RU2309543C2

RU2309543C2 - System for radio communication with moving objects

Info

Publication number: RU2309543C2
Application number: RU2005130586/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Кейстович (RU); Александр Владимирович Кейстович; Андрей Александрович Кейстович (RU); Андрей Александрович Кейстович
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет"
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2007-10-27
Also published as: RU2005130586A

Abstract

FIELD: engineering of radio-systems for exchanging data, possible use for interference-protected information exchange between mobile airborne objects and ground complexes in "air to air" and "air to ground" channels.

SUBSTANCE: in accordance to the invention, in the device at transmitting side antenna polar pattern is induced onto polar pattern of receiving side antenna, relaying route is selected, current position and parameters of all airborne objects is determined for current time moment, extrapolation location points are computed for corresponding airborne objects during communication session being planned, mutual targeting of polar patterns of antennas of ground complex and the first (in the order of service) airborne object, second airborne object, etc., is performed, the objects being tracked during movement, data exchange is performed between corresponding objects of the system. After receipt confirmation is received, the procedure is repeated for second airborne object, etc. In ground complex and airborne objects picked for retransmission, operations of mutual targeting of polar pattern centers of UHF range antennas to appropriate objects and operations of tracking them during movement are performed.

EFFECT: increased interference protection and speed of transfer.

1 dwg

Description

Изобретение относится к радиосистемам обмена данными и может быть использовано для помехозащищенного информационного обмена между подвижными воздушными объектами (ВО) и наземными комплексами (НК) в каналах "воздух-воздух" и "воздух-земля".The invention relates to radio data exchange systems and can be used for noise-free information exchange between mobile airborne objects (BO) and ground-based complexes (SC) in the air-to-air and air-to-ground channels.

В настоящее время за рубежом широко применяется система обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием подвижных воздушных объектов (самолетов) и наземными службами (ACARS) [1]. В системе обеспечивается вызов на речевую связь и передача данных между подвижными воздушными объектами и наземными службами. Бортовой блок связи в этой системе представляет собой вычислитель. Основным каналом обмена текущей информации является канал метрового (MB) диапазона. Организацию обмена информацией между наземными службами и бортовыми системами осуществляет наземный комплекс. Он опрашивает подвижные воздушные объекты, находящиеся в зоне его обслуживания, и собирает с них необходимую информацию. Бортовая система работает в этом случае в режиме адресного опроса. Для того чтобы бортовая система могла работать в режиме адресного опроса, ей необходимо встать на обслуживание в наземной системе в режиме прямого доступа [2].Currently, a messaging system is widely used abroad between on-board radio-electronic equipment of mobile airborne objects (aircraft) and ground services (ACARS) [1]. The system provides a call for voice communication and data transfer between mobile airborne objects and ground services. The on-board communication unit in this system is a computer. The main channel for exchanging current information is the meter (MB) channel. The exchange of information between ground services and airborne systems is carried out by the ground-based complex. He interviews mobile airborne objects located in his service area and collects the necessary information from them. The on-board system in this case operates in the address polling mode. In order for the on-board system to be able to work in the address polling mode, it needs to enter service in the ground system in direct access mode [2].

К недостаткам представленной системы обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием ВО и наземными службами следует отнести недостаточную помехозащищенность канала MB-диапазона.The disadvantages of the presented messaging system between the airborne electronic equipment of VO and ground services include the insufficient noise immunity of the MB-band channel.

Известна система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми осуществляется обмен данными в соответствии с заложенными алгоритмами. При обмене сообщениями между наземной приемопередающей станцией и подвижными воздушными объектами загрузка канала меняется в зависимости от этапа полета и информационной активности абонентов цифровой радиосвязи. Реализованный с помощью вычислителя автоматизированного рабочего места счетчик числа подвижных воздушных 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 радиосигналов подвижных воздушных объектов во время воздействия ее на бортовой приемник. Определяется состояние, когда радиоканал свободен. Для разнесения во времени моментов выхода на связь нескольких подвижных воздушных объектов в бортовое устройство введен вычислитель, реализующий функции анализатора несущей частоты и генератора псевдослучайной задержки, которые обеспечивают соответствующую задержку передачи сообщений от подвижных воздушных объектов. Для принятия оптимального решения наземными службами и на борту информация об относительном местоположении аэропорта и подвижных воздушных объектов снимается с одного из бортовых и наземных датчиков - приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.A known radio communication system with moving objects [3], which consists of ground and airborne transceiver radios, between which data is exchanged in accordance with the laid down algorithms. When exchanging messages between a ground-based transceiver station and mobile airborne objects, the channel load changes depending on the phase of the flight and the information activity of digital radio subscribers. The counter of the number of moving air objects implemented with the help of a workstation calculator controls the number of objects and provides this number to the system load counter. Depending on the number of objects and the number of message retransmissions, the system uses dynamic algorithms for organizing messaging and controlling radio channels. To avoid collisions while simultaneously transmitting messages by several objects, the carrier of the radio signals of mobile air objects is monitored while it is exposed to the on-board receiver. The state when the radio channel is free is determined. For the separation in time of the moments of contact of several mobile airborne objects, an on-board device has a calculator that implements the functions of a carrier frequency analyzer and a pseudo-random delay generator that provide a corresponding delay in the transmission of messages from mobile airborne objects. To make an optimal decision, the ground services and on board information about the relative location of the airport and mobile airborne objects is taken from one of the airborne and ground-based sensors - the receivers of the signals of the global navigation satellite system.

Персонал, размещаемый на НК, решает задачи с помощью комплексов программно-аппаратных средств, выполненных на вычислителях (ПЭВМ). Информационный обмен НК с ВО осуществляется по каналам "воздух-земля" в MB-диапазоне. Радиосигналы MB-диапазона распространяются в пределах прямой видимости. Антенны на ВО и НК - всенаправленные для удобства обеспечения связи при движении объектов.The personnel located on the NK solves problems with the help of software and hardware complexes performed on computers (PC). Information exchange of NK with VO is carried out on air-ground channels in the MB range. MB range radio signals travel within line of sight. Antennas for VO and NK - omnidirectional for the convenience of providing communications when moving objects.

При уменьшении высоты полета ВО ниже допустимой или нахождения ВО на угле места относительно НК менее 5° и при наличии помех в MB-диапазоне качество передачи информации резко снижается, что может привести к аварийной ситуации. Оператор на НК в этом случае не контролирует местоположение ВО. Поэтому в условиях высокой динамики изменения воздушной обстановки возникают трудности управления воздушным движением.When the HE flight height decreases below the permissible one or if the HE is at an elevation angle relative to the aircraft less than 5 ° and in the presence of interference in the MB range, the quality of information transmission decreases sharply, which can lead to an emergency. The operator on the NK in this case does not control the location of the aircraft. Therefore, in conditions of high dynamics of changes in the air situation, difficulties arise in air traffic control.

Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является "Система радиосвязи с подвижными объектами" [4], которая и принята за прототип. В этой системе во время движения подвижные воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземной радиостанцией из канала "воздух-земля" сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных воздушных объектов, хранящимися в памяти их бортовых вычислителей. При совпадении адреса подвижного воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ВО. При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ВО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ВО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному за радиогоризонт от НК выбранному подвижному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) воздушных объектов, может быть доставлено N-му ВО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ВО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ВО сообщения анализируются в блоке анализа типа сообщений. После анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления объекта или ретрансляции их на соседний ВО.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. In this system, while moving, moving airborne objects located within the radio horizon exchange data with the ground-based complex. Messages received by a ground-based radio station from the air-to-ground channel via data transmission equipment are sent to a computer-based workstation computer (AWP), where, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of the moving air objects stored in the memory of their airborne computers. If the address of the moving air object coincides with the address stored in the list, information about the location, parameters of the HE movement and the state of its sensors is displayed on the monitor screen of the ground workstation. In the PC computer-based workstation AWP, the problem of ensuring constant radio communication with all N VOs is solved. When you go beyond the radio horizon, at least one of the VO or approaching the boundary of the zone of stable radio communications, one of the VO is determined programmatically, which is assigned by the message relay. Based on the results of the analysis of the location and motion parameters of the remaining HE, the optimal paths for delivering messages to the selected mobile airborne object remote beyond the radio horizon from the SC are determined. The message from the NK through a serial chain consisting of (N-1) air objects can be delivered to the N-th VO. To do this, on the NK in the shaper of the type of relayed messages, the number of the VO assigned by the relay and the addresses of the moving air objects that provide the specified message traffic are laid down in a predetermined category (header) of the transmitted codegram. Messages received at the VO are analyzed in a message type analysis unit. After analysis, the question of sending data via a bi-directional bus to the facility’s control system or relaying them to a neighboring VO is resolved.

