RU104802U1 - Система радиосвязи с подвижными объектами - Google Patents

Abstract

Система радиосвязи с подвижными объектами (ПО), состоящая из М наземных комплексов, каждый из которых содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных (АПД) к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, первый вход которого подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, формирователь типа ретранслируемых сообщений, соединенный двухсторонними связями со вторым входом/выходом вычислителя АРМ, а третий вход/выход - с соответствующим входом/выходом наземной сети передачи данных, запоминающее устройство с входом/выходом для оперативной смены массива данных, подключенное к четвертому входу/выходу вычислителя АРМ, пятый вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, N подвижных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с бортовыми радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через бортовую аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу бортового вычислителя, бортовой анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений - к второму и третьему входам/выходам бортового вычислителя соответственно, бортовые датчики и приемник сигналов навигационных спутниковых систем подключены к первому и второму входам бортового вычислителя соответственно, выход бортового вычисли�

Description

Полезная модель относится к системам обмена данными и может быть использована для реализации информационного обмена между подвижными объектами (ПО) и источниками (получателями) информации системы через наземные комплексы (НК), а также для уточнения местонахождения ПО при наличии помех в каналах спутниковой навигации.

Одним из аналогов является система вторичной радиолокации, содержащая, например, бортовые ответчики на воздушных судах и наземный локатор «Корень-АС» с аппаратурой приема и отображения информации «Комета-2М» [2]. Бортовая и наземная аппаратура состоит из одноименных элементов: передатчика и приемника, модулятора и демодулятора, устройств обработки передаваемых и принимаемых сигналов, устройства регистрации. Конструктивно эти элементы различаются между собой из-за особенностей размещения: бортового или наземного. Бортовой комплекс (ответчик) связан с различными датчиками воздушного судна (ВС): навигационной системой, системой самолетовождения. Снимаемые с ВС по каждому запросу с земли цифровые данные на регистрирующем устройстве отображаются в виде 16 формуляров, значений азимута и дальности (при вызове ВС), высоты полета и номера ВС, вектора экстраполяции по времени и дальности, вызываемые по всем ВС, оборудованным ответчиками.

Однако аналогу присущи следующие недостатки:

- в системе не уточняется местонахождение ПО в текущий момент времени;

- для уменьшения углов закрытия требуются сложные громоздкие сооружения (горки, мачты), на которые устанавливается наземный комплекс;

- наземное оборудование, в том числе система вращения антенны, потребляет электроэнергию, мощностью до 10 кВт [2];

- большое число элементов, в том числе электромеханических, снижают среднее время наработки на отказ системы;

- для поддержания работоспособности наземной аппаратуры, работающей непрерывно, требуются значительные эксплуатационные расходы и обслуживающий персонал.

Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая и принята за прототип.

Система радиосвязи с подвижными объектами состоит из М наземных комплексов (НК). Каждый из НК содержит наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ). Первый вход вычислителя подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с соответствующим входом вычислителя АРМ. В состав каждого из N подвижных объектов входят бортовые датчики, бортовой приемник сигналов навигационных спутниковых систем, бортовой анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений. Каждый из них соединен с соответствующими входами бортового вычислителя, вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Бортовой вычислитель соединен с входом блока регистрации данных и через последовательно соединенные бортовую аппаратуру передачи данных, бортовую радиостанцию подключен к бортовой антенне. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке. Наземная сеть передачи данных с входом/выходом системы для обмена данными со смежными системами подключена двухсторонними связями к каждому из М НК, в том числе к каждому из (М-1)-го разнесенных территориально НК. Наземная сеть передачи данных по информационному взаимодействию объединяет между собой все НК. На каждом ПО установлена бортовая радиостанция ДКМВ диапазона, первый и второй входы/выходы которой подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя и бортовой аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к бортовой антенне ДКМВ диапазона. В НК установлена наземная радиостанция ДКМВ диапазона, первый и второй входы/выходы которой подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземного вычислителя и наземной аппаратуры передачи данных соответственно, а третий вход/выход - к наземной антенне ДКМВ диапазона. Список частотной поддержки MB связи, содержащий список М наземных комплексов НК с их адресами, координатами, назначенными им частотами, а также частотой связи «Воздух-Воздух», оперативно доводят по наземной сети передачи данных до запоминающего устройства каждого НК, а также во время предполетной подготовки до загрузчика данных каждого ПО.

