RU2195774C2

RU2195774C2 - Radio communication system with mobile objects

Info

Publication number: RU2195774C2
Application number: RU2001101673A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Салдаева; А.А. Ермишин; А.А. Гришуков; А.В. Кейстович
Original assignee: Государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет"
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: radio communication. SUBSTANCE: invention provides for exchange of data on aircraft on air route via ground communication modem between adjacent ground transceiving stations. That is why data from adjacent transceiving stations can be sent over radio communication system in which zone aircraft is. Transmission of precise data on position and flight parameters of aircraft to ground transceiving station is ensured thanks to insertion of transceiving antenna, receiver, data processing unit of global navigation system and aircraft address unit into airborne transceiving station and of position pickup into ground transceiving station. Inserted converter of data format secures matching of structure of messages in systems of ground and radio communication during information processing. Control desks of airborne and ground transceiving stations with corresponding data recording units are used to organize data exchange over channel " air traffic controller-pilot " in accordance with adopted speech phraseology. Such approach makes it possible to select optimal flight conditions and to avoid any emergency situations. EFFECT: expanded functional potential of system. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для организации обмена данными по каналу "воздух - земля" в системах управления воздушным движением. The invention relates to radio communications technology and can be used to organize data exchange on the air-ground channel in air traffic control systems.

Известны системы радиосвязи, содержащие разнесенные приемопередающие станции с генераторами тактовых импульсов, схемами формирования и дешифрации сообщений [1, 2, 3]. Обмен данными между разнесенными в пространстве станциями осуществляется в соответствии с заданными алгоритмами, принятыми режимами приоритетов. Known radio communication systems containing spaced transceiver stations with clock generators, schemes for generating and decrypting messages [1, 2, 3]. Data exchange between space-distributed stations is carried out in accordance with predetermined algorithms, adopted priority modes.

Однако в системах управления воздушным движением эти системы радиосвязи применены быть не могут, так как в них не анализируется загруженность радиоканала связи, что может из-за отсутствия данных о ближайших воздушных судах привести к аварийной ситуации. However, these radio communication systems cannot be used in air traffic control systems, since they do not analyze the load on the radio channel, which can lead to an emergency due to the lack of data on the nearest aircraft.

Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является "Система радиосвязи с подвижными объектами" [4], которая и принята за прототип. Она состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми осуществляется обмен данными в соответствии с заложенными алгоритмами. The closest in purpose and most of the essential features is the "Radio communication system with moving objects" [4], which is taken as a prototype. It consists of ground and airborne transceiver radios, between which data is exchanged in accordance with the laid down algorithms.

При обмене сообщениями между наземной приемопередающей станцией и подвижными объектами связи загрузка канала меняется в зависимости от этапа полета и информационной активности абонентов цифровой радиосвязи. Счетчик числа подвижных объектов контролирует количество объектов и выдает это число на счетчик загрузки системы. В зависимости от числа объектов и числа переспросов сообщений в системе используются динамические алгоритмы организации обмена сообщениями и управления каналами радиосвязи. Для избежания столкновений при одновременной передаче несколькими объектами сообщений осуществляется контроль несущей за время воздействия на бортовой приемник. Определяется состояние, когда радиоканал свободен. Для разнесения во времени моментов выхода на связь нескольких подвижных объектов в бортовое устройство введены анализатор несущей частоты и генератор псевдослучайной задержки, которые обеспечивают соответствующую задержку на передачу сообщений от подвижных объектов. When exchanging messages between a ground-based transceiver station and mobile communication objects, the channel load changes depending on the flight stage and the information activity of digital radio subscribers. The counter of the number of moving objects controls the number of objects and provides this number to the system’s load counter. Depending on the number of objects and the number of message retries, the system uses dynamic algorithms for organizing messaging and managing radio channels. To avoid collisions while simultaneously transmitting messages by several objects, the carrier is monitored during exposure to the on-board receiver. The state when the radio channel is free is determined. For the separation in time of the moments when several mobile objects were connected to the on-board device, a carrier frequency analyzer and a pseudo-random delay generator were introduced, which provide a corresponding delay in the transmission of messages from mobile objects.

К недостаткам прототипа следует отнести:
1. Отсутствие информации о взаимном местоположении аэропорта и воздушного судна усложняет решение на борту навигационных задач.The disadvantages of the prototype include:
1. The lack of information about the relative location of the airport and the aircraft complicates the decision on board navigation tasks.

2. Решение задачи на земле по обработке получаемой с борта информации только в одном блоке регистрации данных ограничивает возможности системы радиосвязи границей зоны устойчивости связи (200-300 км). Однако длина трассы полета может превышать 1000 км и по всей трассе необходим непрерывный обмен данными по каналу "земля - воздух". Поэтому для обеспечения непрерывности сопровождения должен быть предусмотрен обмен данными о параметрах воздушных судов между соседними наземными приемопередающими станциями. 2. The solution of the problem on the ground for processing information received from the board in only one data recording unit limits the capabilities of the radio communication system to the boundary of the communication stability zone (200-300 km). However, the length of the flight path can exceed 1000 km and a continuous exchange of data via the ground-to-air channel is required along the entire path. Therefore, to ensure the continuity of tracking, an exchange of data on aircraft parameters between neighboring ground transceiver stations should be provided.

