СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOVING OBJECTS

Изобретение относится к системам обмена данными и может быть использовано для реализации информационного обмена между источниками (получателями) информации, расположенными на подвижных объектах (ПО), и получателями (источниками) информации через наземные комплексы (НК).
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [1], в которой подвижные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом связи. Принимаемые наземным комплексом связи из канала «Воздух-Земля» сообщения через аппаратуру передачи данных (АПД) поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора связи на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена, производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов, хранящимися в его памяти. 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 непрерывной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяют программно один из ПО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяют оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК за радиогоризонт ПО. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) ПО, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладывают номер ПО, назначенного ретранслятором, и адреса воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ПО сообщения анализируют в блоке анализа типа сообщений. После анализа решают вопрос о направлении данных по двунаправленной шине в систему управления подвижного объекта или ретрансляции их на соседний ПО.
В обычном режиме, когда не требуется ретрансляция сигналов с НК, осуществляют адресный опрос ПО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ПО после прохождения через антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал подается в бортовой вычислитель, где производится идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где производят дешифрацию полученного заголовка (служебной части) сообщения и определяется, в каком режиме должна работать аппаратура ПО. Информационную 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» (CPDLC) 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 осуществляют на блоке регистрации данных ПО и мониторе АРМ НК соответственно.
Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS записывают в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО обрабатывают в вычислителе и выводят на экран монитора АРМ.
Указанной выше системе присущи следующие недостатки:
- радиус зоны информационного обслуживания, обеспечиваемый НК, ограничен радиусом прямой видимости (R) (200-300 км), когда на НК зарегистрирован только один ПО. С двумя зарегистрированными ПО зона обеспечения связью может быть расширена в 2 раза (до 2R) за счет ретрансляции «Воздух-Воздух» только при условии, что первый ПО остается в поле прямой видимости НК, а второй ПО находится в поле видимости первого ПО. В частном случае, радиус зоны управления НК может быть расширен до NR, если N ПО регистрировались последовательно в зоне прямой видимости НК и постепенно удалялись за пределы видимости, но между любыми двумя соседними ПО расстояние не превышает R, что позволяет осуществить последовательную ретрансляцию сообщения через (N-1) ПО. Такая ситуация является маловероятной. Гарантированная же зона обслуживания НК имеет радиус, равный прямой радиовидимости R, если позволяет энергетический потенциал линии передачи данных
- низкая помехоустойчивость;
- интенсивность обмена данными при ретрансляции сообщений через N-1 ПО возрастает в (N-1) раз, что ведет к возрастанию вероятности коллизий из-за случайного доступа в сети обмена, не эффективному использованию пропускной способности канала связи, его перегрузке, что может явиться причиной недопустимо больших задержек передачи сообщений;
- низкая аппаратурная надежность бортовых и наземных радиостанций, приемо-передатчики которых, в основном, в полете выходят из строя, приводит к низкой надежности связи в канале «Воздух-Земля».
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [2]. Она отличается от упомянутой выше системы тем, что в ней дополнительно введены наземные и бортовые антенны и радиостанции ДКМВ дальней связи. В результате размер зоны гарантированного управления (связи) НК не ограничивается радиусом прямой радиовидимости R.
Система радиосвязи с подвижными объектами [2] имеет в своем составе N подвижных объектов (ПО), связанных каналами MB радиосвязи «Воздух-Воздух» между собой, связанных каналами MB радиосвязи «Воздух-Земля» и каналами ДКМВ радиосвязи «Воздух-Земля» с М территориально разнесенными наземными комплексами (НК), которые соединены между собой и с соответствующими диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через систему наземной связи. В состав наземного комплекса связи входят наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ), второй вход/выход которого подключен в управляющему входу радиостанции ДКМВ, третий вход/выход подключен к входу/выходу наземной системы связи, первый вход подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем (ГЛОНАС/GPS), второй вход подключен к пульту управления АРМ, третий вход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, а выход - к монитору АРМ.
Подвижный объект оснащен бортовым комплексом связи, в состав которого входят бортовые антенны MB и ДКМВ диапазонов, подключенные к радиостанциям MB и ДКМВ диапазонов соответственно, которые соединены двухсторонними связями через бортовую аппаратуру передачи данных с первым входом/выходом бортового вычислителя, второй вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, третий вход/выход - к анализатору типа принимаемых сообщений, четвертый вход/выход - к управляющему входу/выходу радиостанции ДКМВ, входы - к бортовым датчикам, формирователю типа ретранслируемых сообщений, приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, выход - к блоку регистрации данных.
Система радиосвязи с подвижными объектами обеспечивает обмен пакетами данных между бортовыми пользователями упомянутой системы (системой управления ПО) и наземными конечными пользователями системы радиосвязи, например, диспетчерскими пунктами (ДП) управления воздушным движением (УВД) и оперативного авиационного контроля (OAK).
Передачу данных в MB диапазоне с НК обеспечивают по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передачу данных с N-го ПО на НК осуществляют в обратном порядке. Наземную сеть передачи данных подключают двухсторонними интерфейсами к каждому из М разнесенных территориально НК. Таким образом, наземной сетью передачи данных по информационному взаимодействию объединяют между собой все НК и обеспечивают соединение каждого НК с наземными пользователями системы связи, например, ДП УВД И АОК.
Передачу данных «Воздух-Земля» в МВ-ДМВ диапазоне между ПО и НК осуществляют на рабочей частоте, назначаемой для каждого НК. Передачу данных «Воздух-Воздух» в MB диапазоне между ПО осуществляют на рабочей частоте «Воздух-Воздух». Список частотной поддержки MB связи, содержащий список М наземных комплексов с их адресами, координатами, назначенными им частотами, а также частотой связи «Воздух-Воздух», доводят по наземной сети передачи данных до каждого НК, а также во время предполетной подготовки до каждого ПО.
Передачу данных в ДКМВ диапазоне между ПО и НК осуществляют на рабочей частоте, назначаемой для каждого НК по результатам долгосрочного прогноза на каждые 2 часа. По долгосрочному прогнозу разрабатывают таблицу частотно-временного расписания ДКМВ связи для каждого НК на сутки и доводят до НК по наземной сети передачи данных. Системную таблицу ДКМВ связи, содержащую список М наземных комплексов НК с их координатами, адресами и таблицами их частотно-временного расписания доводят до каждого ПО во время предполетной подготовки через наземную сеть передачи данных. Воздушное пространство разбивают на информационные районы полета (ИРП) размером 1000-1200 км. В каждом ИРП располагают, хотя бы один НК, ответственный за информационное обеспечение полетом. Связь с НК каждого ПО, находящегося в зоне ответственности данного НК, осуществляют в MB диапазоне или в ДКМВ диапазоне в зависимости от удаления ПО от НК. В зоне прямой радиовидимости (до 200-300 км) связь обеспечивают в MB диапазоне, за пределами прямой видимости, если не удается увеличить радиус зоны управления до 1000-1200 км с помощью ретрансляции по каналам «Воздух-Воздух» MB диапазона, связь организуют в ДКМВ диапазоне.
В ДКМВ диапазоне для передачи данных используют традиционные не адаптивные модемы с защитным интервалом для борьбы с многолучевостью, которые обеспечивают символьную скорость 75, 150, 300 Бод и скорость передачи данных пользователя, не превышающую 18, 37, 75 бит/с с учетом кодирования Рида-Соломона с четырехкратной избыточностью. Для ведения ДКМВ связи используют частоту из таблицы частотно-временного расписания НК, в зоне ответственности которого находится ПО.
Недостатки аналога:
- низкая аппаратурная надежность оборудования наземного комплекса связи из-за отсутствия резервирования;
- низкая помехоустойчивость;
- низкая надежность ДКМВ связи «Воздух-Земля», обусловленная тем, что организация системы в диапазоне ДКМВ может быть осуществлена только на одной частоте, что не позволяет использовать преимущества связи с разнесением по частоте;
- надежность системы ДКМВ связи серьезно деградирует из-за природы дальнего распространения ДКМВ радиоволн - при малой концентрации электронов в отражающем слое ионосферы, например, в районе главного ионосферного провала;
- проблемы организации связи «Воздух-Земля» при переходе ПО из зоны прямой видимости в «мертвую» зону ДКМВ связи и в зону ответственности одного НК в зону другого НК, когда в разных зонах используются различные режимы передачи данных.
