СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOVABLE OBJECTS

Изобретение относится к системам обмена данными и может быть использовано для реализации информационного обмена между подвижными объектами (ПО) и источниками (получателями) информации через наземные комплексы (НК).
Известен аналог предлагаемой системы, которым является система радиосвязи с подвижными объектами [1]. В этой системе во время движения подвижные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземным комплексом из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена, производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов, хранящимися в его памяти, по аналогии с системой ACARS. При совпадении адреса подвижного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, необходимость ретрансляции сигналов определяется программно. Один из ПО назначается ретранслятором сообщений или выделяется для связи канал диапазона ДКМВ. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) ПО или канала диапазона ДКМВ, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ПО, назначенного ретранслятором в канале MB диапазона, и адреса воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ПО сообщения анализируются в блоке анализа типа сообщений для решения вопроса о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления объекта или ретрансляции их на соседний ПО.
В обычном режиме, когда не требуется ретрансляция сигналов с НК, осуществляется адресный опрос ПО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ПО после прохождения через антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется в каком режиме должна работать аппаратура ПО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных. Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу «оператор-пилот» взамен существующей речевой информации. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на блоке регистрации данных ПО и мониторе АРМ НК соответственно. Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО обрабатываются в наземном вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.
Однако аналогу присущи следующие недостатки:
- отсутствует анализ состояния ионосферы и параметров каналов связи в диапазоне декаметровых волн (ДКМВ) на данный момент времени в заданных направлениях и соответствующая коррекция планов связи с ПО. Такое планирование связи малоэффективно, поскольку вместо постоянно меняющихся исходных данных о состоянии ионосферы используются среднестатистические данные, которые могут отличаться для конкретного дня и времени года, в результате чего связь в диапазоне декаметровых волн будет неустойчивой;
- формирование плана связи, как правило, осуществляется на основе специализированных пакетов прикладных программ, включающих модели солнечного цикла, и ионосферного распространения радиоволн, с учетом параметров приемо-передающей аппаратуры и антенн. Тем не менее, несмотря на совершенство самих программ, вероятность точного прогноза на текущий момент времени в направлении на управляющие наземные комплексы мала.
Известен аналог предлагаемой системы, которым является система радиосвязи с подвижными объектами [2]. Эта система состоит из М наземных комплексов, соединенных радиоканалами связи с N подвижными объектами, а между собой - двухсторонними связями с помощью наземной сети передачи данных с входом/выходом системы. Каждый наземный комплекс содержит наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места. Первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с соответствующим входом вычислителя АРМ. Первый и второй входы/выходы наземной радиостанции диапазона ДКМВ подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземного вычислителя АРМ и наземной аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к наземной антенне диапазона ДКМВ. В состав каждого из подвижных объектов входят бортовые датчики, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя. Вход/выход бортового вычислителя подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Выход бортового вычислителя соединен с входом блока регистрации данных и через последовательно соединенные бортовую аппаратуру передачи данных, бортовую радиостанцию диапазона метровых волн (MB) подключен к бортовой антенне диапазона метровых волн. Первый и второй входы/выходы бортовой радиостанции диапазона ДКМВ подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя и бортовой аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к бортовой антенне диапазона ДКМВ. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке. Передающие станции диапазона ДКМВ в количестве В штук подключены двухсторонними связями к наземной сети передачи данных, а по радиоканалам - к М наземным комплексам. В состав каждого наземного комплекса системы входят: модуль сопряжения, подключенный двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземного вычислителя и наземной сети передачи данных, К направленных приемных антенн диапазона ДКМВ, соединенных двухсторонними связями через соответствующие К приемников диапазона ДКМВ с соответствующими К входами/выходами вычислителя автоматизированного рабочего места. Каждая из В передающих станций диапазона ДКМВ содержит антенну диапазона ДКМВ, подключенную через последовательно соединенные передатчик диапазона ДКМВ и формирователь сигналов к соответствующему входу/выходу вычислителя АРМ. Первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Модуль сопряжения подключен двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам вычислителя АРМ и наземной сети передачи данных.
Однако аналогу присущи следующие недостатки:
- из-за наличия на борту только одного приемника диапазона ДКМВ невозможно организовать прием разнесенных по частоте радиосигналов, и следовательно, повысить достоверность передачи информации;
- на борту можно работать или в режиме приема данных с НК или в технологическом режиме приема данных с других передающих средств диапазона ДКМВ. Совмещение этих режимов не обеспечивается;
- не осуществляется анализ нахождения ПО в зоне прямой видимости от одного из обслуживаемых его наземных комплексов.
Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая и принята за прототип. Система состоит из передающих станций диапазона ДКМВ в количестве В штук, а также из М наземных комплексов, соединенных радиоканалами связи с N подвижными объектами. Между собой передающие станции диапазона ДКМВ и НК соединены двухсторонними связями с помощью наземной сети передачи данных с входом/выходом системы. Наземный комплекс содержит наземные антенны MB и диапазона ДКМВ, подключенные двухсторонними связями через последовательно соединенные соответствующие наземные радиостанции MB и диапазона ДКМВ и аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места. Первый вход АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с третьим входом вычислителя АРМ. Первый и второй входы/выходы наземной радиостанции диапазона ДКМВ подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам вычислителя АРМ и наземной аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к наземной антенне диапазона ДКМВ. Модуль сопряжения подключен двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам вычислителя АРМ и наземной сети передачи данных с входом/выходом системы. К направленных приемных антенн диапазона ДКМВ с соответствующими К приемниками диапазона ДКМВ соединены двухсторонними связями с соответствующими К входами/выходами вычислителя автоматизированного рабочего места. Передающие станции диапазона ДКМВ по радиоканалам соединены с М наземными комплексами. В состав каждого из подвижных объектов входят бортовые датчики, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений. Каждый из них соединен с соответствующими входами бортового вычислителя, один из входов/выходов которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Бортовой вычислитель соединен также с входом блока регистрации данных и через последовательно соединенные бортовую аппаратуру передачи данных, бортовую радиостанцию MB диапазона подключен к бортовой антенне MB диапазона. Первый и второй входы/выходы бортовой радиостанции диапазона ДКМВ подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя и бортовой аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к бортовой антенне диапазона ДКМВ. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке. Каждая из В передающих станций диапазона ДКМВ содержит передающую антенну диапазона ДКМВ, подключенную через последовательно соединенные передатчик диапазона ДКМВ и формирователь сигналов к соответствующему входу/выходу вычислителя своего АРМ (передающей станции диапазона ДКМВ), первый вход которого подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ передающей станции диапазона ДКМВ, а выход - к монитору АРМ передающей станции диапазона ДКМВ. Модуль сопряжения подключен двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу вычислителя АРМ передающей станции диапазона ДКМВ и наземной сети передачи данных с входом/выходом системы. В составе ПО приемная антенна ДКМВ диапазона подключена двухсторонними связями через m параллельно соединенных приемников диапазона ДКМВ к соответствующим m входам/выходам бортового вычислителя. Блок хранения данных ПО с входом для загрузки данных подключен двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу бортового вычислителя. Высокочастотные выходы передающих станций диапазона ДКМВ соединены по эфиру с соответствующими входами подвижных объектов. На каждом ПО имеется вход для приема радиосигналов известных передатчиков диапазона ДКМВ.
Однако прототипу присущи недостатки, связанные с тем, что использование отдельно стоящих передающих станций диапазона ДКМВ эффективно не во всех районах, где могут находиться ПО при данной структуре системы, так как, например, на крайнем севере отсутствуют соответствующие коммуникации.
Основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение достоверности передачи информации между подвижными объектами и наземными комплексами за счет:
- получения в реальном времени на ПО и НК дальностно-частотных характеристик (ДЧХ, или ионограммам) и амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) путем формирования и излучения в эфир сигналов с линейной частотной модуляцией и круговой азимутальной диаграммой направленности при наклонном (трассовом) зондирования ионосферы;
- анализа в реальном времени параметров состояния ионосферного канала с учетом многолучевости, ионосферных неоднородностей, «мутности» ионосферы и помеховой обстановки;
- вычисления радиопрогностических параметров радиоканала, а именно: вероятностно-оптимальной частоты (ВОЧ), максимальной скорости передачи данных, оптимальной мощности излучения и др.) для заданной трассы, используя структурно-физическую модель радиосвязных радиоканалов диапазона ДКМВ [4];
- организации «обратного» канала в системе «ПО-НК» путем использования сети наземных комплексов радиосвязи диапазона ДКМВ, соединенных между собой магистральными линиями (проводными, оптоволоконными, радиорелейными и др.) для передачи информации согласно транспортным протоколам (Х.25, TCP/IP или другим);
- обеспечения одновременной автоматической адаптации канала связи диапазона ДКМВ подвижного объекта по частоте и по пространству.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из М территориально разнесенных наземных комплексов связи, соединенных радиоканалами связи с N подвижными объектами, связанными между собой радиоканалами диапазонов MB и ДКМВ, при этом наземные комплексы между собой соединены двухсторонними связями с помощью наземной сети передачи данных с входом/выходом системы, причем каждый НК содержит наземные антенны диапазонов MB и ДКМВ, подключенные двухсторонними связями через соответствующие наземные радиостанции диапазонов MB и ДКМВ к соответствующим входам/выходам аппаратуры передачи данных, которая подключена к первому входу/выходу наземного вычислителя автоматизированного рабочего места, первый вход которого подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, третий вход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, а выход - к монитору АРМ, к второму входу/выходу наземного вычислителя АРМ подключена наземная радиостанция диапазона ДКМВ к третьему входу/выходу - модуль сопряжения, второй вход/выход которого подключен к наземной сети передачи данных с входом/выходом системы, К направленных приемных антенн диапазона ДКМВ с соответствующими К приемниками диапазона ДКМВ соединены двухсторонними связями с соответствующими К входами/выходами вычислителя АРМ, в состав каждого из подвижных объектов входят блок регистрации данных, подключенный к выходу бортового вычислителя, бортовые датчики, бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений и приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, соединенные с соответствующими входами бортового вычислителя, первый вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, а второй вход/выход - к анализатору типа принимаемых сообщений, при этом бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовую аппаратуру передачи данных, бортовую радиостанцию MB диапазона подключен к бортовой антенне MB диапазона, первый и второй входы/выходы бортовой радиостанции диапазона ДКМВ подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя и бортовой аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к бортовой антенне диапазона ДКМВ, бортовая приемная антенна диапазона ДКМВ подключена через m параллельно соединенных бортовых приемников диапазона ДКМВ двухсторонними связями к соответствующим гл входам/выходам бортовой АПД, при этом передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке, дополнительно введены на каждом ПО бортовой блок хранения данных с входом для загрузки данных, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу бортового вычислителя, бортовой приемник ЛЧМ сигнала, вход которого подключен к бортовой приемной антенне диапазона ДКМВ, а вход/выход - к соответствующему входу/выходу бортового вычислителя, а на каждом НК дополнительно введены наземный блок хранения данных с входом для загрузки данных, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу наземного вычислителя, наземная всенаправленная передающая антенна диапазона ДКМВ, подключенная через последовательно соединенные передатчик ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ и формирователь ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ к соответствующему входу/выходу наземного вычислителя АРМ, при этом высокочастотные выходы наземных всенаправленных передающих антенн диапазона ДКМВ каждого НК соединены по эфиру с входами бортовых приемных антенн диапазона ДКМВ соответствующих подвижных объектов, а на каждом ПО имеется вход для приема радиосигналов известных передатчиков диапазона ДКМВ.