3. Отсутствие в передаваемых данных сведений о воздушных судах требует со стороны наземной приемопередающей станции проведения повторных запросов, что увеличивает непроизводительную загрузку радиолинии связи. 3. The absence of information about aircraft in the transmitted data requires repeated requests from the ground transceiver station, which increases the unproductive load of the radio link.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей системы, а именно организация передачи данных о местоположении воздушного судна на землю и наземной станции на воздушное судно, организация обмена данными между соседними наземными станциями в интересах управления воздушным движением. The main task to which the invention is directed is to expand the functionality of the system, namely, the organization of the transmission of data on the location of the aircraft to the ground and the ground station to the aircraft, the organization of the exchange of data between neighboring ground stations in the interests of air traffic control.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе радиосвязи с подвижными объектами, содержащей в наземной приемопередающей станции последовательно соединенные передатчик и модулятор, блок регистрации данных, блок выдачи данных, первый и второй элементы И, последовательно соединенные дешифратор сообщений, буферный регистр адресов подвижных объектов, счетчик числа объектов, счетчик загрузки системы, генератор тактовых импульсов свободного доступа, ключ свободного доступа и буферный запоминающий блок, последовательно соединенные формирователь временного окна и генератор тактовых импульсов адресного опроса, последовательно соединенные n-разрядной шиной дешифратор приоритетов сообщений, состоящий из n регистров приоритетов, и коммутатор-распределитель сообщений, блок таймеров приоритетных сообщений, состоящий из n таймеров, счетчик числа переспросов и генератор импульсов сброса, причем выход демодулятора соединен с первым входом первого элемента И, второй выход буферного регистра адресов подвижных объектов соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом дешифратора приоритетов сообщений, выход которого соединен n-разрядной шиной с управляющим входом блока регистров приоритетных сообщений, первый выход коммутатора-распределителя сообщений соединен с информационным входом ключа свободного доступа и с информационным входом ключа адресного опроса, выход которого соединен со вторым входом буферного запоминающего блока, второй выход коммутатора-распределителя сообщений соединен со входом блока регистрации данных, выход блока выдачи данных соединен с третьим входом буферного запоминающего блока, выход счетчика числа переспросов соединен с вторым входом счетчика загрузки системы, второй выход которого соединен с входом формирователя временного окна, второй выход которого соединен с входом линии задержки, первый выход которой соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора тактовых импульсов адресного опроса соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа адресного опроса, выход линии задержки соединен с четвертым входом буферного запоминающего блока, выход которого соединен с входами модулятора, счетчика числа переспросов и генератора импульсов сброса, выход которого соединен n-разрядной шиной с входом сброса блока регистров приоритетных сообщений, а в бортовой приемопередающей станции последовательно соединенные антенный коммутатор, приемник, демодулятор и дешифратор адреса, последовательно соединенные модулятор и передатчик, выход которого соединен с входом антенного коммутатора, блок регистрации данных и блок выдачи данных, последовательно соединенные n-разрядной шиной блок регистров сообщений, шифратор приоритетов сообщений и коммутатор-распределитель сообщений, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, ключ адресного опроса, реле времени, линия задержки и генератор случайных чисел, дешифратор режима, последовательно соединенные анализатор несущей частоты, генератор псевдослучайной задержки и ключ свободного доступа, причем выход дешифратора адреса соединен с входом дешифратора режима, первый выход которого соединен с входом блока регистрации данных, второй и третий выходы дешифратора режима соединены со вторым входом соответственно ключа адресного опроса и ключа свободного доступа, выход блока выдачи данных соединен n-разрядной шиной с входом блока регистров сообщений, выход коммутатора-распределителя сообщений соединен с третьим входом ключа адресного опроса и с третьим входом ключа свободного доступа, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с четвертым входом ключа свободного доступа, выход которого соединен с первым входом модулятора, выход генератора случайных чисел соединен со вторым входом модулятора, второй выход приемника соединен с входом анализатора несущей частоты, дополнительно в наземную приемопередающую станцию введены модем наземной связи, соединенный с магистральными входами/выходами аналогичных модемов двух соседних удаленных наземных приемопередающих станций, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора-распределителя сообщений, а информационный выход которого через преобразователь формата данных соединен со вторым входом дешифратора сообщений, датчик местоположения, выход которого соединен со вторым входом блока выдачи данных, пульт управления наземной приемопередающей станцией, выход которого соединен с входами соответствующего блока регистрации данных и блока выдачи данных, а в бортовую приемопередающую станцию введены последовательно соединенные антенна, приемник и блок обработки данных глобальной навигационной системы, причем выход последнего через (n+1)-й канал блока регистров сообщений подключен к (n+1)-му входу шифратора приоритетов сообщений, блок самолетного адреса, выход которого через (n+2)-й канал блока регистров сообщений подключен к (n+2)-му входу шифратора приоритетов сообщений, пульт управления бортовой приемопередающей станцией, выход которого соединен с входом блока регистрации данных и через (n+3)-й канал блока регистров сообщений с (n+3)-м входом шифратора приоритетов сообщений. The specified technical result is achieved by the fact that in a radio communication system with moving objects, containing in the ground transceiver station a serially connected transmitter and a modulator, a data recording unit, a data output unit, first and second elements AND, serial connected message decoder, a buffer register of addresses of moving objects, an object number counter, a system load counter, a free access clock generator, a free access key and a buffer storage unit, in series with remote time window shaper and address polling clock generator connected in series with an n-bit bus message priority decoder consisting of n priority registers and a message switchboard, priority message timer block consisting of n timers, the number of oversights and the reset pulse generator moreover, the output of the demodulator is connected to the first input of the first element And, the second output of the buffer register of addresses of moving objects is connected to the second input of the first element And, the output of which is connected to the input of the message priority decoder, the output of which is connected by an n-bit bus to the control input of the block of priority message registers, the first output of the switch-distributor of messages is connected to the information input of the free access key and to the information input of the address polling key, the output of which is connected to the second the input of the buffer storage unit, the second output of the switch-distributor of messages is connected to the input of the data recording unit, the output of the data output unit is connected to the fourth input of the buffer storage unit, the output of the counter number of interrogations is connected to the second input of the counter of the load of the system, the second output of which is connected to the input of the shaper time window, the second output of which is connected to the input of the delay line, the first output of which is connected to the first input of the second element And, the output of the generator address polls are connected to the second input of the second AND element, the output of which is connected to the control input of the address polling key, the output of the delay line is connected to the fourth input a back-up storage unit, the output of which is connected to the inputs of the modulator, a counter of the number of interrogations and a reset pulse generator, the output of which is connected by an n-bit bus to the reset input of the block of priority message registers, and in the on-board transceiver station there are series-connected antenna switch, receiver, demodulator and address decoder connected in series with a modulator and transmitter, the output of which is connected to the input of the antenna switch, a data recording unit and a data output unit, connected in series a block of message registers with a n-bit bus, a message priority encoder and a message distribution switch, a serial clock generator, an address polling key, a time relay, a delay line and a random number generator, a mode decoder, a carrier frequency analyzer connected in series, a pseudo-random delay generator and a free access key, wherein the output of the address decoder is connected to the input of the mode decoder, the first output of which is connected to the input of the data recording unit, second the first and third outputs of the mode decoder are connected to the second input of the address polling key and the free access key, the output of the data output unit is connected by an n-bit bus to the input of the message register block, the output of the message distributing switch is connected to the third input of the address polling key and to the third input free access key, the second output of the clock generator is connected to the fourth input of the free access key, the output of which is connected to the first input of the modulator, the output of the random number generator with connected to the second input of the modulator, the second output of the receiver is connected to the input of the carrier frequency analyzer, an additional terrestrial communication modem is connected to the ground transceiver station, connected to the main inputs / outputs of similar modems of two neighboring remote ground transceiver stations, the information input of which is connected to the output of the switchboard-distributor messages, and the information output of which through the data format converter is connected to the second input of the message decoder, location sensor the output of which is connected to the second input of the data output unit, the control panel of the ground transceiver station, the output of which is connected to the inputs of the corresponding data recording unit and data output unit, and the antenna, receiver and data processing unit of the global navigation system are connected in series to the onboard transceiver station and the latter’s output through the (n + 1) th channel of the block of message registers is connected to the (n + 1) th input of the message priority encoder, the block of the airplane address, the output of which is black The third (n + 2) th channel of the message register block is connected to the (n + 2) th input of the message priority encoder, the control panel of the onboard transceiver station, the output of which is connected to the input of the data recording block and through the (n + 3) th channel block of message registers with the (n + 3) th input of the message priority encoder.

