RU2427078C1 - System for radio communication with mobile objects - Google Patents
System for radio communication with mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427078C1 RU2427078C1 RU2010114464/09A RU2010114464A RU2427078C1 RU 2427078 C1 RU2427078 C1 RU 2427078C1 RU 2010114464/09 A RU2010114464/09 A RU 2010114464/09A RU 2010114464 A RU2010114464 A RU 2010114464A RU 2427078 C1 RU2427078 C1 RU 2427078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- software
- ground
- board
- antenna
- communication
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосистемам обмена данными и может быть использовано для помехозащищенного информационного обмена между подвижными объектами (ПО) 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 objects (PO) 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 ПО и наземными службами следует отнести недостаточную помехозащищенность канала MB диапазона.The disadvantages of the presented messaging system between the on-board electronic equipment of the software and ground services include the insufficient noise immunity of the MB channel.
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми в соответствии с заложенными алгоритмами осуществляется обмен данными. 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 (АРМ) 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 избегания 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, in accordance with the laid down algorithms, data is exchanged. 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 movable air objects implemented with the help of a workstation computer (AWP) 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 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 ПО осуществляется по каналам «воздух-земля» в MB диапазоне. Радиосигналы MB диапазона распространяются в пределах прямой видимости. Антенны на ПО 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 software is carried out via air-ground channels in the MB range. MB range radio signals travel within line of sight. Antennas for software and NK - omnidirectional for the convenience of providing communications when moving objects.
При уменьшении высоты полета ПО ниже допустимой или нахождения ПО 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 ПО. Поэтому в условиях высокой динамики изменения воздушной обстановки возникают трудности управления воздушным движением.If the flight altitude decreases below the permissible level or the software is located 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 software. 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 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 ПО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ПО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному подвижному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1)-го воздушных объектов, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ПО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ПО 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 ПО.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 through data transmission equipment go to a computer-based computer workstation, 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 their memory airborne computers. If the address of the moving air object coincides with the address stored in the list, information about the location, motion parameters of the software and the state of its sensors is displayed on the monitor screen of the ground workstation. In the PC-based automated workstation computer, the problem of providing constant radio communication with all N software is solved. When going beyond the radio horizon, at least one of the software or approaching the border of a stable radio communication zone, one of the software is determined by software, which is assigned by the relay of messages. Based on the results of the analysis of the location and motion parameters of the remaining software, the optimal paths for message delivery to the selected mobile airborne object remote from the spacecraft for the radio horizon are determined. The message from the SC through a serial chain consisting of the (N-1) -th airborne objects can be delivered to the N-th software. To do this, on the NK in the shaper of the type of relayed messages, the number of the software 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 on the software are analyzed in a message type analysis unit. After analysis, the issue of sending data via a bi-directional bus to the object’s control system or relaying them to neighboring software is resolved.
В обычном режиме с НК, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ПО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ПО после прохождения через 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 ПО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных.In the normal mode with NK, when signal relaying is not required, an address polling of the software 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 software enters the on-board computer, where the identification of the address received in the message with the own address of the moving air object takes place. 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 software hardware 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 ПО 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 ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО 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. The display of dialed and received messages is carried out on the software data recording unit and the workstation monitor 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 software. Received on the NK navigation messages from all software are processed in the calculator and displayed on the workstation monitor screen.
Бортовой вычислитель ПО осуществляет: обработку принимаемых (передаваемых) сигналов по широкополосной линии связи с НК; прием данных о фактическом положении диаграммы направленности (ДН) бортовой направленной антенны и состоянии бортовой аппаратуры связи; формирование синхронизирующих сигналов для переключения режимов «передача-прием» бортового антенного коммутатора, формирования сигналов управления положением ДН бортовой направленной антенны по азимуту и углу места для бортового блока горизонтирования.The on-board computer calculator performs: processing of received (transmitted) signals over a broadband communication line with the NK; receiving data on the actual position of the radiation pattern (ND) of the airborne directional antenna and the state of the airborne communication equipment; generation of synchronizing signals for switching the transmission-reception modes of the onboard antenna switch, generation of control signals for the position of the bottom beam of the onboard directional antenna in azimuth and elevation for the onboard leveling block.
Для широкополосной 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 широкополосной радиолинии связи является то, что в наземной и бортовой аппаратуре связи используются кодирование передаваемых данных, комбинированные методы модуляции, способы борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн, а также направленные антенны с узкой ДНА (1-10)° [10].For a broadband microwave communication line in accordance with the recommendations of the International Commission on Radio Frequencies, for example, the LDRCL bands (1710-1850) MHz, RCL bands (7125-8500) MHz or others having characteristic windows of radio transparency of the atmosphere can be selected. A feature of a broadband radio communication line is that in terrestrial and airborne communication equipment, encoding of transmitted data, combined modulation methods, methods of combating fading in multipath propagation of radio waves, and directional antennas with a narrow BOTTOM (1-10) ° are used [10].
