МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СБОРА, ОБРАБОТКИ И ДОВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к технике спутниковой и беспроводной радиосвязи и, в частности, может использоваться в качестве мобильного комплекса сбора, обработки и доведения до потребителей видеоданных оперативного мониторинга объектов инфраструктуры топливно-энергетического комплекса, объектов технадзора и районов чрезвычайных ситуаций.
Известны мобильные комплексы доведения информации, описанные, например, в книге: В.М.Вишневский, А.И.Ляхов, С.Л.Портной, И.В.Шахневич. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. -М.: Техносфера. 2005. с.449-454. Так, известный мобильный комплекс доведения информации «Рапира» состоит из абонентской станции, базовой станции, базовой станции с ретрансляцией, сети общего пользования, автоматизированного рабочего места передачи информации и автоматизированного рабочего места приема информации. Выход автоматизированного рабочего места передачи информации подключен к абонентской станции, которая через радиоканал взаимодействует с базовой станцией. Выход базовой станции подключен к сети общего пользования. Вход автоматизированного рабочего места приема информации подключен к сети общего пользования, а при значительном удалении подключение выполняется через базовую станцию с ретрансляцией. Информация оперативного мониторинга объектов поступает на вход автоматизированного рабочего места передачи информации по мере ее сбора техническими средствами, не входящими в состав известного мобильного комплекса доведения информации.
Недостатком известного аналога является узкая область применения, обусловленная тем, что мобильный комплекс доведения информации обеспечивает только доставку информации оперативного мониторинга объектов удаленным потребителям без ее обработки и не обеспечивает ее оперативного сбора.
Известны также мобильные комплексы сбора, обработки и доведения информации, описанные, например, в книге: B.C.Верба. Авиационные комплексы радиотехнического дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. - М.: Радиотехника. 2008. с.51-57. Так, разработанный ОАО «Концерн радиостроения «Вега» известный мобильный комплекс сбора, обработки и доведения информации А-50, размещенный на самолете, состоит из бортовой радиолокационной станции (БРЛС), командной радиолинии (КРЛ), бортовой вычислительной системы (БВС), бортового комплекса средств связи (БКСС) и нескольких автоматизированных рабочих мест (АРМ). Выход БРЛС подключен к входу БВС, выходы которой подключены, соответственно, к первому входу КРЛ, входу БКСС и входам каждого из АРМ. Выходы каждого из АРМ подключены к второму входу КРЛ, выход которой является выходом мобильного комплекса сбора, обработки и доведения информации, входом которого является вход БРЛС.
Недостатком известного аналога является узкая область применения, обусловленная тем, что мобильный комплекс сбора, обработки и доведения информации возможно разместить только на крупногабаритном самолете, он обеспечивает сбор и обработку преимущественно радиолокационной информации о воздушных целях и ее доставку до средств перехвата воздушных целей.
Известны также мобильные комплексы сбора информации, описанные, например, в книге: Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том 13. Системы управления, связи и радиоэлектронной борьбы. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2006. с.618-619. Так, известный мобильный комплекс сбора информации «Стрекоза» состоит из двух беспилотных летательных аппаратов (БЛА), двух транспортно-пусковых контейнеров (ТПК), катапультной пусковой установки (КПУ) и наземного автоматизированного комплекса транспортировки, пуска-посадки и управления полетом (НАК ППУ). Два ТПК обеспечивают транспортировку БЛА, которые запускаются с помощью КПУ. В полете БЛА взаимодействует с НАК ППУ через радиоканал. Для этого выход управляющего сигнала и вход информационного сигнала НАК ППУ подключены к соответствующим входу и выходу приемо-передающего антенного модуля.
Беспилотный летательный аппарат снабжен радиоэлектронным комплексом наблюдения и передачи информации, состоящим из блока управления полетом БЛА и положением видеокамер, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, видеокамер и органов управления полетом БЛА. Выход видеокамер подключен к входу радиопередатчика, снабженного бортовой передающей антенной, а выход радиоприемника подключен к входу блока управления полетом БЛА и положением видеокамер, причем радиоприемник снабжен бортовой приемной антенной.
НАК ППУ состоит из радиоприемника и радиопередатчика, формирователя управляющих сигналов, модуля визуализации и блока памяти. Выход радиоприемника подключен к входам модуля визуализации и блока памяти. Вход радиоприемника является информационным входом НАК ППУ, а выход радиопередатчика является управляющим выходом НАК ППУ, причем вход радиопередатчика подключен к выходу формирователя управляющих сигналов.
Недостатком известного аналога является узкая область применения, обусловленная тем, что мобильный комплекс сбора информации обеспечивает сбор информации оперативного мониторинга объектов без ее обработки и оперативного доведения удаленным потребителям.
Наиболее близким по своей технической сущности аналогом к заявленному объекту является мобильный комплекс приема сигналов спутниковой связи, описанный в полезной модели по патенту РФ №57535 от 10.10.2006 г. Известный мобильный комплекс приема сигналов спутниковой связи (МКП ССС) состоит из первого антенного модуля (AM) и второго AM.