Одним из основных отличительных признаков изобретения является наличие в наземной приемопередающей станции модема наземной связи, соединенного с двумя соседними аналогичными станциями, что позволяет осуществлять информационный обмен между ними, что в свою очередь обеспечивает возможность прогнозирования потенциальных конфликтных ситуаций в условиях высокой плотности движения и их устранение за счет перераспределения сообщений от воздушных судов по наземным станциям. One of the main distinguishing features of the invention is the presence in the terrestrial transceiver station of a terrestrial communication modem connected to two neighboring similar stations, which allows information exchange between them, which in turn makes it possible to predict potential conflict situations in conditions of high traffic density and eliminate them for account redistribution of messages from aircraft to ground stations.

На фиг.1 приведена функциональная схема наземной приемопередающей станции и ее связи, на фиг.2 - функциональная схема бортовой приемопередающей станции. Figure 1 shows the functional diagram of the ground transceiver station and its communication, figure 2 is a functional diagram of the airborne transceiver station.

Наземная приемопередающая станция 1 содержит приемник 2, демодулятор 3, дешифратор 4 сообщений, буферный регистр 5 адресов подвижных объектов, первый элемент И 6, дешифратор 7 приоритетов сообщений, блок 8 таймеров приоритетных сообщений, блок 9 регистров приоритетных сообщений, коммутатор-распределитель 10 сообщений, счетчик 11 числа подвижных объектов, счетчик 12 загрузки системы, генератор 13 тактовых импульсов свободного доступа, формирователь 14 временного окна, генератор 15 тактовых импульсов адресного опроса, линию 16 задержки, второй элемент И 17, ключ 18 свободного доступа, блок 19 выдачи данных как источник информации, ключ 20 адресного опроса, буферный запоминающий блок 21, счетчик 22 числа переспросов, генератор 23 импульсов сброса, блок 24 регистрации данных, модулятор 25 и передатчик 26, модем наземной связи 47, датчик местоположения 48, преобразователь формата данных 49, пульт управления наземной приемопередающей станции 54. The ground-based transceiver station 1 contains a receiver 2, a demodulator 3, a message decoder 4, a buffer register 5 addresses of moving objects, the first element And 6, a decoder 7 message priorities, block 8 priority message timers, block 9 priority message registers, switch-distributor 10 messages, a counter 11 of the number of moving objects, a system load counter 12, a free access clock generator 13, a time window shaper 14, an address poll generator 15 clock pulses, a delay line 16, a second element T And 17, free access key 18, data output unit 19 as an information source, address interrogation key 20, buffer memory 21, overspeed count 22, reset pulse generator 23, data recording unit 24, modulator 25 and transmitter 26, terrestrial modem communications 47, a location sensor 48, a data format converter 49, a control panel of the ground transceiver station 54.

