RU2516868C1 - System for radio communication with mobile objects - Google Patents
System for radio communication with mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516868C1 RU2516868C1 RU2012157409/07A RU2012157409A RU2516868C1 RU 2516868 C1 RU2516868 C1 RU 2516868C1 RU 2012157409/07 A RU2012157409/07 A RU 2012157409/07A RU 2012157409 A RU2012157409 A RU 2012157409A RU 2516868 C1 RU2516868 C1 RU 2516868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- software
- output
- radio
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам обмена данными и может быть использовано для реализации информационного обмена между источниками (получателями) информации, расположенными на подвижных объектах (ПО), и получателями (источниками) информации, расположенными на земле, через наземные комплексы (НК).The invention relates to data exchange systems and can be used to implement information exchange between sources (recipients) of information located on moving objects (ON), and recipients (sources) of information located on the ground through ground-based complexes.
В системе радиосвязи с подвижными объектами [1] во время движения подвижные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом связи. Принимаемые наземным комплексом связи из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру передачи данных (АПД) поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора связи, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных объектов, хранящимися в его памяти. При совпадении адреса подвижного 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 решается задача обеспечения непрерывной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи определяют программно один из ПО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяют оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК за радиогоризонт ПО. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) ПО, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладывают номер ПО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ПО сообщения анализируют в блоке анализа типа сообщений. После анализа решают вопрос о направлении данных по двунаправленной шине в систему управления подвижного объекта или ретрансляции их на соседний ПО.In a radio communication system with moving objects [1] while moving, moving objects located within the radio horizon exchange data with the ground communication complex. Messages received by the ground-based communication complex from the air-ground channel through the data transmission equipment (ADF) are sent to the computer of the workstation (AWP) of the communication operator, 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 objects stored in his memory. If the address of the moving 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. The computer solves the problem of providing continuous radio communication with all N software. When at least one of the software leaves the radio horizon or approaches the border of a stable radio communication zone, one of the software that is assigned by the message relay is determined programmatically. 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 remote one from the satellite for the software horizon are determined. The message from the NC through a serial chain consisting of (N-1) software 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 objects that provide the specified message traffic are laid in the predetermined bits (header) of the transmitted codegram. Messages received on the software are analyzed in a message type analysis unit. After the analysis, the issue of sending data via a bi-directional bus to the control system of a moving object or relaying them to neighboring software is resolved.
В обычном режиме, когда не требуется ретрансляция сигналов с НК, осуществляют адресный опрос ПО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображают на мониторе АРМ. На ПО после прохождения через антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал подают в бортовой вычислитель, где производят идентификацию принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного объекта. Далее сообщение передают в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где производят дешифрацию полученного заголовка (служебной части) сообщения и определяют, в каком режиме должна работать аппаратура ПО. Информационную часть сообщения записывают в память бортового вычислителя и при необходимости выводят на экран блока регистрации данных.In normal mode, when relaying signals from the NK 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 antenna, radio station, data transmission equipment, the signal is fed to the software in the on-board computer, where the address received in the message is identified with its own address of the moving object. Next, the message is transmitted to the analysis unit of the type of relayed message, where the decryption of the received header (service part) of the message is carried out 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, displayed on the screen of the data recording unit.
Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS записывают в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО обрабатывают в вычислителе и выводят на экран монитора АРМ.Messages from the outputs of the receivers of signals of global navigation satellite systems GLONASS / GPS are recorded in the memory of ground and airborne computers with reference to global time and 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 AWP monitor screen.
Однако указанной выше системе присущи следующие недостатки:However, the above system has the following disadvantages:
- дальность связи резко уменьшается при маневрах ПО из-за затенения элементами его корпуса бортовых антенн в направлении на НК;- the communication range is sharply reduced during software maneuvers due to shadowing by the elements of its body of on-board antennas in the direction to the NK;
- радиус зоны связи, обеспечиваемый НК, ограничен радиусом прямой радиовидимости (200-300 км), когда на НК зарегистрирован только один ПО. С двумя зарегистрированными ПО зона связи может быть расширена в 2 раза за счет ретрансляции «воздух-воздух» только при условии, что первый ПО остается в поле прямой видимости НК, а второй ПО находится в поле видимости первого ПО;- the radius of the communication zone provided by the NK is limited by the radius of direct radio visibility (200-300 km) when only one software is registered on the NK. With two registered software, the communication zone can be expanded by 2 times due to air-to-air relay only provided that the first software remains in the direct line of sight of the aircraft and the second software is in the field of view of the first software;
- низкая аппаратурная надежность бортовых радиостанций, приемопередатчики которых, в основном, в полете выходят из строя, приводит к низкой надежности связи в канале «воздух-земля».- low hardware reliability of airborne radio stations, the transceivers of which, mainly, in flight fail, leads to low reliability of communication in the air-ground channel.