Сообщения с выходов бортового и наземного приемников сигналов навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записываются в память соответствующих вычислителей с привязкой к глобальному времени. В вычислителях эти данные используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО в зоне радиосвязи НК, а также для ориентирования в пространстве диаграмм направленности антенн ПО и НК соответственно. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК сообщений о местоположении ПО в бортовом вычислителе в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО. С НК осуществляется управление действиями наземных и воздушных подвижных объектов (НПО) и (ВПО), находящихся в зоне связи соответствующего НК.Messages from the outputs of the airborne and ground-based receivers of the signals of navigation satellite systems, for example, GLONASS / GPS, are recorded in the memory of the respective computers with reference to global time. In calculators, this data is used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each software in the radio communication area of the satellite, as well as to orient the spatial patterns of the antenna patterns of the software and satellite, respectively. Depending on the selected time interval for the issue of messages on the software location in the on-board computer at the specified time, a corresponding message is generated with reference to the global time for measuring the coordinates of the software. With NK, the actions of ground and air moving objects (NPOs) and (VPO) located in the communication zone of the corresponding NK are controlled.
Однако прототипу присущи следующие недостатки.However, the prototype has the following disadvantages.
При выходе из строя одного или нескольких НК не будет обеспечиваться управление действиями НПО и ВПО, находящихся в соответствующей зоне связи и управления.In the event of failure of one or more NKs, the activities of NGOs and HPEs located in the corresponding communication and management zone will not be provided.
Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности связи и управления. За счет введения помехозащищенных широкополосных ретрансляционных каналов связи (в обход неисправных НК) и выполнения следующих операций: ориентации на передающей стороне антенны с узкой диаграммой направленности исправного НК на приемную антенну подвижного объекта-ретранслятора, ориентации передающей антенны подвижного объекта-ретранслятора на приемную антенну следующего (при необходимости) подвижного объекта-ретранслятора и так далее обеспечивается прохождение сигналов до следующего исправного НК, выбор маршрута полета подвижных объектов-ретрансляторов. Аналогично осуществляется передача сигналов в обратном направлении. Выбранные для ретрансляции (в обход неисправных НК) исправные НК и ПО осуществляют взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн СВЧ диапазона на соответствующие объекты и слежение за ними во время движения ПО. Управление действиями НПО и ВПО, находящихся в зоне связи неисправного НК, обеспечивается с помощью радиосигналов, транслируемых с соответствующего ПО-ретранслятора.Thus, the main technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the reliability of communication and control. By introducing interference-protected broadband relay communication channels (bypassing faulty NKs) and performing the following operations: orientation on the transmitting side of the antenna with a narrow radiation pattern of a working NK to the receiving antenna of the moving object-relay, orientation of the transmitting antenna of the moving object-relay to the receiving antenna of the following ( if necessary) a moving repeater object and so on, signals are transmitted to the next operational NK, the choice of the flight route is mobile retransmitter objects. Similarly, the transmission of signals in the opposite direction. Serviceable NK and software selected for relaying (bypassing faulty NKs) mutually center the centers of the antenna patterns of the microwave range on the corresponding objects and track them while the software is moving. Management of the activities of NGOs and HPEs located in the communication zone of a faulty ND is ensured by radio signals broadcast from the corresponding software repeater.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, наземную радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных (АПД) к соответствующему первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, первый вход которого подключен к наземному 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 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 ПО, 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 объекта, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке, 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, бортовая аппаратура связи через последовательно соединенные бортовой антенный коммутатор, бортовую направленную антенну через эфир подключена к наземной направленной антенне, в НК концентратор подключен к локально-вычислительным сетям (ЛВС), которые в свою очередь подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземной направленной антенны, наземному 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 второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, наземная направленная антенна через антенный коммутатор соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи, наземный блок горизонтирования подключен к наземной направленной антенне, в режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го ПО соединена по эфиру с бортовой направленной антенной 2-го ПО и так далее до N-го ПО, бортовой блок горизонтирования, бортовая направленная антенна, бортовая аппаратура связи и бортовой антенный коммутатор образуют первую бортовую широкополосную линию связи, согласно изобретению введены дополнительно на ПО: вторая бортовая широкополосная линия связи, соединенная двухсторонними связями с бортовым вычислителем и подключенная к следующему ПО (ретранслятору), бортовой вычислитель через последовательно соединенные распределитель каналов и активную фазированную антенную решетку (АФАР) связи и управления двухсторонними связями подключен к соответствующим ВПО и НПО, а в НК - устройство группирования сигналов, соединенное двухсторонними связями как с каждым из В блоков сопряжения, так и с наземной сетью передачи данных, выход которой является входом/выходом системы, кроме того, каждый из N ПО двухсторонними радиолиниями связи подключен к соответствующим ВПО и НПО, находящимся в его зоне связи и управления, оконечный ПО подключен через вторую широкополосную линию связи к следующему исправному наземному комплексу.