В обычном режиме с НК, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ВО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ВО после прохождения через бортовые антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного воздушного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется в каком режиме должна работать аппаратура ВО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных.In the normal mode with the NK, when signal relaying is not required, VO address polling is carried out by forming a message for transmission to the radio channel in accordance with the exchange protocol. The message typed by the operator (dispatcher) is displayed on the AWP monitor. After passing through the on-board antenna, radio station, and data transmission equipment, the signal arrives at the on-board computer, where the address received in the message is identified with the own address of the mobile airborne object. Next, the message is transmitted to the analysis unit of the type of relayed message, where the received header (service part) of the message is decrypted, and it is determined in what mode the VO equipment should work. The information part of the message is recorded in the memory of the on-board computer and, if necessary, is displayed on the screen of the data recording unit.

Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу "воздух-земля" взамен существующей речевой информации. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на блоке регистрации данных ВО и мониторе АРМ НК соответственно. Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ВО обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.Shapers of the type of relayed messages allow for the exchange of digital data on the air-ground channel instead of existing voice information. 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 the data recording unit VO and the monitor workstation NK, respectively. Messages from the outputs of the signal receivers of global navigation satellite systems are recorded in the memory of ground and airborne computers with reference to global time and are used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each HE. Accepted by the NK navigation messages from all VOs are processed in the calculator and displayed on the AWP monitor screen.

Однако прототипу присущи следующие недостатки.However, the prototype has the following disadvantages.

Сигналы информационного обмена с ВО в каналах "воздух-земля" в MB-диапазоне имеют ограниченную скорость передачи. В современных линиях передачи данных "воздух-земля" VDL-2 и VDL-4 скорость передачи составляет всего 31,5 и 19,2 кбит/с соответственно.Signals of information exchange with VO in the air-to-ground channels in the MB range have a limited transmission rate. In modern air-ground data transmission lines VDL-2 and VDL-4, the transmission speed is only 31.5 and 19.2 kbit / s, respectively.

Для некоторых практических применений, например, при передаче сигналов картографирования поверхности Земли, требуемая скорость передачи должна составлять не менее 400 кбит/с. Радиолинию передачи данных с такой скоростью в соответствии с международными нормами можно организовать только в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ-диапазоне).For some practical applications, for example, when transmitting signals mapping the surface of the Earth, the required transfer rate should be at least 400 kbit / s. In accordance with international standards, a radio data transmission line with such a speed can be organized only in the ultra-high frequency range (microwave range).

Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехозащищенности и скорости передачи за счет введения широкополосных каналов связи и выполнения следующих операций: наведения на передающей стороне диаграммы направленности антенны (ДНА) на диаграмму направленности антенны приемной стороны, выбора маршрута ретрансляции, определения в заданный момент времени текущего местоположения и параметров движения всех N ВО, вычисления экстраполяционных точек нахождения соответствующих ВО во время планируемого сеанса связи, взаимного наведения центров диаграмм направленности антенн НК и первого (в порядке обслуживания объектов) ВО, второго и так далее, слежения за ними во время движения, проведения обмена данными между соответствующими объектами и после получения подтверждения о приеме эту процедуру повторяют со вторым ВО и так далее. НК и выбранные для ретрансляции ВО осуществляют взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн СВЧ-диапазона на соответствующие объекты и слежение за ними во время движения.Thus, the main technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the noise immunity and transmission speed by introducing broadband communication channels and performing the following operations: pointing at the transmitting side of the antenna pattern (BOTTOM) on the radiation pattern of the receiving side antenna, selecting a route relaying, determining at a given point in time the current location and motion parameters of all N VOs, calculating extrapolation points of location during the planned communication session, mutual guidance of the centers of the radiation patterns of the antennas of the NK and the first (in the order of servicing the objects) VO, the second and so on, tracking them during movement, exchanging data between the respective objects and after receiving confirmation of reception of this the procedure is repeated with the second VO and so on. NK and VO selected for relaying carry out mutual guidance of the centers of the radiation patterns of microwave antennas on the corresponding objects and tracking them during movement.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных (АПД) к соответствующему 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 с соответствующим входом вычислителя АРМ, N подвижных воздушных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые датчики, бортовой приемник сигналов навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя, выход которого подключен к входу блока регистрации данных, а вход/выход - к двунаправленной шине системы управления воздушным объектом, бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне, причем передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке, введены дополнительно на ВО - бортовая аппаратура связи, бортовая направленная антенна, бортовой антенный коммутатор, бортовой блок горизонтирования, каждый из которых соединен двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, бортовой блок горизонтирования подключен к бортовой направленной антенне механическими связями, бортовая аппаратура связи через последовательно соединенные бортовой антенный коммутатор, бортовую направленную антенну через эфир подключена к наземной направленной антенне, а в НК - концентратор, подключенный к локально-вычислительным сетям (ЛВС), которые в свою очередь подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземной направленной антенны, антенному коммутатору, наземной аппаратуре связи, каждому из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входом монитора АРМ, каждому из В блоков сопряжения, состоящих из последовательно соединенных наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, выход которого является выходом системы, наземная направленная антенна через антенный коммутатор соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи, наземный блок горизонтирования подключен к наземной направленной антенне механическими связями, в режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го ВО соединена по эфиру с бортовой направленной антенной 2-го ВО и так далее до N-го ВО.The specified technical result is achieved by the fact that in a radio communication system with moving objects, consisting of a ground-based complex containing a ground-based antenna, a radio station connected by two-way communications through data transmission equipment (ADF) to the corresponding first input / output of a computer of a workstation, the first input of which is connected to the receiver of signals of navigation satellite systems, the second input to the AWP control panel, and the output to the AWP monitor, shaper of the type of relayed messages, soy chained with the corresponding input of the workstation computer, N mobile airborne objects, each of which includes on-board sensors, an on-board receiver of signals from navigation satellite systems, an analyzer of the type of received messages and an on-board driver of the type of relayed messages, each of which is connected to the corresponding inputs of the on-board computer, output which is connected to the input of the data recording unit, and the input / output - to the bi-directional bus of the airborne control system, the on-board computer after The properly connected on-board data transmission equipment and the radio station are connected to the on-board antenna, moreover, data transmission from the ND is provided through a chain of series-connected first mobile airborne objects, the second VO and further to the N-th VO, and data is transmitted from the N-th VO to the NK in the reverse order, additionally introduced on the VO - on-board communication equipment, on-board directional antenna, on-board antenna switch, on-board leveling unit, each of which is connected by two-way communications with the corresponding and inputs / outputs of the onboard computer, the onboard leveling unit is connected to the onboard directional antenna by mechanical connections, the onboard communication equipment through the onboard antenna switch connected in series, the onboard directional antenna through the ether is connected to the ground directional antenna, and in the NK - a hub connected to the local computing networks (LANs), which in turn are connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of a terrestrial directional antenna, an antenna switch, called by communication equipment, to each of A AWPs, consisting of an AWP calculator connected to the output of the AWP control panel and to the input of the AWP monitor, to each of B interface units, consisting of ground-based data transmission equipment and a pairing device with a communication channel, the output of which is system output, the ground directional antenna through the antenna switch is connected by two-way communication with the corresponding input / output of the ground communication equipment, the ground leveling unit is connected to the ground direction ennoy mechanical bonds antenna in relay mode and data exchange board directional antenna 1st VO is coupled over the air from an onboard directional antenna 2nd VO, and so on until the N-th VOB.