Наиболее близкой по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [2], которая принята за прототип. Она отличается от упомянутой выше системы тем, что в ней имеются наземные и бортовые антенны и радиостанции ДКМВ дальней связи. В результате размер зоны гарантированного управления (связи) НК не ограничивается радиусом прямой радиовидимости. Кроме того, К бортовых широкодиапазонных антенно-фидерных устройства (ШД АФУ) подключены двунаправленными радиочастотными кабелями к К бортовым широкодиапазонным радиочастотным модулям (ШД РМ), которые связаны аналоговыми высокочастотными кабелями с модулем физического уровня (МФУ), который имеет двухсторонний цифровой интерфейс с модулем канального уровня (МКУ). МКУ соединен двухсторонним цифровым интерфейсом через модуль маршрутизации (ММ) с модулем интерфейсов (МИ). Входы МИ подключены к бортовым датчикам, приемнику навигационной спутниковой системы, выход подключен к блоку регистрации данных, второй вход/выход подключен к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому вычислителю, связанному с помощью двунаправленного интерфейса с бортовой системой управления ПО, четвертый вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений. Наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов связаны соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями, через аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, второй вход/выход которого подключен к управляющему входу/выходу радиостанции ДКМВ диапазона, третий вход/выход - к входу/выходу наземной системы связи, четвертый вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, пятый вход/выход - к управляющему входу/выходу радиостанции MB диапазона, первый вход подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГЛОНАСС/GPS), второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ.The closest in purpose and most of the essential features is a radio communication system with moving objects [2], which is taken as a prototype. It differs from the system mentioned above in that it has ground and airborne antennas and DKMV long-distance radio stations. As a result, the size of the zone of guaranteed control (communication) of the NK is not limited to the radius of direct radio visibility. In addition, bidirectional radio frequency cables are connected to the onboard wide-range antenna-feeder devices (BF AFUs) to the on-board wide-range radio frequency modules (BF RM), which are connected by analog high-frequency cables to the physical layer module (MFP), which has a two-way digital interface with the channel module level (MKU). MCU is connected by a two-way digital interface via a routing module (MM) with an interface module (MI). MI inputs are connected to the on-board sensors, the receiver of the navigation satellite system, the output is connected to the data recording unit, the second input / output is connected to the on-board analyzer of the type of received messages, the third input / output is connected to the on-board computer connected via a bi-directional interface with the on-board software control system , the fourth input / output - to the on-board shaper type relayed messages. The ground antennas of the MB and DKMV ranges are connected respectively to the radio stations of the MB and DKMV ranges connected by two-way communications, through the data transmission equipment to the first input / output of the computer of the workstation, the second input / output of which is connected to the control input / output of the DKMV radio station, the third input I / O - to the input / output of the terrestrial communication system, the fourth input / output - to the shaper of the type of relayed messages, the fifth input / output - to the control input / output of the MB radio station, trans the first input is connected to (GLONASS / GPS) signal receiver of global navigation satellite systems, the second input - to the remote workstation control and output - to the workstation monitor.
