УНИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕРМИНАЛ ОБМЕНА И ДОВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
UNIFIED TERMINAL FOR INFORMATION EXCHANGE AND DELIVERY

Изобретение относится к технике связи для приема, отображения, обработки (дешифровки), передачи и ретрансляции целевой информации с беспилотных летательных аппаратов (далее – БЛА) различных типов и управления целевой нагрузкой, устанавливаемой на БЛА посредством радиолинии. Изделие может применяться в составе пунктов управления войсками, в отдельно стоящем тактическом звене любой группировки, а также в составе тренажёров для подготовки операторов в части моделирования разведывательной миссии и подготовки разведданных.
Унифицированный терминал обмена и доведения информации (далее – УТОДИ) обеспечивает:
- получение, отображение целевой и телеметрической информации от БЛА различных типов;
- обработку полученной целевой и телеметрической информации от БЛА различных типов;
- работу с картографической информацией;
- управление режимами полезной нагрузки, установленной на БЛА;
- оперативную обработку визуальной информации;
- подготовку разведдонесений и формализованных документов;
- увеличение дальности передачи целевой и телеметрической информации;
- защиту получаемой и передаваемой целевой и телеметрической информации между БЛА, другим УТОДИ и подразделениями ВС РФ;
- оптимизацию деятельности операторов (в части уменьшения количества операторов (дешифровщик и оператор полезной нагрузки (далее - ПН)));
- прием, передачу и ретрансляцию информации в составе единой информационной сети между подразделениями ВС РФ и другими УТОДИ посредством аппаратуры, входящей в состав УТОДИ и БЛА различных типов.
Известен портативный комплекс воздушного базирования оптико-визуального мониторинга из патента РФ №2320519 с датой приоритета 27.09.2006, содержащий автономно пилотируемый летательный аппарат с бортовой системой обеспечения полета, бортовой приемопередающей аппаратурой и системой сбора видеоинформации, имеющей первую видеокамеру, соединенную с передатчиком видеосигнала, а также наземный терминал приема видеосигнала и коррекции полета летательного аппарата, размещенные в общем контейнере. Наземный терминал дополнительно содержит автономную систему навигации, состоящую из радиодальномера, барометра и курсового индикатора, выходы которых соединены с наземным процессором. В состав курсового индикатора входит компас, жестко закрепленный вместе с модулем антенн приема видеосигнала на поворотном устройстве с приводом, обеспечивающем вращение вокруг вертикальной оси, и фазометр, входы которого соединены с выходами антенн приема видеосигнала, а выход - со входом привода. Бортовая приемопередающая аппаратура дополнительно содержит бортовой радиодальномер, расположенный в приборном отсеке, и дополнительную антенну для приема сигналов управления, закрепленную на несущей плоскости фюзеляжа. Бортовая система обеспечения полета дополнительно содержит оптический датчик уровня горизонта, размещенный на внешней поверхности фюзеляжа и подсоединенный к бортовому процессору, два расположенных в приборном отсеке фюзеляжа и подсоединенных к бортовому процессору миниатюрных барометра, один из которых соединен с трубкой Пито, выведенной из фюзеляжа в направлении движения летательного аппарата, и фазометр, входы которого соединены с антеннами приемопередающей аппаратуры, а выход подсоединен к входу бортового процессора. Система сбора видеоинформации дополнительно содержит вторую видеокамеру. Первая видеокамера, обзорная, жестко закреплена на нижней стороне фюзеляжа в направлении движения летательного аппарата и имеет центральную верхнюю границу поля зрения, совпадающую с направлением движения летательного аппарата. Вторая видеокамера, мониторинговая, снабжена сервоприводами наклонов и закреплена на подвесе в нижней части фюзеляжа с возможностью направления оптической оси в центральном положении вниз перпендикулярно несущим плоскостям летательного аппарата. Летательный аппарат содержит систему аварийной парашютной посадки и радиомаяк с антенной и автономным питанием, расположенные в фюзеляже летательного аппарата. Вход системы аварийной посадки соединен с выходом процессора, а вход радиомаяка - с выходом системы аварийной посадки.