Наиболее близкой по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая принята за прототип. Она имеет в своем составе М территориально разнесенных наземных комплексов связи и N подвижных объектов, связанных между собой каналами связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а с помощью каналов радиосвязи «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов - с М наземными комплексами. НК связаны между собой через наземную сеть передачи данных. Каждый подвижный объект содержит бортовой вычислитель, первый вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Каждый наземный комплекс содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с наземными радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя АРМ, второй вход/выход которого подключен к входу/выходу НК для наземной сети передачи данных, третий вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, первый вход подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем (ГЛОНАСС/GPS), второй вход подключен к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. На каждом подвижном объекте имеется b пар соединенных между собой бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей, входы/выходы которых двусторонними связями подключены к модулю физического уровня, подключенному к вычислительному модулю связи, состоящему из последовательно соединенных двунаправленными связями модуля канального уровня, модуля маршрутизатора и модуля интерфейса, входы которого подключены к бортовым датчикам, приемнику навигационной спутниковой системы, выход - к блоку регистрации данных, а первый вход/выход - к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, второй вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому вычислителю. В каждом наземном комплексе четвертый вход/выход вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к первому управляющему входу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, а пятый вход/выход вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к первому управляющему входу наземной радиостанции MB диапазона, где b - необходимое для получения заданных показателей надежности число пар соединенных между собой бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей. Недостатки прототипа:
- низкая аппаратурная надежность оборудования наземного комплекса связи из-за отсутствия резервирования, что приводит к низкой надежности информационного обеспечения безопасности полетов и невозможности работать НК одновременно на нескольких частотах;
- низкая помехоустойчивость и надежность ДКМВ связи «Воздух-Земля», обусловленная тем, что в НК используется только по одному каналу MB и ДКМВ связи, поэтому организация обмена данными в диапазонах MB и ДКМВ может быть осуществлена только на одной частоте, что не позволяет использовать преимущества связи с разнесением по частоте;
- наличие «мертвой» зоны в ДКМВ диапазоне в радиусе 500 км от НК не позволяет обеспечить сопровождение подвижных объектов по трассе от границы прямой видимости в MB диапазоне до конца «мертвой» зоны;
- наличие одновременно всего по одной рабочей частоте в НК в MB и ДКМВ диапазонах не способствует повышению помехоустойчивости системы;
- надежность связи (помехоустойчивость) в ДКМВ диапазоне серьезно деградирует из-за природы дальнего распространения ДКМВ радиоволн - при малой концентрации электронов в отражающем слое ионосферы, например, в районе главного ионосферного провала;
- проблемы организации связи «Воздух-Земля» при переходе ПО из зоны прямой видимости в «мертвую» зону ДКМВ связи и из зоны ответственности одного НК в зону другого НК, когда в разных зонах используются различные режимы передачи данных.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехоустойчивости за счет одновременной работы НК на нескольких рабочих частотах в МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах и в спутниковом канале связи, введения процедур автоматического сопровождения ПО (экстраполяции [4]) при выходе за горизонт в «мертвую» зону ДКМВ связи, повышения аппаратурной надежности наземного оборудования системы, обеспечения функциональной взаимосвязи по каналу «Воздух-Земля» при автоматическом переходе между зонами обслуживания соседних НК, использующих разные режимы передачи данных.
Поставленная задача решается за счет:
- реализации бортовым оборудованием ПО и наземной аппаратурой совместно с наземной сетью передачи процедур автоматического сопровождения ПО (экстраполяции [4]) при выходе за горизонт и перехода ПО из зоны обслуживания одного НК к другому НК (процедуры «хэндофф»), например, с помощью алгоритмов, осуществляемых в модулях подготовки сеанса связи, по аналогии определенных, например, для каналов связи MB диапазона в документе RTCA DO-224A [5] (раздел 3.2.2.5.4.);
- введение нового оборудования дециметрового (ДМВ) диапазона и спутникового канала связи;
- поддерживание бортовым оборудованием ПО и наземной аппаратурой повышающих помехоустойчивость процедур частотного разнесения каналов в МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах и в станциях спутниковой связи;
- построения наземной аппаратуры на принципах интегрированной модульной авионики, определенных, например, в докладе ARINC 651 [6], спецификации ARINC 653-1 [7], документе RTCA DO-297 [8], с отказоустойчивыми режимами работы, предполагающими автоматические обнаружение, изоляцию неисправностей, реконфигурацию системы радиосвязи с ПО для восстановления работоспособности без прерывания нормального функционирования в полете, для повышения аппаратурной надежности радиосвязного оборудования подвижных объектов;
- построения наземного оборудования на принципах «радио, задаваемого программой» (Software Definition Radio (SDR)), т.е. на принципах программного исполнения основных функций связной авионики, включая настройки частоты радиосредств, полосы, спектральной маски фильтрации сигналов, физические, канальные и сетевые уровни режимов передачи данных, для увеличения жизненного цикла бортового и наземного оборудования, например, в условиях непрерывного наращивания функциональных требований со стороны ИКАО к многорежимной работе каналов передачи данных, сокращения затрат на модернизацию, обеспечения двойного использования бортового и наземного оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе радиосвязи с подвижными объектами, имеющей в составе М территориально разнесенных наземных комплексов (НК) связи и N подвижных объектов, связанных между собой каналами связи «Воздух-Воздух» МВ-ДМВ диапазона, а с помощью каналов радиосвязи «Воздух-Земля» МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов - с М наземными комплексами, которые связаны между собой через наземную сеть передачи данных, каждый подвижный объект содержит бортовой вычислитель, первый вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, b пар соединенных между собой бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей, входы/выходы которых двусторонними связями подключены к соответствующим входам/выходам модуля физического уровня, подключенного к вычислительному модулю связи, состоящему из последовательно соединенных двунаправленными связями модуля канального уровня, модуля маршрутизатора и модуля интерфейса, входы которого подключены к бортовым датчикам, приемнику глобальной навигационной спутниковой системы, выход - к блоку регистрации данных, первый вход/выход - к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, второй вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений, где b - необходимое для получения заданных показателей помехоустойчивости число пар соединенных между собой бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей, а каждый наземный комплекс содержит наземные антенны МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с наземными радиостанциями МВ-ДМВ диапазона и наземными радиостанциями ДКМВ диапазона, подключенными двухсторонними информационными связями к наземной аппаратуре передачи данных (АПД), вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ), первый вход/выход которого подключен к входу/выходу НК для наземной сети передачи данных, второй вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, первый вход подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход подключен к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, на каждом подвижном объекте дополнительно введены бортовой модуль подготовки сеанса связи, бортовая шина управления и контроля и бортовая станция спутниковой связи, соединенная с соответствующей антенной, при этом второй вход/выход вычислителя подключен к бортовому модулю подготовки сеанса связи, третий вход/выход - к бортовой шине управления и контроля, соединенной двунаправленными связями с модулем физического уровня, модулем канального уровня, модулем маршрутизатора, модулем интерфейса, бортовой станцией спутниковой связи, которая связана двухсторонними связями с модулем физического уровня, а на наземном комплексе дополнительно введены наземная шина управления и контроля, наземный модуль подготовки сеанса связи, наземная станция спутниковой связи, соединенная с соответствующей антенной и подключенная двухсторонними информационными связями к наземной АПД, h-1 наземных антенн МВ-ДМВ диапазона и d-1 наземных антенн ДКМВ диапазона, связанных соответственно с h-1 наземными радиостанциями МВ-ДМВ диапазона и d-1 наземными радиостанциями ДКМВ диапазона, которые подключены двухсторонними информационными связями к наземной АПД, третий вход/выход вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к наземному модулю подготовки сеанса связи, четвертый - к наземной шине управления и контроля, которая подключена двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам h наземных радиостанций МВ-ДМВ диапазона, d наземных радиостанций ДКМВ диапазона, наземной станции спутниковой связи, наземной АПД, где h и d - необходимое для получения заданных показателей помехоустойчивости число наземных радиостанций МВ-ДМВ диапазона и число наземных радиостанций ДКМВ диапазона, при этом N подвижных объектов дополнительно связаны через спутник между собой и с М наземными комплексами связи.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами. На фиг. 2 приведена структурная схема бортового оборудования подвижного объекта 3 заявляемой системы радиосвязи. На фиг. 3 представлена структурная схема наземного комплекса 1 заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами. На фигурах введены обозначения:
1 - наземный комплекс связи;
2 - вход/выход НК 1 для наземной сети передачи данных;
3 - подвижный объект, оснащенный новым бортовым комплексом связи, структурная схема которого приведена на фиг. 2;
4 - вход/выход наземной сети передачи данных, которая условно показана на фиг. 1 в виде линии;
5 - бортовой вычислитель;
6 - бортовые датчики;
7 - бортовой приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы с антенной;
8 - блок регистрации данных;
9 - бортовой анализатор типа принимаемых сообщений;
10 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;
11 - вычислительный модуль связи (ВМС);
12 - модуль интерфейсов с бортовым оборудованием (МИ);
13 - модуль маршрутизатора (ММ);
14 - модуль канального уровня (МКУ);
15 - модуль физического уровня (МФУ) цифровой обработки сигналов;
16 - бортовой широкодиапазонный радиочастотный модуль (ШД РМ);
17 - бортовое широкодиапазонное антенно-фидерное устройство (ШД АФУ);
18 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом;
19 - наземная антенна МВ-ДМВ диапазона;
20 - наземная радиостанция МВ-ДМВ диапазона;
21 - наземная антенна ДКМВ диапазона;
22 - наземная радиостанция ДКМВ диапазона;
23 - наземная аппаратура передачи данных (АПД);
24 - вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ), выполненный, например, на базе ПЭВМ;
25 - наземный приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной;
26 - формирователь типа ретранслируемых сообщений;
27 - монитор АРМ;
28 - пульт управления АРМ;
29 - каналы радиосвязи «Воздух-Воздух» МВ-ДМВ диапазона;
30 - каналы радиосвязи «Воздух-Земля» МВ-ДМВ диапазона;
31 - каналы радиосвязи «Воздух-Земля» ДКМВ диапазона;
32 - спутник;
33 - спутниковые каналы связи;
34 - бортовой модуль подготовки сеанса связи;
35 - бортовая шина управления и контроля;
36 - бортовая станция спутниковой связи;
37 - бортовая антенна станции спутниковой связи.