Однако системе присущи следующие недостатки:

- отсутствует возможность определения местонахождения ПО при наличии помех в каналах спутниковой навигации, особенно при дальних полетах, так как инерциальная навигационная система современных самолетов имеет ошибку, равную 0,5 градуса в час, что затрудняет определение координат аэродрома посадки;

- низка достоверность обмена информацией между наземными комплексами и подвижными объектами, находящимися за горизонтом, при наличии помех в ДКМВ каналах, что может привести к искажению передаваемых сообщений;

- сформированное донесение на выполнение соответствующей команды управления, переданной с НК на ПО, при наличии помех в ДКМВ каналах на наземном комплексе может быть неправильно принято, что приведет к неправильной оценке оператором текущей ситуации и воздушной обстановки, снизит эффективность управления воздушным движением.

Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей системы за счет автоматического определения местонахождения подвижного объекта с помощью разнесенных в пространстве маяков и одновременной передачи на одной частоте сообщения с нескольких наземных комплексов на обслуживаемый подвижный объект.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из М наземных комплексов, каждый из которых содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных (АПД) к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, первый вход которого подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, формирователь типа ретранслируемых сообщений, соединенный двухсторонними связями со вторым входом/выходом вычислителя АРМ, а третий вход/выход - с соответствующим входом/выходом наземной сети передачи данных, запоминающее устройство с входом/выходом для оперативной смены массива данных, подключенное к четвертому входу/выходу вычислителя АРМ, пятый вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, N подвижных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с бортовыми радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через бортовую аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу бортового вычислителя, бортовой анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений - к второму и третьему входам/выходам бортового вычислителя соответственно, бортовые датчики и бортовой приемник сигналов навигационных спутниковых систем подключены к первому и второму входам бортового вычислителя соответственно, выход бортового вычислителя подключен к входу монитора, четвертый вход/выход бортового вычислителя подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, загрузчик данных с входом/выходом для ввода данных, соединенный двухсторонними связями с пятым входом/выходом бортового вычислителя, шестой вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу бортовой радиостанции ДКМВ диапазона, наземная сеть передачи данных с входом/выходом системы подключена двухсторонними связями к каждому из М НК, (в том числе к каждому из (М-1)-го разнесенных территориально НК), введены L вынесенных маяков, причем каждый из них состоит из дежурного приемника и приемника вынесенного маяка, высокочастотные входы которых подключены к антенне вынесенного маяка, соединенной также с высокочастотным выходом передатчика вынесенного маяка, вычислителя вынесенного маяка с информационной шиной, подключенного двухсторонними связями к дежурному приемнику, приемнику и передатчику вынесенного маяка, источнику питания, низкочастотные выходы приемника и передатчика вынесенного маяка через схему ИЛИ соединены с управляющим входом дежурного приемника, выход которого через схему задержки подключен к управляющему входу коммутатора, первый выход источника питания подключен к дежурному приемнику, а второй - через коммутатор к приемнику и передатчику вынесенного маяка, вычислителю вынесенного маяка с информационной шиной, схемам ИЛИ и задержки.

На фиг.1 представлена структурная схема системы радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:

1 - наземный комплекс;

2 - подвижный объект;

3 - вход/выход наземного комплекса 1 для наземной сети передачи данных;

4 - вход/выход наземной сети передачи данных, которая условно показана на фигуре 1 в виде линии;

35 - вынесенный маяк.

Система радиосвязи с ПО содержит М территориально разнесенных наземных комплексов связи 1, структурная схема которых приведена на фигуре 3, и N подвижных объектов 2, структурная схема которых представлена на фигуре 2, связанных между собой каналами 31 связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а с помощью каналов 32 и 34 радиосвязи «Воздух-Земля» MB диапазона с М наземными комплексами 1 и L вынесенными маяками 35 и с помощью канала 33 ДКМВ диапазона - с М наземными комплексами 1, которые объединены между собой и с наземными пользователями, которые не указаны на фигуре 1, с помощью своих входов/выходов 3 и входа/выхода 4 наземной сети передачи данных.