Первый и второй AM содержат соответственно N≥1 и М≥1 антенн для приема сигналов от искусственных спутников Земли (ИСЗ). Наземная станция управления реализована в прототипе в виде модуля приема, селекции и обработки сигналов (МПСОС) и мобильная станция реализована в виде модуля информационной обработки сигналов (МИОС). Информационные выходы первого и второго AM подключены к информационному входу МПСОС. Первый и второй управляющие выходы МПСОС подключены к управляющим входам соответственно первого и второго AM. Информационный выход МПСОС подключен к информационному входу МИОС. Питающие входы первого и второго AM, МПСОС и МИОС подключены к соответствующим выходам модуля автономного электропитания.
МПСОС состоит из высокочастотного коммутатора (ВЧК), m-разрядные, где m≥2, вход и выход которого являются соответственно информационными входом и выходом МПСОС, блока из т конверторов (БК), коммутатора по промежуточной частоте (ПЧК), блока из m демодуляторов (БДМ), выходного коммутатора (ВК), блока обработки сообщений (БОС), блока приема мультиплексированных сигналов (БПМПС), анализатора спектра (АС) и блока автоматизированного рабочего места обнаружения, анализа и управления (АРМ ОАУ). В ВЧК i-и выход, где i=1, 2,…, m, подключен к i-му входу БК, i-й выход которого подключен к г-му входу ПЧК, i-и выход которого подключен к i-му входу БД, i-и выход которого подключен к i-му входу ВК, n≥1 информационных выходов которого подключены к соответствующим n информационным входам БОС. Первый и второй управляющие выходы ВК подключены к первому и второму входам соответственно БОС и блока АРМ ОАУ. Первый вход блока АРМ ОАУ подключен к первому информационному выходу ПЧК. Второй информационный выход ПЧК подключен к входу АС. Сигнальный выход ВЧК подключен к сигнальному входу БОС. Первый и второй, третий и четвертый, пятый и шестой выходы БОС подключены соответственно к первому и второму, третьему и четвертому входам БПМПС и третьему и четвертому входам блока АРМ ОАУ.
Управляющие выходы блока АРМ ОАУ и БОС являются, соответственно, первым и вторым управляющими входами МПСОС.
БОС состоит из первого и второго анализаторов протоколов (АП), первого и второго сетевых коммутаторов (СК), первого и второго радиоприемников (РПМ), первой и второй ЭВМ. Входы первого и второго РПМ объединены и являются сигнальным входом БОС. Первые входы первого и второго АП подключены к первым выходам соответственно первого и второго СК. Вторые входы СК подключены к управляющим выходам соответственно первой и второй ЭВМ. Вторые выходы первого и второго АП и первые выходы первой и второй ЭВМ являются соответственно первым, третьим, вторым и четвертым выходами БОС. Первый и второй управляющие выходы первого СК являются соответственно пятым и шестым выходами БОС. Третий выход первого СК подключен к третьему входу второго СК. Сигнальный выход первой ЭВМ является первым входом БОС.У первого АП его n информационных входов являются n информационными входами БОС. Управляющий выход первого СК является вторым управляющим входом БОС.
БПМПС состоит из первого и второго коммутаторов консоли (КК), первого и второго мониторов, каждый из которых снабжен клавиатурой. Выходы первого и второго КК подключены к входам соответственно первого и второго мониторов. Первый и второй входы первого КК и первый и второй входы второго КК являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами БПМПС.
Блок АРМ ОАУ состоит из ЭВМ обнаружения (ЭВМ-O), ЭВМ анализа (ЭВМ-А), первого и второго мониторов, каждый из которых снабжен клавиатурой. Выходы ЭВМ-О и ЭВМ-А подключены к входам соответственно первого и второго мониторов. Первый и второй входы ЭВМ-O, первый и второй входы ЭВМ-А являются, соответственно третьим и четвертым, первым и вторым входами блока АРМ ОАУ. Управляющий выход ЭВМ-O является управляющим выходом блока АРМ ОАУ.
МИОС состоит из блока предварительной информационной обработки сигнала (ПИОС) и блока из k≥1 автоматизированных рабочих мест (АРМ), в котором j-е, где j=1, 2,…, k, сигнальные вход и выход подключены j-му выходу и входу блока ПИОС. Информационный вход блока ПИОС является информационным входом МИОС.
Блок ПИОС состоит из сервера баз данных (СБД), каскада из t≥2 ЭВМ, сетевого коммутатора (СК) и коммутатора консоли (КК), j-e вход и выход которого являются j-ми соответственно входом и выходом блока ПИОС. Выход СК подключен к t входам каскада ЭВМ и СБД. Выход СБД и t входов каскада ЭВМ подключены к входам КК. Вход СК является информационным входом блока ПИОС.
Однако ближайший аналог имеет недостаток - узкая область применения, обусловленная тем, что мобильный комплекс приема сигналов спутниковой связи - прототип собирает, обрабатывает и передает информацию только от спутников связи.
Отмеченный недостаток определяет относительно низкую мобильность сбора, обработки и доведения до потребителей видеоданные оперативного мониторинга ближайшего аналога.
Техническим результатом, достигаемым при построении и использовании заявленного мобильного комплекса сбора, обработки и доведения информации, является расширение области его применения за счет использования беспилотных летательных аппаратов для сбора видеоданных мониторинга объктов их оперативной обработки, включающей их сжатие, техническое маскирование и аутентификацию, а также использования широкополосных каналов спутниковой связи и радиоканалов беспроводного доступа для их доведения до потребителей.