Недостатком известного портативного комплекса воздушного базирования оптико-визуального мониторинга являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что осуществляется взаимодействие только с одним БЛА из состава комплекса, отсутствует аппаратура защиты информации, нет возможности передачи целевой и телеметрической информации другому комплексу или аналогичному комплексу по имеющемуся в составе комплекса каналу связи.
Известен мобильный терминал приема информации, раскрытый в статье «Дооснащение комплексов с БЛА мобильным терминалом приема информации. Обзор технических возможностей, перспектив развития и сценариев использования» (Извольский А.В., Пьянников А.А. Доклады и статьи ежегодной научно-практической конференции «Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами», г. Коломна. Под общей редакцией к.т.н. Бодрова А.С., Безденежных С.И. 2016. С. 88-94, прототип).
Известный мобильный терминал приема информации состоит из следующих составных частей: бортовой сегмент и носимый комплект. Бортовой сегмент включает передатчик радиолинии Радиус-О с усилителем (выходная мощность 5 Вт) и блоком питания, блок подготовки телеметрической информации на базе вычислителя СРС307, передающую всенаправленную антенну, устанавливаемую на нижнюю часть фюзеляжа БЛА. Носимый комплект включает индикаторное устройство на базе планшета Гранат 12 отечественного производства; приемный блок, содержащий приемник радиолинии Радиус-О, приемник спутниковой навигационной системы (далее – СНС) GPS/ГЛОНАСС, блок питания, устройства сопряжения; аккумуляторный блок, содержащий зарядное устройство (220 Вольт) и свинцово-кислотный аккумулятор 12В 12 А⋅ч; антенный блок, содержащий направленную и всенаправленную антенны радиолинии, а также антенну СНС GPS/ГЛОНАСС.
Недостатком известного мобильного терминала приема информации являются ограниченные функциональные возможности: терминал реализован в переносном исполнении, что не позволяет обеспечить длительную работу и большой радиус действия. Также, терминал не позволяет обеспечить:
- полную обработку изображений, полученных с БЛА, проведение дешифровки с коррекцией видовой информации;
- передачу полученных данных с БЛА следующему потребителю;
- передачу информации на БЛА;
- подключение к бортам разного типа;
- управление режимами оптико-электронной системы (далее – ОЭС);
- подключение оборудования любого типа для связи с другими подразделениями ВС РФ;
- получение и передачу информации от БЛА к другому мобильному выносному терминалу (далее – МВТ) (связь между однотипными изделиями), тактическому звену (далее – ТЗ) и наоборот – получение и передачу информации от наземных частей к БЛА, с целью увеличения зоны действия;
- прием и передачу данных посредством спутниковой связи.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является создание унифицированного терминала с высокой эргономичностью и расширенной функциональностью, позволяющего гибко изменять круг выполняемых задач в зависимости от поставленных целей и упрощать эксплуатацию и обслуживание.
Техническими результатами является расширение функциональных возможностей устройства, повышение оперативности обработки целевой и телеметрической информации от БЛА, увеличение дальности связи с БЛА и передачи информации, обеспечение информационного обмена с БЛА посредством ШС РИО в обоих направлениях.
Для достижения заявленных технических результатов унифицированный терминал обмена и доведения информации содержит мобильное автоматизированное рабочее место (далее – АРМ) оператора, при этом мобильное АРМ оператора включает:
- вычислительное устройство – ЭВМ;
- средства отображения информации;
- технические средства управления диалогом;
- модули СПО, обеспечивающие получение, отправку, хранение и дешифрирование информации, работу с картографической информацией, а также тренировку оператора;
- устройство голосовой связи.
УТОДИ с помощью коммутирующего устройства связано со средством спутниковой навигации (далее – ССН), средством криптографической защиты информации и устройством сопряжения со средствами связи разного типа (аналогового, цифрового), обеспечивающего взаимодействие с другими подразделениями из числа ВС РФ.