Структурная схема подвижного объекта 2 представлена на фиг.2, где обозначено:

5 - бортовой вычислитель;

6 - бортовые датчики;

7 - бортовой приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS с антенной;

8 - блок регистрации данных;

9 - бортовой анализатор типа принимаемых сообщений;

10 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;

11 - бортовая аппаратура передачи данных;

12 - бортовая радиостанция ДКМВ диапазона;

13 - бортовая радиостанция MB диапазона;

14 - бортовая антенна ДКМВ диапазона;

15 - бортовая антенна MB диапазона;

16 - загрузчик данных с входом/выходом 17 для ввода данных;

18 - двунаправленный интерфейс с бортовыми системами ПО. Структурная схема наземного комплекса 1 связи представлена на фиг.3, где обозначено:

3 - вход/выход наземного комплекса 1 для наземной сети передачи данных;

19 - наземная антенна MB диапазона;

20 - наземная радиостанция MB диапазона;

21 - наземная антенна ДКМВ диапазона;

22 - наземная радиостанция ДКМВ диапазона;

23 - наземная аппаратура передачи данных;

24 - вычислитель автоматизированного рабочего места;

25 - наземный приемник сигналов навигационных спутниковых систем с антенной;

26 - наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений;

27 - монитор АРМ;

28 - пульт управления АРМ,

29 - запоминающее устройство с входом/выходом 30 для оперативной смены массива данных.

Структурная схема вынесенного маяка 35 представлена на фиг.4, где обозначено:

36 - антенна вынесенного маяка 35;

37 - дежурный приемник вынесенного маяка 35;

38 - приемник вынесенного маяка 35;

39 - передатчик вынесенного маяка 35;

40 - схема ИЛИ;

41 - вычислитель вынесенного маяка 35 с информационной шиной 43;

42 - источник питания;

44 - коммутатор;

45 - схема задержки.

В состав НК 1 входят наземные антенны 19 MB и 21 ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями 20 MB и 22 ДКМВ диапазонов, подключенные двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных 23 к первому входу/выходу вычислителя 24 автоматизированного рабочего места. Второй вход/выход вычислителя 24 подключен к управляющему входу радиостанции 22 ДКМВ, третий вход/выход - к входу/выходу 4 наземной сети передачи данных. К четвертому входу/выходу вычислителя 24 подключено запоминающее устройство 29. Первый вход вычислителя 24 подключен к выходу приемника 25 сигналов навигационных спутниковых систем (например, ГЛОНАСС/GPS), второй вход - к пульту управления 28 АРМ, третий вход - к формирователю 26 типа ретранслируемых сообщений, а выход - к монитору 27 АРМ. В запоминающее устройство 29 через вход/выход 30 вводятся, например, со стандартного диска типа CD-RW, данные о бортовых номерах обслуживаемых ПО 2, прогнозные и текущие планы полетов, другая необходимая информация. Кроме того, в запоминающее устройство 29 через вход/выход 3 наземной сети передачи данных и вычислитель 24 могут быть введены дополнительные данные. При модернизации НК 1 через вход/выход 30 может быть осуществлена программно оперативная смена массива данных.

Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Воздушное пространство разбивают на информационные районы полета (ИРП) размером, например, (1000 на 1000) км. В каждом ИРП располагают, хотя бы один ответственный за информационное обеспечение полетом НК 1 со стационарным маяком, образованным на базе существующего оборудования. В районах, где отсутствуют НК 1, вблизи центра ИРП по маршрутам движения ПО 2 устанавливаются вынесенные маяки 35, например, сбрасываемые с самолетов, например, на парашютах. Запись данных об их местоположении обеспечивается перед сбросом с ПО 2 по шине 18, подключенной к шине 43 вычислителя 41 маяка 35. Уточнение координат маяка 35 осуществляется с помощью сбросившего его ПО 2, пока подвижный объект 2 находится в зоне прямой видимости с автоматически развернувшегося после приземления маяка 35, после анализа ответного сообщения маяка, необходимых стандартных расчетов с помощью бортового вычислителя 5, формирования и передачи на маяк 35 корректирующего сообщения.

При отсутствии помех связь каждого ПО 2 с НК 1, находящегося в зоне ответственности данного НК 1, осуществляют или в MB диапазоне или в ДКМВ диапазоне в зависимости от удаления от НК 1. В зоне прямой радиовидимости (до 200-400 км в зависимости от высоты нахождения ПО 2 над Землей) обеспечивают связь 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.