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 ground-based radio station connected by two-way communications via data transmission equipment (ADF) to the corresponding first input / output of a computer of a workstation, the first input of which connected to a ground-based receiver of signals of navigation satellite systems, the second input to the AWP control panel, and the output to the AWP monitor, relay-type shaper messages, connected to the corresponding input of the workstation calculator, N mobile 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 the output of which is connected to the input of the data recording unit, and the input / output - to the bi-directional bus of the software control system, the on-board computer through the serial but the connected on-board data transmission equipment and the radio station are connected to the on-board antenna, and data transmission from the ND is provided through a chain of series-connected first movable objects, the second software and then to the N-th software, and data is transferred from the N-th software to the NK order, onboard antenna switch, onboard leveling unit, each of which is connected by two-way communications with corresponding inputs / outputs of the onboard computer, onboard leveling unit is connected to the onboard directional antenna, airborne communication equipment through a series-connected airborne antenna switch, airborne directional antenna connected to the terrestrial directional antenna through the ether, in the NK hub connected to the local area networks (LANs), which in turn are connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of the ground directional antenna, ground-based antenna switch, ground-based communications equipment, each of the A workstations, consisting of a workstation computer connected to the output of the workstation control panel and to the input an automated workstation monitor, to each of B interface units consisting of a second ground-based data transmission equipment and a pairing device connected to a communication channel in series, the 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 directional antenna, in relay and data exchange modes, the onboard directional antenna of the 1st software is connected over the air with the onboard directional antenna of the 2nd software and so on it to the N-th software, the onboard leveling unit, the on-board directional antenna, the on-board communication equipment and the on-board antenna switch form the first on-board broadband communication line, according to the invention are additionally introduced on the software: the second on-board broadband communication line connected by two-way communications with the on-board computer and connected to the next software (repeater), the on-board computer through a series-connected channel distributor and an active phased antenna array (AFAR) for communication and control of two through interconnected connections it is connected to the corresponding VPO and NGOs, and in the NK - a signal grouping device connected by two-way connections to both each of the B interface units and to the terrestrial data transmission network, the output of which is the input / output of the system, in addition, each of N The two-way communication radio links are connected to the corresponding VPO and NGOs located in its communication and control zone, the final software is connected via the second broadband communication line to the next operational ground complex.
На фиг.1 представлена структурная схема системы радиосвязи с подвижными объектами, а на фиг.2 - структурные схемы наземного комплекса 1 и подвижного объекта 2, где обозначено:Figure 1 shows the structural diagram of a radio communication system with moving objects, and figure 2 is a structural diagram of a ground-based
1 - наземный комплекс;1 - ground complex;
2 - подвижный воздушный объект;2 - a moving air object;
3 - наземная сеть передачи данных с входом/выходом 4 системы;3 - ground data network with input /
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 - наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений;20 - ground 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 - наземный антенный коммутатор;28 - ground 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
32 - устройство сопряжения с каналом связи;32 - a device for interfacing with a communication channel;
34 - вход/выход блоков 33 сопряжения;34 - input / output blocks 33 pairing;
35 - концентратор;35 - hub;
36 - бортовой вычислитель;36 - on-board computer;
37 - бортовые датчики;37 - airborne sensors;
38 - устройство группирования сигналов;38 - device grouping signals;
39 - наземный подвижный объект (НПО);39 - land mobile facility (NGO);
40 - воздушный подвижный объект (ВПО);40 - airborne mobile object (VPO);
41 - зона связи-управления j-го ПО 2, перекрывающая соответствующую зону одного из неисправных НК 1;41 - communication-control zone of the j-th software 2, overlapping the corresponding zone of one of the failed
42 - первая бортовая широкополосная линия связи;42 - the first onboard broadband line;
43 - вторая бортовая широкополосная линия связи;43 - the second onboard broadband line;
44 - распределитель каналов;44 - channel distributor;
45 - активная фазированная антенная решетка (АФАР) связи и управления;45 - active phased antenna array (AFAR) communication and control;
М - число НК (условно обозначенных от 1-го до М-го);M - the number of NK (conventionally designated from the 1st to the Mth);
N - число ПО 2 (ретрансляторов).N is the number of software 2 (repeaters).
