СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Полезная модель относится к системам обмена данными и может быть использована для реализации информационного обмена между подвижными объектами (ПО) и источниками (получателями) информации через наземные комплексы (НК).
В настоящее время за рубежом применяется система ACARS - система обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием воздушных судов (ВС) и наземными службами. Она обеспечивает вызов на речевую связь и передачу данных [1].
Бортовой блок управления и связи представляет собой процессор. Основным каналом обмена текущей информации является канал MB диапазона. При полетах на трассах, не оборудованных MB связью (труднодоступные районы, тундра, горные массивы, океан), связь с воздушными судами осуществляется по ДКМВ каналу.
Организацию обмена информацией между наземными службами гражданской авиации и бортовыми системами осуществляет наземный комплекс, он опрашивает воздушные суда, находящиеся в зоне его обслуживания, и собирает с них необходимую информацию. Бортовая система работает в этом случае в режиме адресного опроса. Для того чтобы бортовая система могла работать в режиме адресного опроса, ей необходимо встать на обслуживание в наземном комплексе. Для этого в бортовом комплексе предусмотрен режим прямого доступа. Кроме этих двух режимов, предусмотрена возможность работы в режиме телефонной связи по каналу передачи данных [1, 3, 4, 5].
К недостаткам представленной системы обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием воздушных судов и наземными службами, следует отнести трудности управления подвижными объектами, находящимися за пределами радиогоризонта НК, который определяется границами оптической видимости. Существующие ДКМВ каналы ВС редко используется для управления полетом ВС из-за плохого качества принимаемых сообщений с одиночного наземного комплекса и отсутствия соответствующей наземной инфраструктуры.
Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [2], которая и принята за прототип. 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 (АПД) поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена, проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов, хранящимися в его памяти. 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 на базе ПЭВМ 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, который назначается ретранслятором сообщений или для связи выделяется канал ДКМВ диапазона. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному подвижному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) ПО или канала ДКМВ диапазона, 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 подвижных 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 с помощью формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На подвижном объекте 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 ВО 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 у прототипа имеется недостаток: параметры каналов связи в ДКМВ диапазоне, а, следовательно, и условия распространения радиоволн нестабильные. Поэтому дальняя воздушная радиосвязь (более 1000 км) в ДКМВ диапазоне будет неустойчивой.
Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение помехоустойчивости дальней воздушной радиосвязи (более 1000 км) за счет использования оборудования сверхдлинного диапазона (СДВ), процесс распространения радиоволн в котором - стабильный, мало подвержен влиянию атмосферных условий и солнечной активности.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из М наземных комплексов (НК), соединенных радиоканалами связи с N подвижными объектами (ПО), а между собой наземные комплексы соединены двухсторонними связями наземной сети передачи данных с входом/выходом системы, причем наземный комплекс содержит наземную антенну, наземную радиостанцию, подключенную двухсторонними связями
через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ), первый вход которого подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, формирователь типа ретранслируемых сообщений, соединенный с соответствующим входом вычислителя АРМ, первый и второй входы/выходы наземной радиостанции ДКМВ диапазона подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам вычислителя АРМ на базе ПЭВМ и наземной аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к наземной антенне ДКМВ диапазона, в состав каждого из подвижных объектов входят бортовые датчики, приемник сигналов навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя, вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, бортовой вычислитель соединен с входом блока регистрации данных и через последовательно соединенные бортовую аппаратуру передачи данных, бортовую радиостанцию подключен к бортовой антенне, первый и второй входы/выходы бортовой радиостанции ДКМВ диапазона подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя и бортовой аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к бортовой антенне ДКМВ диапазона, введены в состав наземного комплекса системы модуль сопряжения, подключенный двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам вычислителя АРМ на базе ПЭВМ и наземной сети передачи данных с входом/выходом системы, передатчик СДВ диапазона с наземной антенной СДВ диапазона, соединенный двухсторонними связями с соответствующим входом/выходом вычислителя АРМ на базе ПЭВМ, а на ПО - бортовая антенна СДВ диапазона с приемником СДВ диапазона, подключенным двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу бортового вычислителя.
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.
На фиг.2, 3 представлены структурные схемы подвижного объекта 2 и наземного комплекса 1 соответственно, входящие в состав системы радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:
5 - бортовой вычислитель;
6 - бортовые датчики;
7 - бортовой приемник сигналов 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 - вычислитель АРМ на базе ПЭВМ;
16 - наземный приемник сигналов навигационных спутниковых систем;
17 - монитор АРМ;
18 - пульт управления АРМ;
19 - анализатор типа принимаемых сообщений;
20 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом;
21 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;
22 - формирователь типа ретранслируемых сообщений;
23 - бортовая радиостанция ДКМВ диапазона;
24 - бортовая антенна ДКМВ диапазона;
25 - наземная радиостанция ДКМВ диапазона;
26 - наземная антенна ДКМВ диапазона;
27 - модуль сопряжения;
28 - приемник СДВ диапазона;
29 - бортовая антенна СДВ диапазона;
30 - передатчик СДВ диапазона;
34 - наземная антенна СДВ диапазона.