Обмен данными по каналу «Воздух-Земля» в MB диапазоне между ПО 2 и НК 1 осуществляют на рабочей частоте, назначаемой для каждого НК 1. Список частотной поддержки MB связи, содержащий список М наземных комплексов НК 1 с их адресами, координатами, назначенными им частотами, а также частотой связи «Воздух-Воздух», доводят по наземной сети передачи данных до каждого НК 1 оперативно через вход/выход 30 и запоминающее устройство 29, а также во время предполетной подготовки до каждого ПО 2 через вход/выход 17 и загрузчик 16 данных. В каждом сообщении с ПО 2 независимо от его назначения и режима работы линии передачи данных, присутствуют сведения об авиакомпании, выполняемом рейсе и бортовых номерах. Принятое через узлы 19, 20, 23 на НК 1 сообщение анализируется в наземном вычислителе 24. При отклонении ПО 2 от маршрута, аварии на борту, других чрезвычайных ситуациях вблизи точки на экране монитора 27 АРМ, характеризующей текущее местоположение ПО 2, с помощью наземного вычислителя 24 формируется символ или другая отметка, которая должна привлечь внимание оператора (диспетчера), например, визуально мерцанием или цветом. Через вход/выход 3 наземного вычислителя 24 эта информация передается соответствующим пользователям: соседние НК 1 и другие объекты, которые обеспечивают сопровождение этого ПО 2.

Передачу данных в ДКМВ диапазоне между ПО 2 и НК 1 осуществляют на рабочих частотах, выделенных для каждого НК 1, известных для всех обслуживаемых ПО 2 и определенных по результатам долгосрочного прогноза. По долгосрочному прогнозу разрабатывают таблицу частотно-временного расписания ДКМВ связи для каждого НК 1 на сутки и доводят до них по наземной сети передачи данных. Системную таблицу ДКМВ связи, содержащую список М наземных комплексов НК 1 с их координатами, адресами и таблицами их частотно-временного расписания, доводят до каждого ПО 2 во время предполетной подготовки через загрузчик 16 данных с входом/выходом 17. В каждом сообщении в ДКМВ диапазоне с ПО 2, например, в режиме работы адаптивной линии передачи данных. Поэтому принятое в ДКМВ диапазоне сообщение проходит все стадии обработки, характерные для MB диапазона. Особенностью этого режима является то, что при отсутствии помех обмен данными осуществляется за пределами прямой видимости ПО 2 с наземных комплексов 1 на расстояниях 600-5000 км.

В наземной аппаратуре 23 передачи данных, например, программными методами, реализуют протоколы обмена данными в ДКМВ и MB каналах физического уровня (модемов, кодеков, перемежителей) с помощью цифровой обработки сигналов.

Сообщения о типе, местоположении ПО 2 и параметрах его движения с привязкой к всемирному времени, получаемому с выходов приемников 7 и 25 сигналов навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записываются в память вычислителей 5 и 24 [4, 5, 6]. 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. Такая информация позволяет каждому НК 1 организовать высокоэффективное использование канала связи. Синхронизация работы абонентов наземной сети передачи данных осуществляется на основе использования всеми абонентами участниками движения единого глобального всемирного координированного времени (UTC), получаемого от существующих объектов глобальной навигационной спутниковой системы.

Принимаемые наземной радиостанцией 20 из канала «Воздух-Земля» сообщения через аппаратуру 23 передачи данных поступают в наземный вычислитель 24 АРМ, который может быть выполнен на базе серийной ПЭВМ. В нем в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса ПО 2 с адресами подвижных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 24 АРМ и запоминающего устройства 29. При совпадении адреса подвижного объекта 2 с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО 2, бортовом номере, маршруте полета и состоянии его датчиков запоминается в вычислителе 24 АРМ. В наземном вычислителе 24 АРМ решаются задачи обеспечения постоянной устойчивой радиосвязи со всеми N ПО 2. Информация об указанных параметрах ПО хранится в запоминающем устройстве 29 с входом/выходом 30 для оперативной смены массива данных наземного комплекса 1. При необходимости коррекции массива данных или ввода дополнительных данных используется вход/выход 3 наземного комплекса 1 для наземной сети передачи данных, подключенный к соответствующему входу/выходу наземного вычислителя 24 АРМ. На основе информации о типах ПО 2, точном местонахождении всех ПО 2 и параметрах их движения осуществляются операции запоминания этих сообщений в наземном вычислителе 24 АРМ и вывод необходимых данных на экран монитора 27 АРМ НК 1 в виде, удобном для восприятия оператором (диспетчером), сопровождения ПО 2 соответствующим образом по маршруту.