Сформулированный технический результат достигается тем, что в известном мобильном комплексе приема сигналов спутниковой связи, содержащем группировку искусственных спутников Земли (ИСЗ), наземную станцию управления, информационный выход которой подключен к информационному входу мобильной станции, выход которой подключен к первому антенному модулю, второй антенный модуль, вход управляющего сигнала и выход информационного сигнала которого подключены, соответственно, к управляющему выходу и информационному входу наземной станции управления, дополнительно введены N≥1 беспилотных летательных аппаратов, автоматизированное рабочее место приема и обработки данных, наземная станция спутниковой связи, базовая станция сети беспроводного доступа, наземная станция спутниковой связи и сеть общего пользования.
Беспилотные летательные аппараты взаимодействуют с наземной станцией управления через второй антенный модуль. Каждый беспилотный летательный аппарат снабжен радиоэлектронным комплексом наблюдения и передачи информации, состоящим из блока управления полетом БЛА и положением видеокамер, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, видеокамер и органов управления полетом БЛА. Выход видеокамер подключен к входу радиопередатчика, снабженного бортовой передающей антенной, а выход радиоприемника подключен к входу блока управления полетом БЛА и положением видеокамер, причем радиоприемник снабжен бортовой приемной антенной, вход которого является входом беспилотного летательного аппарата, а выход радиопередатчика является выходом беспилотного летательного аппарата.
Базовая станция сети беспроводного доступа взаимодействует через сеть общего пользования с автоматизированным рабочим местом приема и обработки данных. Информационные сигналы с первого информационного выхода мобильной станции передают на вход автоматизированного рабочего места приема и обработки данных через первый антенный модуль, группировку ИСЗ, наземную станцию спутниковой связи и сеть общего пользования, а информационные сигналы со второго информационного выхода мобильной станции передают на вход базовой станции сети беспроводного доступа с помощью дополнительного радиоканала связи.
Автоматизированное рабочее место приема и обработки данных состоит из каскадно соединенных по информационному сигналу модема приема данных, блока снятия маскирования, блока проверки подлинности и блока восстановления видеоданных, выход которого подключен к входам блока обработки видеоданных и модуля визуализации, а выход блока обработки видеоданных подключен к входу блока накопителя, причем вход модема приема данных является входом автоматизированного рабочего места приема и обработки данных.
Мобильная станция состоит из модема радиолинии, снабженного дополнительной приемной антенной, модема проводной линии, входы которых являются информационным входом мобильной станции. Выходы модема радиолинии и модема проводной линии подключены, соответственно, к первому и второму информационным входам коммутатора входов, первый выход которого подключен к входу модуля визуализации и к входу блока обработки данный, выход которого подключен к входу блока накопителя. Второй выход коммутатора входов подключен к входу блока сжатия видеоданных, выход которого подключен к входу блока аутентификации, выход которого подключен к входу блока маскирования, выход которого подключен к входу формирователя потока данных, выход которого подключен к информационному входу коммутатора выхода, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления режимами работы, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутатору входов. Первый информационный выход коммутатора выхода подключен к входу спутникового модема, выход которого подключен к входу радиопередатчика, выход которого является первым информационным выходом мобильной станции. Второй информационный выход коммутатора выхода подключен к входу модема беспроводного доступа, снабженного передающей антенной, выход которого является вторым информационным выходом мобильной станции.
Наземная станция управления состоит из блока кодирования видеосигналов, выход которого подключен к входам блока памяти и коммутатора выходов. Выход радиоприемника подключен к входам модуля визуализации и блока кодирования видеосигналов, а вход радиоприемника является информационным входом наземной станции управления. Выход радиопередатчика является управляющим выходом наземной станции управления, причем вход радиопередатчика подключен к первому выходу формирователя управляющих сигналов, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутатора выходов. Первый и второй выходы коммутатора выходов подключены к входам, соответственно, модема радиолинии, снабженного передающей антенной, и модема проводной линии, выходы которых являются информационным выходом наземной станции управления.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков благодаря возможности оперативного получения от запускаемых беспилотных летательных аппаратов видеоданных мониторинга объектов, их обработки в мобильной станции и высокоскоростной передачи по каналам спутниковой связи и радиоканалам беспроводного доступа обусловливает возможность расширения области применения мобильного комплекса сбора, обработки и доведения информации, т.е. реализацию сформулированного технического результата.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых показаны:
на фиг.1 - общая структурная схема мобильного комплекса сбора, обработки и доведения информации (МК СОДИ);
на фиг.2 - структурная схема беспилотного летательного аппарата;
на фиг.3 - структурная схема наземной станции управления (НСУ);
на фиг.4 - структурная схема мобильной станции (МС);
на фиг.5 - структурная схема автоматизированного рабочего места приема и обработки данных (АРМ ПОД).
Мобильный комплекс сбора, обработки и доведения информации, структурная схема которого показана на фиг.1, состоит из N≥1 беспилотных летательных аппаратов 1.1, 1.2,…,1.N, автоматизированного рабочего места приема и обработки данных 6, наземной станции управления 3, мобильной станции 4, первого антенного модуля 2 и второго антенного модуля 5.
