КОМПЛЕКС СРЕДСТВ СВЯЗИ И УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
COMPLEX OF COMMUNICATION AND CONTROL FACILITIES FOR MOBILE APPLICATION

Изобретение относится к области информационных и телекоммуникационных технологий и может использоваться в системах управления силовых структур, в системах управления, применяемых при возникновении аварий и чрезвычайных ситуаций.
Известны использующиеся для указанных целей модуль разведки и управления (ПМ РФ №90234, G06F 13/00, Н04В 7/00, 2009 г.), подвижный комплекс средств автоматизации управления по пат. РФ №2266563, G06F 17/60, 2005 г.).
Недостатками известных устройств являются их громоздкость и избыточность состава аппаратуры, обусловленные их специализацией (соответственно, автоматизации процессов управления действиями подразделений противовоздушной обороны и решение задач управления органами тылового и технического обеспечения на уровне бригады) и, следовательно, невозможность или нецелесообразность общего (общевойскового) применения.
Известна архитектура системы управления для многокомпонентной системы вооружения (патент WO 0250491, H04L 12/24, 2002 г.). Архитектура обеспечивает динамическое реконфигурирование различных узлов (например, компонент, подсистема, или виртуальная модель) в среде эмуляции, моделирования и воздействия, использующей избыточную конфигурацию клиент-серверной шины для узлов в иерархической модели. Архитектура обеспечивает удобство конфигурирования узлов для любого определенного приложения, возможности реконфигурирования автоматизированной системы обнаружить и обойти отказавшие узлы или перегруппировать доступные остающиеся узлы в случае работы в режиме с ухудшенными характеристиками, и подключения и/или отключения узлов, не требуя изменения в архитектуре системы в целом.
Данное устройство может быть использовано для построения сложных конфигурируемых систем управления высокой надежности, однако оно не описывает применение средств связи с внешними объектами.
Известен мобильный комплекс средств автоматизации управления (варианты) (ПМ РФ №80976, G06Q 90/00, 2009 г.).
Устройство содержит установленные на средстве передвижения (например, командно-штабной машине (КШМ)) блок видеонаблюдения за объектом, блок измерения дальности до объекта, блок определения местоположения средства передвижения, блок сбора данных от средств исполнения задач, несколько ЭВМ, блок коммутации и связи со средствами защиты информации, микротелефонные гарнитуры, а также n пар модемов или узел доступа и n радиостанций.
Недостатком известного комплекса является то, что в нем отсутствуют средства временной синхронизации, необходимые для решения задач реального времени и организации надежной защищенной связи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является командно-штабная машина по пат. РФ №2407166, Н04В 7/26, 2009 г., принятая за прототип.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства-прототипа, где обозначено:
1 - коммутационная аппаратура;
1
1
4 и 7 - первое и второе автоматизированные рабочие места;
8 - возимая радиостанция диапазона особо высокой частоты (ОВЧ);
9, 16, 32 - антенны;
11 - первая возимая радиостанция диапазона ультравысокой частоты (УВЧ);
14 - вторая возимая радиостанция УВЧ-диапазона;
21 - станция навигации;
22 - компьютер;
30 - станция спутниковой связи;
31 - антенная система;
1
n
33-33 - n носимых радиостанций УВЧ-диапазона;
1
n
34-34 - n носимых радиостанций ОВЧ-диапазона;
35 - ретранслятор;
36 - антенна ретранслятора;
37 - телескопическая мачта;
38 - канальная аппаратура;
39 - многофункциональное устройство;
40 - выносной телефонный аппарат;
41 - блок ввода линий;
42 - сигнально-громкоговорящая система.
1
n
1
n
1
1
Устройство-прототип содержит коммутационную аппаратуру 1, станцию спутниковой связи 30, соединенной с антенной системой 31, первую возимую радиостанцию УВЧ-диапазона 11 с соответствующей антенной 16, вторую возимую радиостанцию УВЧ-диапазона 14 с соответствующей антенной 32, n носимых радиостанций УВЧ-диапазона 33-33, возимую радиостанцию ОВЧ-диапазона 8 с соответствующей антенной 9, n носимых радиостанций ОВЧ-диапазона 34-34, ретранслятор 35, антенну ретранслятора 36, устанавливаемую на телескопическую мачту 37, станцию навигации 21, канальную аппаратуру 38, первое АРМ 4, включающее в себя компьютер 22, второе АРМ 7, включающее в себя компьютер 22, многофункциональное устройство 39, выносной телефонный аппарат 40, линию связи от выносного телефонного аппарата, блок ввода линий 41, соединительные линии от узла связи, линию дальней связи и сигнально-громкоговорящую систему 42.