Причем к мобильному АРМ оператора через подключенное коммутирующее устройство и средство криптографической защиты информации подключаются широкополосная сетеориентированная радиосистема информационного обмена (далее – ШС РИО) с БЛА различных типов и/или другим УТОДИ и/или подразделениями ВС РФ и средство спутниковой связи (далее – ССС).
Для обеспечения электропитанием все составные части УТОДИ подключены к устройству электроснабжения.
При этом средства отображения информации представлены мониторами в количестве не менее двух.
При этом устройство электроснабжения представленоустройством обеспечения питания и зарядки от сети и аккумуляторными батареями.
При этом технические средства управления диалогом представлены специальной клавиатурой, универсальной клавиатурой, манипулятором для управления курсором, джойстиком для управления полезной нагрузкой.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого УТОДИ, где:
1 – мобильное автоматизированное рабочее место оператора;
2 – средства отображения информации - мониторы;
3 – технические средства управления диалогом (далее – ТСУД);
4 – вычислительное устройство – ЭВМ для осуществления обработки, подготовки информации;
5 – устройство голосовой связи;
6 – модули СПО;
7 – коммутирующее устройство;
8 – средство спутниковой навигации;
9 – средство спутниковой связи;
10 – средства криптографической защиты информации (далее - СКЗИ);
11 – широкополосная сетеориентированная радиосистема информационного обмена с БЛА;
12 – устройство сопряжения со средствами связи ВС РФ;
13 – устройство электроснабжения;
14 – устройство обеспечения питания и зарядки от сети;
15 – аккумуляторные батареи.
Описание осуществления изобретения может быть использовано в качестве примера для лучшего понимания его сущности и изложено со ссылками на фигуру, приложенную к настоящему описанию. При этом приведенные ниже подробности призваны не ограничить сущность изобретения, а сделать ее более ясной.
Все составные части УТОДИ устанавливаются (монтируются) в автотранспортное средство. Мобильное автоматизированное рабочее место оператора (поз. 1) имеет конструкцию, позволяющую устанавливать его в обитаемый отсек автотранспортного средства типа «Тигр – СПН», что обеспечивает мобильность УТОДИ на местности и оперативный сбор информации от БЛА. Автоматизированное рабочее место включает в себя средства отображения информации - мониторы (поз. 2), технические средства управления диалогом (поз. 3) (далее - ТСУД), устройство голосовой связи (поз. 5), вычислительное устройство – ЭВМ (поз. 4), выполненную с возможностью определения (выполнения) следующих функций:
- обмен информацией при взаимодействии с БЛА, подразделениями ВС РФ и другим УТОДИ (модуль СПО поз. 6);
- отображение текущей телеметрической информации от БЛА, ПН (модуль СПО поз. 6);
- управление и контроль ПН БЛА (модуль СПО поз. 6);
- обработка и отображение целевой информации (модуль СПО поз. 6);
- дешифрирование целевой информации, формирование разведывательных донесений (модуль СПО поз. 6);
- хранение информации (командно-контрольной, телеметрической, целевой, текстовой, голосовой, разведывательной информации, данных объективного контроля, географической информации) (модуль СПО поз. 6);
- работа с геопространственной информацией, включая отображение цифровых карт местности, добавление и отображение географических объектов, отображение БЛА, УТОДИ на фоне карты (модуль СПО поз. 6);
- настройка, управление и отображение результатов встроенного контроля составных частей УТОДИ (модуль СПО поз. 6);
- обработка средств ввода информации (ТСУД) (модуль СПО поз. 6);
- обеспечение информационной безопасности (модуль СПО поз. 6);
- тренировка оператора УТОДИ (модуль СПО поз. 6).