На фиг. 1 представлена структурная схема системы радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:
1 - наземный комплекс;
2 - подвижный объект;
3 - наземная сеть передачи данных с входом/выходом 4 системы;
37 - вход для приема на ПО радиосигналов известных передатчиков диапазона ДКМВ.
На фиг. 2 представлены структурные схемы подвижного объекта 2, наземного комплекса 1, входящих в состав системы радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:
5 - бортовой вычислитель;
6 - бортовые датчики;
7 - бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS;
8 - блок регистрации данных;
9 - бортовая аппаратура передачи данных;
10 - бортовая радиостанция MB диапазона;
11 - бортовая антенна MB диапазона;
12 - наземная антенна MB диапазона;
13 - наземная радиостанция MB диапазона;
14 - наземная аппаратура передачи данных;
15 - наземный вычислитель АРМ;
16 - наземный приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;
17 - монитор АРМ;
18 - пульт управления АРМ;
19 - бортовой анализатор типа принимаемых сообщений;
20 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом;
21 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;
22 - наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений;
23 - бортовая радиостанция диапазона ДКМВ;
24 - бортовая антенна диапазона ДКМВ;
25 - наземная антенна диапазона ДКМВ;
26 - наземная радиостанция диапазона ДКМВ;
27 - модуль сопряжения;
28 - К приемников диапазона ДКМВ;
29 - К направленных приемных антенн диапазона ДКМВ;
30 - бортовой приемник ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ;
31 - формирователь ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ;
32 - передатчик ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ;
33 - наземная всенаправленная передающая антенна диапазона ДКМВ;
34 - бортовая приемная антенна диапазона ДКМВ;
35 - m бортовых приемников диапазона ДКМВ;
36 - бортовой блок хранения данных с входом 38 для загрузки данных;
37 - вход для приема на ПО радиосигналов известных передатчиков диапазона ДКМВ;
39 - наземный блок хранения данных с входом 40 для загрузки данных.
Сущность изобретения заключается в том, что в радиоканал диапазона ДКМВ системы радиосвязи вводится технология ионосферного мониторинга с помощью ЛЧМ сигналов, реализующая метод группового использования частот с целью ее адаптации к медленно изменяющимся квазистационарным параметрам ионосферы. В этом случае назначаются и динамически корректируются (с периодом 1-2 часа) списки частот связи для наземных комплексов и подвижных объектов, гарантирующие требуемую достоверность информационного обмена.
Алгоритм работы системы радиосвязи с ПО заключается в формировании и излучении в эфир вкруговую сигналов с линейной частотной модуляцией диапазона ДКМВ, которые при наклонном зондировании ионосферы обеспечивают получение в реальном масштабе времени точных оценок состояния ионосферного канала ДКМВ, прием, анализ ЛЧМ сигналов на подвижных объектах и наземных комплексах и параметров известных источников радиосигналов диапазона ДКМВ, совместной обработки на каждом НК и ПО принимаемых радиосигналов с разных направлений, формирование новых планов связи, передачу этой информации соответствующим абонентам системы, хранение ее до деградации параметров работающего радиоканала и затем переход на новую вероятностно-оптимальную частоту (ВОЧ). Под вероятностно-оптимальными рабочими частотами подразумеваются частоты канала связи, при передаче информации по которым в данный момент времени вероятность битовой ошибки будет наименьшей и меньше заданного порога.
На ПО 2 в процессе движения постоянно анализируется его местоположение и, если он находится в зоне устойчивой связи с НК 1 в MB диапазоне, где обеспечивается передача данных с заданной достоверностью, то оборудование подвижного объекта 2 переключается на работу по более высокоскоростному и надежному радиоканалу связи.
Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Во время движения подвижные объекты 2, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются навигационными данными и данными оценки параметров каналов диапазона ДКМВ по ЛЧМ радиосигналам (маркерам), принятым от разных НК 1, или, в случае прямой видимости с наземным комплексом 1, по радиолинии связи MB диапазона. Принимаемые наземной радиостанцией 13 из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру 14 передачи данных поступают в вычислитель 15 АРМ, который может быть выполнен на базе серийной ПЭВМ. В нем в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов 2, хранящимися в памяти вычислителя 15 АРМ. При совпадении адреса подвижного объекта 2 с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО 2, ВОЧ на данный момент времени и состоянии его датчиков запоминается в вычислителе 15 АРМ и передаются в блок 39. В вычислителе 15 АРМ по данным, полученным со всех ПО 2 в зоне устойчивой связи, определяются вероятностно оптимальные на данный момент времени частоты, которые назначаются радиостанциям 10 и 13, 25 и 23. Поэтому в вычислителях 15 АРМ наземных комплексов 1 системы решаются задачи обеспечения постоянной устойчивой и достоверной радиосвязи со всеми N ПО 2. На основе информации о местонахождении всех ПО 2 и параметрах их движения, вероятностно-оптимальных частотах осуществляются операции запоминания этих сообщений в вычислителе 15 АРМ и блока 39, оперативной коррекции плана связи и вывод необходимых данных на экран монитора 17 АРМ в виде, удобном для восприятия оператором (диспетчером). Кроме того, в наземном блоке 39 хранения данных с входом 40 для загрузки данных наземных комплексов 1 и в блоке 36 с входом 38 для загрузки данных подвижного объекта 2 запоминаются характеристики ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ, излучаемых каждым НК 1 и других известных передатчиков диапазона ДКМВ, а именно, их координаты, мощность излучения, тип антенны диапазона ДКМВ (ненаправленная или направленная по азимуту с заданным коэффициентом усиления), излучаемые частоты или группы частот для автоматического выбора ВОЧ для каждого из направлений связи и расчета дальности устойчивой радиосвязи.