Вспомогательные элементы электропитания, контроля, записи и хранения информации и другие, не влияющие на выполнение цели изобретения, не включены в структурные схемы.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 diagrams.
Алгоритм работы системы заключается в ее адаптации к постоянно изменяющейся помеховой обстановке и взаимному положению исправных НК 1 и перемещающихся в пространстве по заданным маршрутам ПО 2. Постоянно осуществляется выбор для ретрансляции (в обход неисправных НК) исправных НК 1 и ПО 2 и взаимное наведение антенн СВЧ диапазона на соответствующие выбранные объекты, слежение за ними во время движения ПО 2. Эта задача решена путем организации обмена данными между оборудованием подвижных объектов 2 и исправных наземных комплексов 1 одновременно по двум радиоканалам: узкополосному дальней связи, например, ДКМВ диапазона, и широкополосному с более высокой несущей частотой (выше 1 ГГц) направленному каналу связи.The algorithm of the system is to adapt it to the constantly changing noise environment and the relative position of
Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. При безаварийной обстановке подвижные объекты 2 обмениваются данными с наземными комплексами 1. 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 подвижных объектов 2, хранящимися в памяти вычислителя 13 АРМ. При совпадении адреса подвижного объекта 2 с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО 2i и состоянии его датчиков записывается в память и при необходимости выводится на экран монитора 15 АРМ НК 1. В вычислителе 13 АРМ 30 решаются следующие задачи: прием-передача сигналов со второй наземной АПД 31, прием данных о фактической ориентации наземной направленной антенны 25 и состоянии наземной аппаратуры 29 связи; формирование синхронизирующих сигналов для переключения режимов «передача-прием» антенного коммутатора 28, сигналов управления: ориентацией наземной направленной антенны 25 и ее диаграммы направленности по азимуту и углу места, наземным блоком 26 горизонтирования, режимами работы и маршрутами полета ПО 2, прием и обработка сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов системы, обработка сигналов с выхода наземного приемника 14 сигналов навигационных спутниковых систем; прием-передача данных через входы-выходы 34 блоков 33 сопряжения, устройство 38 группирования, наземную сеть 3 передачи данных с потребителей информации, формирование на экране монитора 15 АРМ 30 графического отображения обстановки в соответствии с принятой с подвижных объектов 2 информацией и вспомогательной информацией в виде графических линий, символов и других изображений; отображение квитанций и донесений о режимах работы ПО 2, НК 1, слежение за местоположением всех ПО 2 в зоне радиосвязи, обеспечение постоянной радиосвязи со всеми N ПО 2, формирование сигналов управления для узлов 26 и 25 при выборе ориентации антенны 25 на соответствующее ПО 2, оптимальное управление их движением; решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций.A radio communication system with moving objects operates as follows. In a trouble-free situation, mobile objects 2 exchange data with ground-based
Бортовой вычислитель 3 осуществляет: прием-передачу сигналов с наземного НК 1; прием данных о фактическом положении и ориентации бортовых направленных антенн 23 и аналогичной антенны второй бортовой широкополосной линии 43 связи, состоянии бортовой аппаратуры 21 связи и второй широкополосной линии связи 43; формирование синхронизирующих сигналов для переключения режимов «передача-прием» бортового антенного коммутатора 22, сигналов управления: положением ДН бортовых направленных антенн 23 и аналогичной антенны второй бортовой широкополосной линии 43 связи и бортовым блоком 24 горизонтирования, управление режимами работы оборудования ПО 2; прием и обработку сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов ПО 2 с передачей результата обработки на НК 1, прием 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 ПО 2 в виде графических линий, символов и других изображений; отображение команд управления с НК 1 режимами работы узлов ПО 2, слежение за местоположением НК 1 и всех ПО 2 в зоне радиосвязи; обеспечение постоянной радиосвязи с заданными с НК 1 подвижными объектами 2, оптимальное управление движением собственного ПО 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 and orientation of the airborne directional antennas 23 and a similar antenna of the second airborne broadband communication line 43, the state of the airborne communication equipment 21 and the second broadband communication line 43; generating synchronizing signals for switching the transmission-reception modes of the on-board antenna switch 22, control signals: position of the on-board directional antennas 23 and a similar antenna of the second onboard broadband communication line 43 and the onboard leveling block 24, operating mode control of software 2; receiving and processing control signals from all electronic components of PO 2 with transmitting the processing result to NK 1, receiving signals from the output of the on-board receiver 5 signals of navigation satellite systems, receiving and transmitting data via bus 18 to relevant information consumers, forming on the screen of block 6 for registering image data in accordance with the information accepted with NK 1 and supporting information from the software nodes 2 in the form of graphic lines, symbols and other images; display of control commands with NK 1 operating modes of software nodes 2, tracking the location of NK 1 and all software 2 in the radio communication zone; ensuring constant radio communication with the movable objects 2 specified with the NK 1, optimal control of the movement of its own software 2; conflict resolution and other operations.
