КОРАБЕЛЬНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС СВЯЗИ

Настоящая полезная модель относится к области радиоэлектроники, а именно к технике управления корабельным радиокомплексом и может быть использована для организации внешней и внутренней связи на кораблях, судах и других подвижных объектах.
Известно «Устройство корабельной громкоговорящей дуплексной связи» (А.С. СССР №-568210, кл. НO 4 М 9/08). Устройство содержит электронный коммутатор, микрофоны, громкоговорители, усилители передачи и приема, формирователь управляющих импульсов, ФНЧ, модулятор, демодулятор и др. элементы, образующие приемные и передающие тракты.
Недостатками аналога является низкая помехозащищенность коммутаторов, зависимость качества передачи от длины абонентских линий, большая аппаратная и кабельная избыточность, при этом устройство обеспечивает только внутрикорабельную связь.
Известен «Автоматизированный комплекс связи типа «Буран» (Катанович А.А., Директоров Н.Ф. Современные системы внутрикорабельной связи. СП6, Судостроение, 2001. стр.118).
Автоматизированный комплекс связи (АКС) типа «Буран» предназначен для управления корабельным радиокомплексом. Основу комплекса составляет линия коллективного пользования (ЛКП), которая состоит из совокупности приемопередатчиков сообщений (ПРМДС), связанных между собой двумя уплотненными каналами передачи данных (основным и резервным), образующими однонаправленное кольцо. АКС в своем составе имеет антенно-фидерное устройства соединенные через антенный коммутатор и каналообразующие средства с трактовым коммутатором, который в свою очередь через аппаратуру обработки и распределения информации соединен с абонентским коммутатором, к которому
подключены оконечная аппаратура, выносной пост связи и другая аппаратура. Выбор канала передачи данных в АКС осуществляет, входящее в состав ЛКП устройство коммутации сообщений (УКС). Абоненты ЛКП обмениваются между собой информацией в виде сообщений, реализуемых побайтно-двоичным последовательным кодом. В обмене информации одновременно могут участвовать только два абонента однокольцовой ЛКП -передающей и принимающей, монополизирующие линию связи на период обмена.
Недостатками прототипа является большая энерговооруженность объекта, разветвленная силовая электросеть, высокая плотность электротехнических и радиотехнических устройств приводит к высокой напряженности электромагнитных полей широкого спектрального состава, которые воздействуя на электрические цепи системы связи, создают помехи, снижающие разборчивость речи, при этом АКС обладает низкой пропускной способностью, надежностью, живучестью и рядом других недостатков.
Целью полезной модели является повышение качества каналов передачи информации, надежности и живучести при одновременном расширении функциональных возможностей.
Поставленная цель достигается за счет того, что автоматизированный комплекс связи выполнен в виде четырех модулей, соединенных между собой посредством системы цифровой коммутации и управления (СЦКУ), при этом первый модуль представляет собой антенно-коммутационное оборудование, которое содержит приемо-передающие антенны различных диапазонов, соединенные с четырьмя антенными коммутаторами, которые в свою очередь соединены между собой двумя блоками питания и блоком управления вентилятором. Второй модуль представляет собой радиоканальные средства радиосвязи, которые содержат радиопередающие и радиоприемные устройства различных диапазонов, соединенные первым входом через разветвитель или напрямую с антенными коммутаторами, вторым входом с системой цифровой коммутации и управления, а третьим
входом с генераторм шума. Третий модуль представляет собой аппаратуру управления (АУ), которая содержит терминал дежурного по связи, устройство сигнализации и управления и СЦКУ, при этом устройство сигнализации и управления первым входом соединено с радиоканальными средствами, вторым входом с СЦКУ, третьим входом с выносным постом связи, с закрытой телефонной аппаратурой и со связным терминалом, который первым входом соединен с аппаратурой документирования, вторым входом с СЦКУ и третьим входом с четырьмя связными терминалами. Четвертый модуль представляет собой оконечную и специальную аппаратуру, которая содержит пять связных терминалов, соединенных с СЦКУ, телеграфной, телефонной и аппаратурой передачи данных, при этом СЦКУ соединена и с внешней аппаратурой других корабельных комплексов и систем.
Структурная схема комплекса приведена на Фиг.