При выходе за пределы радиогоризонта НК 1 хотя бы одного из ПО 2 или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, наземным комплексом 1 определяется программно один из ПО 2, который назначается первым ретранслятором сообщений. При постоянном изменении дальности между ПО 2 и НК 1 в качестве ретранслятора в течение определенного времени может быть назначен любой из N ПО 2, местоположение которого известно и оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ПО 2. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 2 определяются оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному объекту 2 - получателю сообщения. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую при необходимости из нескольких (от 1 до (N-1)) ПО 2, может быть доставлено к требуемому ПО 2 - получателю. Для этого на НК 2 в формирователе 26 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются адрес ПО 2, назначенного первым ретранслятором, при необходимости адреса других подвижных объектов 2 - ретрансляторов, и адрес ПО 2 - получателя, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые и обработанные на ПО 2 устройствами 15, 14, 13, 12, 11 и 5 сообщения поступают в блок 9 анализа типа сообщений. Если сообщение предназначено для данного ПО 2, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО 2 или о передаче сообщения в режиме ретрансляции к соседнему ПО 2.

С загрузчика 16 данных через вход/выход 17 вводятся данные, например, со стандартной дискеты, о бортовом номере, плане полета и другая необходимая информация. Загрузка в память бортового вычислителя 5 необходимых данных в виде системной таблицы, содержащей списки адресов, координат наземных комплексов и назначенных им частот связи, местоположение и частоты маяков осуществляется во время предполетной подготовки каждого подвижного объекта 2. Системные таблицы загружаются также с помощью вычислителя 24 через вход/выход 3 наземной сети передачи данных.

В вычислителях 5 и 24 данные о местоположении, типе ПО 2 используются для расчета навигационных характеристик, построения трасс движения каждого ПО 2, проведения других операций. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 2 в вычислителе 5 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 2. Это время используется в вычислителе 24 НК 1 для известной операции построения экстраполяционных отметок от ПО 2 и определения других характеристик ПО 2 [4, 5]. В аппаратуре передачи данных 23 НК 1 и АПД 11 ПО 2 осуществляются известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования.

Благодаря наземной сети передачи данных для каждого ПО 2, оборудованного радиостанцией 14 ДКМВ диапазона, осуществляется передача пакетов данных одновременно на несколько НК 1 и прием данных с нескольких НК 1. В этом случае на ПО 2 определяется НК 1, параметры радиосигналов которого принимаются наиболее устойчиво, и через него начинается обмен данными. В бортовом и наземном вычислителях 5 и 24 хранятся предварительно заложенные таблицы со списками наземных комплексов 1 и наборами назначенных им частот. В бортовом вычислителе 5 заложены также координаты всех НК 1. Каждый НК 1 в ДКМВ диапазоне периодически излучает сигналы маркеров (управления/синхронизации/связи) на всех назначенных ему частотах. Для установления линии связи с НК 1 при наличии помех в бортовой радиостанции 13, бортовой АПД 11 ПО 2 и бортовом вычислителе 5 ПО 2 автоматически анализируются принимаемые сигналы маркеров от всех наземных комплексов 1 на всех частотах и выбираются лучшие частоты (например, по отношению сигнал-помеха) и наземные комплексы 1 за счет реализации известного принципа адаптации по частоте и пространству [7]. Для повышения достоверности приема информации может быть использован помехоустойчивый код для прямой коррекции ошибок, например, сверточный или Рида-Соломона, и код, обнаруживающий не исправленные в модеме при прямой коррекции ошибки - избыточный циклический CRC [7]. Таким образом, каждый из ПО 2 может выходить на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени суток и года, с учетом сезонных ионосферных изменений и помех. При движении ПО 2 выходит на связь, выбирая для связи тот НК 1, условия распространения радиоволн для связи с которым в данный момент времени являются оптимальными. Составленный таким образом канал связи между ПО 2 и получателем (источником) информации, как правило, будет включать радиолинию ДКМВ диапазона и наземную сеть передачи данных.