38 - наземная антенна станции спутниковой связи.
39 - наземная станция спутниковой связи;
40 - наземная шина управления и контроля;
41 - наземный модуль подготовки сеанса связи.
Система радиосвязи с ПО содержит М территориально разнесенных наземных комплексов связи 1, структурная схема которых приведена на фиг. 3, и N подвижных объектов 3, оснащенных бортовыми комплексами связи, структурная схема которых представлена на фиг. 2, связанных между собой каналами 29 связи «Воздух-Воздух» МВ-ДМВ диапазона, а с помощью каналов 30 радиосвязи «Воздух-Земля» МВ-ДМВ и каналов 31 радиосвязи ДКМВ диапазонов, а также спутниковыми каналами 33 связи через один из спутников 32 с М наземными комплексами 1, которые объединены между собой и наземными пользователями, например, ДП УВД и OAK и другими, не указанными на фиг. 1, с помощью своих входов/выходов 2 и входов/выходов 4 наземной сети передачи данных.
На фиг. 2 приведены для примера три из b пар связанных между собой модулей 16 и 17. Причем, b бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройства 17 (ШД АФУ) подключены двунаправленными радиочастотными кабелями к b бортовым широкодиапазонным радиочастотным модулям 16, которые связаны с модулем 15 физического уровня, который имеет двухсторонний цифровой интерфейс с модулем 14 канального уровня, связанным двухсторонним цифровым интерфейсом с модулем 13 маршрутизатора, подключенным двухсторонним цифровым интерфейсом к бортовой шине 35 управления и контроля, к модулю 12 интерфейсов, входы которого подключены к бортовым датчикам 6, приемнику 7 глобальной навигационной спутниковой системы, выход подключен к блоку 8 регистрации данных, второй вход/выход подключен к бортовому анализатору 9 типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю 10 типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к бортовой шине управления и контроля 35, которая также связана с бортовой станцией 36 спутниковой связи, с модулем 15 физического уровня, с модулем 14 канального уровня, с модулем 13 маршрутизатора, с бортовым вычислителем 5, связанным двухсторонней связью с бортовым модулем подготовки сеанса связи и с помощью двунаправленного интерфейса 18 с бортовой системой управления ПО 3.
В НК 1 наземные антенны 19 МВ-ДМВ, 21 ДКМВ диапазонов и 38 станции спутниковой связи связаны соответственно с радиостанциями 20 МВ-ДМВ, 22 ДКМВ диапазонов и наземной станции 39 спутниковой связи, подключенными двухсторонними связями через аппаратуру 23 передачи данных и наземную шину 40 управления и контроля, которая связана с наземной станцией 39 спутниковой связи, с радиостанциями МВ-ДМВ 20 и ДКМВ 22 диапазонов, с наземным вычислителем АРМ 24, связанным с помощью двунаправленного интерфейса 2 с наземной сетью передачи данных.
Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Наземную сеть передачи данных подключают двухсторонними интерфейсами 2 к каждому из М разнесенных территориально НК 1. Таким образом, наземной сетью передачи данных по информационному взаимодействию объединяют между собой все НК 1 и обеспечивают соединение каждого НК 1 с наземными пользователями системы радиосвязи.
Для обеспечения передачи данных по МВ-ДМВ каналу:
- разрабатывают список частотной поддержки МВ-ДМВ связи, в котором указывают список М наземных комплексов связи 1 с их адресами, координатами, поддерживаемыми ими режимами работы в МВ-ДМВ канале связи (ACARS, VDL-2, VDL-4, VDL-3, ISO 8208), наборами разрешенных для каждого НК 1 частот МВ-ДМВ связи, доводят список частотной поддержки до каждого ПО 3 через наземную сеть передачи данных;
- на каждом НК 1 осуществляют обмен пакетными данными через наземную сеть передачи данных с пользователями системы связи -диспетчерскими пунктами УВД и АОК, а также с другими (М-1) НК 1;
- в наземной аппаратуре передачи данных 23 реализуют протоколы обмена данными в спутниковом, ДКМВ и МВ-ДМВ каналах физического уровня (модемов-кодеков), канального и сетевого уровня в, например, соответствии с ARINC 618, 631, 635, 750, DO-224, ED-108;
- передачу данных в МВ-ДМВ диапазоне с НК 1 при выходе ПО 4 за горизонт осуществляют по цепочке последовательно соединенных первого ПО 3, второго ПО 3 и далее до N-го ПО 3, а передачу данных с N-го ПО 3 на НК 1 осуществляют в обратном порядке;
- для обеспечения МВ-ДМВ связи на каждом НК 1 на каждой разрешенной МВ-ДМВ частоте производят излучение сигналов маркеров (сквиттеров), которые являются сигналами связи/управления/синхронизации, с периодом, например, 2 минуты. Сигналы маркеров разносят во времени, чтобы на ПО 3 можно было оценить качество сигналов разных НК 1 и выбрать НК 1 для связи;
- на каждом ПО 3 по результатам оценки качества принятых сигналов маркеров разных НК 1 для каждого диапазона волн (спутниковой связи, ДКМВ и МВ-ДМВ) выбирают лучшую частоту связи и регистрируют ПО 3 на выбранных частотах спутниковой связи, МВ-ДМВ и ДКМВ каналов;
- в МВ-ДМВ диапазоне осуществляют, например, обмен пакетными данными «Воздух-Земля» на активном МВ-ДМВ канале, например, в режиме множественного доступа к каналу с прослушиванием несущей (CSMA) или в режиме множественного доступа к каналу с временным разделением и с самоорганизацией (STDMA);
- в МВ-ДМВ диапазоне на каждом подвижном объекте инициируют процедуру поиска частоты при включении оборудования или после разъединения линии, если ПО 3 не может больше обнаружить пакеты от наземного комплекса 1 на текущей частоте, или, если подуровень управления протоколом доступа к каналу (MAC) индицирует, что текущая частота перегружена. При этом настраивают по шине 35 ШД РМ на альтернативную частоту, используя данные из списка частотной поддержки, и если качество сигналов маркеров на новой частоте удовлетворительно, регистрируют ПО 3 на новой частоте;
- ПО 3 и НК 1 реализуют следующие процедуры управления связностью линии передачи данных МВ-ДМВ диапазона:
идентификацию НК 1,
начальную установку линии,
модификацию параметров линии,
«хэндофф», инициируемый ПО 3,
«хэндофф», инициируемый НК 1 по запросу ПО 3,
«хэндофф», инициируемый НК 1,
«хэндофф», инициируемый ПО 3 по запросу НК 1,
широковещательный «хэндофф» по запросу НК 1,
автонастройку.