ЭВМ содержит средства защиты информации. К ЭВМ (поз.4) из состава мобильного АРМ оператора (поз. 1) подключаются мониторы (поз. 2) - не менее 2 штук, для обеспечения отображения информации, а также повышения качества дешифрирования полученной видовой информации от БЛА. ТСУД (поз. 3), подключаемые к ЭВМ, обеспечивают диалог оператора с техническими средствами и содержат:
- универсальную клавиатуру для ввода текста,
- специальную клавиатуру - панели функциональных кнопок для оперативного управления режимами и параметрами функционирования полезной нагрузки, устанавливаемой на борту БЛА (например, ОЭС),
- джойстик для управления параметрами визирования полезной нагрузки (таких как угол наклона ОЭС и другие),
- манипулятор для управления курсором (манипулятор типа «мышь» и/или шаровой манипулятор).
Для расширения функциональных возможностей в части взаимодействия с БЛА различных типов (Форпост-Р, Альтиус-РУ, Корсар и др.), к АРМ через коммутирующее устройство (поз. 7) подключается СКЗИ (поз. 10), отвечающая за обеспечение защиты и преобразования информации, к которой подключается ШС РИО (поз. 11) (в состав которого входят антенные устройства, приемо-передающее устройство) для обеспечения взаимодействия с БЛА различных типов по радиосвязи, а также для взаимодействия с другим УТОДИ или с другим изделием, поддерживающим установленный протокол взаимодействия с УТОДИ. Для обеспечения увеличения дальности связи к коммутирующему устройству (поз. 7) через СКЗИ (поз. 10) подключается средство спутниковой связи (поз. 9) (которое включает в свой состав в том числе антенное устройство, устройства обработки и передачи информации), а непосредственно к коммутирующему устройству подключается устройство сопряжения со средствами связи ВС РФ (поз. 12), обеспечивающее взаимодействие УТОДИ с подразделениями ВС РФ. К средствам связи ВС РФ может относиться как аналоговые, так и цифровые средства связи принятые в эксплуатацию ВС РФ. Это повышает оперативность и дальность передачи обработанной информации до подразделений ВС РФ.
Для обеспечения определения месторасположения УТОДИ к АРМ (поз. 1) с помощью коммутирующего устройства (поз.7) подключается средство спутниковой навигации (поз. 8), включающее антенные блоки и вычислительное устройство. Составные части – АРМ (поз.1), коммутирующее устройство (поз 7), ССН (поз. 8), Средства спутниковой связи (поз.9), СКЗИ (поз.10), ШС РИО (поз.11), устройство сопряжения со средствами связи ВС РФ (поз.12) подключаются к устройству электроснабжения (поз. 13), в составе которого находятся аккумуляторные батареи (АКБ) (поз. 15), а также устройство обеспечения питания и зарядки от сети (поз. 14). Устройство электроснабжения обеспечивает электропитание составных частей УТОДИ, как от сети, так и от встроенных АКБ.
Компоновка УТОДИ выбрана с расчетом на размещение составных частей (далее - СЧ) УТОДИ, как в обитаемом отсеке, так и на внешней поверхности автотранспортного средства семейства «Тигр». УТОДИ перемещается на место выполнения задания в заданной зоне связи в составе автотранспортного средства. Перед работой с УТОДИ до установления связи с БЛА производится разворачивание антенных устройств ШС РИО и ССС, настройка СЧ УТОДИ.
Электропитание СЧ УТОДИ осуществляется устройством электроснабжения (поз. 13). Для обеспечения длительной автономной работы в УТОДИ применяются АКБ (поз. 15), входящие в состав устройства электроснабжения. Устройство обеспечения питания и зарядки от сети (поз.14) обеспечивает электропитание УТОДИ от внешней сети, а также зарядку АКБ. При подключении УТОДИ к внешней сети электропитания, возможно функционирование УТОДИ одновременно с процессом зарядки АКБ.
УТОДИ запускается и управляется с мобильного АРМ (поз. 1) одним оператором, АРМ находится внутри обитаемого отсека автотранспортного средства.
В АРМ входит ЭВМ (поз. 4) с подключенными к нему мониторами (поз. 2) в составе не менее двух штук, ТСУД (поз. 3), устройством голосовой связи (поз. 5).