Бортовая приемопередающая станция системы радиосвязи с подвижными объектами содержит антенный коммутатор с антенной 27, приемник 28, демодулятор 29, дешифратор 30 адреса, дешифратор 31 режима, блок 32 регистрации данных, блок 33 выдачи данных, блок 34 регистров сообщений, шифратор 35 приоритетов сообщений, коммутатор-распределитель 36 сообщений, ключ 37 свободного доступа, генератор 38 тактовых импульсов, ключ 39 адресного опроса, реле 40 времени, линию 41 задержки, генератор 42 случайных чисел, модулятор 43, передатчик 44, анализатор 45 несущей частоты, генератор 46 псевдослучайной задержки, 50, 51 и 52 - антенна, приемник и блок обработки данных глобальной навигационной системы соответственно, а также блок 53 самолетного адреса и пульт управления 55 бортовой приемопередающей станции. The on-board transceiver station of a mobile communication radio system includes an antenna switch with an antenna 27, a receiver 28, a demodulator 29, an address decoder 30, a mode decoder 31, a data recording unit 32, a data output unit 33, a message register unit 34, a message priority encoder 35, a switch 36 message distributor, free access key 37, clock pulse generator 38, address polling key 39, time relay 40, delay line 41, random number generator 42, modulator 43, transmitter 44, carrier frequency analyzer 45, gene ator pseudorandom delay 46, 50, 51 and 52 - antenna, a receiver and data processing unit of the global navigation system, respectively, and the block addresses 53 of the aircraft 55 and the control panel board transceiver station.

Принимаемые наземным приемником 2 из канала "воздух - земля" сообщения демодулируются в демодуляторе 3 и поступают в дешифратор 4 сообщений, который соединен с буферным регистром 5 адресов подвижных объектов, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов, хранящимися в буферном регистре 5 адресов подвижных объектов. При совпадении адреса подвижного объекта с хранящимся в списке адресом на элемент И 6 подается управляющий сигнал от буферного регистра 5 адресов подвижных объектов и сообщение поступает в дешифратор 7 приоритетов сообщений. На второй вход дешифратора сообщений 4 поступают сообщения от модема наземной связи 47 через преобразователь формата 49. Ранжировка сообщений по приоритетам для входящих информационных сообщений в соответствии с принятыми в системе радиосвязи с подвижными объектами категориями срочности осуществляется при помощи сдвигающих регистров сообщений, в младший разряд которых первоначально записывается "1", что соответствует отсутствию сообщений. При поступлении из канала радиосвязи сообщений в регистрах проводится сдвиг сообщений соответствующих очередей и запускаются таймеры приоритетов, число которых определяется числом принятых приоритетов сообщений в соответствии с протоколом обмена, которые и контролируют время нахождения сообщений в очереди соответствующей категории срочности. Блок 8 таймеров приоритетных сообщений определяет время "старения" информации, и если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно "стирается" и буферный запоминающий блок 21 посылает запрос на повторную передачу сообщения. Messages received by the ground receiver 2 from the air-ground channel are demodulated in demodulator 3 and fed to the message decoder 4, which is connected to the buffer register 5 of the addresses of moving objects, where, in accordance with the protocol of exchange adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses moving objects stored in the buffer register 5 addresses of moving objects. When the address of the moving object coincides with the address stored in the list, the And 6 element receives a control signal from the buffer register 5 of the addresses of the moving objects and the message enters the decryptor 7 message priorities. The second input of message decoder 4 receives messages from the terrestrial communication modem 47 through a format converter 49. The priority messages are ranked for incoming information messages in accordance with the urgency categories adopted in the radio communication system with mobile objects using shifting message registers, which are initially in the least significant category recorded "1", which corresponds to the absence of messages. Upon receipt of messages from the radio communication channel in the registers, the messages of the corresponding queues are shifted and priority timers are started, the number of which is determined by the number of received message priorities in accordance with the exchange protocol, which control the time spent by the messages in the queue of the corresponding urgency category. Block 8 timers priority messages determines the time "aging" of information, and if the message for a certain period of time has not been transmitted to the communication channel, it is "erased" and the buffer storage unit 21 sends a request for retransmission of the message.

При выдерживании заданного времени сообщение в зависимости от загрузки системы через ключи 18 свободного доступа или ключи 20 адресного опроса или при введении с пульта управления 54 наземной приемопередающей станции через блок выдачи данных 19 поступает в буферный запоминающий блок 21, который формирует сообщение для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) с пульта управления 54 сообщение отображается в блоке 24 регистрации данных. When the set time is maintained, the message depending on the system load through free access keys 18 or address polling keys 20 or when a ground transceiver station is entered from the control panel 54 through the data output unit 19 enters the buffer storage unit 21, which generates a message for transmission to the radio channel in accordance with the exchange protocol. The message typed by the operator (dispatcher) from the control panel 54 is displayed in the data recording unit 24.

При обмене сообщениями между наземной приемопередающей станцией и подвижными объектами загрузка канала изменяется в зависимости от этапа полета и информационной активности абонентов цифровой радиосвязи. Счетчик 11 числа подвижных объектов постоянно контролирует количество объектов и выдает это число на счетчик 12 загрузки системы, который определяет загрузку канала связи. В зависимости от числа подвижных объектов и числа переспросов сообщений канала радиосвязи в системе используются динамические алгоритмы организации обмена сообщениями и управления каналами радиосвязи, а также обмена данными между соседними наземными приемопередающими станциями 1. Может быть использован режим свободного доступа со стороны подвижных объектов или режим с выделением временного интервала. When exchanging messages between the ground transceiver station and mobile objects, the channel load changes depending on the flight stage and the information activity of digital radio subscribers. The counter 11 of the number of moving objects constantly monitors the number of objects and issues this number to the counter 12 of the system load, which determines the load of the communication channel. Depending on the number of mobile objects and the number of interrogations of messages of a radio communication channel, the system uses dynamic algorithms for organizing the exchange of messages and control of radio communication channels, as well as data exchange between adjacent ground transceiver stations 1. Free access mode from the side of mobile objects or a selection mode can be used time interval.