1
n
1
n
Канальные входы-выходы станции спутниковой связи 30, подключены к первым входам-выходам коммутационной аппаратуры 1, вторые входы-выходы которой соединены с канальными входами-выходами первой возимой радиостанции УВЧ-диапазона 11. Третьи входы-выходы коммутационной аппаратуры 1 соединены с канальными входами-выходами второй возимой радиостанции УВЧ-диапазона 14, высокочастотная часть которой соединена с соответствующей антенной 32, которая по эфиру соединена с носимыми радиостанциями УВЧ-диапазона 33-33, а четвертые входы-выходы коммутационной аппаратуры 1 соединены с канальными входами-выходами возимой радиостанции ОВЧ-диапазона 8, высокочастотная часть которой соединена с соответствующей антенной 9, которая по эфиру соединена с носимыми радиостанциями ОВЧ-диапазона 34-34.
1
1
1
1
Пятые входы-выходы коммутационной аппаратуры 1 соединены с канальными входами-выходами ретранслятора 35, высокочастотная часть которого соединена с антенной ретранслятора 36, установленной на телескопической мачте 37. Входы-выходы станции навигации 21 соединены с шестыми входами-выходами коммутационной аппаратуры 1, седьмые входы-выходы которой соединены с линейными входами-выходами канальной аппаратуры 38, канальные входы-выходы которой соединены с восьмыми входами-выходами коммутационной аппаратуры 1, девятые и десятые входы-выходы которой подключены соответственно к первым входам-выходам компьютера 22 первого АРМ 4 и компьютера 22 второго АРМ 7. Вторые входы-выходы компьютера 22 второго АРМ 7 соединены со вторыми входами-выходами компьютера 22 первого АРМ 4, третьи входы-выходы которого соединены с входами-выходами многофункционального устройства 39. Линейные входы-выходы выносного телефонного аппарата 40 посредством линии от выносного телефонного аппарата соединены с одиннадцатыми входами-выходами коммутационной аппаратуры 1, двенадцатые входы-выходы которой соединены со станционными входами-выходами блока ввода линий 41, к первым и вторым линейным входам-выходам которого подключены соответственно соединительные линии от узла связи и линия дальней связи. Тринадцатые входы-выходы коммутационной аппаратуры 1 соединены с входами-выходами сигнально-громкоговорящей системы 42.
Устройство-прототип обеспечивает:
1) организацию сетей оперативной радиосвязи в ОВЧ- и УВЧ-диапазонах, в том числе с возможностью ретрансляции радиоканалов диапазона УВЧ для увеличения дальности радиосвязи;
2) организацию спутникового направления связи с обеспечением передачи по образованному каналу речевой информации или данных;
3) оперативное документирование, обработку и передачу информации;
4) коммутацию образованных каналов связи на оконечные терминальные устройства, размещенные непосредственно в КШМ;
1
1
5) определение местоположения КШМ на местности с помощью станции навигации и средств навигации ГЛОНАСС либо ГЛОНАСС/GPS с отображением данных на дисплее компьютера первого 4 и второго 7 АРМ операторов из комплекта КШМ;
6) формирование данных и речевых сообщений с использованием компьютеров 22 АРМ операторов и передачу их по каналам, образованным средствами связи из состава КШМ;
7) подключение одной внешней двухпроводной линии или одной четырехпроводной линии для приема внешних каналов связи и обеспечения взаимодействия с другими сетями (сетями общего пользования и местными сетями связи);
8) образование в движении одновременно или выборочно одного симплексного УВЧ-радиоканала, двухчастотного симплексного ОВЧ-радиоканала и одного симплексного ОВЧ-радиоканала;
9) запись видеоизображения на электронные носители памяти с помощью компьютеров первого и второго АРМ операторов;
10) оповещение населения и передачу сообщений посредством громкоговорящей связи с помощью сигнально-громкоговорящей системы.
Недостатками устройства-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, определяемые отсутствием высокоскоростной защищенной передачи данных. Защита от перехвата передаваемых сообщений с помощью встроенных устройств защиты имеется лишь у радиостанций УВЧ- и ОВЧ-диапазонов.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса.