В обеспечении выполнения УТОДИ своего назначения важную роль играют модули СПО (поз. 6), которые устанавливаются на ЭВМ из состава АРМ и участвуют в реализации такой функциональности УТОДИ, как:
- обмен информацией при взаимодействии с БЛА, подразделениями ВС РФ и другим УТОДИ;
- отображение текущей телеметрической информации от БЛА и ПН;
- управление и контроль ПН БЛА;
- обработка и отображение целевой информации;
- дешифрирование целевой информации, формирование разведывательных донесений;
- хранение информации (командно-контрольной, телеметрической, целевой, текстовой, голосовой, разведывательной информации, данных объективного контроля, географической информации);
- работа с геопространственной информацией, включая отображение цифровых карт местности, добавление и отображение географических объектов, отображение БЛА, УТОДИ на фоне карты;
- настройка, управление и отображение результатов встроенного контроля СЧ УТОДИ;
- обработка средств ввода информации (ТСУД);
- обеспечение информационной безопасности;
- тренировка оператора УТОДИ.
Информационное сопряжение АРМ с СКЗИ (поз. 10), ССН (поз. 8), устройством сопряжения со средствами связи ВС РФ (поз. 12) осуществляется с помощью коммутирующего устройства (поз. 7).
ССН в ходе работы принимает и обрабатывает сигналы глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), поставляет в ЭВМ данные о текущем местоположении УТОДИ, а также обеспечивает привязку УТОДИ к системе единого времени.
Взаимодействие с БЛА различных типов (Форпост-Р, Альтиус-РУ, Корсар и др.) осуществляется следующим способом. При появлении БЛА в зоне радиовидимости, устанавливается информационное взаимодействие между БЛА и УТОДИ. Обмен информацией осуществляется посредством передачи радиосигналов. Прием и передачу радиосигналов обеспечивают следующие СЧ УТОДИ:
- ШС РИО,
- ССС.
Для установления УТОДИ связи с БЛА, последний должен быть оснащен совместимым терминалом радиолинии или ССС. При этом УТОДИ позволяет осуществлять информационное взаимодействие одновременно с несколькими БЛА, что обеспечивает расширение функциональных возможностей изделия.
При нахождении БЛА в зоне действия радиолинии ШС РИО, устанавливается связь с БЛА преимущественно по радиолинии ШС РИО, при этом сохраняется возможность связи посредством ССС. При нахождении БЛА за пределами радиовидимости ШС РИО, связь УТОДИ с БЛА осуществляется только с помощью ССС. Таким образом, применение в УТОДИ ССС позволяет увеличить дальность связи с БЛА, так как дальность связи не ограничивается пределами прямой радиовидимости.
При взаимодействии УТОДИ с БЛА происходит:
- прием целевой, телеметрической информации БЛА,
- обмен командно-контрольной информацией для управления ПН БЛА,
- обмен информацией, предназначенной для ретрансляции посредством БЛА.
Прием радиосигналов от БЛА производится посредством ШС РИО, либо ССС, преобразуется в информационный поток данных и поступает в СКЗИ (поз. 10). В СКЗИ информация подвергается расшифровке и поступает через коммутирующее устройство в ЭВМ из состава мобильного АРМ. ЭВМ с установленными модулями СПО обеспечивают обработку полученной информации и вывод ее на мониторы.
При управлении ПН, установленной на БЛА, УТОДИ формирует и передает на БЛА команды управления (управляющие сообщения), соответствующие выбранной ПН, а также принимает ответные сообщения (квитанции) от БЛА, если это предусмотрено протоколом взаимодействия с соответствующей ПН. Информация с ПН отображается на мониторах из состава АРМ. Выдача команд управления ПН в БЛА производится по защищенному каналу связи: команды поступают от ЭВМ через коммутирующее устройство в СКЗИ, где производится их шифрование и передача на БЛА через ШС РИО или ССС (канал передачи выбирается оператором на АРМ).
Обмен командно-контрольной информацией позволяет оператору УТОДИ осуществлять управление полезной нагрузкой БЛА, что увеличивает функциональные возможности УТОДИ относительно аналогов, обеспечивающих только прием разведывательной информации с БЛА. Управление ПН позволяет операторам вести наблюдение с использованием ПН БЛА автономно, самостоятельно выбирать объекты для наблюдения, без необходимости постоянной связи с операторами наземной станции управления (пункта управления) БЛА.