Система радиосвязи с подвижными объектами обеспечивает обмен пакетами данных между бортовыми пользователями упомянутой системы (системой управления ПО) и наземными конечными пользователями системы радиосвязи - диспетчерскими пунктами (ДП) управления воздушным движением (УВД) и службами оперативного авиационного контроля (OAK), а также центром управления (ЦУ) системой обмена данными. Передачу данных в MB диапазоне с НК обеспечивают по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передачу данных с N-го ПО на НК осуществляют в обратном порядке. Наземную сеть передачи данных подключают двухсторонними интерфейсами к каждому из М разнесенных территориально НК. Таким образом, наземной сетью передачи данных объединяют между собой все НК по информационному взаимодействию и обеспечивают соединение каждого НК с наземными пользователями системы радиосвязи и центром управления системой связи, основной задачей которого является частотная диспетчеризация - назначение разрешенных частот MB и ДКМВ связи для НК и ПО через наземную сеть связи.A radio communication system with moving objects provides the exchange of data packets between on-board users of the said system (software control system) and ground-based end users of the radio communication system - air traffic control (ATC) control centers and operational aviation control (OAK) services, as well as the control center (CC) data exchange system. Data transmission in the MB range with the NK is provided through a chain of series-connected first software, the second software and then to the N-th software, and data is transferred from the N-th software to the NK in the reverse order. The ground-based data network is connected by two-way interfaces to each of the M geographically spaced NKs. Thus, the ground data network connects all the NDs for information interaction and ensures the connection of each ND with the ground users of the radio communication system and the control center of the communication system, the main task of which is frequency dispatching - assigning the allowed frequencies MB and DKMV of communication for NK and software through ground communication network.
Передачу данных «воздух-земля» в MB диапазоне между ПО и НК осуществляют на рабочей частоте, назначаемой ЦУ для каждого НК. Передачу данных «воздух-воздух» в MB диапазоне между ПО осуществляют на рабочей частоте «воздух-воздух», также назначаемой ЦУ. Список частотной поддержки MB связи, содержащий список М наземных комплексов с их адресами, координатами, назначенными им частотами, а также частотой связи «воздух-воздух», разрабатывают в ЦУ и доводят по наземной системе связи до каждого НК, а также во время предполетной подготовки до каждого ПО.The air-to-ground data transmission in the MB range between the software and the NK is carried out at the operating frequency assigned by the control center for each NK. Air-to-air data transmission in the MB range between softwares is carried out at the air-to-air operating frequency, also assigned by the control center. The list of frequency support for MB communication, containing a list of M ground-based complexes with their addresses, coordinates, frequencies assigned to them, as well as the air-to-air communication frequency, is developed at the control center and communicated to each ND via the ground-based communication system, as well as during pre-flight preparation to each software.
Передачу данных в ДКМВ диапазоне между ПО и НК осуществляют на рабочей частоте, назначаемой ЦУ для каждого НК по результатам долгосрочного прогноза на каждые 2 часа. В центре управления системой связи по долгосрочному прогнозу разрабатывают таблицу частотно-временного расписания ДКМВ связи для каждого НК на сутки и доводят до НК по наземной системе связи. В ЦУ также разрабатывают системную таблицу ДКМВ связи, содержащую список М наземных комплексов системы связи с их координатами, адресами и таблицами их частотно-временного расписания, и доводят до каждого ПО во время предполетной подготовки через наземную сеть передачи данных.Data transmission in the DKMV range between software and NK is carried out at the operating frequency assigned by the central office for each NK according to the results of a long-term forecast for every 2 hours. Based on a long-term forecast, a control center for the communication system is developing a table of the frequency-time schedule of the DKMV communication for each NK for a day and bringing it to the NK via a ground-based communication system. The control center also develops a DKMV communication system table containing a list of M ground-based communication system complexes with their coordinates, addresses and tables of their time-frequency schedule, and is brought to each software during preflight preparation through a ground-based data transmission network.
Недостатки прототипа, на устранение которых направлено изобретение, следующие:The disadvantages of the prototype, the elimination of which the invention is directed, are as follows:
- при выполнении подвижным объектом маневра с изменением крена или тангажа наблюдается затенение его конструкцией, например, крыльями или фюзеляжем направления прямой видимости с антенн ПО на наземный комплекс, что приводит к резкому снижению мощности принимаемых радиосигналов и соответственно к уменьшению достоверности передаваемой информации в каналах «воздух-земля» MB диапазонов;- when a moving object performs a maneuver with a roll or pitch change, it is obscured by its structure, for example, by wings or fuselage of the direct line of sight from the antennas of the software to the ground complex, which leads to a sharp decrease in the power of received radio signals and, accordingly, to a decrease in the reliability of the transmitted information in the air channels -earth "MB bands;
- большое число радиотехнических средств на подвижном объекте, имеющих в своем составе приемные и передающие антенны, приводит к увеличению массы ПО и снижению его летно-технических характеристик.- a large number of radio equipment on a moving object, incorporating receiving and transmitting antennas, leads to an increase in the mass of software and a decrease in its flight performance.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение достоверности передаваемой информации в каналах «воздух-земля» MB диапазонов и сокращение количества приемных и передающих антенн подвижного объекта.The task to which the invention is directed is to increase the reliability of the transmitted information in the air-to-ground channels of the MB bands and to reduce the number of receiving and transmitting antennas of a moving object.