Система радиосвязи с ПО содержит М территориально разнесенных наземных комплексов связи 1 и N подвижных объектов 2, связанных между собой каналами 31 связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а с помощью каналов 32 радиосвязи
«Воздух-Земля» MB диапазона и каналов 33 ДКМВ диапазона с М наземными комплексами 1, которые объединены между собой, и с наземными пользователями, которые не указаны на фиг.1, с помощью наземной сети 3 передачи данных с входом/выходом 4 системы.
Алгоритм работы системы радиосвязи с ПО 2 для повышения помехоустойчивости дальней воздушной радиосвязи (более 1000 км) заключается в приеме сообщения от абонента наземной сети 3 передачи данных с входом/выходом 4 системы, анализа его, определении местоположения выбранного ПО 2 и ближайшего к нему НК 1, формировании радиосигнала в передатчике 30 СДВ диапазона этого НК 1 и излучении его через наземную антенну 34 СДВ диапазона в эфир. На ПО 2 радиосигналы, пройдя бортовую антенну 29 СДВ диапазона и приемник 28 СДВ диапазона, обрабатываются в бортовом вычислителе 5. В случае достоверного приема сообщения формируется квитанция, которая через бортовую аппаратуру 9 передачи данных, бортовую радиостанцию 23 ДКМВ диапазона и бортовую антенну 24 ДКМВ диапазона в форме радиосигнала передается на НК 1. В НК 1 радиосигналы, пройдя антенну 26 ДКМВ диапазона, наземную радиостанцию 25 ДКМВ диапазона и наземную аппаратуру 14 передачи данных, обрабатываются в вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ. При неполучении квитанции от ПО 2 в течение заданного времени в НК 1 формируется повторное сообщение и излучается в эфир. Если и на повторное сообщение не приходит ответа, то выбирается новый наземный комплекс 1 и операция обмена данными с выбранным ПО 2 повторяется.
i
Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Во время движения подвижные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются навигационными данными с помощью радиосигналов по радиолинии связи MB диапазона с наземным комплексом 1. Принимаемые наземной радиостанцией 13 из канала «Воздух-Земля» сообщения через аппаратуру 14 передачи данных поступают в вычислитель 15 АРМ на базе ПЭВМ, 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, хранящимися в памяти вычислителя 15 АРМ на базе ПЭВМ. При совпадении адреса подвижного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО 2 и состоянии его датчиков запоминается в вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ. В вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ по данным, полученным со всех ПО 2 в зоне
связи, определяются оптимальные на данный момент времени частоты, которые назначаются радиостанциям 25 и 23. Поэтому в вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ решаются задачи обеспечения постоянной устойчивой радиосвязи со всеми N ПО 2, и на основе информации о местонахождении всех ПО 2 и параметрах их движения, оптимальных частотах осуществляются операции запоминания этих сообщений в вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ, оперативной коррекции плана связи и вывод необходимых данных на экран монитора 17 АРМ на базе ПЭВМ в виде, удобном для восприятия оператора (диспетчера).
N
N
i
i
При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО 2 или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ПО 2, который назначается ретранслятором сообщений в MB диапазоне. 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)-гo 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 подвижном объекте 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 фиг.1, 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 бортового вычислителя 5 необходимых данных, в том числе плана связи, осуществляется в виде системной таблицы при предполетной подготовке подвижного объекта 2 через вход/выход 4 аппаратуры наземной сети 3 передачи данных. При плохих параметрах ДКМВ радиоканала передача данных на ПО 2, находящегося за радиогоризонтом, осуществляется по СДВ каналу. Для этого кодограмма с вычислителя 15 АРМ на базе ПЭВМ, пройдя передатчик 30 СДВ диапазона НК 1 в
форме радиосигнала излучается через наземную антенну 34 СДВ диапазона в эфир. На ПО 2 радиосигналы, пройдя бортовую антенну 29 СДВ диапазона и приемник 28 СДВ диапазона, преобразуются в видеосигналы и затем обрабатываются в бортовом вычислителе 5 для оценки достоверности и типа принятой информации. Из-за малой пропускной способности радиоканала СДВ диапазона в вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ осуществляют операцию сокращения избыточности передаваемой информации.