N
N
i
i
При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО 2 или приближения к границе зоны устойчивой радиосвязи MB диапазона, определяется программно один из ПО 2, который назначается ретранслятором сообщений. При постоянном изменении дальности между ПО 2 и НК 1 в качестве ретранслятора может быть назначен в течение определенного времени любой из N ПО 2, местоположение которого известно и оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ПО 2. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 2 определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному объекту 2. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N-1)-го ПО 2, может быть доставлено N-му ПО 2. Для этого на НК 1 в формирователе 22 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номер ПО 2, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных объектов 2, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ПО 2 сообщения обрабатываются в блоке 19 анализа типа сообщений. Если сообщение предназначено для данного ПО 2, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 20 на систему управления ПО 2, не указанную на фигуре 2, или в режиме ретрансляции - о передаче их на соседний ПО 2. Для исключения коллизий минимизируется число разрядов в передаваемом сообщении и осуществляется ретрансляция данных последовательно во времени. Загрузка в память блока 36 хранения данных с входом 38 для загрузки необходимых данных, в том числе электронной карты местности по маршруту движения, местоположения, параметров передатчика 32 ЛЧМ сигналов и соответствующей антенны 33, времени их зондирования ионосферы, характеристик других известных передатчиков диапазона ДКМВ, плана связи, рекомендуемых рабочих частот осуществляется в виде системной таблицы при предстартовой подготовке подвижного объекта 2 через вход 38 блока 36, например, с помощью флеш-памяти, или через вход/выход 4 аппаратуры наземной сети 3 передачи данных и последовательного соединения блоков 27, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, и 5 на вход блока 36. План связи при плохих параметрах радиоканала может быть скорректирован по результатам анализа в НК 1 и ПО 2 ЛЧМ радиосигналов с соответствующего передатчика 32 ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ в НК 1 и других известных передатчиков диапазона ДКМВ, находящихся в направлении НК1 - ПО 2, с которым должен быть проведен сеанс связи и выбрана для обмена данными рабочая частота канала с лучшими на текущий момент времени параметрами.
i
i
При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ПО 2 в соответствии с принятыми в системе радиосвязи с подвижными объектами категориями срочности в формирователе 22 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранное ПО 2 с учетом времени реакции ПО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемая на ПО 2 информация отображается на экране бортового блока 8 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов, точек и векторов или в другом виде. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В вычислителях 5 и 15 определяется время «старения» информации, и, если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно «стирается», и посылается запрос на повторную передачу сообщения.
В обычном режиме с НК 1, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ПО 2 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) с пульта 18 управления АРМ сообщение отображается на мониторе 17 АРМ и параллельно после прохождения сигнала на НК 1 через вычислитель 15, аппаратуру 14 передачи данных, оборудование MB диапазона: радиостанцию 13, антенну 12 и на ПО 2 через бортовую антенну 11, радиостанцию 10 и далее через аппаратуру 9 передачи данных поступает в бортовой вычислитель 5, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с адресом ПО 2. Далее сообщение передается в блок 19 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации полученного заголовка (служебной части) сообщения. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя 5 и при необходимости выводится на экран блока 8 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения.
В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только НК 1. Если подвижные объекты 2 сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен (нет радиосигналов в каналах обмена данными), то они информируют остальные подвижные объекты о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении, и случайным образом в выделенных им временных слотах распределяют передаваемые сообщения. Сообщения о местоположении ПО 2 и параметрах его движения, например, с выходов приемников 7 и 16 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS или с выходов инерциальных навигационных систем (для ПО) записываются в память вычислителей 5, 15 НК 1 с привязкой к глобальному времени. В вычислителях 5 и 15 эти данные используются для расчета навигационных характеристик, параметров движения каждого ПО 2, выбора ВОЧ для каждого направления в зоне ответственности НК 1 и оценки качества параметров радиоканала связи диапазона ДКМВ по принимаемым в известные интервалы времени ЛЧМ радиосигналам. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 2 в вычислителе 5 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 2. Эти интервалы времени используются в вычислителе 15 АРМ для известной операции построения экстраполяционных отметок для ПО 2 [5], а в бортовом вычислителе 5 совместно с блоком 36 хранения данных с входом 38 используются для загрузки данных приемниками 35 диапазона ДКМВ, подключенными к одной всенаправленной бортовой приемной антенне 34 диапазона ДКМВ (вход 37), а так же для выполнения процедур, обеспечивающих повышение достоверности передачи информации [6-8]:
- управления через бортовую АПД 9 режимами одного или нескольких из m приемников диапазона ДКМВ в части установки в заданный интервал времени (с привязкой к глобальному единому времени) частоты анализируемых ЛЧМ радиосигналов диапазона ДКМВ НК 1 и других радиосигналов известных передатчиков диапазона ДКМВ;
- отбраковки радиосигналов передатчиков диапазона ДКМВ, находящихся вне направления ПО 2 - обслуживаемые его НК 1;
- анализа и выбора вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоты или подбора ближайшей к ней назначенной частоты;
- для принятия решения о переходе на обмен данными в MB диапазоне при нахождении ПО 2 от НК 1 в зоне прямой (оптической) видимости по результатам анализа данных с блоков 36 и 7;
- анализа параметров ЛЧМ радиосигналов, транслируемых с НК 1 и других известных источников радиосигналов диапазона ДКМВ, для определения наиболее оптимального на данный момент времени рабочего канала связи;
- адаптации системы радиосвязи к изменению условий распространения радиоволн по частоте и по пространственному разнесению;
- динамического управления частотой при приеме более мощного из нескольких радиосигналов;
- адаптации системы радиосвязи по скорости передачи данных, виду модуляции и кодирования с использованием методов решающей обратной связи при приеме сообщений с компенсацией задержки, многолучевости, сосредоточенных по спектру помех, доплеровских сдвигов частоты;
- привязки всех абонентов системы к единому глобальному времени [9].