Анализируя состояние и загрузку канала радиосвязи в системе связи с подвижными объектами, наземная приемопередающая станция 1 определяет число столкновений сообщений в канале радиосвязи, и когда это число превысит предельно допустимое, то система переходит в режим адресного опроса с целью упорядочения работы канала обмена данными "воздух - земля". Для того, чтобы избежать столкновений при одновременной передаче несколькими объектами сообщений, осуществляется контроль несущей за время воздействия на бортовой приемник служебной части сообщений и передается подготовленное сообщение только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того, чтобы разнести во времени моменты выхода на связь подвижных объектов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал свободен, в бортовое приемопередающее устройство введены анализатор 45 несущей частоты и генератор 46 псевдослучайной задержки, которые обеспечивают задержку на передачу сообщений от подвижных объектов. By analyzing the state and loading of the radio channel in the communication system with mobile objects, the ground transceiver station 1 determines the number of collisions of messages in the radio channel, and when this number exceeds the maximum allowable, the system goes into address polling mode in order to streamline the operation of the air - land". In order to avoid collisions during simultaneous transmission of messages by several objects, the carrier is monitored during the exposure of the service part of the messages to the on-board receiver and a prepared message is transmitted only when the radio channel is free. In order to spread in time the moments when mobile objects came into contact when they found that the radio channel is free, a carrier frequency analyzer 45 and a pseudo-random delay generator 46 were introduced into the on-board transceiver device, which provide a delay in the transmission of messages from moving objects.

Со счетчика 11 числа подвижных объектов подается информация о количестве подвижных объектов в зоне радиосвязи на счетчик 12 загрузки системы, который выдает управляющий сигнал на генератор 13 тактовых импульсов свободного доступа, который задает цикл работы системы через ключ 18 свободного доступа в режиме свободного доступа. From the counter 11 of the number of movable objects, information on the number of movable objects in the radio communication zone is supplied to the system load counter 12, which provides a control signal to the free access clock generator 13, which sets the system cycle through the free access key 18 in the free access mode.

Для этого используются данные номера воздушного судна, полученные с блока самолетного адреса 53 через (n+2)-й канал блока 34 регистра сообщений, шифратор 35 приоритетов, коммутатор-распределитель 36 сообщений, ключ 37 свободного доступа или цепочку последовательно соединенных узлов 39, 40, 41, 42. Затем сообщение модулируется в модуляторе 43 и через передатчик 44 и антенный коммутатор с антенной излучается в пространство. Набираемые пилотом на пульте 55 управления бортовой приемопередающей станции данные для контроля отображаются на блоке 32 регистрации данных и через (n+3)-й канал блока 34 регистров сообщений, пройдя дополнительную обработку в узлах, указанных выше, излучаются в пространство. Периодичность посылки сообщений с пульта 55 определяется пилотом в соответствии с ситуацией на воздушном судне. To do this, use the data of the aircraft number received from the block of the aircraft address 53 through the (n + 2) th channel of the block 34 message register, encoder 35 priorities, switch-distributor 36 messages, key 37 free access or a chain of serially connected nodes 39, 40 , 41, 42. Then the message is modulated in the modulator 43 and through the transmitter 44 and the antenna switch with the antenna is radiated into space. The control data collected by the pilot on the control panel 55 of the onboard transceiver station is displayed on the data recording unit 32 and transmitted through the (n + 3) th channel of the message register block 34 after additional processing at the nodes indicated above are emitted into space. The frequency of sending messages from the remote control 55 is determined by the pilot in accordance with the situation on the aircraft.

При превышении загрузки системы граничной загрузки счетчик загрузки системы выдает управляющий сигнал для включения через триггер "окна" генератора 15 тактовых импульсов адресного опроса, который задает цикл работы системы через ключ 20 адресного опроса в режиме адресного опроса. В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только наземная приемопередающая станция 1, которая в соответствии со списком подвижных объектов, хранящимся в буферном регистре 5 адресов, периодически принимает данные от подвижных объектов. Предусмотрена возможность оперативной передачи по цифровому каналу радиосвязи аварийных (экстренных) сообщений от подвижных объектов связи. Если подвижные объекты сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные подвижные объекты о начале цикла передачи данных, в т.ч. о своем местоположении, и случайным образом в выделенных им временных слотах распределяют очередность собственной передачи в этом цикле. Каждый из подвижных объектов, используя сигнал несущей в радиоканале и импульсы синхронизации, подсчитывает сумму периодов передачи и свободных периодов очередности (равных одному временному окну (слоту)). При совпадении этой суммы со значением установленной очередности подвижный объект начинает передачу собственного пакета в выделенном интервале времени. If the load of the boundary load system is exceeded, the system load counter provides a control signal for switching on the address polling generator 15 clock pulses through the "window" trigger, which sets the system cycle through the address polling key 20 in address polling mode. In the address polling mode, the communication initiator can only be a ground transceiver station 1, which, in accordance with the list of moving objects stored in the buffer register 5 addresses, periodically receives data from moving objects. It is possible to quickly transmit emergency (emergency) messages from mobile communication objects via a digital radio communication channel. If mobile objects were formed to transmit a message and found that the radio channel is free, then they inform the rest of the mobile objects about the beginning of the data transfer cycle, including about their location, and randomly in the time slots allocated to them allocate the order of their own transmission in this cycle. Each of the moving objects, using the carrier signal in the radio channel and the synchronization pulses, calculates the sum of the transmission periods and the free sequence periods (equal to one time window (slot)). If this sum coincides with the value of the established sequence, the moving object starts transmitting its own packet in the allocated time interval.