Эти операции выполняются программно с помощью дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 АРМ 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 НК 1 с помощью локально-вычислительных сетей (ЛВС) 27. ЛВС 27 может состоять из нескольких интерфейсов со своими физическими линиями, например, МКИО, Ethernet, RS-232 и других [8, 9].These operations are carried out programmatically with the help of additional modules structurally integrated into the
В наземной и бортовой аппаратуре для повышения надежности связи и управления используются операции: кодирование передаваемых данных, комбинированные методы модуляции, способы борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн, а также направленные антенны 23, 25 и направленные антенны во второй бортовой широкополосной линии 43 связи с узкой ДН (1-10)° [10].In the ground and on-board equipment, to increase the reliability of communication and control, the following operations are used: coding of transmitted data, combined modulation methods, methods of combating fading in multipath propagation of radio waves, as well as
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 алгоритму 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.The coding, modulation and anti-fading operations of the radio signal are carried out in the on-board and
В качестве антенн 23, 25 и 45 могут быть использованы, например, активные фазированные антенные решетки. Сектор сканирования луча ДН антенны 25 по азимуту 360°, по углу места - практически от 0 до 180° (без учета углов закрытия и особенностей связи при углах места вблизи 90° и менее 5°). Управление положением ДН 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 при ориентации антенн в направлении на выбранный объект при маневрах ПО 2 обеспечивается с помощью блоков горизонтирования 24 и 26, управляемых с помощью данных с вычислителей 3, 13. Наведение ДН антенн осуществляется путем нахождения пространственного вектора между двумя объектами системы и направления по нему центров ДН соответствующих объектов. Для расчета экстраполяционных точек с учетом тенденции движения с привязкой к единому всемирному времени используются точные координаты ПО 2 и НК 1, вычисляемые по выходным сигналам приемников 5 и 14 навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS [7]. Для защиты антенн 23, 25 и 45 от внешних воздействий могут быть использованы, например, радиопрозрачные укрытия, не показанные на фиг.2.As
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 через входы-выходы 34 блоков 33 сопряжения, наземную сеть 3 передачи данных потребителям информации. Сообщения от потребителя информации на вычислители 13 АРМ 30 и ПО 2 передаются 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 известными способами 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
При выходе из строя хотя бы одного из НК 1, программно на исправных НК 1 определяется группа из ПО 2, которые назначаются ретрансляторами сообщений, первым из которых на фигуре 1 условно обозначен цифрой 21. Ретрансляция данных осуществляется в СВЧ диапазоне. В СВЧ диапазоне ДН на сторонах приема и передачи должны быть ориентированы друг на друга. При постоянном изменении дальности между взаимодействующими ПО 2 в качестве ретрансляторов определяются N подвижных воздушных объектов, местоположение которых оптимально по отношению к двум исправным НК 1 и всем остальным ПО 2- ретрансляторам. В этом случае автоматически или оператором АРМ 30 назначается ПО 2i, который в течение определенного времени будет использоваться в качестве не только ретранслятора, но и подвижного источника сигналов связи и управления для НПО 39 и ВПО 40, находящихся в зоне обслуживания неисправного НК 1. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 2 в вычислителе 13 АРМ определяются оптимальные пути доставки сообщений объектам в зоне обслуживания неисправного НК 1, а для радиолиний СВЧ диапазона - положения ДН на приемной и передающей сторонах.If at least one of
Траектория движения всех ПО 2 выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась прямая видимость между соседними ПО 2, а для условно обозначенных на фиг.1 первого и N-го ПО 2 - с i-м и L-м НК 1 соответственно. Параметры узлов широкополосных радиолиний связи: диапазон частот, коэффициент направленного действия антенн, мощность передатчиков, коэффициент шумов приемников, точность наведения диаграмм направленности, вид кода, метод синхронизации выбираются с учетом обеспечения заданной надежности связи и управления.The trajectory of movement of all software 2 is selected in such a way as to provide direct visibility between neighboring software 2, and for the first and Nth software 2 conventionally indicated in FIG. 1, with the i-th and