В аппаратуре передачи данных 9 и 14 осуществляются известные операции: синхронизации, модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования, сопряжения с узлами 5, 10, 23 - на ПО 2 и с узлами 15, 13, 26 - на НК 1 и другие [8]. Для исключения наводок на приемники 35 при работе радиостанции 23 на излучение антенны 34 и 24 на ПО должны быть разнесены на максимально возможное расстояние и в течение этого интервала времени в бортовом вычислителе 5 может быть обеспечен запрет на обработку сигналов с выходов приемников 35.
В ситуации, когда одно или несколько ПО 2 вышли за пределы прямой видимости с НК 1 или не удается организовать с этими ПО 2 обмен данными даже через цепочку, состоящую из (N-1)-ГО ПО 2, осуществляется переход по взаимно увязанным во времени командам с бортового и наземного вычислителей 5 и 15 на замену радиолинии связи диапазона MB на радиолинию связи диапазона ДКМВ, состоящую из бортовой радиостанции 23 диапазона ДКМВ, бортовой антенны 24 диапазона ДКМВ, наземной радиостанции 26 диапазона ДКМВ, наземной антенны 25 диапазона ДКМВ. Привязка к времени этих команд осуществляется с помощью меток глобального времени, поступающих в вычислители 5 и 15 с выходов приемников 7 и 16 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Зондирование ионосферы осуществляется, в основном, в выделенных для связи участках диапазона ДКМВ и в отдельных случаях во всем диапазоне, например, в начале работы.
Благодаря модулю 27 сопряжения с наземной сетью 3 передачи данных в НК 1 для каждого из ПО 2, оборудованных радиостанцией диапазона ДКМВ, осуществляется передача известной формы и состава, например, ЛЧМ радиосигналов, с передатчика 32 наземных комплексов 1. В этом случае на ПО 2 по принятым маркерам определяется НК 1, параметры отдельных частот ЛЧМ радиосигналов которого принимаются наиболее устойчиво, и через него начинается обмен данными. В блоках 36 и 39, бортовом и наземном вычислителях 5 и 15 хранятся предварительно заложенные таблицы со списками и параметрами наземных комплексов 1, других известных источников радиосигналов диапазона ДКМВ и наборами назначенных им частот или участка диапазона частот. Каждый НК 1 периодически излучает ЛЧМ сигналы, используемые на ПО 2 в качестве имитатора соответствующих сигналов на всех назначенных им известных частотах. Принимаемые на ПО 2 эти ЛЧМ радиосигналы используются для оценки параметров канала связи диапазона ДКМВ на соответствующих частотах. Для установления линии связи с НК 1 в бортовом вычислителе 5 ПО 2 автоматически анализируются принимаемые ЛЧМ сигналы от всех наземных комплексов 1 на всех частотах и выбираются лучшие частоты, например, по отношению сигнал/помеха или величине мощности принимаемого сигнала и выбираются наземные комплексы 1 для реализации известного принципа адаптации по частоте и пространству. По измеренному отношению сигнал/помеха, в бортовом вычислителе 5 ПО 2 выбирается скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования. Оценка отношения сигнал/помеха осуществляется всеми НК 1 и ПО 2 каждый раз при приеме информационного сообщения или ЛЧМ сигнала. Сведения об оптимальном на данный момент времени канале сообщаются на противоположную сторону в виде рекомендуемых частоты и скорости передачи данных. В АПД 9 и 14 при работе на радиостанциях диапазона ДКМВ могут быть использованы известные алгоритмы, например, высокоскоростных адаптивных модемов, рассчитанных на работу в каналах с многолучевостью. Для повышения достоверности приема информации может быть использован помехоустойчивый код, например, циклический. Программное обеспечение вычислителя 15 АРМ представляет собой многозадачный комплекс, в котором задачи планирования связи и обмена данными решаются следующим образом.
После запуска в НК 1 вычислителя 15 АРМ осуществляется идентификация наземной аппаратуры 14 передачи данных и загрузка в АПД 14 текущего времени, а с блока 39 осуществляется загрузка данных по подвижным объектам 2 и НК 1, а именно, плана связи, времени начала и участка диапазона частот формирования ЛЧМ сигнала. Регистрация данных информационного обмена с АПД 14 (служебные и информационные части сообщений, контрольные запросы состояний составных частей АПД 14, коды текущих событий и их словесные интерпретации) осуществляется в базе данных вычислителя 15 АРМ и в базе данных блока 39, в котором сохраняются данные информационного обмена НК 1 с каждым ПО 2.
В режиме управления ПО 2 с НК 1 из базы данных блока 39 выбираются сформированные плановые данные по связи для загрузки в АПД 14. В вычислителе 15 АРМ обеспечивается многосторонний анализ функционирования составляющих его блоков и контроль трактов на соответствие плановым данным по связи и их состояния («исправен», «неисправен»). Программно обеспечивается информационный обмен с ПО 2 формализованными сообщениями, которые реализуют функции проверки связи, изменения рабочей частоты радиостанций 13 и 10, 26 и 23, загрузки плановых данных через блок 36 в бортовой вычислитель 5.