В процессе обмена пакетными данными в МВ-ДМВ диапазоне при передаче пакета от ПО 3 к наземным пользователям (ДП УВД и АОК) на каждом подвижном объекте 3 пакетное сообщение формируют в бортовой конечной системе (18, 5). Сообщение, содержащее адрес получателя и адрес отправителя (адрес борта ПО 3), передают от бортового вычислителя 5 через модуль 12 интерфейса в модуль 13 маршрутизатора, где его, например, упаковывают, например, в пакет ISO 8208 или ACARS сетевого (пакетного) уровня. Затем сообщение передают в модуль 14 канального уровня, где его, например, упаковывают в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), и передают в модуль 15 физического уровня, где осуществляют:
- кодирование данных, например, кодом Рида-Соломона для прямой коррекции ошибок;
- перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех;
- преобразование данных в ортогональные коды и дальнейшей многопозиционной фазовой манипуляции - отображение последовательности трех бит данных в значение фазы символа сигнала, относительное кодирование фазы соседних символов для реализации относительной многопозиционной фазовой манипуляции;
- скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала;
- формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора;
- формирование заданной формы огибающей каждого символа типа приподнятого косинуса с α=0,6 для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала;
- формирование МВ-ДМВ сигнала, например, с классом излучения 14K0G1DE - с полосой, занимаемой сигналом 14 кГц, фазовой модуляцией (G) несущей одного цифрового канала без поднесущей, передачей данных (D) и многоусловным кодированием (Е).
Сформированный для передачи однотоновый сигнал относительной фазовой манипуляции с выхода модуля 15 подают на вход широкодиапазонного радиочастотного модуля 16, где его усиливают до требуемого уровня мощности и через широкодиапазонное АФУ 17 и МВ-ДМВ радиоканал 30 передают на наземный комплекс 1, на котором зарегистрирован ПО 3.
На каждом НК 1 МВ-ДМВ радиосигнал от МВ-ДМВ антенны 19 подают на наземную радиостанцию 20 МВ-ДМВ диапазона, затем сообщение подают на вход аппаратуры 23 передачи данных, где демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок, например, из него формируют пакет ISO 8208 или ACARS и выдают на вычислитель 24 АРМ, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи, например, по протоколу Х.25 по наземной сети передачи данных потребителям.
При передаче пакета в обратном направлении (от потребителей к ПО 3) сообщение по входу/выходу 2 НК 1 передают в вычислитель 24 АРМ НК 1, где формируют пакет, например, в соответствии с ISO 8208 или ACARS, который передают в аппаратуру 23 передачи данных, где его упаковывают, например, в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), и осуществляют:
- кодирование данных, например, кодом Рида-Соломона для прямой коррекции ошибок,
- перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех,
- преобразование данных в ортогональные коды и дальнейшей многопозиционной фазовой манипуляции - отображение последовательности из трех бит в значения фазы сигнала несущей, относительное кодирование фазы соседних символов,
- скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала,
- формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора,
- формирование заданной формы огибающей каждого символа типа приподнятого косинуса с α=0,6 для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала,
- формирование МВ-ДМВ сигнала с классом излучения 14K0G1DE (с полосой, занимаемой сигналом 14 кГц, фазовой модуляцией (G) несущей, одного цифрового канала без поднесущей, передачей данных (D) и многоусловным кодированием (Е).
Сформированный для передачи, например, сигнал многопозиционной относительной фазовой манипуляции с выхода АПД 23 подают на радиостанцию 20, где его усиливают до требуемого уровня мощности и через антенну 19 передают по радиоканалу 30 МВ-ДМВ диапазона на ПО 3.
На ПО 3 МВ-ДМВ сигнал от ШД АФУ 17 подают на ШД РМ 16, с выхода которого сообщение подают на вход МФУ 15, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, и затем выдают в МКУ 14, где его проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок сообщение упаковывают в пакет, например, в соответствии с ISO 8208 (или ACARS) и выдают на вход ММ 13, где его формируют для передачи через МИ 12 бортовым пользователям (блокам 5, 8, 9 или 10).
В системе разрабатывают системную таблицу связи, содержащую, например, координаты НК 1, их адреса, приложения УВД, режимы передачи данных, которые они поддерживают в спутниковом канале, МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах, разрешенные частоты связи для разных режимов обмена данными в спутниковом канале, МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов, временное расписание излучения сигналов маркеров на каждой частоте ДКМВ и доводят до каждого НК 1 и ПО 3 (во время предполетной подготовки) по наземной сети передачи данных.
Для каждого НК 1 на интервал времени 1-2 часа активизируют одну из разрешенных частот ДКМВ диапазона. Частоты связи МВ-ДМВ диапазона, заданные в списке частотной поддержки, являются активными. На каждом НК 1 на активной частоте связи излучают сигналы маркеров в МВ-ДМВ диапазоне с интервалом 2 минуты, в диапазоне ДКМВ с соответствующим интервалом согласно принятому протоколу ДКМВ линии передачи данных. В сигналы маркеров ДКМВ вводят информацию о версии системной таблицы (версии базы данных), об активных частотах двух соседних НК 1, назначения слотов для нового кадра, квитанции на все сообщения от ПО 3, принятые в предыдущем кадре, флаг занятости канала. Кадр доступа к ДКМВ каналу длительностью разделяют на заданное число слотов. Первый слот отводят под излучение маркера с НК 1. Несколько (3-5) слотов назначают в каждом кадре для случайного доступа всех ПО 3, остальные слоты для резервированного доступа конкретных ПО 3 по их запросу.
Бортовой комплекс связи ПО 3 начинает анализировать сигналы маркеров в спутниковом канале, МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах, находясь на стоянке в зоне аэропорта после включения питания и проведения автоматического встроенного контроля технической исправности. Независимо от функционирования канала связи МВ-ДМВ диапазона ПО 3 постоянно поддерживает канал связи ДКМВ диапазона с тем НК 1, качество канала с которым является наилучшим или приемлемым.
Во время полета на каждом ПО 3 обеспечивают автоматический выбор рабочей частоты из списка разрешенных частот, регистрацию на НК 1 на выбранном канале, случайный и резервированный доступ к каналу связи в режиме множественного доступа с временным разделением, обмен данными с территориально разнесенными наземными комплексами 1, объединенными с помощью наземной сети передачи данных в единую систему.
В системе радиосвязи ведут обмен навигационными и другими данными по радиолиниям связи спутникового канала, МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов меду наземным комплексом 1 и подвижными объектами 3. Принимаемые наземными радиостанциями из канала «Воздух-Земля» сообщения через шину 40, аппаратуру 23 передачи данных подают в наземный вычислитель 24 АРМ, который может быть выполнен на базе серийной ПЭВМ. В нем в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводят идентификацию (сравнение) принятого в сообщении адреса ПО 3 с адресами подвижных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 24 АРМ. При совпадении адреса подвижного объекта 3 с хранящимся в списке адресом информацию о местоположении, параметрах движения ПО 3 и состоянии его датчиков запоминают в вычислителе 24 АРМ. В наземном вычислителе 24 АРМ решают задачи обеспечения постоянной помехоустойчивой радиосвязи со всеми N ПО 3, и на основе информации о точном местонахождении всех ПО 3 и параметрах их движения осуществляют операции запоминания сообщений в наземном вычислителе 24 АРМ и вывод необходимых данных на экран монитора 27 АРМ НК 1 в виде, удобном для восприятия оператором (диспетчером).
При выходе за пределы радиогоризонта НК 1 хотя бы одного из ПО 3 или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, наземный комплекс 1 определяет программно один из ПО 3, которого назначает первым ретранслятором сообщений (если такой имеется). При постоянном изменении дальности между ПО 3 и НК 1 в качестве ретранслятора в течение определенного времени может быть назначен любой из N ПО 3, местоположение которого известно и оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ПО 3. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 3 определяют в узлах 34 и 41 с помощью экстраполяции местоположение ПО 3 на предстоящий сеанс связи, оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному объекту 3 - получателю сообщения. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую, при необходимости, из нескольких (от 1 до (N-1)) ПО 3, может быть доставлено к требуемому ПО 3 - получателю данных. Для этого на НК 1 в формирователе 26 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладывают адрес ПО 3, назначенного первым ретранслятором, при необходимости адреса других подвижных объектов 3 - ретрансляторов, и адрес ПО 3 - получателя данных, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые и обработанные на ПО 3 в устройствах 17, 16, 15, 14, 13, 12, 34 сообщения, обрабатывают в блоке 9 анализа типа сообщений. Если сообщение предназначено для данного ПО 3, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО 3, или о передаче сообщения в режиме ретрансляции к соседнему ПО 3. Для исключения коллизий минимизируют число разрядов в передаваемом сообщении и осуществляют ретрансляцию данных последовательно во времени. При обмене данными по линии связи «диспетчер-пилот» (CPDLC), особенно при наличии потенциально конфликтной ситуации, экипаж должен выполнять команды оператора НК 1, имеющего больший объем информации о воздушной ситуации в своей зоне ответственности. Для этого с НК 1 с помощью диспетчера посылают на ПО 3 соответствующее формализованное сообщение, которое отображают на экране бортового блока 8 регистрации данных в виде согласованной отметки и формуляров, в которых отображают, например, номер рейса или номер борта, высоту полета или другие характеристики. На основании принятых с НК 1 данных в бортовом вычислителе 5 ПО 3 совместно с наземным вычислителем 24 решают задачу наличия опасных сближений с соседними ПО 3 с учетом их прогнозируемых положений и возможных маневров, определяют время следующих сеансов связи с потребителями информации. По информации, отображаемой на экране бортового блока 8 регистрации данных, экипаж ПО 3 по согласованию с диспетчером НК 1 при необходимости определяет направление дальнейшего движения.