При выходе из строя (L-1)-го НК 1, находящихся между 1-м и М-м НК 1, обмен данными организуется с помощью последовательно соединенных широкополосных линий связи подвижных объектов 2, используемых в качестве ретрансляторов информации. Причем первый из ПО 2 обеспечивает двухсторонний обмен данными с назначенным условно НК 1i, а N-й подвижный объект - с НК 1L. Эта группа из N подвижных объектов 2 восстанавливает обмен данными в системе в обход поврежденных (L-1)-го НК 1, повышая надежность связи и управления в экстренных (аварийных) ситуациях. Кроме того, N ПО 2 восстанавливают зону 41 управления воздушными и наземными подвижными объектами (40 и 39), организуемую ранее с помощью вышедших из строя НК 1. За счет подъема над землей источника радиоизлучения сигналов управления граница зоны радиосвязи с наземными подвижными объектами увеличивается более чем в 10 раз по сравнению с границей зоны управления, организуемой передатчиками наземных комплексов 1. Например, при высотах подъема антенны НК 1 и наземных подвижных объектов 39, равных 16 м и 4 м соответственно, радиус зоны управления с НК 1 будет порядка 22 км, а в случае подъема передатчика сигналов связи и управления с помощью ПО 2 на высоту 18 км величина радиуса зоны управления будет более 400 км.If the (L-1)
В вычислителе 13 каждого НК 1 хранятся данные о местоположении и параметрах движения всех ПО 2, а также всех наземных и воздушных подвижных объектов 39 и 40. Параметры, снимаемые с приемников сигналов ГЛОНАСС/GPS подвижных объектов 2, передаются на вычислители 13 НК 1 как напрямую по радиолиниям дальней связи, образованным наземными и бортовыми радиостанциями 11 и 8 и соответствующим оборудованием, так и через соответствующие ПО 2. Затем они запоминаются с привязкой к единому времени, что позволяет сформировать виртуальную карту текущего местоположения в пространстве всех ПО 2, получить экстраполированную оценку местоположения подвижных объектов 2 при следующих сеансах связи и точно ориентировать диаграммы направленности фазированной антенной решетки на соответствующие объекты. Для проведения этих операций осуществляются взаимоувязанные действия с помощью вычислительных средств 13 и 36 и направленных антенн 25, 23 и АФАР 45 наземных комплексов 1 и подвижных объектов 2.The
J-й ПО-ретранслятор 2j (фиг.1) соединен двухсторонними радиолиниями связи с управляемыми ВПО 40 и НПО 39 в различных диапазонах волн. Бортовые и наземные направленные антенны, например, с активной фазированной антенной решеткой, в составе второй бортовой широкополосной линии 43 связи, 45 и 25 используются для организации локальных радиолиний: ретрансляции, связи и управления с наземными и воздушными подвижными объектами 39 и 40. ДНА АФАР предыдущего перед неисправным НК 1i (или последующего после неисправного НК 1L) направляются на ближайший ПО 2, через него на следующий ПО 2 (при необходимости) и так далее до N-го ПО 2 для ретрансляции сигналов связи и управления в обход неисправного (неисправных) НК 1i+1 (фиг.1).The J-th repeater 2j (Fig. 1) is connected by two-way radio links with controlled
АФАР 45 связи и управления может быть выполнена в виде многосекционной широкодиапазонной антенны, обеспечивающей перекрытие всех рабочих частот НПО 39 и ВПО 40. При большой величине скважности передаваемых с ПО 2 на НПО 39 и ВПО 40 сообщений за счет свойств АФАР 45 можно сконцентрировать энергию радиосигнала в одном стволе - с наиболее важным объектом, что позволит дополнительно повысить надежность связи и управления в системе. Учитывая широкодиапазонность радиосредств НПО 39 и ВПО 40, каждому объекту 39 и 40 с помощью распределителя 44 каналов и АФАР 45 связи и управления посылается требуемый сигнал на заданной рабочей частоте. Принятые АФАР 45 связи и управления сигналы с помощью распределителя 44 каналов преобразуются в один из стандартных интерфейсов, имеющихся в бортовом вычислителе 36, например, Ethernet.AFAR 45 communication and control can be made in the form of a multi-section wide-band antenna that provides overlapping of all operating frequencies of
Сообщение от абонентов системы или от операторов исправных НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N-1)-го подвижных объектов 2, может быть доставлено N-му ПО 2 м, а также через ПО 2j сигналы связи и управления могут быть транслированы для НПО 39 и ВПО 40, находящихся в зоне обслуживания неисправного НК 1. Для этого на НК 1 в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номера ПО 2, назначенных ретрансляторами, и адреса подвижных объектов 2, обеспечивающих заданный трафик сообщения. При наличии помех трафики для радиосигналов ДКМВ диапазона и СВЧ диапазона могут быть различные. Принятые данные обрабатываются в блоке 17 анализа типа сообщений подвижного объекта 2. Если сообщение предназначено для данного ПО 2, то после его анализа решается вопрос о направлении данных на блок 6 регистрации, или по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО 2, не указанную на фиг.2, или, при работе в режиме ретрансляции, о передаче данных на соседний ПО 2, или - на соответствующие НПО 39 и ВПО 40.Communication from system subscribers or from operators of