В вычислителе 15 АРМ выполняются операции переформатирования кодограммы из формата канала «воздух-земля» в формат наземной сети передачи данных 3 с запоминанием в базе данных блока 39 и из формата наземной сети передачи данных 3 в формат канала «воздух-земля» с запоминанием в базе данных блока 39, обеспечивается взаимодействие с модулем сопряжения 27 по передаче/приему кодограмм в формате наземной сети передачи данных и формируется управляющий сигнал завершения передачи или приема кодограммы, выдаются исходные данные в блок 31 для формирования ЛЧМ сигнала. ЛЧМ радиосигналы передатчика 32 диапазона ДКМВ с всенаправленной антенны 33 через эфир и направленные (на известные источники излучения радиосигналов диапазона ДКМВ или на заданные направления) приемные антенны 29 диапазона ДКМВ поступают на входы приемников 28 диапазона ДКМВ, выделенных для приема ЛЧМ сигналов, например, методом программирования по технологии SDR, и приемник 30 на ПО 2. Число выделенных приемников 28 выбирается таким образом, чтобы обеспечить прием ЛЧМ сигналов с любого НК 1, находящегося в зоне ответственности по азимуту, равной 360 градусов, а число приемников 35, выделенных дополнительно к приемнику 30, для обеспечения заданной достоверности должно быть не менее двух. Число оставшихся приемников 35 рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить заданную достоверность передачи информации при разнесенном по частоте приеме, например, не менее 0,99. Передатчик 32 НК 1 периодически с интервалом, меньшим интервала стационарности квазирегулярных параметров ионосферы (с учетом высокоширотных радиотрасс), излучает ЛЧМ сигналы-маркеры на назначенном наборе частот.
Принимаемые на ПО 2 или на НК 1 ЛЧМ сигналы в блоках 30 или в одном, или нескольких блоках 28 соответственно, построенных, например, по технологии SDR - «программируемое радио», подвергаются обработке корреляционно-фильтровым способом - методом сжатия по частоте. Это происходит за счет перемножения в приемниках принимаемого ЛЧМ сигнала и сигнала гетеродина, формирующего ЛЧМ сигнал, когерентный излучаемому, например, в ЛЧМ синтезаторе. В результате обработки в ЛЧМ приемниках сигнал будет состоять из низкочастотной (разностные частоты) и высокочастотной (суммарные частоты) составляющих, которые затем могут быть отфильтрованы. На выходе приемников ЛЧМ сигналов образуется сигнал разностной частоты, наличие в котором монохроматических составляющих несет информацию о лучах, формирующих суммарное интерференционное поле в точке приема. Выделение этих гармонических составляющих можно осуществить периодограммным методом оценки спектральной плотности мощности (СПМ) сигнала разностной частоты. После аналого-цифрового преобразования в приемниках оцифрованный сигнал подвергается операциям переноса на нулевую частоту с получением квадратурных компонент, низкочастотной фильтрации и понижения частоты дискретизации (децимации). Квадратурные компоненты низкочастотного комплексного сигнала получаются умножением на косинус (реальная квадратурная компонента Re(t)) и синус (мнимая квадратурная компонента Im(t)) моделируемого сигнала единичной амплитуды с частотой, равной подмененной промежуточной частоте. После низкочастотной фильтрации цифровым фильтром выполняется процедура понижения частоты дискретизации. Частота дискретизации может быть понижена до величины, которая ограничена только качеством используемого цифрового фильтра, но должна быть не меньше величины его удвоенной полосы. В результате этих операций получается комплексный низкочастотный сигнал. Периодограммный метод заключается в оценке СПМ с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ), который осуществляется с помощью предварительного наложения окна, а именно, дискретизированный комплексный сигнал разностной частоты умножается на временное окно, которое уменьшает перетекание мощности из одних частей спектра в другие. Для компенсации изменения энергии сигнал умножается на компенсирующий коэффициент. В качестве временного окна может быть использовано, например, окно Блекмана (компенсирующий коэффициент равен 1,8119034). После быстрого преобразования Фурье спектр сигнала разностной частоты нормируется на величину, которая определяется разрядностью используемого аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В результате все амплитудные характеристики сигналов оцениваются относительно максимального напряжения, которое может оцифровывать АЦП. Далее вычисляется СПМ сигнала разностной частоты по длине выборки, величина которой задается оператором системы для получения ЛЧМ ионограмм при различных интервалах времени накопления.
В спектре мощности сигнала разностной частоты выполняется оценка параметров обнаруженных гармонических составляющих: амплитуды, задержки, величины временного рассеяния, отношения сигнал/шум в полосе обнаруженного сигнала. Для этого в спектре мощности сигнала разностной частоты находятся положения всех максимумов. Определяются два ближайших к каждому максимуму минимума. Меньший по номеру минимум отождествляется с началом спектра сигнала, больший - с окончанием спектра сигнала. По окрестности каждого максимума осуществляется суммирование мощности между двумя минимумами. Полученную величину следует отождествить с энергией гармонической составляющей с соответствующим номером. Из обнаруженных составляющих спектра целесообразно оставлять только те, которые удовлетворяют соответствующим заданным пороговым значениям.
Величины углов возвышения траекторий распространения радиосигнала, излучаемого в направлении ПО 2 или принимаемого от него, рассчитываются для обеспечения заданной дальности и надежности (достоверности) связи в вычислителе 15 АРМ в зависимости от:
- центрального угла между радиусами Земли, соответствующего радиотрассе;
- действующей высоты слоя F2, изменяющейся в зависимости от солнечной активности;
- времени года и суток;
- значения критической частоты для определенных параметров геофизических условий;
- величины электронной концентрации слоя F2;
- угла падения луча на ионосферу.