На чертеже представлена система радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:The drawing shows a radio communication system with moving objects, where indicated:

1 - наземный комплекс;1 - ground complex;

2 - воздушный объект;2 - an air object;

3 - бортовой вычислитель;3 - on-board computer;

4 - бортовые датчики;4 - airborne sensors;

5 - бортовой приемник сигналов навигационных спутниковых систем;5 - an on-board receiver of signals of navigation satellite systems;

6 - блок регистрации данных;6 - data recording unit;

7 - бортовая аппаратура передачи данных;7 - on-board data transmission equipment;

8 - бортовая радиостанция;8 - airborne radio station;

9 - бортовая антенна;9 - an onboard antenna;

10 - наземная антенна;10 - ground antenna;

11 - наземная радиостанция;11 - terrestrial radio station;

12 - наземная аппаратура передачи данных;12 - ground-based data transmission equipment;

13 - вычислитель АРМ;13 - computer workstation;

14 - наземный приемник сигналов навигационных спутниковых систем;14 - ground-based receiver signals of navigation satellite systems;

15 - монитор АРМ;15 - monitor workstation;

16 - пульт управления АРМ;16 - AWP control panel;

17 - анализатор типа принимаемых сообщений,17 is an analyzer of the type of received messages,

18 - двунаправленная шина системы управления воздушным объектом;18 - bidirectional tire control system of an air object;

19 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;19 - airborne type relay relay messages;

20 - формирователь типа ретранслируемых сообщений;20 - shaper type relayed messages;

21 - бортовая аппаратура связи;21 - on-board communication equipment;

22 - бортовой антенный коммутатор;22 - on-board antenna switch;

23 - бортовая направленная антенна;23 - side directional antenna;

24 - бортовой блок горизонтирования;24 - airborne leveling block;

25 - наземная направленная антенна;25 - ground directional antenna;

26 - наземный блок горизонтирования;26 - ground leveling block;

27 - локально-вычислительные сети;27 - local area networks;

28 - антенный коммутатор;28 - antenna switch;

29 - наземная аппаратура связи;29 - ground communication equipment;

30 - автоматизированное рабочее место;30 - workstation;

31 - одна из В вторых наземных АПД блока 33 сопряжения;31 - one of the second terrestrial ADF block 33 pair;

32 - устройство сопряжения с каналом связи;32 - a device for interfacing with a communication channel;

34 - вход/выход системы;34 - input / output system;

35 - концентратор.35 - the hub.

Двойными сплошными линиями на чертеже обозначены механические связи. Вспомогательные элементы электропитания, контроля, записи и хранения информации и другие, не влияющие на выполнение цели изобретения, не включены в структурную схему системы.The double solid lines in the drawing indicate the mechanical connection. Auxiliary elements of power supply, control, recording and storage of information and others that do not affect the fulfillment of the purpose of the invention are not included in the structural diagram of the system.

Алгоритм работы системы заключается в ее адаптации к постоянно изменяющейся помеховой обстановке и взаимному положению НК 1 и ВО 2. Эта задача решена путем организации обмена данными между оборудованием воздушных объектов 2 и наземного комплекса 1 одновременно по двум радиоканалам: узкополосному MB-диапазона и широкополосному с более высокой несущей частотой (выше 1 ГГц) направленному радиоканалам связи.The algorithm of the system is to adapt it to the constantly changing interference environment and the mutual position of the NK 1 and VO 2. This problem is solved by organizing the exchange of data between the equipment of air objects 2 and the ground complex 1 simultaneously on two radio channels: narrow-band MB-band and broadband with more high carrier frequency (above 1 GHz) to directional radio communication channels.

Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. При беспомеховой обстановке во время движения воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом 1 в MB-диапазоне. Принимаемые наземной радиостанцией 11 из канала "воздух-земля" сообщения через аппаратуру 12 передачи данных поступают в вычислитель 13 АРМ 30, построенный, например, на базе ПЭВМ серии "Багет". В вычислителе 13 АРМ 30 в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами воздушных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 13 АРМ. В некоторых случаях НК 1 может обеспечивать обмен данными только с одним ВО. При совпадении адреса воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО 2_i и состоянии его датчиков выводится на экран монитора 15 АРМ НК 1. В вычислителе 13 АРМ 30 решаются следующие задачи: прием-передача сигналов с наземной АПД 31; прием данных о фактическом положении ДНА наземной направленной антенны 25 и состоянии наземной аппаратуры 29 связи; формирование хронизирующих сигналов для переключения режимов "передача-прием" антенного коммутатора 28; формирование сигналов управления положением ДНА наземной направленной антенны 25 по азимуту и углу места, наземным блоком 26 горизонтирования и режимами работы ВО; прием и обработка сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов системы и сигналов с выхода наземного приемника 14 сигналов навигационных спутниковых систем; прием-передача данных по шине 34 потребителям информации через блок 33 сопряжения; формирование на экране монитора 15 АРМ 30 картинки в соответствии с принятой с ВО 2 информацией и вспомогательной информацией в виде графических линий, символов и других изображений; отображение квитанций и донесений о режимах работы ВО 2, НК 1, АРМ 30; слежение за местоположением всех ВО 2 в зоне радиосвязи; обеспечение постоянной радиосвязи со всеми N ВО 2; оптимальное управление их движением; решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций.A radio communication system with moving objects operates as follows. In a noise-free environment during movement, airborne objects located within the radio horizon exchange data with ground-based complex 1 in the MB band. The messages received by the ground radio station 11 from the air-to-ground channel through the data transmission apparatus 12 are sent to the computer 13 AWP 30, built, for example, on the basis of the Baget series personal computer. In the calculator 13 AWP 30, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of the air objects stored in the memory of the calculator 13 AWP. In some cases, NK 1 can provide data exchange with only one VO. If the address of the air object coincides with the address stored in the list, information about the location, movement parameters of VO 2 _i and the state of its sensors are displayed on the monitor screen 15 of the automated workplace of the NK 1. In the calculator 13 of the automated workplace 30, the following tasks are solved: reception and transmission of signals from the ground-based APD 31; receiving data on the actual position of the bottom of the ground directional antenna 25 and the state of the ground communications equipment 29; the formation of timing signals for switching the transmission-reception modes of the antenna switch 28; generation of control signals for the position of the BOTTOM of the ground directional antenna 25 in azimuth and elevation, ground leveling block 26 and operating modes; reception and processing of control signals from all electronic components of the system and signals from the output of the ground receiver 14 signals of navigation satellite systems; receiving and transmitting data on a bus 34 to information consumers through a pairing unit 33; the formation on the screen of the monitor 15 AWP 30 of the picture in accordance with the information received from VO 2 and auxiliary information in the form of graphic lines, symbols and other images; display of receipts and reports on operating modes of VO 2, NK 1, AWP 30; tracking the location of all BO 2 in the radio communication zone; providing constant radio communication with all N VO 2; optimal control of their movement; conflict resolution and other operations.