Введенные в наземной и бортовой приемопередающих станциях пульты 54, 55 управления позволяют обеспечить обмен данными по каналу "диспетчер - пилот" в интересах службы УВД. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на регистрационных устройствах 24 и 32 соответственно. The control panels 54, 55 introduced at the ground and airborne transceiver stations allow for the exchange of data via the dispatcher-pilot channel in the interests of the air traffic control service. They are designed to select permission / information / request message elements that correspond to the accepted speech phraseology, and to set up arbitrary text. Display of dialed and received messages is carried out on registration devices 24 and 32, respectively.

Рассмотрим применение системы для передачи аварийных сообщений от подвижных объектов в режиме свободного доступа. Consider the use of the system for the transmission of emergency messages from mobile objects in free access mode.

Пусть за время, равное порогу ограничения Т, формируется путем выдачи от буферного запоминающего блока 21 соответствующая команда на открытие l окон для передачи аварийных сообщений от подвижных объектов в режиме свободного или временного доступа. Эти окна отстоят друг от друга на расстояние, равное T/l(1+i). Длительность каждого окна t₀ может быть случайной или детерминированной величиной, равной сумме К(1+i) периодов передачи и свободных периодов, где К - величина постоянная, причем t₀<T/l(1+i). Таким образом, интервал времени между двумя соседними командами на формирование окон свободного доступа состоит из двух частей: первая из них представляет собой "окно" для передачи от подвижных объектов аварийных сообщений в режиме свободного доступа длительностью t₀, а вторая - для передачи сообщений от наземного приемопередатчика в режиме адресного опроса.Let for a time equal to the threshold limit T, is formed by issuing from the buffer storage unit 21 the corresponding command to open l windows for transmitting alarm messages from moving objects in free or temporary access mode. These windows are separated by a distance equal to T / l (1 + i). The duration of each window t ₀ can be a random or deterministic value equal to the sum of K (1 + i) transmission periods and free periods, where K is a constant value, and t ₀ <T / l (1 + i). Thus, the time interval between two neighboring teams for the formation of free access windows consists of two parts: the first of them is a “window” for transmitting emergency messages from mobile objects in free access with a duration of t ₀ , and the second is for transmitting messages from ground transceiver in address polling mode.

Система связи с подвижными объектами позволяет организовать передачу сообщений на открытие окон как в режиме свободного доступа, так и в режиме адресного опроса и с временным разделением слотов подвижных объектов связи с использованием формирователя 14 временного окна, линии 16 задержки и элемента И 17, которые вырабатывают управляющие сигналы в буферный запоминающий блок 21 для передачи сообщения на подвижные объекты по открытию и закрытию "окон". Генератор 23 импульсов сброса производит в блоке 9 регистров приоритетных сообщений сброс обработанных сообщений на соответствующих регистрах приоритетов. Счетчик 22 числа переспросов контролирует количество переданных сообщений и число подтверждений, полученных от подвижных объектов, и передает управляющие сигналы в счетчик 12 загрузки системы. Далее буферный запоминающий блок 21 получает предназначенное для передачи сообщение от блока 19 выдачи данных. Сообщения от модема 47 наземной связи через преобразователь формата 49 поступают на дешифратор 4 сообщений, на другой вход которого поступают сообщения из канала радиосвязи, затем как те, так и другие сообщения проходят процедуру очереди с приоритетами и далее по описанной общей схеме принятых сообщений к блокам 19 и 21, где формируются служебная и информационная части сообщения, и далее через последовательно соединенные модулятор 25 и передатчик 26 в соответствии с используемым методом модуляции сообщения передаются в канал радиосвязи для подвижных объектов. The communication system with moving objects allows you to organize the transmission of messages for opening windows both in free access mode and in the address polling mode and with the time division of the slots of mobile communication objects using the shaper 14 of the time window, the delay line 16 and the element And 17, which generate control signals to the buffer storage unit 21 for transmitting messages to moving objects to open and close the "windows". The generator 23 reset pulses in the block 9 registers of priority messages reset the processed messages on the respective priority registers. The counter 22 of the number of retransmissions controls the number of transmitted messages and the number of confirmations received from moving objects, and transmits control signals to the counter 12 of the system boot. Next, the buffer storage unit 21 receives a message for transmission from the data output unit 19. Messages from the terrestrial modem 47 through a format 49 converter are sent to a message decoder 4, to the other input of which messages are received from the radio channel, then both messages go through the priority queue and then follow the general scheme of received messages to blocks 19 and 21, where the service and information parts of the message are formed, and then through series-connected modulator 25 and transmitter 26, in accordance with the modulation method used, messages are transmitted to the radio channel for movable objects.

