Базовый программно-аппаратный комплекс формирования элементов системы связи авиации
BASIC SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEX FOR FORMING AVIATION COMMUNICATION SYSTEM ELEMENTS

Предлагаемое изобретение относится к технике связи и может быть использовано для формирования комплексов связи наземного, морского и воздушного базирования, являясь при этом их технологической основой.
Базовый программно-аппаратный комплекс (БПАК) формирования элементов системы связи (радиотехнического обеспечения (РТО) и автоматизации управления (АУ) авиации - прежде всего объектов связи, обладающих степенью автоматизации, достаточной для функционирования в контуре системы автоматизации управления связью, РТО и АУ, найдет применение при оснащении перспективными комплексами связи таких групп объектов, как:
- самолеты, вертолеты, корабли-экранопланы, беспилотные и др. летательные аппараты;
- пункты управления соединений (частей, подразделений) авиации, пункты наведения (целеуказания), командно-диспетчерские и стартовые командные пункты аэродромов (гидродромов) и вертолетных (посадочных) площадок;
- пункты управления группы боевого управления авиацией, пункты управления передовых авиационных наводчиков;
- надводные авианесущие корабли с групповым и одиночным базированием летательных аппаратов (воздушных судов) (суда обеспечения);
- наземные пункты привязки для связи с авиационным комплексом радиолокационного дозора и наблюдения (управления) (АКРЛДН (У), воздушным комплексом радио-локационного дозора;
- другие пункты управления (объекты).
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.
Так, известна полезная модель RU №98657 (МПК Н04 В7/00, опубл. 20.10.2010) на автоматизированный программно - аппаратный комплекс (АПАК) узлов связи, который состоит из устройства управления, каналообразующих, оконечных, приемопередающих средств и выполнен в виде дублированной локальной вычислительной сети Ethernet, с которой соединены автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов и АРМ дежурного по связи, сервер, а через адаптеры посредством стыков соединены технические средства, автоматические телефонные станции, телефонные аппараты, модемы, внешние линии и сети, что позволяет коммутировать стыки адаптеров посредством адресов адаптеров для организации трактов связи и каналов передачи информации, дополнительно АПАК можно использовать как АТС, при этом АРМ дежурного по связи содержит базу абонентских номеров телефонов.
Известен патент на полезную модель RU №128429 (МПК H04L12/66, опубл. 20.05.2013) на программно-аппаратный комплекс технических средств автоматизированной системы обмена данными (мультиплексор телекоммуникационный многофункциональный), построенный по модульному принципу и содержащий модули адаптеров, реализующих протоколы канального уровня и выполняющих процедуры взаимодействия с каналами связи, выходы которых подключены к входам модулей сопряжения с каналами связи со стандартными стыками и сгруппированными по типам используемых каналов. В составе программно - аппаратного комплекса функции мультиплексирования, коммутации и управления техническими средствами программно - аппаратного комплекса и каналами связи выполняют функциональные модули, размещаемые в системном блоке ПЭВМ, которая управляет работой этих функциональных модулей и является одновременно сервером локальной сети, к которой подключены автоматизированные рабочие места, осуществляющие прием/передачу, обработку, хранение информации и управление системой обмена данными. В разъемы системной шины материнской платы этой ПЭВМ устанавливаются модули адаптеров, реализующих протоколы канального уровня, а модули сопряжения с каналами связи со стандартными стыками конструктивно объединены в отдельный блок (крейт) - блок интерфейсов каналов связи.
Также известны автоматизированные комплексы связи:
«Буран-6Э» (http://xn--80aajzhcnfck0a.xn--plai/PublicDocuments/0626382.pdf) и «Буран-6М» (http://mbsz.ru/?p=7779).
Предлагаемый БПАК, в отличие от известных решений, является технологической основой для формирования комплексов связи системы связи авиации, осуществляет формирование файлов конфигураций трактов связи и файлов настройки оборудования комплекса, а также способен принимать/передавать настроечные и конфигурационные файлы.
Известен автоматизированный программно-аппаратный комплекс узлов связи (патент RU на полезную модель №98657 от 22.04.2010 г., МПК Н04 В7/00), который по совокупности существенных признаков является наиболее близким к предлагаемому техническому решению, соответственно, принят за прототип. Комплекс содержит соединенные между собой внутренними Ethernet-соединениями серверное оборудование, автоматизированное рабочее место оператора, коммутационные средства и устройства цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразования, унифицированное оконечное средство телефонной связи, а также средства электропитания.
Недостатками являются: отсутствие раздельного циркулирования информации в закрытом и открытом секторах; недостаточная гибкость конфигурирования узла связи (объекта) под выполняемые задачи; отсутствие дистанционного ввода настроек для конфигурирования трактов с доверенных АРМ операторов, имеющих более высокий приоритет в системе связи.
В настоящее время, известные технические решения оснащаются комплексами связи общего и специального назначения различных производителей, обычно они имеют различные (не унифицированные) информационные и командные интерфейсы и структуру построения, не предусматривающую возможность масштабирования.