В практике радиосвязи, особенно на радиолиниях, обслуживаемых передатчиками 32 ЛЧМ сигналов небольшой мощности, нередко среднее превышение уровня полезного сигнала над уровнем случайных помех на данной частоте оказывается недостаточным для приема с требуемой достоверностью. Это приводит к необходимости использовать группу частот в интересах одного или одновременно нескольких радионаправлений с автоматическим выбором лучшей вероятностно-оптимальной частоты в любой требуемый момент времени. Групповой метод использования частот в интересах нескольких линий связи в системе по сравнению с использованием небольших подгрупп частот на каждое направление приводит к дополнительной экономии частотного ресурса в силу неодновременности работы радиолиний. Поэтому время работы передатчиков 32 ЛЧМ сигналов в наземных комплексах 1 распределяют во времени таким образом, чтобы формируемые ими радиосигналы не перекрывались во времени.
Количество НК 1 с передатчиками 32 ЛЧМ сигналов, требуемых на географический регион, зависит от желаемой системной надежности, т.е. той части времени, когда перекрытие связью в заданной точке географического региона удовлетворяет заданной достоверности.
В вычислителе 15 АРМ всех НК 1 осуществляется непрерывный анализ параметров радиосигналов диапазона ДКМВ, совместная обработка их, выработка решения и выдача в следующих сообщениях (при необходимости) на НК 1 и другие подвижные объекты 2 номинала частоты рабочего канала с лучшими на данный момент времени характеристиками, а также контроль их работоспособности и начала деградации. Анализ качества радиоканала связи в приемнике 28 диапазона ДКМВ может быть проведен, например, по наиболее мощному из принятых в данный момент радиосигналов или величине отношения сигнал/шум.
Блок 31 осуществляет формирование видеосигналов, передаваемых на вход передатчика 32 диапазона ДКМВ. Время начала, конечная и начальная частоты ЛЧМ сигналов зависят от управляющего сообщения с вычислителя 15 АРМ. В передатчике 32 диапазона ДКМВ видеосигнал модулируется. Полученный радиосигнал усиливается по мощности и через передающую всенаправленную антенну 33 диапазона ДКМВ излучается в пространство. Управление рабочей частотой передатчика 32 диапазона ДКМВ и контроль его работоспособности осуществляется вычислителем 15 АРМ через блок 31. Тип антенны 33 выбирается исходя из необходимости излучения радиосигналов вкруговую - на 360° по азимуту. Синхронизация процесса излучения радиосигналов осуществляется с помощью меток точного времени с блока 16.
Таким образом, каждый из ПО 2 может выходить поочередно на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, с учетом сезонных ионосферных изменений. При движении ПО 2 выходит на связь, выбирая для связи тот НК 1, условия распространения радиоволн для связи с которым в данный момент времени являются оптимальными. Сведения о канале связи и выбранном наземном комплексе 1 фиксируются в одном из НК 1, назначенным ведущим. Составленный таким образом канал связи между ПО 2 и получателем (источником) информации, как правило, будет включать канал связи диапазона ДКМВ, АПД 14, АРМ 15, модуль сопряжения 27 (в составе НК 1) и наземную сеть 3 передачи данных с входом/выходом 4 системы, к которому двусторонними связями подключен получатель (источник) информации. С помощью бортового вычислителя 5 ПО 2 и наземного вычислителя 15 АРМ постоянно будет выбираться вероятностно-оптимальная рабочая частота на основании построенных моделей ионосферы и распространения радиоволн по данным измерений параметров каналов связи и анализа сообщений на ПО 2 и в наземных комплексах 1 радиосигналов передатчиков 32 ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ и других известных источников радиосигналов диапазона ДКМВ. В наземных комплексах 1 также анализируются параметры радиосигнала, передаваемого с ПО 2, и рекомендуемая ВОЧ для следующего сеанса связи при деградации работающего в текущее время канала связи. По результатам измерений и данных с ПО 2 определяется оптимальная на данный момент времени частота, величина которой передается на все ПО 2, находящиеся в этом районе. Этим обеспечивается повышение достоверности передачи данных как с подвижных объектов 2, так и на них, при нахождении ПО 2 на расстояниях 1 от нескольких сотен до нескольких тысяч километров от НК.
Кроме анализа параметров радиосигналов, для повышения достоверности передачи данных используются методы изменения диапазона рабочих частот, увеличения мощности передатчика радиостанций 23 и 26 и снижения уровня шумов их приемников, известные методы разнесения по частоте, пространственного разнесения, временного разнесения, разнесения многолучевости, адаптивного выравнивания, кодирования с прямой коррекцией ошибок, перемежения для борьбы с эффектами многолучевости, замираниями, импульсными шумами. Достоверность передачи данных и надежность связи в диапазона ДКМВ определяются свойствами ионосферы над районом организации связи, ее корреляционными характеристиками по пространству, частоте и времени. Чем менее коррелированы пути разнесения, тем выше надежность связи. Радиус пространственной корреляции по квазирегулярным параметрам ионосферы (энергетике сигнала, многолучевости) обычно составляет 300-600 км. Поэтому НК 1 разносятся в пространстве на расстояние, превышающее эту величину. Из всех разнесенных в пространстве НК 1 назначается один ведущий, который, кроме рассмотренных выше операций, выполняет функцию управления процессами, происходящими в системе. К функциям управления ведущего НК 1 добавляются операции управления частотами, таблицей состояния и регистрации ПО 2, системной таблицей, конфигурацией, качеством передачи данных, обработкой сигналов тревоги и дистанционной диагностики. С вычислителя 15 АРМ через модуль сопряжения 27, вход/выход 4 наземной сети 3 передачи данных обеспечивается интерфейс с расположенными на земле источниками (получателями) информации системы и программирование бортовых вычислителей 5 ПО 2 через соответствующее радиосвязное оборудование. Синхронизация работы наземной сети 3 передачи данных осуществляется на основе использования всеми абонентами - участниками движения единого глобального всемирного координированного времени (UTC), получаемого от существующих объектов глобальной навигационной спутниковой системы.