Модульный принцип построения МК СОД дает возможность с минимальными экономическими затратами формировать его оптимальную конфигурацию, учитывающую выдвигаемые требования к электрическим и эксплуатационным характеристикам комплекса. Оптимальность схемы достигается путем изменения (доработки) любого из составляющих комплекс модулей.
Каждый из модулей комплекса для заданных требований к электрическим и эксплуатационным параметрам может быть реализован различным образом. В качестве вариантов ниже приведены структурные схемы БЛА 1.1, 1.2,…,1.N, НСУ 3, МС 4 и АРМ ПОД 6. Элементы, входящие в состав БЛА 1.1, 1.2,…, 1.N, НСУ 3, МС 4, АРМ ПОД 6, первого AM 5 и второго AM 2, известны и выпускаются промышленностью.
Беспилотные летательные аппараты 1.1, 1.2,…,1.N предназначены для ведения наблюдения в дневных и ночных условиях и передачи изображений объектов мониторинга на наземную станцию управления 3. Число N беспилотных летательных аппаратов 1.1, 1.2,…,1.N, определяется требованиями по своевременности сбора видеоданных оперативного мониторинга контролируемых объектов и размерами контролируемых объектов.
Каждый из беспилотных летательных аппаратов, например, БЛА 1.1, представленный на фигуре 2, снабжен радиоэлектронным комплексом наблюдения и передачи информации, состоящим из блока управления полетом БЛА и положением видеокамер 1.1.1, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, видеокамер 1.1.2 и органов управления полетом БЛА, выход видеокамер 1.1.2 подключен к входу радиопередатчика 1.1.3, снабженного бортовой передающей антенной, а выход радиоприемника 1.1.4 подключен к входу блока управления полетом БЛА и положением видеокамер 1.1.1, причем радиоприемник 1.1.4 снабжен бортовой приемной антенной.
Блок управления полетом БЛА и положением видеокамер 1.1.1 предназначен для управления полетом БЛА и управлением положения видеокамер 1.1.2, соответственно.
Видеокамеры 1.1.2 предназначены для преобразования изображений объектов мониторинга в видеосигналы.
Радиопередатчик 1.1.3, снабженный бортовой передающей антенной, предназначен для преобразования видеосигналов, поступающих от видеокамер 1.1.2, в передаваемые радиосигналы.
Радиоприемник 1.1.4, снабженный бортовой приемной антенной, предназначен для преобразования принятых радиосигналов в управляющие сигналы.
В качестве беспилотных летательных аппаратов 1.1, 1.2,…,1.N могут использоваться, например, беспилотный летательный аппарат типа "Пчела-1" ОАО «Концерн радиостроения «Вега», описанный в книге: Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том 4. Военная авиация. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2002. с.560-561, элементы которого могут использоваться, например, в качестве блока управления полетом БЛА и положением видеокамер 1.1.1, видеокамер 1.1.2, радиопередатчика 1.1.3, снабженного бортовой передающей антенной и радиоприемника 1.1.4, снабженного бортовой приемной антенной.
Второй антенный модуль 2 предназначен для преобразования энергии электромагнитных волн в энергию высокочастотных токов, усиления и преобразования частот принятых сигналов на передачи и обратного преобразования на приеме.
Второй AM 2 состоит из блока антенн, установленных на опорно-поворотном устройстве. В качестве второго AM 2 может использоваться, например, антенный модуль комплекса разведки "Строй-П" ОАО «Концерн радиостроения «Вега», описанный в книге: Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том 4. Военная авиация. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2002. с.561-563.
Наземная станция управления 3 предназначена для приема, просмотра, обработки, записи и передачи мобильной станции 4 данных, получаемых с беспилотных летательных аппаратов 1.1, 1.2,…,1.N, также для управления ими.
Вариант структурной схемы наземной станции управления 3, представленный на фигуре 3, состоит из блока кодирования видеосигналов 3.5, выход которого подключен к входам блока памяти 3.1 и коммутатора выходов 3.7, выход радиоприемника 3.2 подключен к входам модуля визуализации 3.4 и блока кодирования видеосигналов 3.5, а вход радиоприемника 3.2 является информационным входом наземной станции управления 3. Выход радиопередатчика 3.3 является управляющим выходом наземной станции управления 3, причем вход радиопередатчика 3.3 подключен к первому выходу формирователя управляющих сигналов 3.6, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутатора выходов 3.7. Первый и второй выходы коммутатора выходов 3.7 подключены к входам, соответственно, модема радиолинии 3.8, снабженного передающей антенной, и модема проводной линии 3.9, выходы которых являются информационным выходом наземной станции управления 3.
Для повышения мобильности МК СОДИ наземная станция управления 3 и второй антенный модуль 2 реализуются, как правило, в виде переносных блоков.
Блок памяти 3.1 предназначен для записи принятых от беспилотных летательных аппаратов данных мониторинга. В качестве блока памяти 3.1 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе жесткий диск записи данных типа винчестер объемом 60-120 Гб и снабженный монитором и клавиатурой.
Радиоприемник 3.2 предназначен для преобразования принятых радиосигналов в двоичные сигналы. В качестве радиоприемника 3.2 может использоваться, например, радиоприемник НАК ППУ известного мобильного комплекса сбора информации «Стрекоза».