Она содержит: четыре модуля (1-4), соединенных между собой физическими линиями связи через цифровую систему коммутации и управления 5.
Первый модуль - антенно-коммутационное оборудование, состоит из следующих основных элементов:
- приемо-передающих антенн различных диапазонов 6;
- четырех антенных коммутаторов 7;
- двух блоков питания 8;
- блока управления вентилятором 9.
Второй модуль - радиоканальные средства связи состоят из следующих основных элементов:
- радиопередающих устройств различных диапазонов 10;
- радиоприемных устройств различных диапазонов 11;
- генератора шума 12;
- отдельных радиостанций: космической связи 13 и радиостанции УКВ связи 14.
В аппаратуру управления АКС, т.е. в третий модуль входят:
- терминал дежурного по связи 15;
- устройство сигнализации и управления 16;
- система цифровой коммутации и управления 5.
В четвертый модуль - оконечную специальную аппаратуру входит:
- 1-5 связных терминалов 17;
- устройство документирования информации 18;
- телефонная 19 и телеграфная 20 аппаратура;
- закрытая аппаратура 21;
- выносные посты связи 22. Назначение основных элементов АКС.
СЦКУ 5 предназначена для управления и контроля радиоканальными средствами связи, антенных коммутаторов и активных антенн, а также для коммутации выносного поста связи (ВПС) на оконечную аппаратуру (ОА) и радиоканальные средства связи, а ОА на средства связи.
Приемо-передающие антенны 6 предназначены для приема и передачи электромагнитного излучения в диапазонах волн СДВ, ДВ, СВ, KB, УКВ.
Антенный коммутатор 7 осуществляет коммутацию радиопредающих и радиоприемных устройств на соответствующую антенну по команде оператора.
Блок питания 8 осуществляет электропитание всех антенных коммутаторов.
Блок управления вентилятором 9 обеспечиват включение вентилятора при коммутации на него любого из KB РПДУ, а также при нажатии клавиши ВКЛ. на его передней панели.
Радиопредающие устройства 10 осуществляют радиопредачу в KB, СВ и УКВ диапазонах, а также по каналам спутниковой связи.
Радиоприемные устройства 11 осуществляют прием в СДВ, ДВ, СВ, KB, УКВ диапазонах, а также по каналам спутниковой связи.
Генератор шума 12 обеспечивает защиту ТЛФ входов РПДУ И РСТ от «паразитной» утечки информации.
Радиостанция космической связи 13 обеспечивает обмен ТЛГ и ТЛФ кодированной информацией по каналам спутниковой связи.
Радиостанция УКВ связи 14 обеспечивает обмен ТЛФ информацией по каналам ближней ультракоротковолновой связи.
Терминал дежурного по связи 15 предназначен для автоматизации процессов управления работой корабельного автоматизированного комплекса связи и информационно-справочной поддержки работы дежурного по связи (ДС).
Устройство сигнализации и управления 16 предназначено для коммутации радиоканальных средств связи на ВПС и телеграфную аппаратуру в случае отказа СЦКУ. Устройство имеет встроенный ВПС ДС.
Терминал 15 и устройство 16 установлены на рабочем месте дежурного по связи (РМ ДС).
Сетевой терминал 17 предназначен для обмена телеграфной (ТЛГ) служебной информацией (Сло). В режиме ТЛГ Сло терминал работает по двум ПРМ-ПРД каналам одновременное, а в режиме ТЛГ Слз - по одному ПРМ каналу и по двум ПРД каналам. Для работы в режиме ТЛГ Слз используется телеграфная аппаратура, подключенная к терминалу.
Устройство документирования принимаемой и передаваемой информации 18 обслуживает пять терминалов. Информация, обработанная телеграфной аппаратурой, документируется на встроенном принтере.
Телеграфный аппарат 19 обеспечивает прием и передачу данных с полосой частот 300 Гц, 600 Гц и 1200 Гц.
Закрытая аппаратура 21 предназначена для кодирования и декодирования ТЛФ переговоров при встречной работе с такой же аппаратурой и обеспечивает работу по стыку ТЛФ и С1 - И.
Выносной пост связи 22 предназначен для обеспечения оперативных ТЛФ радиопереговоров должностных лиц корабля. ВПС работает в симплексном режиме связи.