Поставленная задача решается за счет:The problem is solved by:
- специального размещения на ПО переключаемых приемных и передающих антенн подвижного объекта таким образом, чтобы независимо от выполняемого маневра между ПО и НК или между двумя ПО, у которых должен состояться сеанс связи, всегда была прямая видимость и передача/прием данных должна осуществляться с соответствующих антенн;- special placement on the software of switched receiving and transmitting antennas of a moving object in such a way that, regardless of the maneuver between the software and the satellite or between the two software that should have a communication session, there is always direct visibility and data transmission / reception should be from the corresponding antennas ;
- объединения потоков радиосигналов разных частот с помощью полосовых фильтров, выполненных на диплексорах, что позволило сократить количество приемных и передающих антенн подвижного объекта.- combining the flows of radio signals of different frequencies using bandpass filters made on diplexers, which allowed to reduce the number of receiving and transmitting antennas of a moving object.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- повышение надежности связи за счет автоматического выбора направления прямой видимости с ПО на НК или между двумя подвижными объектами, независимо от выполняемого подвижным объектом маневра;- improving the reliability of communication due to the automatic selection of the direction of direct visibility from the software to the NK or between two moving objects, regardless of the maneuver performed by the moving object;
- более обтекаемая форма конструкции ПО, что позволяет увеличить его скорость и уменьшить расход горючего.- a more streamlined form of software design, which allows to increase its speed and reduce fuel consumption.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе радиосвязи с подвижными объектами, имеющей в своем составе М территориально разнесенных наземных комплексов связи и N подвижных объектов, связанных между собой каналами связи «воздух-воздух» MB диапазона, а также с помощью каналов радиосвязи «воздух-земля» MB и ДКМВ диапазонов - с М наземными комплексами, которые соединены между собой и с внешними абонентами через наземную сеть передачи данных, каждый подвижный объект содержит К бортовых широкодиапазонных радиочастотных модулей, подключенных двухсторонними связями к соответствующим К входам/выходам бортового модуля физического уровня (МФУ), соединенного двухсторонними связями с модулем канального уровня (МКУ) вычислительного модуля связи, состоящего из последовательно соединенных двунаправленными интерфейсами модуля канального уровня, модуля маршрутизатора и модуля интерфейса, входы модуля интерфейса подключены к бортовым датчикам, приемнику глобальной навигационной спутниковой системы, а выход - к блоку регистрации данных, второй вход/выход подключен к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к бортовому вычислителю, связанному с помощью двунаправленного интерфейса с бортовой системой управления подвижным объектом, а каждый наземный комплекс содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с наземными радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ), второй вход/выход которого подключен к входу/выходу НК для наземной сети передачи данных, третий вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к управляющему входу/выходу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, а пятый вход/выход - к управляющему входу/выходу наземной радиостанции MB диапазона, первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, К - необходимое число широкодиапазонных радиочастотных модулей для получения заданных показателей достоверности передачи информации, в состав каждого ПО введены блок определения положения ПО в пространстве, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу бортового вычислителя и к управляющему входу/выходу высокочастотного коммутатора, К входов/выходов которого подключены к входам/выходам К бортовых широкодиапазонных радиочастотных модулей, а n·К входов/выходов (n=2, 3, …; n<К) - к входам/выходам n групп, состоящих из К соответствующих диплексоров, объединенные входы/выходы каждой группы из К диплексоров подключены к широкодиапазонной антенне, (К+1)-й диплексор каждой группы с радиочастотными входами/выходами для радиоэлектронного оборудования подвижного объекта