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, в виде точек и векторов или в другом виде. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В бортовом вычислителе 5 и вычислителе 15 НК 1 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 на базе ПЭВМ, аппаратуру 14 передачи данных, радиостанцию 13, антенну 12 и на ПО 2 - через бортовые: антенну 11, радиостанцию 10, 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 и определения параметров радиосигналов СДВ, ДКМВ, MB радиоканалов связи, принятых от НК 1. 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 ПО 2 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 с выходов приемников 7 и 16 сигналов навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS [8] или с выходов инерциальных систем записываются в память бортового вычислителя 5 и вычислителя 15 НК 1 с привязкой к глобальному времени. В бортовом вычислителе 5 и вычислителе 15 НК 1 эти данные используются для расчета навигационных характеристик, параметров движения каждого ПО и оценки качества принимаемого в канале связи радиосигнала. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 2 в бортовом вычислителе 5 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 2. Это время используется в вычислителе 15 на базе ПЭВМ для известной операции построения экстра-поляционных отметок от ПО 2 [9]. В аппаратуре передачи данных 9 и 14 осуществляются известные операции: 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.
В ситуации, когда один 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 НК 1 на переключение информации с радиолинии связи MB диапазона на информацию радиолинии связи ДКМВ диапазона, состоящую из бортовой радиостанции 23 ДКМВ диапазона, бортовой антенны 24 ДКМВ диапазона, наземной радиостанции 25 ДКМВ диапазона, наземной антенны 26 ДКМВ диапазона и радиолинию связи СДВ диапазона, состоящую из передатчика 30 СДВ диапазона НК 1, наземной антенны 34 СДВ диапазона, на ПО 2 - бортовой антенны 29 СДВ диапазона и приемника 28 СДВ диапазона. Привязка ко времени этих команд осуществляется с помощью
меток глобального времени, поступающих в бортовой вычислитель 5 и вычислитель 15 НК 1 с выходов приемников 7 и 16 сигналов навигационных спутниковых систем.
Для повышения помехоустойчивости передачи команд управления от абонентов системы на подвижные объекты, находящиеся на расстояниях более 1000 км от НК 1, в системе радиосвязи с подвижными объектами используются следующие известные технологии [6, 7]:
- дублированная передача сообщений по радиоканалам СДВ и ДКМВ диапазонов с нескольких НК 1;
- адаптация системы радиосвязи к изменению условий распространения радиоволн по частоте, пространственному разнесению, 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;
- инамическое управление частотой при приеме более мощного из нескольких радиосигналов.
Благодаря введенному модулю сопряжения 27 с наземной сетью 3 передачи данных для каждого из ПО 2, оборудованного радиостанцией ДКМВ диапазона и приемником СДВ диапазона, осуществляется передача пакетов данных с нескольких наземных комплексов 1. В этом случае на ПО 2 по мощности принятых радиосигналов определяется НК 1, параметры радиосигналов которого принимаются наиболее устойчиво, и через него начинается обмен данными. В бортовом и наземном вычислителях 5 и 15 хранятся предварительно заложенные таблицы со списками и параметрами наземных комплексов 1 и наборами назначенных им частот. В бортовом вычислителе 5 при предполетной подготовке заложены также координаты всех НК 1. Каждый НК 1 периодически излучает сигналы управления/синхронизации/связи, используемые на ПО 2 в качестве маркеров, на всех назначенных ему частотах. Принимаемые на ПО 2 радиосигналы используются для оценки параметров канала связи ДКМВ диапазона. Для установления линии связи с НК 1 в бортовом вычислителе 5 ПО 2 автоматически анализируются принимаемые сигналы ДКМВ диапазона управления/синхронизации/связи от всех наземных комплексов 1 на всех частотах и выбираются лучшие частоты (например, по отношению сигнал-помеха или величине мощности принимаемого сигнала) и 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 сигнала управления/синхронизации/связи. 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 радиостанцию ДКМВ диапазона 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 на базе ПЭВМ представляет собой многозадачный комплекс, в котором задачи планирования связи и обмена данными решаются следующим образом. После запуска в НК 1 вычислителя 15 АРМ на базе ПЭВМ осуществляется идентификация наземной аппаратуры 14 передачи данных. После успешной идентификации в АПД 14 загружается текущее время и плановые данные по связи. 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 на базе ПЭВМ в НК 1. В этой базе данных сохраняются данные информационного обмена НК 1 с ПО 2.