Терминал ДС 15 представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из персональных ЭВМ и специализированного программного обеспечения (СПО).
Терминал позволяет:
- формирование и управлени трактами связи;
- управление и контроль технического состояния радиоканальных средств связи и коммутационного оборудования;
- распределение частот с учетом запрещенных и пораженных полос радиоприема;
- ввод, хранение и использование справочной информации по
организации и состоянию связи. В сотав терминал ДС 15 входят:
- электронно-вычислительная машина «Багет-41»;
- блок расширения интерфейсов БТ41-400;
- блок питания БП-333;
- загрузочный модуль программы АКС.
Терминал ДС 15 работает в двух режимах: подготовительном и рабочем.
В подготовительном режиме терминал ДС обеспечивает:
- корректировку текущей даты и времени;
- очистку журнала терминала и журнала команд;
- сохранение журнала терминала на внешнем накопителе;
- самоконтроль ЭВМ «Багет-41»;
- восстановление, сохранение и очистка базы данных. В рабочем режиме терминал ДС обеспечивает:
- подготовку и формирование трактов связи;
- управление действующими трактами связи;
- управление техническими средствами (ТС) АКС;
- отображение информации о техническом состоянии ТС, распределении частот с учетом запрещенных и пораженных полос радиоприема;
- ввод, хранение и использование справочной информации по организации и состоянию связи.
Терминал ДС имеет два уровня доступа к информации, хранящейся в базе данных:
- нижний - «Доступ дежурного по связи»;
- верхний - «Доступ командира боевой части (БЧ)».
Перед запуском СПО терминал ДС запрашивает пароль, по которому разрешается запуск СПО и определяется уровень доступа.
Верхний уровень доступа, в отличие от нижнего, позволяет вводить и корректировать информацию о радиосетях, полосах прохождения, запрещенных частотах, закрепленных за радиосетями, а также менять пароли.
Ввод команд управления осуществляется ДС с клавимтуры ЭВМ «Багет-41».
Выбор команд управления производится из набора меню, которое выводится на верхнюю строку экрана. На нижней строке экрана выводится краткая подсказка для дежурного по связи. Набор меню содержит: «Установки», «Тракты», «ТС АКС», «Частоты», «Информация».
В устройство сигнализации и управления 16 входят:
- блок коммутации БО-323;
- панель БО-324;
- микротелефон.
Блок коммутации содержит:
- усилитель ТЛФ ПО-409;
- регистр релейный МО-322;
- модуль питания МП-321.
Усилитель ТЛФ ПО-409 предназначен для усиления сигналов, поступающих от РПУ и РСТ, по мощности и от микротелефона - по напряжению.
Регистр релейный МО-322 обеспечивает коммутацию цепей в соответствии с функциональной схемой аварийной коммутации.
Модуль питания МП-321 предназначен для питания устройства 16 напряжением постоянного тока 12, 27 и минус 27 В.
Устройство сигнализации и управления 16 обеспечивает:
- дистанционное включение и отключение устройств УЦ-1 и УЦ-2, входящих в СЦКУ и устройство цифровой записи;
- индикацию технического состояния устройств УЦ-1 и УЦ-2;
- формирование сигналов блокировки излучения РПДУ и РСТ в KB и УКВ диапазонах;
- аварийную коммутацию средств связи;
- прослушивание телефонных радиопереговоров через встроенный громкоговоритель;
- прием, усиление и передачу речевого сигнала от микротелефона на средства связи или специальную аппаратуру.
В состав СЦКУ входят устройство управления и коммутации и коммутатор оконечной аппаратуры. СЦКУ имеет два режима управления: местное с передней панели устройства и дистанционное - по стыку RS-232.
Устройство управления выполнено на основе микро ЭВМ и осуществляет обработку управляющей информации, поступающей от внешних устройств, а также предназначено для формирования кодов управления внешними устройствами и внутренними блоками УУ (коммутационные поля, контрольные устройства и др.)
Работа аппаратуры АКС осуществляется следующим образом.
После передачи напряжения на все блоки системы, кроме управляющей микро ЭВМ СЦКУ 5, блоки переходят в режим ожидания, и микроЭВМ СЦКУ 5 начинает обрабатывать программу начальной установки, по которой
устанавливаются исходное для работы состояние всех блоков и узлов системы комплекса, и на время запрещается прерывание ЭВМ от всех источников прерывания, кроме каналов связи.