Для взаимодействия наземных комплексов 1, оконечных пользователей и ПО 2 используется наземная сеть передачи данных. Она может быть реализована различными известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов, например, в соответствии с протоколом Х.25 [8]. Соединения между НК 1 и абонентами наземной сети передачи данных могут обеспечить трансляцию сообщения, адресованного пользователем определенному ПО 2 на тот наземный комплекс 1, на котором данный ПО 2 «зарегистрирован», и где в данный момент времени обеспечиваются оптимальные условия приема. Система радиосвязи с ПО 2 работает в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи.

При наличии помех в каналах спутниковой навигации для обеспечения возможности определения местонахождения ПО 2 параллельно с бортовой навигационной системой используются наземные маяки (стационарные и вынесенные), работающие в MB диапазоне. Этот диапазон выбран в связи с тем, что для организации помех постановщик их должен находиться в пределах прямой видимости от подвижного объекта, что в большинстве случаев невозможно. Принцип работы вынесенного маяка 35 следующий. Ввиду автономности маяка в нем соблюдается режим экономии электропитания. В основном, в нем работает малопотребляющий дежурный приемник 37, подключенный к всенаправленной антенне MB диапазона 36. В дежурном приемнике 37 инициируют процедуру поиска частоты (или нескольких заранее известных частот) и сканируют частоту до тех пор, пока не обнаружат правильное запросное сообщение с приемлемым адресом обслуживаемого ПО 2. В этом случае выдается команда на вычислитель 41 маяка 35 и через схему 45 задержки на коммутатор 44. Схема 45 задержки поддерживает коммутатор 44 во включенном состоянии на время обмена данными «маяк - обслуживаемый ПО 2». Преамбула запросного сообщения ПО 2 рассчитывается таким образом, чтобы за этот интервал времени было проведено тестирование вычислителя 41, оценка состояния узлов маяка 35 и настройка приемника 38 и передатчика 39 на рабочую частоту для выдачи на соответствующий ПО 2 данных: номера маяка, его точное местоположения состояние системы электропитания и другие параметры. При этом узлы 38 и 39 настраиваются на частоту из списка частотной поддержки. Для организации радиоканала связи MB диапазона «маяк - обслуживаемый ПО 2» могут быть использованы стандартные процедуры, например, в соответствии с DO-224A [9].

Оборудование обслуживаемого ПО 2 начинает анализировать ответные сообщения маяка 35, например, более 2. Для этого на каждом маяке 35 на известной MB частоте производят излучение сообщений, которые разнесены во времени так, чтобы на ПО 2 могли их различить и оценить качество. Затем осуществляют расчет местонахождения собственного ПО 2 по известным алгоритмам [10], используя точные координаты маяка 35, время задержки каждого из ответных сообщений, скорость ПО 2, навигационные параметры бортовых систем, не указанных на фиг.2 и связанных с бортовым вычислителем 5 по интерфейсу 18. Расчетные данные записываются в бортовой вычислитель 5 и считаются уточненными текущими координатами ПО 2. Активная частота MB связи и режим задаются с помощью вычислителей 5 и 41. Привязка ответных сообщений ко времени осуществляется с помощью синхронизации процессов формирования сообщений бортовым вычислителем 41 сигналами, находящимися в запросном сообщении обслуживаемого подвижного объекта 2. При наличии помех в спутниковом навигационном канале создание единого времени в системе обеспечивает ответственный за информационное обеспечение полетом наземный комплекс 1. На время сеанса связи с ПО 2 дежурный приемник 37 отключается сигналами с узлов 38 и 39, объединенными с помощью схемы ИЛИ 40. После сеанса связи сигналом с выхода схемы 45 задержки коммутатор 44 отключает питание с большинства узлов маяка 35, оставляя питание только дежурного приемника 37 и частично вычислителя 41. Обслуживание нескольких ПО 2 обеспечивается вынесенным или стационарным маяками, например, в порядке поступления (по времени) запросов.

Стационарный маяк образуется на базе представленного выше алгоритма работы вынесенного маяка 35 и существующего оборудования MB диапазона наземного комплекса 1: наземной антенны 19 MB диапазона, наземной радиостанции 20 MB диапазона, наземной аппаратуры 23 передачи данных, вычислителя 24 автоматизированного рабочего места, запоминающего устройства 29 с входом/выходом 30 для оперативной смены массива данных. Для обмена данными между стационарными маяками используется наземная сеть передачи данных с входом/выходом 3 наземного комплекса 1. Местоположение антенны стационарного маяка может быть определено точно, например, с помощью геодезических методов.