Для подготовки следующего сеанса связи в НК 1 или на ПО 3 в узлах 41 или 34, например, выполняются следующие процедуры:
- определяется номер подвижного объекта, с каким предстоит связь, например, по классификатору ИКАО [9],
- автоматически запрашивается его местоположение (курс, скорость и т.п.), намерения экипажа, состояние бортовых датчиков, рассчитывается его местоположение на момент предстоящего сеанса связи [4] и, если оно окажется за пределам прямой видимости, то после оценки величины отношения сигнал/шумя в каналах выбирают канал и время связи;
- после окончания сеанса связи продолжают наблюдение за местоположением и состоянием каналов связи потенциальных абонентов.
Сигналы управления и синхронизации с вычислителя 5 по бортовой шине 35, поступают на модуль 15 физического уровня, модуль 14 канального уровня, модуль 13 маршрутизатора, модуль 12 интерфейса, бортовую станцию 36 спутниковой связи и через модуль 15 физического уровня - на бортовой широкодиапазонный радиочастотный модуль 16. Сигналы контроля работоспособности упомянутых выше узлов поступают на вычислитель также по бортовой шине 35 для анализа и вынесения решения, но в обратном направлении.
Наземная шина 40 по сигналам управления и синхронизации вычислителя 24 подключена к соединенным с соответствующими h наземными радиостанциями 20 МВ-ДМВ диапазона, d наземными радиостанциями 22 ДКМВ диапазона и к наземной станции 39 спутниковой связи. Сигналы контроля работоспособности упомянутых выше узлов поступают на вычислитель 24 также по наземной шине 40 для анализа и вынесения решения, но в обратном направлении.
Для каждого ПО 3 траектории движения соседних ПО 3, при необходимости, отображают на экране собственного бортового блока 8 регистрации данных, а на экране монитора 27 АРМ - траектории всех ПО 3 в зоне обслуживания НК 1 с помощью характеризующих предыдущее и предположительное на момент следующего сеанса связи местоположение ПО 3 отметок, формируемых соответственно вычислителями 5 и 24 [4]. По мере движения ПО 3 устаревшие отметки стираются. Во время предполетной подготовки каждого подвижного объекта 3 с помощью интерфейса 18 осуществляют загрузку в память бортового вычислителя 5 необходимых информации и радиоданных в виде системной таблицы, содержащей списки адресов, координат наземных комплексов и назначенных им частот связи. В НК 1 системные таблицы загружаются с помощью входа/выхода 2 НК 1 для наземной сети передачи данных.
i
При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ПО 3 в соответствии с принятыми в системе радиосвязи с подвижными объектами категориями срочности в формирователе 26 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируют код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранный ПО 3 с учетом времени реакции ПО 3 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемую на ПО 3 информацию отображают на экране блока 8 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена ставят в очередь соответствующей категории срочности. В вычислителях 5 и 24 определяют время «старения» информации, и, если сообщение в течение промежутка времени, равного времени «старения», не было передано в канал связи, то его «стирают», и посылают запрос на передачу нового сообщения.
При работе НК 1 в режиме прямой радиовидимости (ближней связи), когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляют, например, адресный режим автоматического зависимого наблюдения (ASD-A), т.е. адресный опрос ПО 3 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с заданным протоколом обмена в МВ-ДМВ диапазоне. Набираемое диспетчером НК 1 на пульте 28 управления АРМ сообщение отображают на мониторе 27 АРМ и после передачи сообщения через вычислитель 24, шину 40, аппаратуру 23 передачи данных, радиостанцию 20, антенну 19, через радиоканал 30, бортовые широкодиапазонные антенно-фидерные устройства 17 ПО 3, бортовые широкодиапазонные радиочастотные модули 16, модуль 15 физического уровня, модуль 14 канального уровня вычислительного модуля 11 связи, модуль 13 маршрутизатора вычислительного модуля 11 связи, модуль 12 интерфейсов вычислительного модуля 11 связи его подают в бортовой вычислитель 5, где производят идентификацию принятого в сообщении адреса с адресом ПО 3. Далее через модуль 12 интерфейсов сообщение передают в блок 9 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации полученного заголовка (служебной части) сообщения и определения режима работы аппаратуры ПО 3. Информационную часть сообщения записывают в память бортового вычислителя 5 и при необходимости выводят на экран блока 8 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения.
С помощью определенного формата заголовка сообщения с выхода бортового формирователя 10 типа ретранслируемых сообщений задают режим свободного доступа к каналу связи для всех подвижных объектов 3 или режим фиксированного (резервированного) доступа с назначением конкретного временного интервала для организации обмена данными с наземным комплексом 1.
НК 1 является базовой (ведущей) станцией системы и гарантирует для каждого зарегистрированного на нем ПО 3 требуемые системные характеристики связи, а именно: вероятность своевременной доставки сообщения с заданной достоверностью и интенсивностью потока сообщений, т.е. вероятность того, что средняя задержка передачи сообщения не превысит требуемого порога при требуемой достоверности связи и заданной интенсивности потока сообщений с борта ПО 3. Средняя задержка передачи сообщений в значительной мере обусловлена коллизиями случайного доступа и растет с увеличением вероятности коллизий. Вероятность коллизий увеличивается с ростом количества ПО 3, использующих один канал связи в режиме случайного множественного доступа, и с ростом интенсивности потока сообщений от каждого ПО 3. Зная точные количественные зависимости указанных параметров для разных режимов обмена данными, в вычислителе 24 АРМ НК 1 прогнозируют системные характеристики в зависимости от количества зарегистрированных на одном частотном канале ПО 3. Регистрацию новых ПО 3 прекращают (выставляют флаг «занятости» канала связи в маркере), если прогнозируемые системные характеристики деградируют ниже заданного уровня, уменьшая тем самым, вероятность коллизий случайного доступа и, следовательно, задержку в передаче сообщения, повышая помехоустойчивость системы. Таким образом, в результате анализа состояния и загрузки каналов радиосвязи в каждом НК 1 прогнозируют вероятность коллизий случайного доступа, и, когда эта величина превышает предельно допустимое значение, доступ к каналам связи НК 1 новых ПО 3 прекращают по команде НК 1.
Для того, чтобы минимизировать вероятность коллизий случайного доступа, не создавать помех текущей передаче сообщения, реализуют, например, протокол множественного доступа к каналу с прослушиванием несущей (CSMA). Для этого в АПД 23, вычислителе 24 АРМ НК 1 и модулях 15 физического уровня и 14 канального уровня, вычислителе 5 ПО 3 перед передачей каждого сообщения осуществляют прослушивание канала (контроль занятости несущей) на предмет обнаружения преамбулы, заголовка или полезной части сообщений. Подготовленное сообщение с ПО 3 передают только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того, чтобы разнести во времени моменты выхода на связь разных подвижных объектов 3 и НК 1, когда после занятости канала все корреспонденты обнаружили, что радиоканал свободен, в вычислителях 24 НК 1 и 5 ПО 3 формируют псевдослучайные задержки передачи сообщений от подвижных объектов 3 (для каждого ПО 3 своя) и от НК 1. На каждом из ПО 3 импульсы, характеризующие время окончания сигнала несущей частоты в радиоканале, и импульсы синхронизации вычислителя 5 с шины 35 используют для инициализации в модулях 14 и 34 расчета интервала времени собственной передачи и внутри этого интервала с помощью модуля 15 физического уровня, модуля 16 и АФУ 17 ПО 3 осуществляют передачу собственного пакета данных.