Взаимодействие оператора с УТОДИ в ходе работы происходит с помощью ТСУД, в состав которых входят подключаемые к ЭВМ:
− специальная клавиатура - панель функциональных кнопок (обеспечивает быстрый доступ к основным функциям и режимам управления ПН);
− джойстик для управления ПН (перемещение оси визирования оптической системы БЛА за счет отклонения рукоятки и др.);
− универсальная клавиатура и манипулятор для управления курсором (взаимодействие с интерфейсом модулей СПО, ввод текстовых сообщений, ручной ввод координат, паролей и иных числовых и буквенных параметров).
Наличие специальных ТСУД для управления ПН облегчает операторам процесс управления ПН БЛА.
Устройство голосовой связи, подключаемое к ЭВМ, обеспечивает возможность формирования и приема голосовых сообщений для коммуникации с подразделениями ВС РФ.
После установления связи УТОДИ с одним или несколькими БЛА, оператор может выполнять разведку, слежение за объектами контроля.
Полученная в ходе взаимодействия с БЛА целевая информация может быть дешифрирована оператором средствами модулей СПО УТОДИ, в ходе дешифрирования выделяются цели, определяются их координаты. Модули СПО УТОДИ, функционирующие на ЭВМ, обеспечивают возможность формирования разведывательных донесений на основе принятой и обработанной (дешифрированной) целевой информации.
УТОДИ обеспечивает взаимодействие с внешними системами, которые условно делятся на следующие категории:
- автоматизированные системы управления войсками и оружием (АСУ В и О), комплексы средств автоматизации и их составные части;
- позиции подразделений ВС РФ, оборудованные техническими средствами связи, совместимым с аппаратурой ШС РИО, ССС (в том числе располагающими другим УТОДИ);
- позиции подразделений ВС РФ, оборудованные прочими средствами связи ВС РФ.
Состав сообщений, которыми УТОДИ может обмениваться с внешними системами, определяется протоколами информационного взаимодействия с соответствующими системами.
Информационное взаимодействие с позициями подразделений ВС РФ, оборудованными техническими средствами связи, совместимым с аппаратурой ШС РИО, ССС (в том числе располагающими другим УТОДИ) осуществляется посредством соответствующей радиолинии (ШС РИО / ССС), в том числе посредством ретрансляции через БЛА.
Информационное взаимодействие с АСУ В и О, подразделениями ВС РФ, не оборудованными техническими средствами связи, совместимыми с ШС РИО/ССС осуществляется с использованием устройства сопряжения со средствами связи ВС РФ (поз. 12), к которому при необходимости могут быть подключены специальные средства связи (аналоговые, цифровые).
По окончании выполнения работ, проводятся завершение работы АРМ, работы по свертыванию УТОДИ, и дальнейшая передислокация на место базирования или место выполнения следующего распоряжения.
Основным преимуществом УТОДИ в части получения и передачи информации является обеспечение информационного обмена с БЛА посредством ШС РИО в обоих направлениях, что увеличивает его функциональные возможности. Также за счет применения ШС РИО расширяется функционал УТОДИ в части работы с различными типами БЛА. Имеющиеся в УТОДИ средства спутниковой связи обеспечивают прием и передачу данных, что в свою очередь обеспечивает расширение зоны связи с БЛА в условиях отсутствия прямой радиовидимости. Для обеспечения увеличения дальности связи и расширения функциональных возможностей при взаимодействии с подразделениями ВС РФ в УТОДИ входит устройство сопряжения со средствами связи ВС РФ разного типа (аналогового, цифрового). За счет включения в состав УТОДИ мобильного АРМ оператора, ССС, ШС РИО и устройства сопряжения со средствами связи ВС РФ повышается оперативность и качество обработки, передачи информации конечному потребителю, а также увеличивается дальность связи.