Бортовой вычислитель 3 осуществляет: прием-передачу сигналов с наземной НК 1; прием данных о фактическом положении ДНА бортовой направленной антенны 23 и состоянии бортовой аппаратуры 21 связи; формирование хронизирующих сигналов для переключения режимов "передача-прием" бортового антенного коммутатора 22; формирование сигналов управления положением ДНА бортовой направленной антенны 23 по азимуту и углу места, бортовым блоком 24 горизонтирования, режимами работы оборудования ВО; прием и обработку сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов ВО с передачей результата обработки на НК 1, сигналов с выхода бортового приемника 5 сигналов навигационных спутниковых систем; прием-передачу данных по шине 18 соответствующим потребителям информации; формирование на экране блока 6 регистрации данных картинки в соответствии с принятой с НК 1 информацией и вспомогательной информацией с узлов ВО 2 в виде графических линий, символов и других изображений; отображение команд управления с НК 1 режимами работы узлов ВО 2; слежение за местоположением НК 1 и всех ВО 2 в зоне радиосвязи; обеспечение постоянной радиосвязи с заданными с НК 1 воздушными объектами 2; оптимальное управление движением собственного ВО 2; решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций.On-board computer 3 performs: reception and transmission of signals from ground NK 1; receiving data on the actual position of the bottom of the onboard directional antenna 23 and the state of the onboard communications equipment 21; the formation of timing signals for switching the transmission-reception modes of the on-board antenna switch 22; generation of control signals for the position of the bottom of the onboard directional antenna 23 in azimuth and elevation, onboard leveling block 24, operating modes of the equipment; receiving and processing control signals from all radio electronic components of the HE with the transmission of the result of processing to NK 1, signals from the output of the on-board receiver 5 signals of navigation satellite systems; receiving and transmitting data on the bus 18 to the respective consumers of information; the formation on the screen of the unit 6 for recording image data in accordance with the information received from the TC 1 and supporting information from the nodes in 2 in the form of graphic lines, characters and other images; display of control commands with NK 1 operating modes of the VO 2 nodes; tracking the location of NK 1 and all VO 2 in the radio communication zone; provision of constant radio communication with aerial objects 2 specified with NK 1; optimal control of the movement of its own VO 2; conflict resolution and other operations.

Эти операции выполняются программно с помощью дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в "обрамление" указанных вычислителей. Все АРМ 30 идентичны по структуре и программному обеспечению. Пульт 16 управления АРМ, предназначенный для выполнения известных операций [1], может состоять, например, из клавиатуры и манипулятора графического. Число АРМ 30 определяется требуемой производительностью операторов (диспетчеров), числом потребителей информации и объемом потребляемой ими информации. Бортовой вычислитель 3 может состоять из нескольких процессоров, объединенных общей шиной. Все АРМ 30 соединены между собой и с другими блоками системы с помощью локально-вычислительных сетей 27. ЛВС 27 может состоять из нескольких интерфейсов со своими физическими линиями, например, МКИО, Ethernet, RS-232 и других [8, 9].These operations are performed programmatically with the help of additional modules structurally embedded in computers 3 and 13 or made as separate nodes included in the "frame" of these computers. All AWP 30 are identical in structure and software. The AWP control panel 16, designed to perform known operations [1], may consist, for example, of a keyboard and a graphic manipulator. The number of AWP 30 is determined by the required productivity of operators (dispatchers), the number of consumers of information and the amount of information they consume. The on-board computer 3 may consist of several processors connected by a common bus. All AWP 30 are interconnected and with other units of the system using local-area networks 27. LAN 27 may consist of several interfaces with its physical lines, for example, MKIO, Ethernet, RS-232 and others [8, 9].

Для линии связи СВЧ-диапазона в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиочастотам могут быть выбраны, например, диапазоны LDRCL - 1710-1850 МГц, RCL - 7125-8500 МГц или другие, имеющие характерные окна радиопрозрачности атмосферы. Особенностью этой радиолинии связи является то, что в ней для повышения помехозащищенности используются кодирование передаваемых данных, комбинированные методы модуляции, способы борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн, направленные антенны 23 и 25 с узкой ДНА (1-10)° [10].For a microwave communication line in accordance with the recommendations of the International Commission on Radio Frequencies, for example, the LDRCL bands - 1710-1850 MHz, RCL - 7125-8500 MHz or others having characteristic windows of radio transparency of the atmosphere can be selected. A feature of this radio link is that in order to increase the noise immunity it uses coding of transmitted data, combined modulation methods, methods of combating fading in multipath propagation of radio waves, directional antennas 23 and 25 with a narrow BOTTOM (1-10) ° [10].

Операции кодирования, модуляции и борьбы с замираниями радиосигнала осуществляются в бортовой и наземной аппаратуре связи 21 и 29. Аппаратура связи 21 и 29 состоит, например, из радиостанции СВЧ-диапазона и соответствующей аппаратуры обработки и передачи данных. Кодирование передаваемых данных может быть осуществлено, например, с помощью сверточного кодирования по Витерби с мягким решением и использованием модифицированной решающей обратной связи [6, 10]. Для борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн может быть использован, например, широкополосный сигнал и прием разнесенных во времени сигналов по схеме "РЕЙК", в которой обеспечивается разделение и адаптивное весовое сложение сигналов в динамике профиля многолучевости [6, 10]. В радиостанции для создания широкополосного сигнала может быть использован, например, метод непосредственной модуляции сигнала промежуточной частоты фазоманипулированной псевдослучайной последовательностью. В некоторых вариантах может быть использована псевдослучайная перестройка несущей частоты.The coding, modulation and anti-fading operations of the radio signal are carried out in the airborne and ground communication equipment 21 and 29. The communication equipment 21 and 29 consists, for example, of a microwave radio station and corresponding data processing and transmission equipment. The encoding of the transmitted data can be carried out, for example, using convolutional coding according to Viterbi with a soft solution and using modified decision feedback [6, 10]. To combat fading in conditions of multipath propagation of radio waves, for example, a broadband signal and reception of time-spaced signals according to the REIK scheme can be used, in which separation and adaptive weight addition of signals in the dynamics of the multipath profile can be achieved [6, 10]. In a radio station, for example, a method for directly modulating an intermediate frequency signal with a phase-manipulated pseudo-random sequence can be used to create a broadband signal. In some embodiments, pseudo-random carrier frequency tuning may be used.

В качестве антенн 23 и 25 могут быть использованы, например, активные фазированные антенные решетки или параболические антенны с электромеханическим управлением положением ДНА. Сектор сканирования луча ДНА по азимуту 360°, по углу места - практически от 0 до 180° (без учета углов закрытия и особенностей связи при углах места вблизи 90°). Управление положением ДНА выполняется, например, программно с помощью вычислителей 3, 13 и дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в "обрамление" указанных вычислителей. Сохранение положения центра ДНА в направлении на выбранный объект системы при маневрах ВО 2 или НК 1 обеспечивается с помощью блоков горизонтирования 24 и 26, управляемых с помощью данных с вычислителей 3, 13. Наведение ДНА осуществляется путем нахождения пространственного вектора между двумя объектами системы и направления по нему центров ДНА соответствующих объектов системы. Для этого с учетом тенденции (экстраполяции) движения с привязкой к единому всемирному времени используются точные координаты ВО 2 и НК 1, вычисляемые по выходным сигналам приемников 5 и 14 навигационных спутниковых систем, например, ГЛО-HACC/GPS [7]. В упрощенном варианте системы на ВО 2 может быть установлена пассивная антенна с круговой ДНА по азимуту и с небольшой направленностью по углу места с коэффициентом усиления (3-10) дБ. В этом случае блок 24 горизонтирования и функциональные связи бортового вычислителя 3 с бортовой антенной 23 и блоком 24 горизонтирования, бортовой антенны 23 и блока 24 могут отсутствовать. Для защиты антенн 23 и 25 от внешних воздействий могут быть использованы, например, радиопрозрачные укрытия, не показанные на чертеже. Для варианта использования на НК 1 параболических антенн с электромеханическим управлением положением ДНА под радиопрозрачным укрытием размещают устройства сканирования наземной антенны 25 по азимуту и углу места и соответствующие датчики, антенный коммутатор 28, блок 26 горизонтирования и для уменьшения потерь радиосигнала в антенно-фидерном тракте наземную аппаратуру 29 связи.As antennas 23 and 25, for example, active phased antenna arrays or parabolic antennas with electromechanical control of the position of the bottom of the beam can be used. Sector for scanning the beam of the bottom beam in azimuth of 360 °, in elevation - practically from 0 to 180 ° (excluding closing angles and communication features at elevation angles near 90 °). The position control of the BOTTOM is performed, for example, programmatically with the help of calculators 3, 13 and additional modules structurally embedded in calculators 3 and 13 or made in the form of separate nodes included in the "frame" of these calculators. Maintaining the position of the center of the DND in the direction toward the selected system object during the maneuvers of VO 2 or NK 1 is provided by means of leveling blocks 24 and 26, controlled by data from calculators 3, 13. The DND is guided by finding the spatial vector between two objects of the system and the direction in DND centers of the corresponding system objects. For this, taking into account the tendency (extrapolation) of movement with reference to the unified universal time, the exact coordinates of VO 2 and NK 1 are used, calculated from the output signals of receivers 5 and 14 of navigation satellite systems, for example, GLO-HACC / GPS [7]. In a simplified version of the system, a passive antenna with a circular bottom beam in azimuth and with a small directivity in elevation with a gain of (3-10) dB can be installed on VO 2. In this case, the leveling unit 24 and the functional connections of the on-board computer 3 with the on-board antenna 23 and the 24-leveling unit, on-board antenna 23 and block 24 may be absent. To protect the antennas 23 and 25 from external influences, for example, radiotransparent shelters not shown in the drawing can be used. For the option of using parabolic antennas with electromechanical control of the BOTTOM position on NK 1 under a radiotransparent shelter, scanning devices for the ground antenna 25 in azimuth and elevation and corresponding sensors, antenna switch 28, leveling block 26, and ground equipment to reduce radio signal loss in the antenna-feeder path 29 connections.