Для взаимодействия наземных комплексов 1, оконечных пользователей и ПО 2 используется наземная сеть 3 передачи данных и дублирующая ее система радиосвязи диапазона ДКМВ, что также повышает достоверность передачи информации. Наземная сеть 3 передачи данных может быть реализована различными известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов в соответствии с протоколом Х.25 [2,6]. Соединения между НК 1 и центрами коммутации пакетов Х.25 (маршрутизаторами) могут обеспечиваться через специально выделенные или арендуемые каналы связи. Они позволят транслировать сообщение, адресованное пользователем определенному ПО 2 через тот наземный комплекс 1, на котором данный ПО 2 «зарегистрирован», и где в данный момент времени обеспечиваются оптимальные условия приема. Система радиосвязи с ПО 2 может работать в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи.
Для повышения достоверности передачи данных на подвижные объекты в системе используются метод борьбы с нестационарностью ионосферы над районом организации связи за счет излучения передатчиком 32 НК 1 ЛЧМ радиосигналов синхронно по времени или по команде. Принимаемые по радиолиниям диапазона ДКМВ сообщения об оптимальном на данный момент времени канале несколькими наземными комплексами обрабатываются для определения наибольшего отношения сигнал/шум в соответствующем канале связи и выбора канала для обеспечения устойчивости связи. Данные о результатах обработки затем используются для комплексирования измерений и выбора наиболее оптимального на данный момент времени канала связи [6, 9].
Сравнение заявляемой системы с другими аналогами показывает, что вновь введенные узлы бортовой приемник ЛЧМ сигнала и наземный блок хранения данных с входом для загрузки данных с их связями известны специалистам в области техники связи, что показывают приведенные ссылки. Данная система существенно отличается от известных аналогов в области техники связи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому соответствует условиям патентоспособности новизна и изобретательский уровень. Заявляемая система может быть реализована программно с применением существующих серийных устройств, используемых в технике связи и вычислительной технике, и является промышленно применимой.
На фиг. 1, 2 проиллюстрирован лишь один из вариантов осуществления изобретения и, таким образом, его не следует считать ограничивающим объем изобретения, поскольку оно может иметь другие такие же эффективные варианты осуществления.
Заявляемое изобретение имеет следующие преимущества:
- предложенная технология построения ионосферно-волновой и частотно-диспетчерской службы на базе ЛЧМ-сигналов в составе наземных комплексов связи и многоканальных приемников ЛЧМ-сигналов на подвижных объектах как составной части опорной автоматизированной сети магистральной радиосвязи диапазона ДКМВ позволяет организовать отечественную адаптивную пакетную сеть радиосвязи диапазона ДКМВ с ПО с надежностью 0,97-0,99;
- повышение достоверности передачи информации в системе обеспечивается за счет использования алгоритма многопараметрической адаптации радиолиний диапазона ДКМВ на основе данных ионосферного мониторинга: адаптация по частоте с применением группового метода использования частот, определение максимально возможной скорости передачи сигнала и минимально допустимой мощности передатчика;
- система может служить основой для динамического управления ресурсами радиосвязи диапазона ДКМВ с адаптацией каналов радиосвязи к условиям распространения радиоволн;
- использование алгоритмов автоматической многопараметрической адаптации (по частоте, пространству и скорости передачи данных) на основе ионосферного мониторинга приводит к повышению достоверности передачи информации и уменьшению времени доставки сообщений;
- осуществление связи на незакрепленных частотах, определяемых по условиям распространения радиоволн и помеховой обстановке, позволяет значительно экономить частотный ресурс радиолинии;
- предложенная методика определения вероятностно-оптимальной рабочей частоты на основе вычисления надежности связи в заданном радиоканале по экспериментальным данным зондирования ионосферы позволяет учесть неоднородную структуру ионосферы и существенно повысить точность определения ВОЧ применительно к задачам радиосвязи диапазона ДКМВ.
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования: предлагаемой радиосвязи диапазона ДКМВ с ПО на базе данных ионосферного зондирования, гибридной сети пакетной связи в результате комплексного объединения сети передачи информации на основе протокола Х.25 и сети пакетной радиосвязи на основе протокола АХ.25. Узлы 1-29 и 34-38 одинаковые с прототипом. Вводимые узлы 30 и 39 могут быть выполнены аналогично приемнику 35, например, по технологии SDR - «программируемое радио» и блоку 36 соответственно. Блок 39 может быть выполнен, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems или непосредственно на встроенных модулях ПЭВМ типа «Багет-01-07» ЮКСУ.466225.001. Узлы: формирователь 31 ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ, передатчик 32 ЛЧМ сигналов диапазона ДКМВ, наземная всенаправленная передающая антенна 33 диапазона ДКМВ могут быть выполнены на известных серийно изготавливаемых технических средств.
Литература:
1. Патент РФ №52290.
2. Патент РФ №103046.
3. Патент РФ №2572521 (прототип).
4. Г.Г. Вертоградов, В.П. Урядов, В.Г. Вертоградов. Наклонное зондирование и моделирование ионосферного коротковолнового канала // Изв. высш. уч. зав. Радиофизика. - 2005. - Т. 48. - №6. - С. 455-471.
5. Д.С. Конторов, Ю.С. Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.; Сов. Радио, 1971, 367 с.
6. Патент РФ №44907.
7. Руководство по ВЧ-линии передачи данных (Doc9741 - AN/962). Издание первое. - ICAO, 2000, 148 с.
8. Б.И. Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.
9. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.