После окончания работы программы начальной установки ЭВМ от СЦКУ 5 переходит к обработке циклической программы контроля, по которой последовательно контролируются все узлы и блоки системы, а также все средства радиокомплекса (т.е. происходит периодический контроль). В это время разрешаются все прерывания работы ЭВМ от всех остальных источников.
В случае поступления команды на ЭВМ СЦКУ 5 из какого-либо пульта или устройства происходит прерывание работы программы контроля и управление передается подпрограмме обработки прерывания, которая, определив источник прерывания, передает управление той подпрограмме, которая работает с данным источником прерывания.
После окончания работы этой подпрограммы управление передается к прерванной программе контроля. При наличии нескольких прерываний подпрограмма прерываний определяет порядок их обработки в соответствии с присвоенным приоритетом.
Для определения источника прерывания каждому средству автоматизированного комплекса, а также блоку управления, который управляется от ЭВМ, присвоен адрес и для хранения информации об их состоянии соответствующая область памяти оперативного запоминающего устройства.
При работе АКС в автоматическом режиме формирование трактов связи, осуществляется следующим образом:
- ДС на своем терминале выбирает структуру формируемого тракта и вводит необходимые параметру связи (частоту, род работы и т.п.);
- терминал ДС передает в СЦКУ пакет команд, содержащих информацию о параметрах настройки радиоканальных средств связи и коммутации;
- СЦКУ 5 производит настройку, коммутацию и контроль радиоканальных средств связи и АК;
- по завершению процесса настройки и коммутации на дисплее терминал ДС выводится сообщение о завершении формирования тракта.
В процессе формирования тракта может быть выявлена неисправность радиоканального средства связи или АК. В этом случае на дисплее терминала ДС выдается соответствующее сообщение, и ДС принимает решение о замене неисправного средства или о прекращении формирования тракта.
После формирования тракта производится ввод параметров настройки специальной аппаратуры и контролируется функционирование канала связи.
В процессе работы с трактом ТЛГ Сло или ТЛГ Слз радиосвязи оператор:
- включает и отключает режим передачи (ПРД);
- осуществляет регулировку тона и громкости принимаемого сигнал;
- устанавливает ширину полосы частот принимаемого сигнала.
Управление работой трактов передачи данных осуществляется автоматически от ОА.
Резервный режим работы управления работой АКС используется при выходе из строя терминала ДС или при сбое его программного обеспечения.
В резервном режиме формируются все те же тракты, что и в автоматическом режиме.
При формировании трактов коммутация средств связи осуществляется в устройстве сигнализации и управления, а настройка - с их передних панелей в режиме местного управления (МУ).
Управление работой корабельного АКС производится ДС:
- в автоматическом режиме с терминал дежурного по связи, на базе ЭВМ «Багет-41»;
- в резервном режиме с передней панели устройства управления и коммутации, входящего в состав СЦКУ;
- в аварийном режиме с устройства сигнализации и управления и передних панелей РПУ, РПДУ и РСТ.
Предлагаемый корабельный АКС обеспечивает:
- радиосвязь с береговыми командными пунктами (КП), НК. ПЛ, летательными аппаратами в диапазонах СДВ, СВ, KB и УКВ;
- гидроакустическую связь с ПЛ и НК.
Корабельный АКС осуществляет связь по каналам слуховой, частотной и фазовой телеграфной радиосвязи, одной и двух полосной телефонной радиосвязи, передачи данных, космической связи и обеспечивает коммутацию и управление средствами связи при помощи СЦКУ и фомирование трактов в автоматическом, резервном и аварийном режимах.
Использование заявляемого комплекса позволяет расширить функциональные возможности аппаратуры и повысить качество каналов передачи информации, а также эффективность использования сети, объединяющей все подсистемы АКС корабля.
1
2
Проведенная технико-экономическая эффективность комплекса дает следующие значения показателей - V=0,41 прототипа и V=0,82 заявляемого комплекса, за счет сокращения массо-габаритных характеристик, повышения степени унификации, автоматизации и пропускной способности, а также за счет повышения качества каналов передачи информации, надежности и живучести.