Радиопередатчик 3.3 предназначен для преобразования управляющих сигналов, поступающих в виде двоичных сигналов от формирователя управляющих сигналов 3.6, в передаваемые радиосигналы. В качестве радиопередатчика 3.3 может использоваться, например, промышленно выпускаемый радиопередатчик НАК ППУ известного мобильного комплекса сбора информации «Стрекоза».
Модуль визуализации 3.4 предназначен для преобразования принятых от БЛА данных мониторинга в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на экране модуля визуализации. В качестве модуля визуализации 3.4 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778 для преобразования принятых от БЛА данных мониторинга в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на входящем в состав ноутбука жидкокристаллическом мониторе TFT Active Matrix и снабженный клавиатурой.
Блок кодирования видеосигналов 3.5 предназначен для преобразования принятых от БЛА данных мониторинга в цифровую последовательность, пригодную для передачи по радиоканалу и проводной линии, а также для записи в блоке памяти 3.1. В качестве блока кодирования видеосигналов 3.5 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29 М3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778, снабженный монитором и клавиатурой, для преобразования принятых от БЛА данных мониторинга в цифровую последовательность, пригодную для передачи по радиоканалу и проводной линии, а также для записи в блоке памяти 3.1.
Формирователь управляющих сигналов 3.6 предназначен для формирования сигналов управления полетом БЛА и управления положением видеокамер, передаваемых на вход БЛА через радиопередатчик 3.3 и второй антенный модуль 2, а также для формирования сигналов управления коммутатором выходов 3.7. В качестве формирователя управляющих сигналов 3.6 может использоваться, например, формирователь управляющих сигналов, входящий в состав наземного автоматизированного комплекса транспортировки, пуска-посадки и управления полетом мобильного комплекса сбора информации «Стрекоза», описанный в книге: Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том 13. Системы управления, связи и радиоэлектронной борьбы. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2006. с.618-619.
Коммутатор выходов 3.7 предназначен для подключения в соответствии с управляющим сигналом на втором выходе формирователя управляющих сигналов 3.6 сформированной в блоке кодирования видеосигналов 3.5 цифровой последовательности на вход модема радиолинии 3.8 или модема проводной линии 3.9. Схема коммутатора выходов 3.7 известна и приведена, например, в книге А.А.Сикарев, О.Н.Лебедев Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1983, стр.112, рис.5.11. Он может быть реализован, например, на микросхеме мультиплексора 555КП7 (см. Г.И.Пухальский, Т.Я.Новосельцев Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990, стр.103-106, рис.3.10).
Модем радиолинии 3.8, снабженный передающей антенной, предназначен для модуляции и передачи сформированной в блоке кодирования видеосигналов 3.5 цифровой последовательности по радиоканалу. В качестве модема радиолинии 3.8, снабженного передающей антенной, может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем WMU-6000FS фирмы OvisLink, реализующий технологию передачи радиосигналов 802.11G (Wi-Fi).
Модем проводной линии 3.9 предназначен для модуляции и передачи сформированной в блоке кодирования видеосигналов 3.5 цифровой последовательности по проводной линии. В качестве модема проводной линии 3.9 может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем Р-660 RU ЕЕ фирмы ZyXEL Communications, реализующий технологию передачи сигналов Ethernet.
Мобильная станция 4 предназначена для приема данных от наземной станции управления, их кодирования и передачи по спутниковым каналам и каналам беспроводного доступа.
Вариант структурной схемы мобильной станции 4, представленный на фигуре 4, состоит из модема радиолинии 4.8, снабженного дополнительной приемной антенной, модема проводной линии 4.9, входы которых являются информационным входом мобильной станции 4. Выходы модема радиолинии 4.8 и модема проводной линии 4.9 подключены, соответственно, к первому и второму информационным входам коммутатора входов 4.7, первый выход которого подключен к входу модуля визуализации 4.15 и к входу блока обработки данный 4.13, выход которого подключен к входу блока накопителя 4.14. Второй выход коммутатора входов 4.7 подключен к входу блока сжатия видеоданных 4.10, выход которого подключен к входу блока аутентификации 4.11, выход которого подключен к входу блока маскирования 4.12, выход которого подключен к входу формирователя потока данных 4.4. Выход формирователя потока данных 4.4 подключен к информационному входу коммутатора выхода 4.3, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления режимами работы 4.5, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутатора входов 4.7. Первый информационный выход коммутатора выхода 4.3 подключен к входу спутникового модема 4.2, выход которого подключен к входу радиопередатчика 4.1, выход которого является первым информационным выходом мобильной станции 4. Второй информационный выход коммутатора выхода 4.3 подключен к входу модема беспроводного доступа 4.6, снабженного передающей антенной, выход которого является вторым информационным выходом мобильной станции 4.
Для повышения мобильности МК СОДИ мобильная станция 4 и первый антенный модуль 5 устанавливают на подвижный объект, например, микроавтобус, железнодорожный вагон и т.п.
Радиопередатчик 4.1 предназначен для усиления и передачи радиосигнала по спутниковому каналу. В качестве радиопередатчика 4.1 может использоваться, например, промышленно выпускаемый радиопередатчик HughesNet HN фирмы С-Соm.
Спутниковый модем 4.2 предназначен для преобразования потока данных в радиосигнал, пригодный для передачи по спутниковому каналу с использованием радиопередатчика 4.1. В качестве спутникового модема 4.2 может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем ComtechEFData CDM-570L.