При работе, например, в режиме широковещательного автоматического зависимого наблюдения (ADS-B) с помощью линии передачи данных в МВ-ДМВ диапазоне используют протокол множественного доступа к каналу связи с временным разделением и с самоорганизацией (STDMA). Этот протокол представляет комбинацию протоколов CSMA и TDMA, в которой время использования канала жестко делят на кадры (фреймы) и слоты, но нет ведущей станции, которая управляет диспетчеризацией слотов. Выбор слотов доступа производят каждым корреспондентом самостоятельно путем предварительного прослушивания эфира, например, в течение 1 минуты (длительности суперфрейма) и выявления свободных слотов, которые можно занять, не конфликтуя с другими пользователями канала.
Передачу данных в ДКМВ диапазоне с ПО 3 осуществляют на НК 1, качество сигнала маркера которого является наилучшим или приемлемым для ПО 3.
Процедура обмена данными в заявляемой системе радиосвязи с ПО в режиме дальней (загоризонтной) связи заключается в том, что в ней проводят следующие операции:
- для обеспечения уровня надежности ДКМВ связи не хуже 99% в зоне ответственности каждого НК 1 из общего списка ДКМВ частот (порядка 30 ОБП каналов с шириной полосы 3 кГц), выделяемых для системы связи с ПО, каждому НК 1 назначают свой набор разрешенных частот ДКМВ связи на сутки и более;
- для каждого НК 1 на каждый временной интервал длительностью 1-2 часа назначают активную ДКМВ частоту из набора разрешенных НК частот, оптимальную по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости для данного временного интервала, отличающуюся от активных частот всех других НК 1 системы связи. Доводят номер активной частоты вместе с интервалом времени ее активизации до каждого НК 1 через наземную сеть передачи данных, реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разнесением (FDMA). Активизируют для каждого НК 1 только одну частоту из набора разрешенных частот, которую используют многими ПО 3 одновременно в режиме передачи данных с множественном доступом к каналу с временным разделением (TDMA), при котором первый слот кадра используют для излучений каждым НК 1 сигналов связи/управления/синхронизации (сквиттеров), называемых маркерами;
- каждой разрешенной ДКМВ частоте назначают свой временной сдвиг первого кадра протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA) относительно ведущего кадра, привязанного, например, к 00 час 00 мин 00 сек универсального координированного времени UTC для того, чтобы сигналы маркеров на разных частотах излучались НК 1 в разнесенных временных слотах для уменьшения времени анализа качества маркеров, производимого каждым подвижным объектом 3;
- разрабатывают системную таблицу ДКМВ связи, в которой указывают список М наземных комплексов связи 1 с их адресами, координатами, поддерживаемыми ими режимами работы (ACARS, ATN, ISO 8208, RLS, DLS) и набором разрешенных частот с указанными сдвигами первого кадра каждой частоты;
- доводят системную таблицу ДКМВ связи до всех НК 1 и всех ПО 3 по наземной сети передачи данных;
- при деградации ДКМВ канала автоматически переходят на спутниковый канал;
- в ДКМВ диапазоне на каждом подвижном объекте инициируют процедуру поиска частоты при включении оборудования или после разъединения линии, если ПО 3 не может больше обнаружить маркеры от НК 1 на текущей частоте. После автовыбора частоты и регистрации на новом канале производят обмен пакетными данными в режиме TDMA с НК 1, на котором ПО 3 зарегистрирован, до тех пор, пока качество ДКМВ радиоканала «Воздух-Земля» превышает допустимый уровень. При ухудшении качества ДКМВ радиоканала ниже допустимого уровня выбирают новый ДКМВ радиоканал и соответствующий ему НК 1, независимо от местоположения НК 1, и регистрируют ПО 3 на новом ДКМВ радиоканале;
- при передаче пакета сообщения в ДКМВ диапазоне от конечных бортовых систем ПО 3 к наземным потребителям (ДП УВД и АОК) пакетное сообщение, содержащее адрес получателя и адрес отправителя (адрес борта ПО 3), формируют в бортовых конечных системах ПО 3 (5, 18) и передают через модуль 12 интерфейса в бортовой модуль 13 маршрутизатора, где его упаковывают, например, в виде пакета ISO 8208 или ACARS и затем передают в модуль 14 канального уровня, где его преобразуют в пакет канального уровня сети передачи данных, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC). Полученные сообщения передаются в модуль 15 физического уровня, где осуществляют операции:
сверточное кодирование данных для прямой коррекции ошибок,
перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех,
преобразование данных в ортогональные коды и дальнейшей многопозиционной фазовой манипуляции (отображение
последовательности из трех или двух, или одного бита (в зависимости от скорости передачи данных и вида модуляции 2-ФМн, 4-ФМн или 8-ФМн, соответственно) в значения фазы сигнала поднесущей,
скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала,
формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора, и информацию о скорости передачи данных и глубине перемежителя,
формирование коротких обучающих последовательностей, которые вставляют в поток передаваемых данных пользователя, для реализации адаптивных методов приема сообщения,
формирование заданной формы огибающей каждого символа для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала;
формирование ДКМВ сигнала, например, с верхней боковой полосой с подавленной несущей с классом излучения 2K80J2DEN.
Сформированный для передачи однотоновый ДКМВ сигнал многопозиционной фазовой манипуляции (M-PSK, М=2, 4 или 8) с выхода модуля 15 физического уровня подают на вход широкодиапазонного радиочастотного модуля 16, где его усиливают до требуемого уровня мощности, подают на широкодиапазонное АФУ 17 и по ДКМВ радиоканалу 31 передают на наземный комплекс 1, на котором зарегистрирован ПО 3.
На НК 1 ДКМВ сигнал от ДКМВ антенны 21 подают на наземную радиостанцию 22 ДКМВ диапазона, работающую в симплексном режиме в соответствии с указанным протоколом TDMA. С выхода радиостанции 22 сообщение подают на вход аппаратуры 23 передачи данных, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок сообщение упаковывают, например, в пакет ISO 8208 или ACARS и выдают на вход вычислителя АРМ 24, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи, например, по протоколу Х.25 по наземной сети передачи данных потребителям информации.
При передаче пакета по протоколу Х.25 по наземной сети передачи данных в обратном направлении (от ДП УВД и АОК) через НК 1 к ПО 3 в начале его обрабатывают в вычислителе АРМ 24 наземного комплекса 1, где из него формируют, например, пакет ISO 8208 или ACARS, необходимый для передачи в линии передачи данных «Воздух-Земля». С выхода вычислителя АРМ 24 по шине 40 сообщение передают в аппаратуру передачи данных 23, где его упаковывают в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), и осуществляют:
- сверточное кодирование данных для прямой коррекции ошибок,
- перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех,
- отображение последовательности из трех или двух или одного бита (в зависимости от скорости передачи данных и вида модуляции 2-ФМн, 4-ФМн или 8-ФМн, соответственно) в значения фазы сигнала соответствующей поднесущей,
- скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала,
- формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора, и информацию о скорости передачи данных и глубине перемежителя,
- формирование коротких обучающих последовательностей, которые вставляют в поток передаваемых данных пользователя, для реализации адаптивных методов приема сообщения,
- формирование заданной формы огибающей каждого символа типа приподнятого косинуса для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала.
Сформированный в АПД 23 однотоновый сигнал многопозиционной фазовой манипуляции (M-PSK, М=2, 4 или 8) в полосе звукового канала ОБП шириной 3 кГц подают на вход ДКМВ радиостанции 22, где его используют, например, для формирования ДКМВ радиосигнала с верхней боковой полосой с подавленной несущей с классом излучения 2K80J2DEN, усиливают до требуемого уровня мощности, затем через ДКМВ антенну 21 передают по ДКМВ радиоканалу 31 на ПО 3.
На ПО 3 ДКМВ радиосигнал через ШД АФУ 17 поступает на ШД РМ 16. Затем сообщение подают на вход МФУ 15, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, и выдают в МКУ 14, где его проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок и в случае отсутствия ошибок упаковывают в пакет ISO 8208 (или ACARS) и выдают на вход ММ 13 для преобразования в пакет, предназначенный для передачи через МИ 12 к бортовым пользователям (блокам 5, 8, 9 или 18).