При обмене данными по линиям «воздух-земля», «воздух-воздух», особенно при наличии помеховой обстановки управление трафиком СВЧ радиосигнала осуществляется с наземного вычислителя 13 исправного НК 1 в соответствии с алгоритмом, заключающемся в том, что на передающей стороне соответствующего ПО 2 (ли исправного НК 1) наводят диаграмму направленности передающей антенны на диаграмму направленности антенны приемной стороны выбранного для ретрансляции (одного или нескольких) ПО 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) ПО 2 запоминаются для дальнейшего использования в процессе связи. Затем на передающей стороне оценивают уровень достоверности передачи информации, приходящей с направления приемной стороны. С помощью обработки данных о положении всех ПО 2, хранимых в наземном вычислителе 13, выбирают маршрут ретрансляции. В следующий момент времени диаграмма направленности антенны передающей и диаграмма направленности антенны приемной стороны выбранных исправных НК 1 и выделенных ПО 2 устанавливаются друг на друга в соответствии с выбранным маршрутом ретрансляции.When exchanging data on the air-to-ground, air-to-air lines, especially in the presence of interference conditions, the microwave signal traffic is controlled from the
Для последовательного выполнения этих операций в заданный (начальный) момент времени определяется текущее местоположение всех ПО 2 и исправных НК 1, вычисляются в наземном вычислителе 13 экстраполяционные точки нахождения соответствующих подвижных объектов 2 системы во время планируемого сеанса связи, осуществляется взаимная ориентация диаграмм направленности антенн выбранного исправного НК 1 и первого (в порядке обслуживания) ПО 21 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 ПО 2 и так далее. При совпадении направления на i-й ПО 2 с направлением на источник помех, положение которого определено в наземном вычислителе 13 по результатам оценки достоверности принятой информации со всех ПО 2, вычисляется оптимальный маршрут передачи данных на i-й ПО 2 через другие подвижные объекты 2, работающие в режиме ретрансляции. В НК 1 и в выбранных для ретрансляции ПО 2 с помощью соответствующих вычислителей осуществляется взаимная ориентация 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 ПО 2, постоянно осуществляется обмен соответствующими сообщениями со всеми ПО 2. Обмен сигналами связи и управления с НПО 39 и ВПО 40 в зоне ответственности неисправного НК 1 осуществляется с одного или нескольких ПО 2, условно обозначенных 2j на фиг.1.For the sequential execution of these operations at a given (initial) moment in time, the current location of all software 2 and
После получения на НК 1 подтверждения о достоверном приеме информации на ПО 2 в вычислителе 13 АРМ 30 автоматически формируется следующее сообщение в адрес управляемого НПО 39 или ВПО 40. Это сообщение, пройдя по той же рассмотренной ранее цепочке, но только в обратном порядке, поступает на соответствующий объект управления.After receiving confirmation on
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 ПО 2 относительно неисправного 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 ПО 2 обеспечивается необходимый трафик сообщений. Для отображения тенденции движения каждого ПО 2 на экране монитора 15 АРМ вычислителем 13 АРМ 30 формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ПО 2 и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ПО 2 через заданный интервал времени. По мере движения ПО 2 устаревающие отметки стираются. Положение трассы полета всех ПО 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
При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для объектов 39 и 40 в соответствии с категориями срочности, принятыми в системе радиосвязи с подвижными 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 ПО 2i с учетом времени реакции ПО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемая на ПО 2i информация (при необходимости) для контроля отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов и параллельно транслируется на соответствующий объект 39 и 40. 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.When priority messages for
В зависимости от числа подвижных воздушных объектов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в системе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями и эффективного управления полетом ПО 2. При изменении помеховой обстановки, взаимного положения НК 1 и ПО 2, нарушения режима полета подвижного 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. Опасная ситуация может быть выделена звуковым эффектом.Depending on the number of moving air objects and the number of message retransmissions in the radio channel, the system uses dynamic algorithms for exchanging messages and effectively controlling the flight of software 2. When changing the jamming situation, the relative position of
Формирователи 20 и 19 типа ретранслируемых сообщений, пульт 16 управления в НК 1 позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналам «воздух-земля» и обеспечивают выбор элементов сообщений разрешения /информации/ запроса и набор произвольного текста. Отображение набираемых на наземном пульте 16 управления и принятых с ПО 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.