Коммутатор выхода 4.3 предназначен для подключения сформированного в формирователе потока данных 4.4 потока данных на вход спутникового модема 4.2 или модема беспроводного доступа 4.6 в соответствии с управляющим сигналом на первом выходе блока управления режимами работы 4.5. Схема коммутатора выхода 4.3 известна и приведена, например, в книге А.А.Сикарев, О.Н.Лебедев Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1983, стр.112, рис.5.11. Он может быть реализован, например, на микросхеме мультиплексора 555КП7 (см. Г.И.Пухальский, Т.Я.Новосельцев Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990, стр.103-106, рис.3.10).
Формирователь потока данных 4.4 предназначен для формирования из замаскированных аутентифицированных сжатых видеоданных потока данных, пригодного для передачи по спутниковым каналам и каналам беспроводного доступа. В качестве формирователя потока данных 4.4 может использоваться, например, промышленно выпускаемый формирователь потока данных IPTV-100 фирмы Beta-TVCom, формирующий поток данных по стандартам DVB и TCP/IP.
Блок управления режимами работы 4.5 предназначен для формирования управляющих сигналов для коммутации сформированного в формирователе потока данных 4.4 потока данных на вход спутникового модема 4.2 или модема беспроводного доступа 4.6, а также для выбора одного из двух входных сигналов на информационных входах коммутатора входов 4.7. В качестве блока управления режимами работы 4.5 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778, клавиатуру для ввода команд управления и два выходных порта стандарта USB для подключения управляющих сигналов к управляющим входам коммутатора выхода 4.3 и коммутатора входов 4.7.
Модем беспроводного доступа 4.6, снабженный передающей антенной, предназначен для модуляции и передачи потока данных по каналам беспроводного доступа. В качестве модема беспроводного доступа 4.6, снабженного передающей антенной, может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем SWC-U200 фирмы Samsung, реализующий технологию передачи радиосигналов 802.16 (Wi-MAX).
Коммутатор входов 4.7 предназначен для подключения в соответствии с выходным сигналом блока управления режимами работы 4.5 на выход входного сигнала, поступающего от модема радиолинии 4.8, или входного сигнала, поступающего от модема проводной линии 4.9. Схема коммутатора входов 4.7 известна и приведена, например, в книге В.Л.Шило "Популярные микросхемы КМОП. Справочник" - М.: Ягуар, 1993, стр.22.
Модем радиолинии 4.8, снабженный приемной антенной, предназначен для приема по радиоканалу и демодуляции передаваемых с выхода модема радиолинии 3.8 НСУ 3 радиосигналов. В качестве модема радиолинии 4.8, снабженного приемной антенной, может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем WMU-6000FS фирмы OvisLink, реализующий технологию передачи радиосигналов 802.11G (Wi-Fi).
Модем проводной линии 4.9 предназначен для приема по проводной линии и демодуляции сигналов, передаваемых с выхода модема проводной линии 3.9 НСУ 3. В качестве модема проводной линии 4.9 может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем Р-660 RU ЕЕ фирмы ZyXEL Communications, реализующий технологию передачи сигналов Ethernet.
Блок сжатия видеоданных 4.10 предназначен для сжатия видеоданных в соответствии с известными алгоритмами сжатия изображения, такими, например, как MPEG-2 и MPEG-4. В качестве блока сжатия видеоданных 4.10 может использоваться, например, разработанная ФГУП НИИР аппаратура цифрового телевидения (АЦТ), обеспечивающая сжатие видеоданных в соответствии с алгоритмами сжатия MPEG-2 и MPEG-4.
Блок аутентификации 4.11 предназначен для формирования аутентификаторов сжатых видеоданных, обеспечивающих контроль подлинности передаваемых видеоданных. В качестве блока аутентификации 4.11 может использоваться, например, средство криптографической защиты информации "Форт" в режиме формирования имитовставки передаваемой информации и передачи сформированной имитовставки вместе с сжатыми видеоданными. Данная аппаратура выпускается ЗАО "Санкт-Петербургский центр защиты информации".
Блок маскирования 4.12 предназначен для наложения маскирования на сжатые видеоданные. В качестве блока маскирования 4.12 может использоваться, например, средство криптографической защиты информации "Форт" в режиме зашифрования передаваемой информации.
Блок обработки данных 4.13 предназначен для выполнения обработки видеоданных с целью привязки изображений объектов мониторинга к местности с использованием электронной топографической карты местности. В качестве блока обработки данных 4.13 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29 МЗ, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778 для обработки данных и снабженный монитором и клавиатурой.
Блок накопителя 4.14 предназначен для записи обработанных в блоке обработки данных 4.13 видеоданных. В качестве блока памяти 3.1 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе жесткий диск записи данных типа винчестер объемом 120-250 Гб, и снабженный монитором и клавиатурой.
Модуль визуализации 4.15 предназначен для преобразования принятых от НСУ 3 данных мониторинга в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на экране модуля визуализации. В качестве модуля визуализации 4.15 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778 для преобразования принятых от НСУ 3 данных мониторинга в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на входящем в состав ноутбука жидкокристаллическом мониторе TFT Active Matrix.
Первый антенный модуль 5 предназначены для преобразования энергии высокочастотных токов в энергию электромагнитных волн, усиления и излучения в требуемом направлении на выбранный спутник связи, входящий в группировку ИСЗ 7.