Для решения поставленной задачи в комплекс средств связи и управления для мобильного применения, содержащий первую коммутационную аппаратуру, станцию навигации, первую и вторую возимые радиостанции диапазона ультравысокой частоты (УВЧ), антенну УВЧ-диапазона, первую возимую радиостанцию диапазона особо высокой частоты (ОВЧ) первого типа, первый выход-вход которой соединен с соответствующим входом-выходом первой коммутационной аппаратуры, а второй выход-вход - с соответствующей антенной, два автоматизированных рабочих места (АРМ), каждое из которых включает в себя компьютер, согласно изобретению, введены n-1 (n≥1) АРМ, m-1 (m≥1) АРМ, блок сопряжения первого типа, первый выход-вход которого подключен к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры, второй выход-вход - к первому входу-выходу первой возимой радиостанции УВЧ-диапазона, второй выход-вход которой соединен с первым входом-выходом блока разделительных фильтров, второй выход-вход которого соединен с соответствующей антенной, а третий выход-вход - с первым входом-выходом второй возимой радиостанции УВЧ-диапазона, второй выход-вход которой соединен с третьим входом-выходом блока сопряжения первого типа, вторая возимая радиостанция ОВЧ-диапазона первого типа, первый выход-вход которой подключен к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры, второй выход-вход - к соответствующей антенне, к которой также подключен первый выход-вход возимой радиостанции ОВЧ-диапазона второго типа, второй выход-вход которой соединен с соответствующим входом-выходом первой коммутационной аппаратуры, соответствующий выход-вход которой соединен с входом-выходом по крайней мере одного модема, первый выход-вход блока сопряжения второго типа подключен к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры, второй выход-вход - к входу-выходу по крайней мере одного коммутируемого телефонного аппарата, первый выход-вход шифратора соединен с соответствующим входом-выходом первой коммутационной аппаратуры, второй выход-вход - с соответствующим входом-выходом второй коммутационной аппаратуры, соответствующие выходы-входы которой соединены с соответствующими сетевыми входами-выходами n АРМ и первым входом-выходом блока связи, второй выход-вход которого подключен к соответствующему входу-выходу третьей коммутационной аппаратуры, соответствующие выходы-входы которой соединены с соответствующими сетевыми входами-выходами m АРМ, кроме того, соответствующие линии связи от узла связи соединены с соответствующими входами-выходами по крайней мере одного модема и блока сопряжения второго типа, выход станции навигации подключен к одному из АРМ по последовательному интерфейсу, а третья коммутационная аппаратура выполнена с возможностью подключения системы видеонаблюдения.
Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:
1 - первая коммутационная аппаратура;
2 - вторая коммутационная аппаратура;
3 - шифратор;
1
n
4-4 - n APM;
5 - блок связи;
6 - третья коммутационная аппаратура;
1
m
7-7 - m АРМ;
8 - первая возимая радиостанция ОВЧ-диапазона первого типа;
9, 13, 16 - антенны;
10 - блок сопряжения первого типа;
11 - первая возимая радиостанция УВЧ-диапазона;
12 - блок разделительных фильтров;
14 - вторая возимая радиостанция УВЧ-диапазона;
15 - вторая возимая радиостанция ОВЧ-диапазона первого типа;
17 - возимая радиостанция ОВЧ-диапазона второго типа;
18 - модем;
19 - блок сопряжения второго типа;
20 - коммутируемый телефонный аппарат;
21 - станция навигации.
1
n
1
m
Предлагаемое устройство содержит первую коммутационную аппаратуру 1, вторую коммутационную аппаратуру 2, один выход-вход которой подключен через шифратор 3 к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры 1, а другие выходы-входы - к соответствующим сетевым входам-выходам n (n≥1) АРМ 4-4 и к первому входу-выходу блока связи 5, второй выход-вход которого соединен с соответствующим входом-выходом третьей коммутационной аппаратуры 6, выходы-входы которой соединены с соответствующими сетевыми входами-выходами m (m≥1) АРМ 7-7, первую возимую радиостанцию диапазона особо высокой частоты (ОВЧ) первого типа 8, первый выход-вход которой соединен с соответствующим входом-выходом первой коммутационной аппаратуры, а второй выход-вход - с соответствующей антенной 9, блок сопряжения первого типа 10, первый выход-вход которого подключен к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры 1, второй выход-вход - к первому входу-выходу первой возимой радиостанции УВЧ-диапазона 11, второй выход-вход которой соединен с первым входом-выходом блока разделительных фильтров 12, второй выход-вход которого соединен с соответствующей антенной 13, а третий выход-вход - с первым входом-выходом второй возимой радиостанции УВЧ-диапазона 14, второй выход-вход которой соединен с третьим входом-выходом блока сопряжения первого типа 10. Кроме того, к соответствующему входу-выходу первой коммутационной аппаратуры 1 подключен первый выход-вход второй возимой радиостанции ОВЧ-диапазона первого типа 15, второй выход-вход которой подключен к соответствующей антенне 16, к которой также подключен первый выход-вход радиостанции ОВЧ-диапазона второго типа 17, второй выход-вход которой соединен с соответствующим входом-выходом первой коммутационной аппаратуры 1, соответствующий выход-вход которой соединен с первым входом-выходом по крайней мере одного модема 18, второй выход-вход которого подключен к соединительным линиям от узла связи. Соответствующий вход-выход первой коммутационной аппаратуры 1 соединен с первым входом-выходом блока сопряжения второго типа 19, второй выход-вход которого подключен к входу-выходу по крайней мере одного коммутируемого телефонного аппарата 20, а третий выход-вход - к соединительной линии от узла связи. К одному из имеющихся АРМ по последовательному интерфейсу подключена станция навигации 21. Третья коммутационная аппаратура выполнена с возможностью подключения системы видеонаблюдения.