также подключен к соответствующей широкодиапазонной антенне, управляющие входы/выходы бортовых широкодиапазонных радиочастотных модулей, МКУ и МФУ соединены с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, который имеет вход/выход для загрузки данных.The specified technical result is achieved by the fact that in the known radio communication system with moving objects, comprising M territorially spaced ground-based communication complexes and N moving objects interconnected by air-to-air communication channels of the MB range, and also using radio communication channels air-ground "MB and DKMV ranges - with M ground-based complexes that are interconnected and with external subscribers through a ground-based data network, each moving object contains K airborne wide-band radio frequencies modules connected by two-way communications to the corresponding To the inputs / outputs of the onboard physical layer module (MFP), connected by two-way communications with the channel layer module (MCU) of the communication computing module, consisting of bi-directional interfaces of the channel layer module, router module, and interface module, connected in series the inputs of the interface module are connected to the on-board sensors, the receiver of the global navigation satellite system, and the output to the data recording unit, the second input / output connected to the on-board analyzer of the type of received messages, the third input / output - to the on-board driver of the type of relayed messages, the fourth input / output - to the on-board computer connected via a bi-directional interface with the on-board control system of a moving object, and each ground complex contains terrestrial antennas MB and DKMV bands associated respectively with terrestrial radio stations MB and DKMV bands connected by two-way communications via ground-based data transmission equipment to the first input / output workstation calculator (AWP), the second input / output of which is connected to the input / output of the NK for the terrestrial data network, the third input / output - to the shaper of the type of relayed messages, the fourth input / output - to the control input / output of the ground radio station DKMV range and the fifth input / output is to the control input / output of the MB terrestrial radio station, the first input of the AWP calculator is connected to the signal receiver of global navigation satellite systems, the second input to the AWP control panel, and the output to the monitor ru AWP, K - the required number of wide-range radio-frequency modules to obtain specified indicators of reliability of information transfer, each software includes a software for determining the position of software in space, connected by two-way communications to the corresponding input / output of the on-board computer and to the control input / output of the high-frequency switch, K the inputs / outputs of which are connected to the inputs / outputs of the on-board wide-band radio-frequency modules, and n · To the inputs / outputs (n = 2, 3, ...; n <K) - to the inputs / outputs of n groups consisting of K corresponding diplexers, the combined inputs / outputs of each group of K diplexers are connected to a wide-band antenna, the (K + 1) th diplexer of each group with radio frequency inputs / outputs for electronic equipment the moving object is also connected to the corresponding wide-range antenna, the control inputs / outputs of the onboard wide-range radio frequency modules, MCU and MFP are connected to the corresponding inputs / outputs of the on-board computer, which has an input / output for Loading the data.
Структурная схема заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами представлена на фиг.1, где введены обозначения:The structural diagram of the inventive radio communication system with moving objects is presented in figure 1, where the notation is introduced:
1 - наземный комплекс связи;1 - ground communication complex;
2 - вход/выход НК 1 для наземной сети передачи данных;2 - input /
3 - подвижный объект, структурная схема которого приведена на фиг.2;3 - movable object, a structural diagram of which is shown in figure 2;
4 - вход/выход наземной сети передачи данных, которая условно показана на фиг.1 в виде линии.4 - input / output terrestrial data network, which is conventionally shown in figure 1 in the form of a line.