Первый AM 5 состоит из спутниковой антенны, установленной на опорно-поворотном устройстве, волноводного тракта, конверторов и системы электроприводов антенны в угломестной и азимутальной плоскостях. В качестве первого AM 5 может использоваться, например, антенный модуль фирмы iNetVu, включающий спутниковую антенну Кu-диапазона диаметром 1, 2 метра, а также блок автоматического подъема антенны из транспортного положения в рабочее.
Автоматизированное рабочее место приема и обработки данных 6 предназначено для приема, обработки и хранения данных оперативного мониторинга объектов.
Вариант структурной схемы автоматизированного рабочего места приема и обработки данных 6, представленный на фигуре 5, состоит из модема приема данных 6.1, блока снятия маскирования 6.2, блока проверки подлинности 6.3, блока восстановления видеоданных 6.4, блока накопителя 6.5, блока обработки видеоданных 6.6 и модуля визуализации 6.7. Модем приема данных 6.1, блок снятия маскирования 6.2, блок проверки подлинности 6.3 и блок восстановления видеоданных 6.4 каскадно соединены по информационному сигналу. Выход блока восстановления видеоданных 6.4 подключен к входам блока обработки видеоданных 6.6 и модуля визуализации 6.7, а выход блока обработки видеоданных 6.6 подключен к входу блока накопителя 6.5, причем вход модема приема данных 6.1 является входом автоматизированного рабочего места приема и обработки данных 6.
Модем приема данных 6.1 предназначен для приема видеоданных, получаемых от сети общего пользования. В качестве модема приема данных 6.1 может использоваться, например, промышленно выпускаемый модем Р-660 RU ЕЕ фирмы ZyXEL Communications, реализующий технологию передачи сигналов Ethernet.
Блок снятия маскирования 6.2 предназначен для снятия маскирования с принятых видеоданных. В качестве блока снятия маскирования 6.2 может использоваться, например, средство криптографической защиты информации "Форт" в режиме расшифрования принятых данных.
Блок проверки подлинности 6.3 предназначен для проверки подлинности принятых видеоданных. В качестве блока проверки подлинности 6.3 может использоваться, например, средство криптографической защиты информации "Форт" в режиме проверки имитовставки принятых данных.
Блок восстановления видеоданных 6.4 предназначен для восстановления видеоданных, сжатых блоком сжатия видеоданных 4.10 мобильной станции 4 в соответствии с известными алгоритмами преобразования изображения, такими, например, как MPEG-2 и MPEG-4. В качестве блока восстановления видеоданных 6.4 может использоваться, например, разработанная ФГУП НИИР аппаратура цифрового телевидения (АЦТ), обеспечивающая восстановление видеоданных в соответствии с алгоритмами преобразования MPEG-2 и MPEG-4.
Блок обработки видеоданных 6.6 предназначен для автоматизированной обработки видеоданных, включающей яркостную коррекцию, фильтрацию, гистограммные преобразования и координатную привязку видеоданных к местности с использованием электронных топографических карт. В качестве блока обработки видеоданных 6.6 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778 для автоматизированной обработки видеоданных и снабженный монитором и клавиатурой.
Модуль визуализации 6.7 предназначен для преобразования видеоданных в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на экране модуля визуализации. В качестве модуля визуализации 6.7 может использоваться, например, ноутбук Panasonic ToughBook CF-29M3, имеющий в своем составе процессор типа Intel PentiumM Processor ULV 778 для преобразования видеоданных в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на входящем в состав ноутбука жидкокристаллическом мониторе TFT Active Matrix.
Группировка ИСЗ 7 предназначена для приема сигналов по каналам спутниковой связи от их отправителей, таких как мобильная станция 4, их обработки на борту и передачи на наземную станцию спутниковой связи. В качестве искусственных спутников Земли могут использоваться, например, спутники "Ямал-200", "Экспресс-AM1", "Экспресс-АМ3".
Базовая станция сети беспроводного доступа 8 предназначена для приема и обработки сигналов по радиоканалам сети беспроводного доступа. В качестве базовой станции сети беспроводного доступа 8 может использоваться, например, промышленно выпускаемые стационарные станции беспроводного доступа типа Telsina StarMAX 4100 ЗАО "Концепт Технологии", обеспечивающие прием и обработку сигналов по радиоканалам сети беспроводного доступа стандарта 802.16 (Wi-MAX).
Наземная станция спутниковой связи 9 предназначена для приема, обработки и передачи данных на вход сети общего пользования 10. В качестве наземной станции спутниковой связи 9 могут использоваться, например, промышленно выпускаемые стационарные станции типа "Корунд-С", "Корунд-БН".
Сеть общего пользования 10 предназначена для обмена информацией между различными территориально распределенными пользователями. В качестве сети общего пользования 10 может использоваться, например, сеть общего пользования Интернет.