Блок связи 5 предназначен для соединения второй коммутационной аппаратуры 2 и третьей коммутационной аппаратуры 6.
На фиг.3 представлена блок-схема АРМ, где обозначено:
22 - компьютер;
23 - гарнитура;
24 - переключатель;
25 - блок управления связью.
АРМ содержит компьютер 22, сетевой выход-вход которого является соответствующим сетевым выходом-входом АРМ, гарнитуру 23, выход-вход которой соединен через переключатель 24 с блоком управления связью 25, сетевой выход-вход которого является соответствующим сетевым выходом-входом АРМ. В качестве компьютера использованы персональные компьютеры, или персональные компьютеры типа Notebook, или тактический терминал. К компьютеру может быть подключен дополнительный монитор и/или многофункциональное периферийное устройство с функциями печати и сканирования. Тактические терминалы выпускает, например. Ярославский радиозавод (http://www.yarz.ru/newsr_2010-08-01.html). В качестве гарнитуры может быть использован танковый шлем.
Переключатель 24 предназначен для усиления сигналов и формирования сигналов «вызов» и «передача» при осуществлении речевой связи.
На фиг.4 представлена блок-схема первого варианта исполнения блока связи 5, где обозначено:
26 - первая радиостанция ОВЧ-диапазона для внутренней связи;
27, 29 - антенны;
28 - вторая радиостанция ОВЧ-диапазона для внутренней связи.
Блок связи 5 в первом варианте исполнения содержит первую радиостанцию ОВЧ-диапазона для внутренней связи 26, первый выход-вход которой является первым выходом-входом блока связи, а второй выход-вход подключен к соответствующей антенне 27, вторую радиостанцию ОВЧ-диапазона для внутренней связи 28, первый выход-вход которой является вторым выходом-входом блока связи, а второй выход-вход подключен к соответствующей антенне 29.
Во втором варианте блок связи 5 выполнен как проводное соединение стандарта Ethernet между второй коммутационной аппаратурой 2 и третьей коммутационной аппаратурой 6.
Блок сопряжения первого типа 10 предназначен для сопряжения шины коммутации стандарта IEEE 802.3 с радиосредствами изделия по интерфейсам С1-ТЧ, С1-ФЛ, RS-232C.
Блок сопряжения второго типа 15 предназначен для обеспечения работы с телефонными аппаратами ТА-88, в том числе с выносными по проводной линии связи.
Первая коммутационная аппаратура 1, вторая коммутационная аппаратура 2 и третья коммутационная аппаратура 6, а также блоки сопряжения первого 10 и второго типов 19 являются вариантами реализации блоков аппаратуры внутренней связи, коммутации и управления и могут быть выполнены по аналогии с устройством, описанным в ПМ РФ №58834, H04L 12/56, 2006 г. Предприятиями промышленности выпускаются используемые в предлагаемом комплексе блоки сопряжения. В таблице представлено соответствие выпускаемых блоков сопряжения и блоков сопряжения в предлагаемом комплексе.
Тип блока сопряжения в предлагаемом комплексе
Название выпускаемого блока сопряжения
Блок сопряжения первого типа 10
МС4
Блок сопряжения второго типа 19
МС3
Блоки сопряжения МС4, МС3 используются, например, в изделии Р-149БМРД («Извещение о проведении открытого аукциона» на сайте http://doc.gostorgi.ru/7/2009-07-10/435232/1.doc). Аппаратуру АВСКУ и блоки сопряжения выпускает Рязанский радиозавод (http://radiozavod.ru/production/17).
В составе применяемых радиостанций могут иметься блоки коммутации и управления, логически относящиеся к коммутационной аппаратуре. Они выполняют коммутацию информационных пакетов, подключение блоков сопряжения, других радиостанций, то есть реализуют функции АВСКУ по интеграции радиостанций с остальным оборудованием комплекса.