Информация блоков 12, 14, 20 обрабатывается в вычислителе 13 одного из АРМ, например первого. Полученные по ЛВС 27 данные распределяются между остальными вычислителями 13 АРМ 30 и, при необходимости, передаются через одну из В вторых наземных АПД 31 блока 33 сопряжения и устройство 32 сопряжения с каналом связи блока сопряжения 33 по шине 34 соответствующему потребителю информации. Сообщения от потребителя информации передаются на вычислители 13 АРМ 30 и ВО 2 через те же узлы, но в обратном порядке. В зависимости от объема требуемой информации для обработки и формирования сообщений потребителю могут быть использованы несколько АРМ 30. Обмен данными по ЛВС 27 организуется с помощью концентратора 35, который может быть выполнен, например, в виде оконечного устройства для интерфейса МКИО [8, 9].Information blocks 12, 14, 20 is processed in the calculator 13 of one of the workstation, for example the first. The data obtained via LAN 27 is distributed between the other computers 13 of the AWP 30 and, if necessary, is transmitted through one of the second terrestrial ADFs 31 of the interface unit 33 and the interface unit 32 to the communication channel of the interface unit 33 via the bus 34 to the corresponding information consumer. Messages from the consumer of information are transmitted to the computers 13 AWP 30 and VO 2 through the same nodes, but in the reverse order. Depending on the amount of information required for processing and generating messages to the consumer, several AWS 30 can be used. Data exchange via LAN 27 is organized using a hub 35, which can be performed, for example, as a terminal device for the ICIE interface [8, 9].

При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО 2, или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, программно определяется один из ВО 2, который назначается ретранслятором сообщений, условно обозначенный на чертеже цифрой 2₁. Ретрансляция данных осуществляется в MB-диапазоне и СВЧ-диапазоне (при необходимости). В СВЧ-диапазоне ДНА на сторонах приема и передачи должны быть направлены друг на друга. При постоянном изменении дальности между взаимодействующими ВО 2 в качестве ретранслятора может быть определен любой из N воздушных объектов, местоположение которого оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ВО 2. В этом случае автоматически или оператором АРМ 30 назначается ВО 2₁, который в течение определенного времени будет использоваться в качестве ретранслятора. По анализу местоположения и параметров движения остальных ВО 2 в вычислителе 13 АРМ определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК 1 за радиогоризонт воздушному объекту, а для радиолинии СВЧ-диапазона - положение ДНА на приемной и передающей сторонах.When you go beyond the radio horizon, at least one of the VO 2, or approaching the border of a stable radio communication zone, one of the VO 2 is determined by software, which is assigned by the message relay, conventionally indicated in the drawing by the number 2 ₁ . Data relaying is carried out in the MB-band and the microwave band (if necessary). In the microwave range, the bottoms on the receiving and transmitting sides should be directed at each other. With a constant change in the distance between the interacting VO 2, any of the N airborne objects whose location is optimal with respect to the NK 1 and all the other VO 2s can be determined as a repeater. In this case, the VO 2 ₁ is automatically assigned by the operator or AWP 30, which during a certain time will be used as a repeater. By analyzing the location and movement parameters of the remaining VO 2s, the AWP calculator 13 determines the optimal delivery paths for messages to an airborne object remote from the NK 1 beyond the radio horizon, and the position of the BOTTOM on the receiving and transmitting sides for the microwave line.

Узлы 7, 8, 9, составляющие основу бортового комплекса связи MB-диапазона, и узлы 10, 11, 12, составляющие основу наземного комплекса связи MB-диапазона, для повышения надежности связи могут зарезервированы. Тогда один их входов/выходов бортового вычислителя 3 должен быть подключен ко второй цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 7, 8, 9, а на НК 1 один их входов/выходов наземного вычислителя 13 любого из АРМ 30 также должен быть подключен к соответствующей цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 12, 11, 10. В этом случае в наземном вычислителе 13 одного из АРМ, определенного ведущим, осуществляются операции оценки достоверности информации, принимаемой с ВО 2 по двум MB каналам, и обработки наиболее ценной, достоверной информации.The nodes 7, 8, 9, which form the basis of the onboard communication complex of the MB-band, and the nodes 10, 11, 12, which form the basis of the ground-based communication complex of the MB-band, can be reserved to increase the reliability of communication. Then one of the inputs / outputs of the on-board computer 3 must be connected to the second chain, consisting of nodes 7, 8, 9 connected in series, and on NK 1 one of the inputs / outputs of the ground computer 13 of any of the AWS 30 must also be connected to the corresponding chain consisting of series-connected nodes 12, 11, 10. In this case, in the ground computer 13 of one of the workstations defined by the master, the operations of evaluating the reliability of information received from VO 2 through two MB channels and processing the most valuable, reliable inf rmatsii.

Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) воздушных объектов 2, может быть доставлено N-му ВО 2_N. Для этого на НК 1 в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номер ВО 2₁, назначенного ретранслятором, и адреса воздушных объектов 2_i, обеспечивающих заданный трафик сообщения. При помеховой обстановке трафики для радиосигналов MB-диапазона и СВЧ-диапазона могут быть различные. Принятые данные обрабатываются в блоке 17 анализа типа сообщений воздушного объекта 2. Если сообщение предназначено для данного ВО 2, то после анализа решается вопрос о направлении данных на блок 6 регистрации или по двунаправленной шине 18 на систему управления ВО, не указанную на фигуре, или, при работе в режиме ретрансляции, о передаче данных на соседний ВО 2_i. Для исключения коллизий минимизируется число разрядов в передаваемом сообщении, а ретрансляция данных осуществляется последовательно во времени.A message from NK 1 through a sequential chain consisting of (N-1) air objects 2 can be delivered to N-th VO 2 _N. To do this, on NK 1 in the shaper 20 of the type of relayed messages, the number BO 2 ₁ assigned by the relay and the addresses of the air objects 2 _i providing the specified message traffic are laid down in predetermined bits of the transmitted codogram. In an interference environment, the traffic for the MB and microwave radio signals may be different. The received data is processed in block 17 of the analysis of the type of messages of the airborne object 2. If the message is intended for this VO 2, then after analysis the issue of sending data to the registration block 6 or via a bi-directional bus 18 to the VO control system not indicated in the figure is solved, or, when operating in relay mode, about data transmission to the neighboring VO 2 _i . To avoid collisions, the number of bits in the transmitted message is minimized, and the data is relayed sequentially in time.