Общие недостатки известных решений, по сравнению с предлагаемым решением:
препятствие созданию автоматизированной системы связи (СС), РТО и АУ в системе управления авиацией, что исключает возможность сокращения длительности цикла управления силами и средствами авиации, а также длительности цикла управления автоматизированной СС, РТО и АУ в системе управления авиацией.
Технической проблемой в рассматриваемой сфере является отсутствие возможности сокращения длительности цикла управления силами и средствами авиации, а также длительности цикла управления автоматизированной СС, РТО и АУ в системе управления авиацией.
Предлагаемое решение является телекоммуникационной основой для формирования перспективных комплексов авиационной связи из состава боевых постов узлов связи наземных пунктов управления объединений (соединений, частей и подразделений) авиации, узлов связи и радиотехнического обеспечения аэродромов, гидродромов и вертолетных площадок; боевых постов авиационной связи (надводных авианесущих кораблей с групповым и одиночным базированием воздушных судов (летательных аппаратов), надводных неавианесущих кораблей, имеющих на борту корабельный пункт управления авиацией); бортовых комплексов связи летательных аппаратов; обеспечивает построение автоматизированной СС, РТО и АУ в системе управления авиацией, что ведет к сокращению длительности цикла управления силами и средствами авиации. На основе предлагаемого БПАК могут быть сформированы комплексы связи или элементы объектов связи, обслуживающие создаваемые образцы техники.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается:
- в сокращении длительности цикла управления силами и средствами авиации, а также длительности цикла управления автоматизированной СС, РТО и АУ в системе управления авиацией;
- в сокращении номенклатуры и унификации (аппаратной и программной) применяемых комплексов связи.
Достигается технический результат тем, что БПАК формирования элементов системы связи авиации, содержащий соединенные между собой внутренними Ethernet-соединениями серверное оборудование, АРМ оператора, коммутационные средства, устройства цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразования, унифицированное оконечное средство телефонной связи, средства электропитания, согласно изобретению, содержит аппаратуру передачи данных, шифрующую аппаратуру связи, средства объективного контроля, устройство доверенного управления. Внутренние Ethernet-соединения выполнены по схеме «двойная звезда» с использованием внутренних интерфейсов Ethernet. Серверное оборудование содержит модуль управления. Кроме того, по локальной сети дополнительно подключены комплекс средств автоматизации пункта управления и дополнительные унифицированные оконечные средства связи. Каналообразующие средства связи и шифрующая аппаратура связи подключены к низко- и высокоскоростным стыкам. Коммутационные средства обладают функцией обеспечения автоматизированного формирования трактов связи.
Дополнительные отличия предлагаемого изобретения:
- средства связи формируемого элемента системы связи и каналообразующие средства связи поддерживают дистанционное управление.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на которой представлена структурно-функциональная схема предлагаемого БПАК, где:
1 - комплекс средств автоматизации ПУ;
2 - формируемый комплекс (элемент системы) связи обеспечиваемого ПУ (объекта);
2.1 - АРМ оператора;
2.2 - серверное оборудование (в зависимости от выбранной структуры формируемого комплекса связи);
2.2.1 - модуль управления;
2.2.2 - устройство доверенного управления;
2.3 - унифицированное оконечное средство телефонной связи;
2.4 - коммутационные средства и устройства ЦАП/АЦП;
2.5 - аппаратура передачи данных;
2.6 - средства объективного контроля;
2.7 - шифрующая аппаратура связи.
2.8 - каналообразующие средства связи;
2.9 - дополнительные унифицированные оконечные средства связи;
2.10 - средства электропитания.
При этом сам БПАК непосредственно составляют следующие элементы: 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.10.
БПАК содержит соединенные между собой внутренними Ethernet-соединениями серверное оборудование (2.2), автоматизированное рабочее место оператора (2.1), коммутационные средства (с функцией обеспечения автоматизированного формирования трактов связи) и устройства цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразования (2.4), унифицированное оконечное средство (2.3) телефонной связи, средства электропитания (2.10), аппаратуру передачи данных (2.5), средства объективного контроля (2.6), устройство доверенного управления (2.2.2), шифрующую аппаратуру (2.7) связи.
Серверное оборудование (2.2) содержит модуль управления (2.2.1).
По локальной сети дополнительно подключены комплекс средств автоматизации пункта управления (1) и дополнительные унифицированные оконечные (2.9) средства связи.
Каналообразующие (2.8) средства связи и шифрующая аппаратура (2.7) связи подключены к низко- и высокоскоростным стыкам.
Серверное и коммутационное 2.2 и 2.4, соответственно, оборудования осуществляют построение сегментов доступа сети БПАК с одновременным выполнением серверных функций, обеспечивающих расширение функциональности оконечного оборудования. В качестве механизма коммутации применяется технология Ethernet, определяемая стандартом IEEE 802.3. Серверное и коммутационное 2.2 и 2.4, соответственно, оборудования выполняют следующие задачи: совмещение функций коммутатора локальной вычислительной сети и сервера услуг; формирование сетевой инфраструктуры БПАК; подключение оконечного оборудования, терминалов, оборудования каналообразующих средств (радио, радиорелейных, спутниковых, тропосферных и др.) и других устройств; распределение сетевых адресов и назначение сетевых имен; организацию и управление телефонной нумерацией; организацию громкоговорящей связи; промежуточное хранение файлов и сообщений, последующую их доставку при временной недоступности абонента; определение текущих статусов пользователей и передачу статусной информации по запросу при ее изменении.