В режиме управления ПО 2 с НК 1 из базы данных выбираются сформированные плановые данные по связи для загрузки в АПД 14. В вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ обеспечивается многосторонний визуальный анализ функционирования АПД 14 и контроль передающих и приемных трактов на соответствие плановым данным по связи и состояния тракта («исправен», «неисправен»). Программно обеспечивается: информационный обмен с ПО 2 формализованными сообщениями, которые реализуют функции проверки связи, изменение рабочей частоты радиостанций 10 и 23, передатчика 30 и приемника 28 СДВ диапазона, загрузка плановых данных по связи в бортовой вычислитель 5.
В вычислителе 15 АРМ на базе ПЭВМ выполняются операции переформатирования кодограммы из формата канала «Воздух-Земля» в формат наземной сети 3 передачи данных с запоминанием в базе данных и из формата наземной сети 3 передачи данных в формат канала «Воздух-Земля» с запоминанием в базе
данных, обеспечивается взаимодействие с модулем сопряжения 27 по передаче/приему кодограмм в формате наземной сети 3 передачи данных и формируется управляющий сигнал завершения передачи или приема кодограммы.
Таким образом, каждый из ПО 2 может выходить поочередно на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются, например, 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. При этом совсем не обязательно, чтобы выбранный НК 1 был ближайшим. Сведения о канале связи и выбранном НК 1 формируются в одном из НК 1, назначенном ведущим. Составленный таким образом канал связи между ПО 2 и получателем (источником) информации, как правило, будет включать каналы связи СДВ и ДКМВ диапазонов, 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 или абонент системы. С помощью бортового вычислителя 5 ПО 2 и наземного вычислителя 15 на базе ПЭВМ постоянно будет выбираться оптимальная рабочая частота на основании измерений параметров канала связи. В наземных комплексах 1 также анализируются параметры радиосигнала, передаваемого с ПО 2. По результатам измерений определяется оптимальная на данный момент времени частота, величина которой передается на все ПО 2, находящиеся в этом районе. Этим обеспечивается повышение помехоустойчивости передачи приоритетных команд управления на подвижные объекты 2, находящиеся от НК 1 на расстояниях до нескольких тысяч километров. Менее приоритетные сообщения - квитанции о достоверном приеме сообщений с ПО 2 передаются по ДКМВ радиоканалам связи.
Для повышения помехоустойчивости передачи данных используются методы одновременного использования нескольких диапазонов рабочих частот, увеличения мощности передатчиков: 30 СДВ диапазона, радиостанций 23 и 26 и снижения уровня шумов их приемников, известные методы разнесения по частоте, пространственного разнесения, временного разнесения, адаптивного выравнивания, кодирования с прямой коррекцией ошибок, перемежения для борьбы с эффектами многолучевости, замираниями, импульсными шумами. 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 АРМ 15 на базе ПЭВМ 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. 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. Она может быть реализована различными известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов в соответствии с протоколом Х.25 [1, 7]. 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 на 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.
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования и соответствующее программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы 1-23, 26 одинаковые с прототипом. Узлы 23 и 26 могут быть выполнены на радиостанциях Ягут-К ДКМВ. Вычислители 5, 15 НК 1, формирователь 31 сообщений могут быть выполнены, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems и ЭВМ типа «Багет-01-07» ЮК-СУ.466225.001 соответственно. В качестве антенн ДКМВ диапазона для подвижного объекта может быть использованы типовые самолетные килевые пазовые антенны типа «Щель», а для НК и передающих станций 30 ДКМВ диапазона - типовой полуволновый вибратор. В качестве модуля связи 27 может быть использована
плата Х.25. Передатчик 30 и приемник 28 СДВ диапазона могут быть выполнены на стандартных схемах [3]. Антенна 29 может быть выполнена в виде магнитной рамки, а наземная антенна 34 - в виде полуволнового вибратора на аэростате.
ЛИТЕРАТУРА:
1. В.В.Бочкарев, Г.А.Крыжановский, Н.Н.Сухих «Автоматизированное управление движением авиационного транспорта», М., Изд-во «Транспорт», 1999 г.
2. Патент РФ №52 290 U1. М. кл. Н04В 7/26, 2006 (прототип).
3. М.Сколник, Введение в технику радиолокационных систем: Пер. с англ. - М.: Мир, 1965. - 747 с.
4. Технические системы и средства, создаваемые для Единой системы организации воздушного движения России. Каталог. Изд. 2-е перераб. и доп.М.: ОАО «НИИЭИР», 1998. - 159 с.
5. Патент РФ №44907 U1. М. кл. Н04В 7/00, 2005.
6. В.Строителев. Новости // Новости аэронавигации 2000, №3. С.2-3.
7. Б.И.Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.
8. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.
9. Д.С.Конторов, Ю.С.Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.; Сов. Радио. 1971, 367 с.