Для повышения дальности радиосвязи одна из УВЧ-радиостанций может иметь повышенную мощность.
Шифратор 3 обеспечивает шифрование/расшифрование поступающих данных. Абонентский и канальный входы-выходы шифратора реализуют обмен по протоколу Ethernet.
Блок управления связью 25 обеспечивает выбор канала связи и управление внутренней связью в объекте, применяется также, например, в комбинированной радиостанции типа Р-142 (doc.gostorgi.ru/7/2009-06-12/403871/1.doc). Различные модификации блока управления связью, например, ПУДЛ, ПУКМ и ПУН выпускает Рязанский радиозавод (http://radiozavod.ru/production/17). При необходимости громкоговорящей связи к ПУДЛ подключается блок громкоговорителя.
В качестве станции 21 навигации может использоваться, например, изделие «Азимут», применяемое в КШМ типа Р-142НМР или ее эквиваленте (сайты www.sozvezdie.su/catalog/navigatsionnaya_apparatura_azimut/, http://doc.gostorgi.ru/7/2009-02-13/278030/2.doc).
Навигационная аппаратура «Азимут» предназначена для определения координат местоположения и дирекционного (азимутального) угла продольной оси изделия. Принцип действия аппаратуры «Азимут» основан на комплексной обработке информации, поступающей от автономной навигационной системы геомагнитного типа и приемника спутниковой навигационной системы (ГЛОНАСС/GPS).
Модем 18 выполнен по технологии DSL и обеспечивает двухстороннюю работу по кабелю типа П-274М на расстояние до 1 км со скоростью передачи до 2 Мбит/с.
Предлагаемый комплекс средств связи и управления для мобильного применения функционирует следующим образом.
Команды управления от операторов, а также сообщения, сформированные в результате решения задач на компьютерах 22 АРМ, преобразуются в сообщения (пакеты), имеющие адрес отправителя и адрес получателя. Сообщение поступает через вторую коммутационную аппаратуру 2 на вход шифратора 3, который обеспечивает защищенный прием/передачу данных. Сообщение с канального выхода-входа шифратора 3 проходит через первую коммутационную аппаратуру 1 к одной из радиостанций или к одному из модемов в зависимости от адреса получателя. Ответные сообщения проходят по этому же пути. Управление коммутацией и радиостанциями производится при помощи блоков (пультов) управления связью 25, установленных на рабочих местах должностных лиц. Управляющие пакеты от блоков (пультов) управления связью 25 распознаются шифратором 3 и пропускаются им без изменения.
Первая, вторая и третья коммутационные аппаратуры, обеспечивают:
- управление коммутацией средств связи с пульта управления;
- коммутацию информационных пакетов на основе МАС-адресов;
- подключение компьютера;
- подключение блоков сопряжения;
- маршрутизацию информационных пакетов на основе IP-адресов
- динамическую маршрутизацию на основе алгоритма AODV (RFC 3561) с постоянным контролированием соединений с соседними узлами;
- фильтрацию широковещательных и многоадресных информационных пакетов между направлениями маршрутизации;
- приоритеты трафиков непрерывных информационных потоков стыков типа С1-ТЧ, С1-ФЛ, формируемых блоками комплекса.
Внутриобъектовую связь в предлагаемом комплексе обеспечивает АВ-СКУ в следующих режимах: конференцсвязь, циркулярная связь, избирательная связь (с рабочих мест, оборудованных ПУДЛ), «громкая» связь, служебная связь с выносного телефонного аппарата по телефонной линии на стоянке.
Автоматизированные рабочие места позволяют:
- хранение, ввод, отображение и документирование информации, включая приказы, распоряжения и сигналы боевого управления;
- формирование боевых документов по управлению войсками;
- ведение электронных рабочих карт с оперативно-тактической информацией;
- формирование и документирование графической информации;
- информационно-функциональное взаимодействие с навигационной аппаратурой «Азимут».
- внутреннюю связь с абонентами всех рабочих мест;
- телефонную связь и передачу данных с использованием радиостанций изделия и по проводному каналу;
- обработку и передачу видеоизображений при наличии системы видеонаблюдения в составе комплекса.
Предлагаемое техническое решение реализуется с помощью широко известных и доступных изделий, обладает более широкими функциональными возможностями, лучшими тактико-техническими характеристиками.
Блок связи состоит из двух радиостанций ОВЧ-диапазона с подключенным к ним соответствующим антеннам, работающим навстречу друг другу. Последовательным интерфейсом является RS-232 или RS-422, или USB.