Внутренние Ethernet-соединения БПАК выполнены по схеме «двойная звезда» с использованием внутренних интерфейсов Ethernet, что обеспечивает повышенную надежность устройства.
При дополнении средств БПАК каналообразующими 2.8, специальными и оконечными 2.9 средствами связи, становится возможным формирование упомянутых выше элементов автоматизированной СС, РТО и АУ или комплексов связи обслуживаемых объектов системы управления авиацией.
При этом в средствах БПАК обеспечена поддержка:
а) перечня телекоммуникационных служб и видов связи, сочетаний классов излучений (способов модуляции), рабочих диапазонов радиоволн и шага сетки частот, алгоритмов помехозащищенного кодирования и псевдослучайной перестройки рабочих частот, режимов работы командных радиолиний управления, подлежащих реализации в формируемом комплексе связи;
б) требований к пропускной способности трактов связи БПАК формирования элементов системы связи авиации с бортовыми комплексами связи существующих и разрабатываемых летательных аппаратов морской авиации.
Управление БПАК осуществляется с АРМ оператора 2.1, которое позволяет:
- формировать файлы данных для настройки оборудования комплекса связи;
- формировать файлы для конфигурации трактов комплекса связи, загрузку настроек комплекса связи с внешнего носителя и отправку их для применения в других комплексах связи на внешний носитель;
- обеспечивать функциональный контроль оборудования комплекса связи, а также выполнять другие функции, обеспечивающие работу комплекса, как в закрытом, так и в открытых сегментах.
Для обеспечения взаимодействия сегментов и возможности управления средствами связи из состава ПАК, а также каналообразующими (2.8) и специальными средствами связи, необходимыми для формирования элементов автоматизированной СС, РТО и АУ или комплексов связи обслуживаемых объектов системы управления авиацией, в состав БПАК входит устройство 2.2.2 доверенного управления.
Все средства связи из состава БПАК поддерживают дистанционное управление, при использовании дистанционно-управляемых каналообразующих 2.8 средств связи, что обеспечивает возможность формирования и конфигурирования типовых трактов связи; обеспечивается поддержка автоматизированного управления связью в формируемых комплексах связи или элементах объектов связи, а также возможность создания системы автоматизации управления из состава автоматизированной системы авиационной радиосвязи.
Благодаря тому что коммутационные средства, управляемые специальным программным обеспечением, обладают функцией обеспечения автоматизированного формирования трактов связи, сокращается длительность цикла управления силами и средствами авиации, а также длительность цикла управления автоматизированной СС, РТО и АУ в системе управления авиацией.
Благодаря дополнительному подключению по локальной сети дополнительных унифицированных оконечных средств связи, обеспечивается унификация (аппаратная и программная) применяемых комплексов связи.
Таким образом, преимущества предлагаемого технического решения перед известными на сегодняшний день техническими решениями заключаются в следующем:
в возможности формирования объектовых автоматизированных комплексов связи (различной конфигурации и возможностей), на основе которых функционирует автоматизированная СС, РТО и АУ авиации; в отсутствии необходимости в создании комплексов связи при разработке перспективных образцов техники, поскольку на основе БПАК могут быть сформированы комплексы связи или элементы объектов связи, обслуживающие создаваемые образцы техники.
За счет варьируемого количества модулей (в зависимости от структуры формируемого комплекса (элемента системы) связи ЦАП/АЦП, которые имеют ГОСТированные низко- и высокоскоростные стыки, осуществляется формирование комплекса (элемента системы) связи авиации заданной структуры. Коммутационными средствами осуществляется формирование трактов связи различного назначения (вида).
Предлагаемое техническое решение обеспечивает:
- формирование элементов автоматизированной СС, РТО и АУ системы управления авиацией - прежде всего объектов связи, обладающих степенью автоматизации, достаточной для функционирования в контуре системы автоматизации управления связью, РТО и АУ;
- поддержку перечня телекоммуникационных служб и видов связи, сочетаний классов излучений (способов модуляции), рабочих диапазонов радиоволн и шага сетки частот, алгоритмов помехозащищенного кодирования и псевдослучайной перестройки рабочих частот, режимов работы командных радиолиний управления, подлежащих реализации в формируемом комплексе связи;
- масштабирование формируемых комплексов связи и наращивания номенклатуры используемой шифрующей аппаратуры связи, что позволяет оснащать весь перечень ПУ и объектов системы управления авиацией;
- формирование и конфигурирование типовых трактов связи БПАК формирования элементов системы связи авиации с бортовыми комплексами связи существующих и разрабатываемых летательных аппаратов морской авиации.