При обмене данными по линиям "воздух-земля", "воздух-воздух", особенно при наличии помеховой обстановки, снижения достоверности передачи данных в MB-диапазоне управление трафиком СВЧ-радиосигнала осуществляется с наземного вычислителя 13 в соответствии с алгоритмом, заключающемся в том, что на передающей стороне соответствующего ВО 2 наводят диаграмму направленности антенны на диаграмму направленности антенны приемной стороны выбранного для ретрансляции ВО 2 и передают сигналы. На приемной стороне известными способами [5, 6] измеряют достоверность передачи информации. Полученную оценку передают в обратном направлении. Эти данные с привязкой к единому времени и координатам (местоположению) ВО 2 запоминаются для дальнейшего использования в процессе связи. Затем на передающей стороне оценивают уровень достоверности передачи информации, приходящей с направления приемной стороны. При низкой достоверности с помощью обработки данных о положении всех ВО 2, хранимых в наземном вычислителе 13, выбирают маршрут ретрансляции. В следующий момент времени диаграммы направленности антенны передающей и диаграмму направленности антенны приемной стороны устанавливаются друг на друга в соответствии с выбранным маршрутом.When exchanging data on the lines of "air-ground", "air-air", especially in the presence of interference conditions, reducing the reliability of data transmission in the MB band, traffic control of the microwave radio signal is carried out from the ground computer 13 in accordance with the algorithm, which consists in that on the transmitting side of the corresponding VO 2 induce the radiation pattern of the antenna on the radiation pattern of the antenna of the receiving side selected for relaying VO 2 and transmit signals. On the receiving side by known methods [5, 6], the reliability of information transmission is measured. The resulting estimate is passed in the opposite direction. This data with reference to a single time and coordinates (location) of VO 2 is stored for further use in the communication process. Then, on the transmitting side, the reliability level of information transmission coming from the direction of the receiving side is estimated. With low reliability, by processing data on the position of all BO 2 stored in the ground computer 13, a relay route is selected. At the next point in time, the transmitting antenna patterns and the receiving side antenna patterns are set on top of each other in accordance with the selected route.

Для последовательного выполнения этих операций в заданный момент времени определяется текущее местоположение всех ВО 2 и НК 1, вычисляются в наземном вычислителе 13 экстраполяционные точки нахождения соответствующих объектов системы во время планируемого сеанса связи, осуществляется взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн НК 1 и первого (в порядке обслуживания) ВО 2 и слежение за ним во время движения. Затем проводят обмен данными между соответствующими объектами системы, и после получения подтверждения о приеме эту процедуру повторяют со вторым ВО 2 и так далее. При совпадении направления на i-й ВО 2 с направлением на источник помех, положение которого определено в наземном вычислителе 13 по результатам оценки достоверности принятой информации со всех ВО 2, вычисляется оптимальный маршрут передачи данных на i-й ВО 2 через другие воздушные объекты, работающие в режиме ретрансляции. В НК 1 и в выбранных для ретрансляции ВО 2 с помощью соответствующих вычислителей осуществляется взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн и слежение за соответствующими объектами во время их движения. Для этого с наземного вычислителя 13 НК 1, имеющего больший объем информации о воздушной ситуации в своей зоне ответственности по сравнению с бортовыми вычислителями ВО 2, постоянно осуществляется обмен соответствующими сообщениями со всеми ВО 2.To perform these operations sequentially at a given point in time, the current location of all VO 2 and NK 1 is determined, the extrapolation points of the corresponding system objects during the planned communication session are calculated in the ground computer 13, the centers of the radiation patterns of the NK 1 and the first antennas are mutually guided (in order maintenance) IN 2 and tracking him while driving. Then, data is exchanged between the corresponding objects of the system, and after receiving confirmation of admission, this procedure is repeated with the second VO 2 and so on. If the direction to the i-th airfield 2 coincides with the direction to the interference source, the position of which is determined in the ground computer 13 based on the results of evaluating the reliability of the received information from all airplanes 2, the optimal data transmission route to the i-th airfield 2 through other airborne objects operating in relay mode. In NK 1 and in VO 2 selected for relaying using appropriate calculators, the centers of the antenna radiation patterns are mutually guided and the corresponding objects are tracked during their movement. To do this, from the ground computer 13 NK 1, which has a greater amount of information about the air situation in its area of responsibility compared with the airborne computers VO 2, the corresponding messages are constantly exchanged with all VO 2.

После получения на НК 1 подтверждения о достоверном приеме информации на ВО 2 в вычислителе 13 АРМ 30 автоматически формируется следующее сообщение в адрес управляемого ВО 2. Это сообщение, пройдя по той же рассмотренной ранее цепочке, но только в обратном порядке, поступает на соответствующий бортовой вычислитель 3 и, при необходимости, отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных.After receiving confirmation on the NK 1 about the reliable reception of information on the VO 2 in the computer 13 AWP 30, the following message is automatically generated to the address of the managed VO 2. This message, having passed through the same chain considered earlier, but only in the reverse order, is sent to the corresponding on-board computer 3 and, if necessary, is displayed on the screen of the airborne data recording unit 6.

Для удобства разрешения оператором НК 1 конфликтной ситуации при наличии помеховой обстановки на экран каждого монитора 15 АРМ 30 НК 1 может выводиться положение каждого ВО 2 относительно НК 1. Для этого, программно, с помощью вычислителя 13 АРМ выделяются части пространства, в которых помеховая ситуация в вероятностном смысле менее напряженная, и через находящиеся там ВО 2 осуществляется трафик. Для отображения тенденции движения каждого ВО 2 на экране монитора 15 АРМ вычислителем 13 АРМ 30 формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ВО 2 и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВО 2 через заданный интервал времени. По мере движения ВО 2 устаревающие отметки стираются. Положение трассы полета всех ВО 2 в зоне обслуживания НК 1 сохраняются в памяти вычислителя 13 АРМ на заданный период времени.For the convenience of resolving a conflict situation by the NK 1 operator in the presence of an interference situation, the position of each VO 2 relative to the NK 1 can be displayed on the screen of each monitor 15 AWP 30 NK 1. For this, parts of the space in which the interference situation the probabilistic sense is less stressful, and traffic is carried out through the VO 2 located there. To display the movement trend of each VO 2 on the monitor screen 15 AWP by the calculator 13 AWP 30, marks are formed that characterize the previous location of BO 2 and extrapolation marks that characterize the location of BO 2 after a given time interval. As the VO 2 moves, the outdated marks are erased. The position of the flight path of all VO 2 in the service area of NK 1 is stored in the memory of the computer 13 AWP for a given period of time.

При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ВО 2 в соответствии с категориями срочности, принятыми в системе радиосвязи с воздушными объектами, в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранное ВО 2_i с учетом времени реакции ВО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемая на ВО 2_i информация отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов.When priority messages for VO 2 are transmitted from NK 1 in accordance with the categories of urgency adopted in the radio communication system with airborne objects, in the shaper 20 of the type of relayed messages in the message header a prohibition code for transmitting other messages for the time allotted for broadcasting data from NK 1 to the selected VO 2 _i taking into account the response time of VO 2 to the received message and the delay time in the processing paths of discrete signals. The information received at VO 2 _i is displayed on the screen of the airborne data recording unit 6 in the form of alphanumeric characters or in the form of dots and vectors.

Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В вычислителях 3 и 13 определяется время "старения" информации, и, если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно "стирается" и посылается запрос на повторную передачу сообщения.The remaining lower priority messages in accordance with the exchange protocol are in the queue of the corresponding category of urgency. In computers 3 and 13, the “aging” time of the information is determined, and if the message has not been transmitted to the communication channel for a certain period of time, then it is “erased” and a request is sent to retransmit the message.

В обычном режиме в беспомеховой обстановке с НК 1, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ВО 2 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) с любого из пультов 16 управления АРМ 30 сообщение отображается на мониторе 15 АРМ и параллельно на НК 1 после прохождения сигнала через вычислитель 13 АРМ 30, аппаратуру передачи данных 12, радиостанцию 11, антенну 10 и на ВО 2 - через бортовые: антенну 9, радиостанцию 8, аппаратуру передачи данных 7 поступает в бортовой вычислитель 3, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ВО 2. Если адреса совпадают, то сообщение передается в блок 17 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации служебной части полученного сообщения и определения режима работы аппаратуры ВО 2. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя 3 и при необходимости выводится на экран блока 6 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения.In normal mode, in an interference-free environment with NK 1, when signal retransmission is not required, an address interrogation of VO 2 is carried out by forming a message for transmission to the radio channel in accordance with the exchange protocol. The message dialed by the operator (dispatcher) from any of the AWP 30 control panels 16 is displayed on the AWP monitor 15 and in parallel on the NK 1 after the signal has passed through the AWP 30 calculator 13, data transmission equipment 12, radio station 11, antenna 10, and BO 2 through on-board : antenna 9, radio station 8, data transmission equipment 7 enters the on-board computer 3, where the address received in the message is identified with its own address VO 2. If the addresses match, the message is transmitted to the analysis unit 17 of the type of relayed message for I decrypt the service part of the received message and determine the operating mode of the VO 2 equipment. The information part of the message is recorded in the memory of the on-board computer 3 and, if necessary, displayed on the screen of the data recording unit 6, which can be made in the form of a monitor or other display device.