На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования и соответствующее программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы 1-2, 4-30, связи 3, 31-33 одинаковые с прототипом.

Вводимые узлы 35-45 могут быть выполнены на серийных узлах, используемых в современных наземных узлах связи. Для увеличения ресурса источник питания 42 может быть снабжен солнечной батареей.

Заявляемая модель имеет следующие преимущества:

- обеспечивается определение местонахождения ПО при наличии помех в каналах спутниковой навигации, что важно, особенно, при дальних маршрутах, например, дальнемагистральных самолетов;

- повышается достоверность обмена информацией между наземными комплексами и подвижными объектами, находящимися за горизонтом, при наличии помех в ДКМВ каналах, за счет передачи на обслуживаемый ПО одного сообщения с разнесенных НК и соответствующего приема на НК сформированного донесения на выполнение соответствующей команды управления.

ЛИТЕРАТУРА:

1. М.Сколник. Введение в технику радиолокационных систем: Пер. с англ. - М.: Мир, 1965. - 747 с.

2. Технические системы и средства, создаваемые для Единой системы организации воздушного движения России. Каталог. Изд. 2-е перераб. и доп.М.: ОАО «НИИЭИР», 1998. - 159 с.

3. Патент РФ (полезная модель) №52290 U1, М. Кл. Н04В 7/26. (прототип).

4. Д.С.Конторов, Ю.С.Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.; Сов. Радио. 1971, 367 с.

5. Б.И.Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург; ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.

6. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИМ, 1994, 76 с.

7. Руководство по ВЧ-линии передачи данных (Doc9741 - AN/962). Издание первое. - ICAO, 2000, 148 с.

8. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации: Учеб. Пособие / P.M.Ахмедов, А.А.Бибутов, А.В.Васильев и др.; под ред. С.Г.Пятко и А.И.Красова. - СПб.: Политехника, 2004.

9. RTCA/DO-224A. Стандарты минимальных характеристик структур сигналов в эфире авиационных систем (MASPS) для улучшенной ОВЧ цифровой передачи данных, включая совместимость с технологиями цифровой речи. 2000.

10. Патент №2128884 М. кл. Н04В 7/00, Н04В 7/185.

Claims (1)

1. Система радиосвязи с подвижными объектами (ПО), состоящая из М наземных комплексов, каждый из которых содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных (АПД) к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, первый вход которого подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, формирователь типа ретранслируемых сообщений, соединенный двухсторонними связями со вторым входом/выходом вычислителя АРМ, а третий вход/выход - с соответствующим входом/выходом наземной сети передачи данных, запоминающее устройство с входом/выходом для оперативной смены массива данных, подключенное к четвертому входу/выходу вычислителя АРМ, пятый вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, N подвижных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с бортовыми радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через бортовую аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу бортового вычислителя, бортовой анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений - к второму и третьему входам/выходам бортового вычислителя соответственно, бортовые датчики и приемник сигналов навигационных спутниковых систем подключены к первому и второму входам бортового вычислителя соответственно, выход бортового вычислителя подключен к входу монитора, четвертый вход/выход бортового вычислителя подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, загрузчик данных с входом/выходом для ввода данных, соединенный двухсторонними связями с пятым входом/выходом бортового вычислителя, шестой вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу бортовой радиостанции ДКМВ диапазона, наземная сеть передачи данных с входом/выходом системы подключена двухсторонними связями к каждому из М НК, (в том числе к каждому из (M-1)-го разнесенных территориально НК), отличающаяся тем, что в состав системы введены L вынесенных маяков, причем каждый из них состоит из дежурного приемника и приемника вынесенного маяка, высокочастотные входы которых подключены к антенне вынесенного маяка, соединенной также с высокочастотным выходом передатчика вынесенного маяка, вычислителя вынесенного маяка с информационной шиной, подключенного двухсторонними связями к дежурному приемнику, приемнику и передатчику вынесенного маяка, источнику питания, низкочастотные выходы приемника и передатчика вынесенного маяка через схему ИЛИ соединены с управляющим входом дежурного приемника, выход которого через схему задержки подключен к управляющему входу коммутатора, первый выход источника питания подключен к дежурному приемнику, а второй - через коммутатор к приемнику и передатчику вынесенного маяка, вычислителю вынесенного маяка с информационной шиной, схемам ИЛИ и задержки.