В режиме связи в ДКМВ диапазоне часть слотов кадра TDMA также отводят для случайного доступа. Если передают пакет с ПО 3 в слоте случайного доступа и в маркере следующего кадра не обнаруживают положительной квитанции на эту передачу, то принимают решение о том, что произошла коллизия случайного доступа и инициируют на ПО 3 алгоритм выхода из коллизии, при котором вводят псевдослучайную задержку, выраженную в слотах, повторной передачи пакета с борта. Это приводит к уменьшению вероятности повторной коллизии и повышает помехоустойчивость.
Сообщения о местоположении ПО 3 и параметрах его движения с выходов приемников 7 и 25 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записывают в память вычислителей 5 и 24 с привязкой к глобальному времени [3, 9]. Точная синхронизация слотов, используемых для обмена данными между абонентами системы, и их запланированное использование для передачи известно каждому пользователю по отношению к окружающим пользователям с известными координатами. Управление протоколом доступа к каналу на каждом подвижном объекте 3 осуществляют в модуле 14 канального уровня, а на НК 1 - в аппаратуре передачи данных 23 и вычислителе 24 АРМ [10].
Поскольку НК 1 постоянно наблюдает за своей зоной обслуживания, он имеет полную информацию о динамике протокола доступа к каналу. Назначение слотов для ПО 3 наземным комплексом 1 позволит полностью избежать коллизий случайного доступа, а также уменьшить временные и вычислительные затраты ПО 3 на выбор слотов доступа к каналу [10].
В вычислителях 5 и 24 данные обмена используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО 3. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 3 в вычислителе 5 в заданное время формируют соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 3. Это время используют в вычислителе 24 АРМ НК 1 для известной операции построения экстраполяционных отметок от ПО 3 [3, 9]. В аппаратуре передачи данных 23 НК 1 и модулях 14 и 15 ПО 3 осуществляют известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования.
Благодаря наземной сети передачи данных с входами/выходами 4, которая объединяет между собой все М НК 1, информация, например, автоматического зависимого наблюдения и других приложений CNS/ATM от удаленного на большие расстояния (до 4 - 6 тысяч км и более) ПО 3, оборудованного устройствами 14, 15, 16, 17, 34 с функцией управления ДКМВ радиолинией, доводится до всех НК 1 системы радиосвязи, хотя удаленный ПО 3 держит связь только с одним НК 1, качество сигналов маркеров которого является наилучшим для ПО 3 на данный момент времени, что повышает помехоустойчивость системы.
Для этого в бортовом и наземном вычислителях 5 и 24 хранят предварительно заложенные системные таблицы со списками наземных комплексов 1 с их координатами, адресами и наборами назначенных им частот. На каждом НК 1 периодически излучают сигналы маркеров (управления/синхронизации/связи) на активной частоте. В модулях 14 и 15 ПО 3 и бортовом вычислителе 5 (через модули 13, 12 вычислительного модуля 11 связи и шину 35) ПО 3 автоматически анализируют принимаемые сигналы маркеров от всех наземных комплексов 1 на всех частотах (если позволяет энергетический потенциал) и выбирают лучшую частоту (например, по критерию максимума измеряемого демодулятором при приеме всего пакета эффективного отношения «сигнал/помеха» с учетом набора предоставляемых НК 1 услуг передачи данных (например, только ACARS или ACARS+ATN, ISO 8208, RLS), а также с учетом исправности интерфейса НК 1 с наземной сетью связи). По измеренному на выбранной частоте в модуле 34 эффективному отношению «сигнал/помеха» в модуле 14 вычислительного модуля 11 связи ПО 3 выбирают максимально допустимую скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования и сообщают о них на противоположную сторону. Оценка отношения «сигнал-помеха» осуществляется всеми НК 1 и ПО 3 системы каждый раз при приеме любого пакета сообщения. Величина выбранной максимальной допустимой скорости передачи данных сообщается на противоположную сторону в виде рекомендуемой скорости передачи данных. В наземной аппаратуре 23 передачи данных при работе на радиостанцию 22 ДКМВ диапазона и в бортовых модулях 15, 14 ПО 3 могут быть использованы известные алгоритмы высокоскоростных адаптивных модемов, рассчитанных на работу в каналах с многолучевостью, например алгоритм демодуляции с использованием эквалайзера с решающей обратной связью, субоптимальный алгоритм Витерби приема в целом с поэлементным принятием решения в условиях многолучевости, алгоритм максимального правдоподобия с идентификацией текущих параметров канала (импульсной характеристики канала) на основе методов стохастической аппроксимации и другие [9, 10]. Все используемые алгоритмы приема должны удовлетворять требования по помехоустойчивости, указанные в ARINC 635.
Реализация адаптивных методов приема обеспечивает в ДКМВ каналах энергетический выигрыш порядка 9 дБ по сравнению с традиционными модемами с защитным интервалом для борьбы с многолучевостью. Это эквивалентно повышению надежности связи на (20-30) % или увеличению на (3-4) тысячи км дальности связи при более высокой в (10-20) раз скорости передачи данных [3].
Таким образом, каждый из ПО 3 может выходить на связь в разных диапазонах на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Транспортным системам, связанным с перевозкой пассажиров и стратегических грузов, международным регламентом связи отводится определенный набор рабочих частот, которые распределяются между НК 1. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, а рабочая частота для каждого НК 1 из списка выделенных частот активизируется на каждый час или два часа времени суток. При движении ПО 3 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. Составленный таким образом канал связи между ПО 3 и наземным потребителем (источником) информации, как правило, будет включать бортовую сеть передачи данных и наземную сеть передачи данных, связанные между собой радиолинией 31 ДКМВ диапазона. Как только качество канала 31 связи деградирует ниже допустимого уровня, на борту с помощью модулей 14 и 15 ПО 3 выбирают новую оптимальную рабочую частоту на основании анализа условий распространения радиоволн или спутниковый канал связи и новый, соответствующий ей НК 1. Таким образом, обеспечивают высокую помехоустойчивость и надежность связи (порядка 99,9) при обмене данными с ПО 3, находящимися от НК 1 на расстояниях от нескольких сотен до 4-6 тысяч километров и более.
Синхронизация работы наземной сети передачи данных осуществляется на основе использования всеми участниками движения единого глобального всемирного координированного времени (UTC), получаемого от приемников глобальной навигационной спутниковой системы с помощью узлов 7 и 25.
Для взаимодействия наземных комплексов 1, оконечных пользователей и ПО 3 используется наземная сеть передачи данных с входами/выходами 4 для НК1. Она может быть реализована известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов в соответствии с протоколом Х.25 [11, 12]. 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 наземным пользователем определенному ПО 3 на тот наземный комплекс 1, на котором данный ПО 3 «зарегистрирован», и где в данный момент времени обеспечиваются оптимальные (с точки зрения помехоустойчивости) условия ДКМВ приема. Система радиосвязи с ПО 3 работает в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи. При передаче данных по ДКМВ линии каждый частотный канал используется по протоколу множественного доступа с временным разделением (TDMA). Передача маркера на каждой активной частоте имеет свое смещение относительно начала ведущего кадра, указанное в системной таблице. На одном ДКМВ канале НК 1 обеспечивает, например, обслуживание до 26 ПО 3 при типичной для УВД и АОК интенсивности потока сообщений с борта 11 сообщений/час, с земли 6 сообщений/час при средней задержке передачи пакета, не превышающей 60 с [3].
Основное преимущество использования на ПО 3 устройств 17, 16, 15, 14, 13, 12, 34, шины 35 и оборудования НК 1, основанных на принципах интегрированной модульной авионики (ИМА), представленных, например в [9, 10] и методе «радио, задаваемого программой», состоит в высшем уровне конфигурируемости и гибкости, предоставляемом архитектурой. Высший уровень конфигурируемости, реализуемый в предлагаемом оборудовании ПО 3 и НК 1 -это полностью гибкие виды модуляции, протоколы уровня линии, сети и пользовательские функции, возможность изменения ширины полосы сигнала и центральной частоты по программе в широких пределах [9]. Благодаря заявленной системе появляется возможность создания (с помощью бортового вычислителя 5 и соответствующих модулей 15, 14, 34 с широкодиапазонным радиочастотным модулем 16) широкодиапазонной программируемой радиостанции нового типа, работающей совместно с широкодиапазонным АФУ 17 как в МВ-ДМВ, так и в ДКМВ диапазонах. Модуль 15 физического уровня ПО 3 содержит высокоскоростные с большим динамическим диапазоном АЦП и ЦАП и базируется на высокопроизводительных сигнальных процессорах, которые в цифровом виде реализуют большинство функций физического уровня, например, операции частотного преобразования, фильтрации, синтеза частот, приемо-возбудителя. Он предназначен для формирования и обработки радиосигналов на физическом уровне (кодирования/декодирования, перемежения/деперемежения, скремблирования/дескремблирования данных, модуляции/демодуляции, реализации адаптивных методов передачи и приема сигналов, полосовой фильтрации, преобразования частоты и т.п.). Модуль 14 канального уровня обеспечивает протоколы выбора частот связи, составления линии связи, обмена данными уровня линии и доступа к подсети «Воздух-Земля», обмена с модулем 13 маршрутизатора ПО 3, обеспечения отказоустойчивого режима работы и другие процедуры. Модуль 13 маршрутизатора обеспечивает распределение сообщений «Воздух-Земля» принятых из МВ-ДМВ и ДКМВ каналов, например, в виде пакетов ISO 8208 или пакетов ACARS, конечным потребителям на борту и в обратном направлении. Модуль 12 интерфейсов обеспечивает все необходимые интерфейсы с бортовым оборудованием, например, по протоколам ARINC 429, ARINC 664, ARINC 646 и другим.