В зависимости от числа воздушных объектов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в системе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями и эффективного управления полетом ВО 2. При изменении помеховой обстановки, взаимного положения НК 1 и ВО 2, нарушения режима полета воздушного объекта и других параметров в вычислителях 3 и 13 автоматически формируется предупреждающий сигнал о возможном "обрыве" связи, информация о котором выводится на экраны блока 6 регистрации данных и монитора 15 АРМ. Визуальная картинка может быть усилена звуковым эффектом. При использовании определенного формата заголовка сообщения с выхода бортовых формирователей 19 типа ретранслируемых сообщений может быть использован режим свободного доступа со стороны других воздушных объектов 2 или режим выделения временного интервала для организации обмена данными с наземным комплексом 1.Depending on the number of airborne objects and the number of interrogations of messages in the radio channel, the system uses dynamic algorithms for exchanging messages and effectively controlling the flight of VO 2. When changing the jamming situation, the relative position of NK 1 and VO 2, violation of the flight mode of the air object and other parameters in the computers 3 and 13, a warning signal is automatically generated about a possible “disconnection” of communication, information about which is displayed on the screens of the data recording unit 6 and the workstation monitor 15. The visual picture can be enhanced with a sound effect. When using a certain format of the message header from the output of airborne formers of the type of relayed messages, the free access mode from other air objects 2 or the time slot allocation mode can be used to organize data exchange with the ground complex 1.

В результате анализа состояния и загрузки каналов MB- и СВЧ- диапазонов радиосвязи в вычислителе 13 АРМ 30 НК 1 и выбора лучшего из них определяется число столкновений сообщений в каналах связи, и, когда это число превышает предельно допустимое, система переходит в режим адресного опроса для упорядочения работы канала передачи данных "воздух-земля" и повышения качества управления. Для того чтобы избежать столкновений в радиоканале связи при одновременной передаче несколькими объектами, вычислителями 3 и 13 может осуществляться, например, контроль несущей при воздействии на радиостанцию преамбулы или заголовка (служебной части сообщений). Подготовленное сообщение с ВО 2 передается только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь воздушных объектов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал занят, в вычислителях 3 и 13 может формироваться, например, псевдослучайная задержка передачи сообщений от воздушных объектов 2 и НК 1 - для каждого объекта своя.As a result of analyzing the state and loading of the MB- and microwave-frequency channels of the radio communication in the calculator 13 AWP 30 NK 1 and choosing the best one, the number of collisions of messages in the communication channels is determined, and when this number exceeds the maximum allowable, the system switches to the address polling mode for streamlining the operation of the air-ground data transmission channel and improving the quality of control. In order to avoid collisions in the radio communication channel during simultaneous transmission by several objects, computers 3 and 13 can, for example, carry out monitoring of the carrier when the preamble or the header (the service part of messages) is exposed to the radio station. A prepared message from VO 2 is transmitted only when the radio channel is free. In order to spread in time the moments of contacting airborne objects at a time when they found that the radio channel is busy, in computers 3 and 13, for example, a pseudo-random delay in transmitting messages from airborne objects 2 and NK 1 can be formed - for each object .

В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только НК 1. Если воздушные объекты 2 сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные воздушные объекты в MB-диапазоне и в СВЧ-диапазоне о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении, и случайным образом в выделенных им временных слотах распределяют передаваемые сообщения. На каждом из ВО 2 в вычислителе 3 оценивается уровень принимаемого сигнала несущей частоты в радиоканале и обрабатываются для выбора интервалов передачи точные по времени импульсы синхронизации с выхода приемников глобальных навигационных систем. При совпадении расчетного интервала передачи с установленной очередностью воздушный объект 2 начинает передачу собственного пакета данных в выделенном интервале времени.In address polling mode, only NK 1 can be a communication initiator. If air objects 2 were formed for message transmission and found that the radio channel is free, then they inform other air objects in the MB-band and in the microwave range about the beginning of the data transfer cycle, including number of their location, and randomly distribute the transmitted messages in the time slots allocated to them. On each of VO 2 in calculator 3, the level of the received carrier frequency signal in the radio channel is estimated and time-accurate synchronization pulses from the output of the receivers of global navigation systems are processed to select transmission intervals. When the calculated transmission interval coincides with the established sequence, the air object 2 starts transmitting its own data packet in the selected time interval.

Формирователи 20 и 19 типа ретранслируемых сообщений, пульт 16 управления в НК 1 позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналам "воздух-земля" MB- и СВЧ-диапазонов взамен существующей речевой информации. Они обеспечивают выбор элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набор произвольного текста. Отображение набираемых на наземном пульте 16 управления и принятых с ВО 2 сообщений осуществляется на экране монитора 15 АРМ 30 НК 1. Формирователи 20 и 19 типа ретранслируемых сообщений могут быть выполнены в виде отдельных узлов или программными методами с помощью вычислителей 3 и 13.Shapers 20 and 19 of the type of relayed messages, control panel 16 in NK 1 allow for the exchange of digital data on the air-ground channels of the MB and microwave ranges instead of existing voice information. They provide a choice of permission / information / request message elements that correspond to the accepted speech phraseology, and a set of arbitrary text. The display of the messages dialed on the ground control panel 16 and received from the VO 2 is carried out on the monitor screen 15 of the AWP 30 of the NK 1. Shapers 20 and 19 of the type of relayed messages can be made in the form of separate nodes or by software using calculators 3 and 13.

Сообщения с выходов приемников 5 и 14 сигналов навигационных спутниковых систем, например ГЛОНАСС/GPS, записываются в память вычислителей 3 и 13 с привязкой к глобальному времени. В вычислителях 3 и 13 эти данные используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО в зоне радиосвязи НК 1, а также для ориентирования в пространстве диаграмм направленности антенн 23 и 25 ВО 2 и НК 1 соответственно, в том числе при мобильном исполнении НК 1. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ВО 2 в вычислителе 3 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ВО 2.Messages from the outputs of the receivers 5 and 14 of the signals of navigation satellite systems, for example GLONASS / GPS, are recorded in the memory of computers 3 and 13 with reference to global time. In computers 3 and 13, this data is used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each HE in the radio communication zone of NK 1, as well as to orient the spatial patterns of the antenna patterns 23 and 25 of VO 2 and NK 1, respectively, including when the mobile version of NK 1 Depending on the selected time interval for the issuance of messages about the location of VO 2 in the computer 1 at the specified time, a corresponding message is generated with reference to the global time for measuring the coordinates of VO 2.