В бортовой приемопередающей станции приемник постоянно находится в режиме приема на частоте f₁ (частота передачи опросного сообщения от наземной приемопередающей станции). После прохождения сообщения через антенный коммутатор с антенной 27, приемник 28, демодулятор 29 оно поступает в дешифратор 30 адреса, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с адресом подвижного объекта, хранящимся в дешифраторе адреса. Далее сообщение передается в дешифратор 31 режима, где происходит дешифрация полученной служебной части сообщения и определяется в каком режиме работает система, и информационная часть сообщения записывается в блок 32 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения. После дешифрации признака режима подается управляющий сигнал на ключи 37 свободного доступа или ключи 39 адресного опроса, которые работают под управлением генератора 38 тактовых импульсов. Сообщение с блока 33 выдачи данных или со второго выхода приемника глобальной навигационной системы записывается в блок 34 буферных регистров сообщений и далее поступает на шифратор 35 сообщений, где происходит формирование служебной части сообщения и определяется приоритет в зависимости от приоритета абонентов цифровой связи. Далее сообщение поступает на коммутатор-распределитель 36 сообщений, который в зависимости от уровня приоритета или в соответствии с требованиями протокола обмена ранжирует их по очередности на передачу. Затем сообщения передаются на ключи 37 свободного доступа или ключи 39 адресного опроса в зависимости от режима работы системы, который определяется наземной приемопередающей станцией или алгоритмом обмена данными. Далее сообщения поступают или непосредственно на модулятор 43 или, пройдя через устройства 40, 41, 42, устанавливаются в заданном временном интервале и поступают на второй вход модулятора. В генераторе 42 случайных чисел при необходимости может быть осуществлена операция кодирования.In the airborne transceiver station, the receiver is constantly in receive mode at a frequency f ₁ (frequency of transmission of the interrogation message from the ground transceiver station). After the message passes through the antenna switch with antenna 27, receiver 28, demodulator 29, it enters the address decoder 30, where the address received in the message is identified with the address of the moving object stored in the address decoder. Next, the message is transmitted to the mode decoder 31, where the received service part of the message is decrypted and what mode the system works in, and the information part of the message is recorded in the data recording unit 32, which can be implemented as a monitor or other display device. After deciphering the feature of the mode, a control signal is supplied to the free access keys 37 or address polling keys 39, which operate under the control of a clock generator 38. The message from the data output unit 33 or from the second output of the global navigation system receiver is recorded in the message buffer register block 34 and then goes to the message encoder 35, where the service part of the message is formed and the priority is determined depending on the priority of digital communication subscribers. Next, the message arrives at the switch-distributor 36 messages, which, depending on the priority level or in accordance with the requirements of the exchange protocol, ranks them in order of priority for transmission. Then the messages are transmitted to the free access keys 37 or the address polling keys 39 depending on the operating mode of the system, which is determined by the ground transceiver station or data exchange algorithm. Next, the messages are either sent directly to the modulator 43 or, passing through the devices 40, 41, 42, are set in a predetermined time interval and are received at the second input of the modulator. In the random number generator 42, an encoding operation may be performed if necessary.

Устройства, указанные в заявленном объекте, могут быть реализованы следующим образом. Для реализации на земле передатчика 26, приемника 2, модулятора 25, демодулятора 3 могут быть использованы радиостанции "Полет-2" (ХЖ1.102.014), а для аналогичных узлов 44, 28, 43, 29 - радиостанция Р-862 (ИЖ1.101.013). Остальные операции дешифрирования, коммутации, хранения, регистрации и пересылки данных, аналогичные с прототипом, могут быть выполнены на ИМС, ТТЛ, ТТЛШ или программно на ПЭВМ типа IBM PC. Модем 47 может быть выполнен на устройстве типа Modem Carol 5524DA1212, узлы 48, 50, 51, 52 - на устройствах, выпускаемых фирмой "Trimble Navigation Ltd" для системы GPS. В качестве датчика местоположения 48 могут быть использованы ПЗУ с неизменной координатной информацией или приемник системы GPS. The devices specified in the claimed object can be implemented as follows. To implement the transmitter 26, receiver 2, modulator 25, demodulator 3 on the ground, the Polet-2 radio station (ХЖ1.102.014) can be used, and for similar nodes 44, 28, 43, 29, the R-862 radio station (ИЖ1.101.013 ) The remaining operations of decryption, switching, storage, registration and transfer of data, similar to the prototype, can be performed on the IC, TTL, TTLSh or software on a PC such as IBM PC. Modem 47 can be executed on a device of the Modem Carol type 5524DA1212, nodes 48, 50, 51, 52 on devices manufactured by Trimble Navigation Ltd for a GPS system. As a location sensor 48, ROMs with constant coordinate information or a GPS receiver may be used.

На момент подачи заявки разработаны КД и программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Использование заявляемой системы радиосвязи позволяет расширить ее функциональные возможности по сравнению с аналогами и прототипом, в том числе:
обмен точными данными о местоположении наземной станции и воздушного судна позволит штурману оптимально спланировать маршрут движения, сократить потери топлива и избежать аварийной ситуации;
наличие обмена информацией о местоположении и состоянии бортовых систем воздушного судна позволит обеспечить беспровальное сопровождение его по трассе, оперативно выполнить подготовительные операции при аварии на борту самолета, осуществив его наведение на ближайший аэродром с подготовленной для определенной (известной) ситуации командой. Это позволяет выполнить требование 5.20 "Руководства по применению линий передачи данных в целях обслуживания воздушного движения" ICAO (ДОС 9694-AN/995) по контролю полета воздушного судна до того момента, как оно войдет в контролируемое системой радиосвязи воздушное пространство;
исключение перегрузки системы осуществляется путем распределения воздушных судов по разнесенным наземным станциям 1, если они находятся в зоне устойчивой связи (данные с бортовых станций в этом случае будут храниться в блоках 19 выдачи данных станций 1);
соединенные последовательно наземные станции 1 обеспечивают беспровальное сопровождение воздушных судов и обмен данными между бортовыми и наземными станциями по всей трассе полета;
повышение уровня безопасности полетов за счет предоставления штурману и диспетчеру 4-мерной информации о воздушном судне с высокой точностью глобальной навигационной системы (для GPS - 7 м);
знание местоположения встречного попутного судна и его намерений позволит выбирать согласованные трассы полета, обеспечивать контроль за ними и прогнозировать ситуацию.At the time of application, CDs and software of the inventive radio communication system were developed. Using the inventive radio communication system allows you to expand its functionality compared to analogues and prototype, including:
the exchange of accurate data on the location of the ground station and the aircraft will allow the navigator to optimally plan the route, reduce fuel loss and avoid an emergency;
the presence of an exchange of information about the location and condition of the aircraft's on-board systems will allow it to be tracklessly escorted along the route, to quickly carry out preparatory operations in case of an accident on board the aircraft, pointing it to the nearest airfield with a team prepared for a certain (known) situation. This allows fulfilling the requirement 5.20 of the ICAO Guidelines for the Use of Data Lines for the Use of Air Traffic Services (DOS 9694-AN / 995) for controlling the flight of an aircraft until it enters the airspace controlled by the radio communication system;
the system overload is eliminated by distributing aircraft to separated ground stations 1 if they are in a stable communication zone (data from airborne stations in this case will be stored in data output blocks 19 of stations 1);
ground stations 1 connected in series provide wireless tracking of aircraft and data exchange between airborne and ground stations along the entire flight path;
improving flight safety by providing the navigator and dispatcher 4-dimensional information about the aircraft with high accuracy global navigation system (for GPS - 7 m);
knowing the location of the oncoming passing ship and its intentions will allow you to choose the agreed flight paths, provide control over them and predict the situation.