В вычислителях 3 и 13 решаются задачи выбора оптимального пути трансляции управляющих сообщений от исправного НК 1 на выбранное ПО 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 ПО 2. Наличие приемника 14 сигналов навигационных спутниковых систем позволяет проводить управление ПО 2 и с НК 1. В аппаратуре передачи данных 7 и 12 осуществляются известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования и другие [5, 6].In
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы и программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы 1-37, 42, 43 одинаковые с прототипом. Оборудование, реализующее функции узлов 38-40, 44-45, 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. В качестве ПО 2 могут быть использованы, например, стратосферные самолеты типа М-55, летающие по кольцевому маршруту, аэростаты или стратосферный дирижабельный летательный аппарат.At the time of application, algorithms and software of the inventive radio communication system have been developed. Nodes 1-37, 42, 43 are the same as the prototype. Equipment that implements the functions of nodes 38-40, 44-45, is mass-produced.
Использование заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами позволяет за счет обеспечения двухсторонних направленных, помехозащищенных широкополосных ретрансляционных каналов связи в обход неисправных одного или нескольких наземных комплексов, выполнения их функций позволяет повысить надежность связи и управления подвижными воздушными и наземными объектами и обеспечить доступ ко всем предоставляемым услугам в цепи «абонент системы - ВПО (НПО)».The use of the inventive radio communication system with moving objects makes it possible to increase the reliability of communication and control of mobile air and ground objects and provide access to all services provided by providing two-way directional, noise-protected broadband relay communication channels bypassing faulty one or more ground-based systems chain "subscriber of the system - VPO (NGO)".
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.
3. Патент РФ №195774. М. кл. Н04В 7/26, 2002.3. RF patent No. 195774. M. cl.
4. Патент РФ №2309543, М. Кл. Н04В 7/26, Н04В 7/185. Система радиосвязи с подвижными объектами. А.В.Кейстович, А.А.Кейстович, БИ №30, 2007. (прототип).4. RF patent No. 2309543, M. Cl.
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. allowance for universities. / I.M. Teplyakov et al. 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 (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114464/09A RU2427078C1 (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | System for radio communication with mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114464/09A RU2427078C1 (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | System for radio communication with mobile objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2427078C1 true RU2427078C1 (en) | 2011-08-20 |
Family
ID=44755914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010114464/09A RU2427078C1 (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | System for radio communication with mobile objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427078C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529888C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Radio communication method of moving objects in centimetre wave range |
RU2530015C2 (en) * | 2013-02-01 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System of radio communication with moving objects |
RU2683590C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-03-29 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | On-board radio transponder of radio commands |
RU2691741C2 (en) * | 2014-05-28 | 2019-06-18 | Люфтганза Зюстемс Гмбх Унд Ко. Кг | Device and method for air-to-ground communication of aircraft |
RU2816866C1 (en) * | 2023-04-13 | 2024-04-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Небо Глобал Коммуникейшнс" (Ооо "Небо Гк") | Mobile satellite subscriber earth station |
-
2010
- 2010-04-12 RU RU2010114464/09A patent/RU2427078C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530015C2 (en) * | 2013-02-01 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System of radio communication with moving objects |
RU2529888C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Radio communication method of moving objects in centimetre wave range |
RU2691741C2 (en) * | 2014-05-28 | 2019-06-18 | Люфтганза Зюстемс Гмбх Унд Ко. Кг | Device and method for air-to-ground communication of aircraft |
RU2683590C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-03-29 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | On-board radio transponder of radio commands |
RU2816866C1 (en) * | 2023-04-13 | 2024-04-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Небо Глобал Коммуникейшнс" (Ооо "Небо Гк") | Mobile satellite subscriber earth station |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2309543C2 (en) | System for radio communication with moving objects | |
US7454202B2 (en) | Low data rate mobile platform communication system and method | |
EP3258619B1 (en) | Airbourne cellular communication system | |
EP2710673A2 (en) | Method and system for maritime high speed broadband communication networking | |
JPH03139927A (en) | Telemetry tracking control system for satellite celler communication system | |
RU2544007C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
ES2918925T3 (en) | Low Earth orbit satellite for air traffic control. | |
RU2427078C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2319304C2 (en) | Complex of onboard digital communication instruments | |
RU2535922C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
Kato et al. | Location awareness system for drones flying beyond visual line of sight exploiting the 400 MHz frequency band | |
RU77738U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU44907U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2530015C2 (en) | System of radio communication with moving objects | |
RU2535923C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2692696C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
RU2486675C1 (en) | System for radio communication with aerial objects | |
RU2518054C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2505929C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU52289U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU106064U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU99261U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2642490C1 (en) | System of radiocommunication with air objects | |
RU2290763C1 (en) | System for determining position and tracking remote movable objects | |
RU58276U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120703 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160413 |