Заявленный МК СОДИ работает следующим образом. Один или несколько БЛА запускают и с помощью НСУ 3 управляют их полетом. Для этого оператор с помощью формирователя управляющих сигналов 3.6 формирует сигналы управления, которые преобразуют в радиосигналы в радиопередатчике 3.3 и через второй антенный модуль 2 передают по радиоканалу на вход радиоприемника БЛА. Принятые сигналы управления поступают на вход блока управления полетом БЛА и положением видеокамер, который выдает соответствующие сигналы на органы управления полетом БЛА и управляет ориентацией видеокамер. Сигналы изображений объектов мониторинга с выхода видеокамер поступают на вход радиопередатчика, который через передающую антенну излучает радиосигналы. Эти радиосигналы преобразуют во втором антенном модуле 2 в электрические колебания и преобразуют в двоичные сигналы в радиоприемнике 3.2 НСУ 3. Принятые двоичные сигналы преобразуют в модуле визуализации 3.4 в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на экране модуля визуализации, что необходимо для управления полетом БЛА. Одновременно принятые двоичные сигналы преобразуют в блоке кодирования видеосигналов 3.5 в цифровую последовательность видеоданных, пригодную для передачи по радиоканалу и проводной линии, а также для записи в блоке памяти 3.1. С выхода блока кодирования видеосигналов 3.5 видеоданные через коммутатор выходов 3.7 поступают или на вход модема радиолинии 3.8, снабженного передающей антенной, и передают по радиоканалу на вход МС 4, или на вход модема проводной линии 3.9 и передают по проводной линии на вход МС 4.
Видеоданные поступают по радиоканалу на вход модема радиолинии 4.8, снабженного приемной антенной, или по проводной линии на вход модема проводной линии 4.9, откуда поступают на соответствующие входы коммутатора входов 4.7. С первого выходы данного коммутатора видеоданные передают на вход модуля визуализации 4.15 для визуального контроля состояния объекта мониторинга и одновременно на вход блока обработки данных 4.13, в котором определяется соответствие между изображениями объекта мониторинга и местностью с использованием электронной топографической карты местности. Обработанные изображения записывают в блок накопителя 4.14.
Со второго выходы коммутатора входов 4.7 видеоданные поступают на вход блока сжатия видеоданных 4.10, в котором выполняют сжатие видеоданных в соответствии с известными алгоритмами сжатия изображения, такими, например, как MPEG-2 и MPEG-4. Затем из сжатых видеоданных в блоке аутентификации 4.11 формируют аутентификаторы, предназначенные для контроля подлинности передаваемой информации. Затем на сжатые аутентифицированные видеоданные в блоке маскирования 4.12 накладывают маскирование для исключения их несанкционированного просмотра. Далее из маскированных сжатых аутентифицированных видеоданных в формирователе потока данных 4.4 формируют поток данных, пригодный для передачи по спутниковым каналам и каналам беспроводного доступа.
В коммутаторе выхода 4.3 в соответствии с управляющим сигналом на первом выходе блока управления режимами работы 4.5 сформированный поток данных подключают или на вход спутникового модема 4.2 или на вход модема беспроводного доступа 4.6. При поступлении потока данных на вход спутникового модема 4.2 поток данных преобразуют в радиосигнал, пригодный для передачи по спутниковому каналу с использованием радиопередатчика 4.1. Затем радиосигнал излучают с использованием первого антенного модуля 5 в требуемом направлении на выбранный спутник связи, входящий в группировку ИСЗ 7. Выбранный спутник связи, входящий в группировку ИСЗ 7, принимает радиосигнал, обрабатывает его на борту и передает на наземную станцию спутниковой связи 9. Наземная станция спутниковой связи 9 выполняет прием радиосигнала, его обработку и передачу данных на вход сети общего пользования 10. С выхода сети общего пользования 10 данные поступают на вход автоматизированного рабочего места приема и обработки данных 6.
При поступлении потока данных на вход модема беспроводного доступа 4.6, снабженного передающей антенной, модулируют и передают поток данных по каналам беспроводного доступа. Этот поток в виде радиосигнала принимает и демодулирует базовая станция сети беспроводного доступа 8, обрабатывает его и передает на вход сети общего пользования 10. С выхода сети общего пользования 10 данные поступают на вход автоматизированного рабочего места приема и обработки данных 6.
Прием данных в автоматизированном рабочем месте приема и обработки данных 6 осуществляют в модеме приема данных 6.1. С принятых видеоданных в блоке снятия маскирования 6.2 выполняют снятие маскирования. Затем в блоке проверки подлинности 6.3 проверяют подлинность принятых видеоданных. При подтверждении их подлинности в блоке восстановления видеоданных 6.4 выполняют восстановление сжатых принятых видеоданных. Восстановленные видеоданные в модуле визуализации 6.7 преобразуют в визуально воспринимаемые сигналы, отображаемые на экране данного модуля визуализации. Одновременно восстановленные видеоданные в блоке обработки видеоданных 6.6 подвергают автоматизированной обработке, включающей яркостную коррекцию, фильтрацию, гистограммные преобразования и координатную привязку видеоданных к местности с использованием электронной топографической карты местности. Обработанные видеоданные запоминают для дальнейшего использования в блоке накопителя 6.5.
Благодаря использованию беспилотных летательных аппаратов для сбора видеоданных мониторинга объектов, их оперативной обработки, включающей сжатие, маскирование, аутентификацию, а также использования широкополосных каналов спутниковой связи и радиоканалов беспроводного доступа для их доведения до потребителей, расширяется область применения заявленного мобильного комплекса сбора, обработки и доведения информации, т.е. достигается сформулированный технический результат.