Принятые на НК 1, представляющем собой наземный пункт приема, передачи, обработки и отображения информации, навигационные сообщения от всех ВО 2 обрабатываются в вычислителе 13 АРМ и выводятся на экран монитора 15 АРМ 30. Точка, характеризующая местоположение НК 1, обычно размещается в центре экрана монитора 15 АРМ 30. ВО 2, находящиеся вблизи зоны устойчивой радиосвязи, выделяются от остальных, например, цветом отметки на экране монитора 15 АРМ, и для них в вычислителях 3 и 13 начинается решение задачи выбора оптимального пути трансляции управляющих сообщений от НК 1 на выбранное ВО 2. Для этого постоянно в вычислителе 13 одного или одновременно нескольких АРМ 30 известными методами [5, 6] оцениваются зоны устойчивой радиосвязи для НК 1 и всех ВО 2. Наличие приемника 14 сигналов навигационных спутниковых систем позволяет проводить управление ВО 2 и с мобильного НК 1. В аппаратуре передачи данных 7 и 12 осуществляются известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования и другие [5, 6].Received on the NK 1, which is a ground-based point of reception, transmission, processing and display of information, navigation messages from all VO 2 are processed in the calculator 13 AWP and displayed on the monitor screen 15 AWP 30. The point characterizing the location of the NK 1 is usually located in the center of the screen monitor 15 AWP 30. VO 2 located near the stable radio communication zone are distinguished from the rest, for example, by the color of the mark on the monitor screen 15 arm, and for them in computers 3 and 13 the solution of the problem of choosing the optimal transmission path for control messages from NK 1 to the selected VO 2. For this, the stable radio communication zones for NK 1 and all VO 2 are constantly evaluated in the computer 13 of one or several AWS 30 using known methods [5, 6]. The presence of the receiver 14 signals of navigation satellite systems allows control VO 2 and from mobile NK 1. In the data transmission equipment 7 and 12, well-known operations are carried out: modulation and demodulation, encoding and decoding, and others [5, 6].

На момент подачи заявки разработаны алгоритмы и программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы 1-20 одинаковые с прототипом. Оборудование, реализующие функции узлов 21-35, выпускается серийно. Вычислители 3 и 13 могут быть выполнены, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems и ЭВМ типа "Багет-01-07" ЮКСУ.466225.001 соответственно.At the time of application, algorithms and software of the inventive radio communication system have been developed. Nodes 1-20 are the same as the prototype. Equipment that implements the functions of nodes 21-35, is mass-produced. Computers 3 and 13 can be performed, for example, on a processor board 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card manufactured by Octagon Systems and a baguette-01-07 computer YuKSU.466225.001, respectively.

Использование заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами позволяет:Using the inventive radio communication system with moving objects allows you to:

- повысить помехозащищенность передачи данных в условиях многолучевого распространения радиоволн и связанных с ним частотно-селективных замираний;- to increase the noise immunity of data transmission in the conditions of multipath propagation of radio waves and related frequency selective fading;

- обеспечить более высокую скорость передачи информации, благодаря организации широкополосной радиолинии в СВЧ-диапазоне;- to provide a higher speed of information transfer due to the organization of a broadband radio line in the microwave range;

- осуществлять управление воздушным движением в помеховой обстановке за счет одновременного обмена данными по радиоканалам MB- и СВЧ-диапазонов и выбора лучшего из них;- to carry out air traffic control in an interference environment due to the simultaneous exchange of data on the MB and microwave radio channels and choosing the best of them;

- обеспечить беспровальное сопровождение N воздушных объектов по трассе за счет непрерывного обмена информацией о местоположении и состоянии бортовых систем;- to provide wireless tracking of N air objects along the route due to the continuous exchange of information about the location and condition of on-board systems;

- повысить уровень безопасности полетов за счет предоставления пилоту ВО и оператору НК информации о воздушном объекте и о ситуации вокруг него с точностью глобальной навигационной спутниковой системы (для GPS - 7 м, в режиме передачи дифференциальных поправок - 1 м [7]).- to increase the level of flight safety by providing the HE pilot and the NK operator with information about the air object and the situation around it with the accuracy of the global navigation satellite system (for GPS - 7 m, in the mode of transmitting differential corrections - 1 m [7]).

Система может быть использована для обмена данными между подвижными объектами и управления движением любого ВО, в том числе дистанционно управляемого беспилотного летательного аппарата.The system can be used to exchange data between moving objects and control the movement of any aircraft, including a remotely controlled unmanned aerial vehicle.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. В.В.Бочкарев, Г.А.Крыжановский, Н.Н.Сухих. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта. М.: Транспорт, 1999. 319 с.1. V.V. Bochkarev, G.A. Kryzhanovsky, N.N. Sukhikh. Automated air traffic control. M.: Transport, 1999.319 s.

2. AC №1401626, М. кл. Н04В 7/26, H04L 27/00. БИ №21, 1988.2. AC No. 1401626, M. cl. H04B 7/26, H04L 27/00. BI No. 21, 1988.

3. Патент РФ №195774, М. кл. Н04В 7/26, 2002.3. RF patent No. 195774, M. cl. HB04 7/26, 2002.

4. Патент РФ №44907 U1, М. кл. Н04В 7/00, 2005 (прототип).4. RF patent No. 44907 U1, M. cl. HB04 7/00, 2005 (prototype).

5. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М.Тепляков и др. Под ред. И.М.Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982.5. Radio transmission systems: Textbook. manual for universities / I.M. Teplyakov and others. Ed. I.M. Teplyakova. - M.: Radio and Communications, 1982.

6. Уильям К.Ли. Техника подвижных систем связи. - М.: Радио и связь, 1985, 391 с.6. William C. Lee Technique of mobile communication systems. - M.: Radio and Communications, 1985, 391 p.

7. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.7. GPS - a global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.

8. К.Э.Эрглис. Интерфейсы открытых систем. - М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 256 с.8.K.E. Erglis. Interfaces of open systems. - M .: Hotline-Telecom, 2000 .-- 256 s.

9. А.А.Мячев. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 350 с.9. A.A. Myachev. Interfaces of computer technology. Encyclopedic reference book. - M.: Radio and Communications, 1993 .-- 350 p.

10. В.В.Бортников, С.С.Ананченков. Помехоустойчивость двоичных сигналов в марковском канале с замираниями. - Изв. вузов MB и ССО СССР, Радиотехника, 1984, т.24, №10. С.78-80.10.V.V.Bortnikov, S.S. Ananchenkov. Interference immunity of binary signals in a Markov channel with fading. - Izv. universities MB and MTR of the USSR, Radio Engineering, 1984, t.24, No. 10. S.78-80.

Claims

A radio communication system with moving objects, consisting of a ground-based complex (NK) containing a ground-based antenna, a radio station connected by two-way communications via data transmission equipment to the corresponding first input / output of a workstation computer, the first input of which is connected to a navigation satellite signal receiver systems, the second input is to the AWP control panel, and the output is to the AWP monitor, a relay type shaper connected to the corresponding input of the AWP calculator, N mobile airborne objects (AO), each of which includes on-board sensors, an on-board receiver of signals from navigation satellite systems, an analyzer of the type of received messages and an on-board driver of the type of relayed messages, each of which is connected to the corresponding inputs of the on-board computer, the output of which is connected to the input data recording unit, and input / output - to the bi-directional bus of the control system of a moving air object, the on-board computer through series-connected on-board devices the data transmission atura and the radio station are connected to the on-board antenna, and the data transmission from the ND is provided through a chain of series-connected first mobile airborne objects, the second mobile airborne object and further to the Nth mobile airborne object, and data transmission from the Nth mobile airborne facility to the ground-based complex is carried out in the reverse order, characterized in that on-board communication equipment, on-board directional antenna, on-board antenna com, are additionally introduced at a mobile airborne facility a mutator, an onboard leveling block, each of which is connected by two-way communications with the corresponding inputs / outputs of an on-board computer, configured to identify the address received in the message and ensure data exchange with moving air objects, the onboard leveling unit is connected to the onboard directional antenna by mechanical connections, onboard communication equipment through a series-connected on-board antenna switch, on-board directional antenna via ether a terrestrial directional antenna, and in the terrestrial complex, a hub connected to local area networks, which, in turn, are connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of a terrestrial directional antenna, a terrestrial antenna switch, ground communication equipment, each of the A workstations consisting of an AWP calculator, configured to determine the optimal message delivery paths for mobile airborne objects and connected to the output of the AWP control panel and to the input of the AWP monitor, to each of B interface units consisting of series-connected second ground-based data transmission equipment and an interface device with a communication channel, the input / output of which is the input / output of the system, the directional antenna through the antenna switch is connected by two-way communication with the corresponding input / output of ground-based communication equipment, ground the leveling unit is connected to the ground directional antenna by mechanical connections, in the relay and data exchange modes, the onboard directional antenna of the 1st mobile carrier ear object is connected over the air from an onboard directional antenna 2nd air movable object and so on until the N-th object movable air.