Литература
1. АС 1119184, М.кл. Н 04 В 7/24, H 04 L 27/00, БИ 38, 1984.Literature
1. AC 1119184, M.C. H 04 B 7/24, H 04 L 27/00, BI 38, 1984.

2. AC 1075426, М.кл. Н 04 В 7/24, БИ 7, 1984. 2. AC 1075426, M.C. H 04 B 7/24, BI 7, 1984.

3. AC 930719, М.кл. H 04 L 5/02, БИ 5, 1982. 3. AC 930719, M.C. H 04 L 5/02, BI 5, 1982.

4. AC 1401626, М.кл. Н 04 В 7/26, H 04 L 27/00, БИ 21, 1988 (прототип). 4. AC 1401626, M.C. H 04 B 7/26, H 04 L 27/00, BI 21, 1988 (prototype).

Claims

A radio communication system with moving objects, comprising, in a ground transceiver station, a serially connected transmitter and a modulator, a data recording unit, a data output unit, first and second I elements, serially connected message decoder, a buffer register of addresses of moving objects, a counter of the number of objects, a system load counter, free access clock generator, free access key and buffer storage unit, serially connected time window former and generator of addressable polling pulses, sequentially connected by an n-bit bus, a message priority decoder consisting of n priority registers, and a message distribution switchboard, a priority message timer block consisting of n timers, a number of retransmissions and a reset pulse generator, the demodulator output being connected to the first input of the first element And, the second output of the buffer register of addresses of moving objects is connected to the second input of the first element And, the output of which is connected to the input of the decoder prioritize of messages, the output of which is connected by an n-bit bus to the control input of the priority message register block, the first output of the message distribution switch is connected to the information input of the free access key and to the information input of the address polling key, the output of which is connected to the second input of the buffer storage unit, the second the output of the switchboard-message distributor is connected to the input of the data recording unit, the output of the data output unit is connected to the third input of the buffer storage unit, the output of the counter The number of interrogations is connected to the second input of the system load counter, the second output of which is connected to the input of the time window former, the second output of which is connected to the input of the delay line, the first output of which is connected to the first input of the second element And, the output of the address polling clock generator is connected to the second the input of the second element And, the output of which is connected to the control input of the address polling key, the output of the delay line is connected to the fourth input of the buffer storage unit, the output of which is connected to the inputs of the modulator, the number of overshoots and the reset pulse generator, the output of which is connected by an n-bit bus to the reset input of the priority message register block, and in the on-board transceiver station there are serially connected antenna switch, receiver, demodulator and address decoder, serially connected modulator and transmitter, the output of which is connected to the input of the antenna switch, a data recording unit and a data output unit connected in series with an n-bit bus, a message register unit, a cipher message prioritizer and message distribution switch, serially connected clock generator, address polling key, time relay, delay line and random number generator, mode decoder, serially connected carrier frequency analyzer, pseudo-random delay generator and free access key, and the address decoder output connected to the input of the mode decoder, the first output of which is connected to the input of the data recording unit, the second and third outputs of the mode decoder are connected to the input input of the address polling key and the free access key, the output of the data output unit is connected by an n-bit bus to the input of the message register block, the output of the message distribution switch is connected to the third input of the address polling key and to the third input of the free access key, the second output of the clock pulses are connected to the fourth input of the free access key, the output of which is connected to the first input of the modulator, the output of the random number generator is connected to the second input of the modulator, the second output is the receiver is connected to the input of the carrier frequency analyzer, characterized in that an additional terrestrial communication modem is connected to the ground transceiver station, connected to the main inputs / outputs of similar modems of two neighboring remote ground transceiver stations, the information input of which is connected to the output of the message distribution switchboard, and the information the output of which through the data format converter is connected to the second input of the message decoder, the location sensor, the output of which is connected to about the second input of the data output unit, the control panel of the ground transceiver station, the output of which is connected to the inputs of the corresponding data registration unit and data output unit, and the antenna, receiver and data processing unit of the global navigation system are connected in series to the airborne transceiver station, the latter being output through The (n + 1) th channel of the message register block is connected to the (n + 1) th input of the message priority encoder, the airplane address block whose output is through the (n + 2) th channel of the register block messages, - to the (n + 2) -th input of the message priority encoder, the control panel of the on-board transceiver station, the output of which is connected to the input of the data recording unit and through (n + 3) -th channel of the block of message registers - with (n + 3) -th input of the message priority encoder.