Система радиосвязи с ПО содержит М территориально разнесенных наземных комплексов связи 1, структурная схема которых приведена на фиг.3, и N подвижных воздушных объектов 3, оснащенных бортовыми комплексами связи, связанных между собой каналами 29 связи «воздух-воздух» MB диапазона, а с помощью каналов 30 радиосвязи «воздух-земля» MB и 31 ДКМВ диапазонов - с М наземными комплексами 1, которые объединены между собой и наземными пользователями (ДП УВД и OAK и другими, не указанными на фиг.1) с помощью входов/выходов 2 и входов/выходов 4 наземной сети передачи данных.The radio communication system with software contains M geographically dispersed ground-based
Структурная схема оборудования подвижного объекта 3 заявляемой системы радиосвязи приведена на фиг.2, где введены обозначения:The structural diagram of the equipment of a moving object 3 of the inventive radio communication system is shown in figure 2, where the notation is introduced:
5 - бортовой вычислитель;5 - on-board computer;
6 - бортовые датчики;6 - airborne sensors;
7 - бортовой приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, например, ГЛОНАСС/GPS, с антенной;7 - an on-board receiver of signals of a global navigation satellite system, for example, GLONASS / GPS, with an antenna;
8 - блок регистрации данных;8 - data recording unit;
9 - бортовой анализатор типа принимаемых сообщений;9 - on-board analyzer of the type of received messages;
10 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;10 - airborne type relay relay messages;
11 - вычислительный модуль связи (ВМС);11 - computing communication module (IUD);
12 - модуль интерфейсов с оборудованием ПО 3 (МИ);12 - module interfaces with equipment software 3 (MI);
13 - модуль маршрутизации (ММ);13 - routing module (MM);
14 - модуль канального уровня (МКУ);14 - channel level module (MCU);
15 - модуль физического уровня (МФУ);15 - physical layer module (MFP);
16 - бортовой широкодиапазонный радиочастотный модуль (ШД РМ);16 - onboard wide-range radio-frequency module (ШД РМ);
17 - высокочастотный коммутатор;17 - high-frequency switch;
18 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом;18 - bidirectional bus control system of a moving object;
32 - диплексор;32 - diplexer;
33 - бортовая широкодиапазонная антенна (ШДА);33 - airborne wide-band antenna (SDA);
34 - вход/выход для загрузки данных;34 - input / output for downloading data;
35 - радиочастотные входы/выходы для радиоэлектронного оборудования ПОЗ;35 - radio frequency inputs / outputs for radio electronic equipment REF;
36 - блок определения положения ПО в пространстве.36 - block determining the position of the software in space.
На фиг.2 приведены для примера 3 из К модулей 16, связанных с высокочастотным коммутатором 17, и две из n групп, состоящих из К соответствующих диплексоров 32 и одной ШДА 33. К бортовых широкодиапазонных радиочастотных модулей 16 подключены двунаправленными связями к модулю 15 физического уровня, который имеет двухсторонний цифровой интерфейс с модулем 14 канального уровня, связанным двухсторонним цифровым интерфейсом с модулем 13 маршрутизации, подключенным в свою очередь двухсторонним цифровым интерфейсом к модулю 12 интерфейсов, входы которого подключены к бортовым датчикам 6, приемнику 7 глобальной навигационной спутниковой системы, выход подключен к блоку 8 регистрации данных, второй вход/выход подключен к бортовому анализатору 9 типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю 10 типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к бортовому вычислителю 5, связанному с помощью двунаправленного интерфейса 18 с бортовой системой управления ПО 3, а также с управляющими входами/выходами бортовых широкодиапазонных радиочастотных модулей, МКУ и МФУ. (К+1)-й диплексор с радиочастотными входами/выходами для радиоэлектронного оборудования также подключен к соответствующей широкодиапазонной антенне. Бортовой вычислитель имеет вход/выход для загрузки данных.Figure 2 shows, for example, 3 of K modules 16 connected to a high-frequency switch 17, and two of n groups consisting of
Структурная схема наземного комплекса связи 1 заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами представлена на фиг.3, где обозначено:The structural diagram of the
19 - наземная антенна MB диапазона;19 - ground antenna MB range;
20 - наземная радиостанция MB диапазона;20 - MB terrestrial radio station;
21 - наземная антенна ДКМВ диапазона;21 - ground antenna DKMV range;
22 - наземная радиостанция ДКМВ диапазона;22 - ground radio station DKMV range;
23 - наземная аппаратура передачи данных (АПД);23 - ground-based data transmission equipment (ADF);
24 - вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ);24 - computer workstation (AWP);
25 - наземный приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной;25 - ground-based receiver of signals of global navigation satellite systems with an antenna;
26 - формирователь типа ретранслируемых сообщений;26 - shaper type relayed messages;
27 - монитор АРМ;27 - monitor workstation;
28 - пульт управления АРМ.28 - AWP control panel.
