплекса связи для оценки канала
связи, после чего генерируется тестовая псевдослучайная последовательность для оперативной проверки канала связи «земля-борт». Блоком оценки выдается команда передачи тестовых последовательностей на приемопередатчик наземного комплекса. После приема тестовой последовательности приемопередатчиком на борту в блоке оценки качества канала в РВ бортовой ЭВМ выполняется побитное сравнение принятой тестовой последовательности с эталонной, и рассчитывается степень искажений по критерию потери битов по формуле:
Далее полученные результаты передаются блок управления в наземном комплексе связи, в котором выполняется сравнение полученного результата с заданным пороговым значением (0.9). При превышении Рдост. порогового значения качество канала связи считается удовлетворительным, и блок управления посылает АПД наземного комплекса команду на передачу информационного сообщения, находящегося в АПД и поступившего предварительно с регистраторов на борт. При Рдост. меньше 0.9 блок управления на земле переключается на блок адаптации, который принимает решение о необходимости адаптации параметров радиолинии.
Адаптация предусматривает синхронное изменение на борту и на земле параметров радиолинии следующим образом:
1) С начала блока адаптации на земле на блок адаптации на борту через соответствующие приемопередатчики передается команда об изменении частоты приемопередатчика борта с шагом 0.5 МГц. Через интервал времени 20 с на земле аналогичным образом блоком адаптации изменяется частота приемопередатчика на земле. После получения с борта подтверждения через наземный блок адаптации об изменении параметров радиолинии на пульт управления наземным комплексом с пульта выдается команда оценки качества канала связи на блок оценки качества канала в РВ.
После циклического выполнения оценки качества канала связи как это описано выше, в качестве оптимальной частоты блоком адаптации выбирается частота радиосвязи с Рдост. большей 0.9 или при недостижении Рдост. заданного порогового значения (0.9) выбирается частота, соответствующая максимальному значению Рдост. из числа полученных в результате циклических оценок качества канала связи.
2) При неполучении Рдост. большей 0.9, на первом шаге изменяется скорость передачи данных, принимающая следующие стандартные значения: 1200, 600, 300, 150, 75 бит/сек. Выбор оптимальной скорости передачи данных осуществляется аналогично п.1.
3) При неполучении Рдост., большей 0.9 после адаптации параметров радиолинии в соответствии с п.1, п.2, действия, аналогичные п.1, п.2 выполняются с изменением длительности сообщения по значениям 1024, 512, 256, 128 бит. Выбор оптимальной длительности сообщения осуществляется аналогично п.1.
4) При неполучении Рдост., большей 0.9, после адаптации параметров радиолинии в соответствии с п.п.1-3 осуществляется выбор вида модуляции - ФРМ-2 и ФРМ-4 (фазоразностная манипуляция 2-ого и 4-ого порядков).
Инициаторами связи, кроме диспетчеров наземных пунктов управления, также могут быть экипажи ВС. При этом обеспечивается высокая оперативность радиосвязи, так как оценка параметров радиолинии для каждого изменяемого параметра осуществляется за 2...3 с.
Краткое описание чертежей
На рис.1 показана схема системы многопараметрической адаптации параметров радиолинии авиационной связи диапазона ДКМВ.
На рис.2 показана схема работы блока оценки качества канала связи в реальном времени.
Пример.
Проводится сеанс радиосвязи с целью адаптации параметров радиолинии в реальном времени для трассы длиною 2500 км при частоте 8 МГц, длительности сообщения 1024 бит. скорости передачи данных 1200 бит/с и виде модуляции ФРМ-2, при этом для достижения заданной достоверности передачи сообщений Рдост изменялась скорость передачи данных. Рдост. передачи данных была увеличена от 0.6 до 0.93 за счет уменьшения скорости передачи данных до 300 бит/с.
Аналогичные результаты были получены при адаптации отдельных параметров и групп параметров радиолинии.
Пример.
Проводится сеанс радиосвязи с целью адаптации параметров радиолинии в реальном времени для трассы длиною 2500 км при частоте 8 МГц, длительности сообщения 1024 бит. скорости передачи данных 1200 бит/с и виде модуляции ФРМ-2, при этом для достижения заданной достоверности передачи сообщений Рдост изменялась скорость передачи данных. Р.дост. передачи данных была увеличена от 0.6 до 0.93 за счет уменьшения скорости передачи данных до 300 бит/с
Аналогичные результаты были получены при адаптации отдельных параметров и групп параметров радиолинии.