Модули 16, 15 используются также в наземных радиостанциях МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов, а модуль 14 - в наземной аппаратуре передачи данных (кодека, модема) с программной реализацией режимов работы аппаратуры (видов модуляции, кодирования) с возможностью введения новых режимов работы модулей программным способом через шину 35, бортовой вычислитель 5 и соответствующие последовательно соединенные модули 12 и 13, входящие в вычислительный модуль 11 связи. Широкодиапазонный радиочастотный модуль 16 содержит радиочастотное аналоговое оборудование. Вычислительный модуль связи 11, входящий в состав ПО 3, обеспечивает функциональное взаимодействие с бортовыми устройствами 5, 7, 8, 9, 10 и 15, шиной 35 и датчиками 6 событий.
Модуль 14 канального уровня предназначен для управления выбором частотных каналов, установлением линий связи и регистрацией на НК 1, для упаковки, распаковки сообщений, управления доступом к каналу, дополнительного кодирования/декодирования избыточным циклическим кодом CRC для обнаружения ошибок, не исправленных на физическом уровне, автоматического запроса повторения, криптозащиты на канальном уровне, управления изоляцией неисправностей и восстановлением работоспособности за счет реконфигурации бортовой системы и т.п. Он реализуется, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems.
Модуль 13 маршрутизатора взаимодействует с модулем 14 на уровне доступа например, по протоколу ISO 8208 (в среде ATN) или протоколу ARINC 619 (в среде ACARS) в соответствии с заданными режимами передачи данных и может быть реализован на универсальном вычислителе типа платы процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems.
Модуль 12 интерфейса обеспечивает взаимодействие вычислительного модуля 11 связи с бортовой авионикой (устройствами 5, 6, 7, 8, 9, 10) и шиной 35 по разным стыкам, например, в соответствии с ARINC 429, ARINC 664, ARINC 646, разовая команда и через бортовой вычислитель 5, двунаправленную шину 18 с системой управления подвижным объектом 3. Он может быть выполнен, например, на коммутаторе AFDX [3].
Модуль 15 физического уровня обеспечивает параллельную обработку в реальном масштабе времени сигналов всех b широкодиапазонных радиочастотных модулей 16, необходимых совместно с модулями 17 для организации линий передачи данных в ДКМВ и МВ-ДМВ диапазонах. Причем при неисправности одного из модулей 16, соединенного с бортовым широкодиапазонным антенно-фидерным устройством 17, программно подключается взамен вышедшего из строя модуля 16 другой исправный модуль 16 с помощью модуля 14 канального уровня, выполненного, например, на универсальном вычислителе. В этом случае все функции обработки и формирования сигнала соответствующего радиоканала связи, обработки данных и закрытия информации (при необходимости) будут выполнены программным способом в виде законченных программных модулей. Взаимодействие программных модулей будет осуществляться по заранее определенным правилам взаимодействия (протоколам и процедурам взаимодействия, входным и выходным данным), что обеспечит их оперативное изменение (замена программного кода), при необходимости, в процессе полета. Это обеспечивает возможность формирования и обработки любого сигнала и данных, закрытие информации, интерфейс с внешним оборудованием по различным алгоритмам и стандартам даже в том случае, когда ПО 3 находится на границах двух зон ответственности автоматизированных систем управления воздушным движением, в которых для обмена данными между НК 1 и ПО 3 используются различные режимы линии передачи данных, например, VDL-2 и VDL-4. Таким образом, на уровне каналов связи (физический, канальный уровни, включая криптозащиту канала, доступа к сети) модуль 16, соединенный с бортовым ШД АФУ 17, совместно с модулем 15 физического уровня и модулем 14 канального уровня обеспечивают совместимость с различными типами линий передачи данных «Воздух-Земля». Кроме этого модуль 15 осуществляет установку частоты передачи, ширину полосы, и т.д. Модуль 15 строится на быстродействующих сигнальных процессорах, которые включают в себя [3]:
- интерфейсы и шлюзы (ввода-вывода и преобразования данных) на базе, например, матрицы шлюзов, программируемых полями (FPGA (Field Programmable Gate Array)) по технологии PCI(VME);
- сигнальные процессоры, например, типа DSP ADSP-21060 (фирмы Analog Devices), программируемых логических интегральных схем EPF10K50 (фирмы Altera), контроллеров AVR ATmega16 (фирмы Atmel) для контроля и управления процессом обработки (для модемов-кодеков, фильтров);
- универсальный вычислительный процессор, реализующий протоколы обмена данными «Воздух-Земля», обнаружение и изоляцию неисправностей внутри модуля 15, реконфигурацию модуля 15.
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования и соответствующее программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы и шины 1-31 одинаковые с прототипом. Вводимые узлы 36-30 могут быть выполнены на серийных изделиях, модули 34 и 41 - программно [9, 10]. Вычислители 5 и 24 могут быть выполнены на плате процессорной 5066-586-133MHZ-1MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems и ЭВМ типа «Багет-01-07» ЮКСУ.466225.001 соответственно. Бортовые широкодиапазонные антенно-фидерные устройства могут быть выполнены, например, на комбинации антенн МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов, разделенных по частоте соответствующими полосовыми фильтрами.
Заявляемое изобретение имеет преимущества за счет реализации в бортовом и наземном оборудовании системы:
- методов повышения помехоустойчивости с помощью разнесения радиосигналов по частоте в МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах и использования спутникового канала связи;
- процедуры автоматического сопровождения ПО при выходе его из зоны прямой видимости при подготовке к новому сеансу связи с ним;
- нового режима дальней спутниковой связи и оборудования ДМВ диапазона;
- автовыбора подвижным объектом вероятностно оптимальной рабочей частоты из общего списка разрешенных частот в МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонах и спутниковом канале связи, хранящегося в системной таблице связи, а также выбора скорости передачи данных, вида модуляции и кодирования по результатам оценки сигналов маркеров (сквиттеров), излучаемых каждым наземным комплексом, что повышает надежность связи;
- резервирования аппаратуры МВ-ДМВ и ДКМВ диапазонов, автоматического обнаружения, изоляции замены неисправных модулей на резервные без прерывания нормальной работы системы, что увеличивает аппаратурную надежность наземного оборудования.
Литература:
1. Патент РФ на полезную модель №44907, опубликовано: 27.03.2005 Бюл. №9.
2. Патент РФ на полезную модель №52290, опубликовано: 10.03.2006 Бюл. №7.
3. Патент РФ на полезную модель №68211, опубликовано: 10.11.2007 Бюл. №31 (прототип).
4. Автоматизация обработки, передачи и отображения радиолокационной информации. / Под общ. ред. В.Г. Корякова. - Москва: Сов. радио, 1975. - 303 с.
5. ARINC 753-3. Система ДКМВ передачи данных HFDL. 2001.
6. ARINC 651. Руководство по разработке интегрированной модульной авионики. 1991.
7. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.
8. ARINC 653-1. Стандартные интерфейсы программного обеспечения приложений авионики. 2003.
9. RTCA/DO-297. Руководство по разработке ИМА и рассмотрение ее сертификации. 2005.
10. Системы и техника радиосвязи в авиации: учеб. пособие / А.В. Кейстович, А.В. Комяков - Нижний Новгород: НГТУ, 2012. - 226 с.
11. Кейстович А.В. Милов В.Р. Виды радиодоступа в системах подвижной связи. Виды радиодоступа в системах подвижной связи.
12. Б.И. Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.