В НК 1 наземные антенны 19 MB и 21 ДКМВ диапазонов связаны соответственно с радиостанциями 20 MB и 22 ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных 23 к первому входу/выходу вычислителя 24 автоматизированного рабочего места, второй вход/выход которого подключен к входу/выходу 2 НК 1 для наземной сети передачи данных, третий вход/выход - к формирователю 26 типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к радиостанции 22 ДКМВ диапазона, пятый вход/выход - к радиостанции 20 MB диапазона, первый вход подключен к приемнику 25 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, второй вход - к пульту 28 управления АРМ, а выход - к монитору 27 АРМ.In
Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Передачу данных в MB диапазоне с НК 1, если обслуживаемый подвижный объект от него находится за пределами прямой (оптической) видимости, осуществляют по цепочке последовательно соединенных первого ПО 3, второго ПО 3 и далее до М-го ПО 3, а передачу данных с М-го ПО 3 на НК 1 осуществляют в обратном порядке. Передачу данных в ДКМВ диапазоне с ПО 3 осуществляют на НК 1, качество сигнала маркера которого является наилучшим или приемлемым для ПО 3. Наземную сеть передачи данных подключают двухсторонними интерфейсами 2 к каждому из М разнесенных территориально НК 1. Таким образом, наземной сетью передачи данных по информационному взаимодействию объединяют между собой все НК 1 и обеспечивают соединение каждого НК 1 с наземными пользователями системы радиосвязи.A radio communication system with moving objects operates as follows. Data transmission in the MB range with
Алгоритм обмена данными в заявляемой системе радиосвязи с ПО заключается в том, что в ней для повышения достоверности передачи информации проводят следующие операции:The data exchange algorithm in the claimed radio communication system with software is that in it, to increase the reliability of information transfer, the following operations are carried out:
- разрабатывают список частотной поддержки MB связи, в котором указывают список М наземных комплексов связи 1 с их адресами, координатами, поддерживаемыми ими режимами работы, наборами разрешенных для каждого НК 1 частот MB связи, доводят список частотной поддержки до каждого ПО 3 через систему наземной связи и в процессе предполетной подготовки по входу/выходу 34;- develop a list of frequency support for MB communication, which indicates a list of M ground-based
- производят излучение сигналов маркеров на каждом НК 1 на каждой разрешенной MB частоте, которые являются сигналами связи/управления/синхронизации, например, с периодом 2 минуты. Сигналы маркеров разносят во времени, чтобы на ПО 3 можно было оценить качество сигналов разных НК 1 и выбрать НК 1 для связи;- produce the emission of marker signals on each
- выбирают лучшую частоту связи на каждом ПО 3 по результатам оценки качества принятых сигналов маркеров разных НК 1 для каждого диапазона волн (ДКМВ и MB) и регистрируют ПО 3 на выбранных частотах MB и ДКМВ каналов;- choose the best communication frequency for each software 3 according to the results of assessing the quality of the received signals of markers of
- выбирают для передачи и приема данных в MB диапазоне ШДА 33, с которой при текущем положении ПО в пространстве и тенденции его движения обеспечивается прямая (оптическая) видимость обслуживающего НК 1 или выбранного для связи соседнего подвижного объекта, и переключают на нее с помощью высокочастотного коммутатора 17 и соответствующего диплексора 32 вход/выход одного из широкодиапазонных радиочастотных модулей 16 и вход/выход (К+1)-го диплексора 32 или одновременно вход/выход (К+1)-го диплексора 32 и входы/выходы нескольких ШД РМ 16 через соответствующее количество диплексоров 32;- choose for transmitting and receiving data in the MBA range of SDA 33, with which the current position of the software in space and the tendency of its movement provides direct (optical) visibility of the serving
- инициируют в MB диапазоне с помощью бортового вычислителя 5 и модулей 14, 15, 16 на каждом подвижном объекте процедуру поиска частоты при включении оборудования или после разъединения линии, если ПО 3 не может больше обнаружить пакеты данных от наземного комплекса 1 или от вызываемого подвижного объекта на текущей частоте, или, если подуровень управления протоколом доступа к каналу индицирует, что текущая частота перегружена. При этом настраивают ШД РМ на альтернативную частоту с помощью бортового вычислителя 5, используя данные из списка частотной поддержки, и, если качество сигналов маркеров на новой частоте удовлетворительное, регистрируют ПО 3 на новой частоте;- initiate in the MB range using the on-board computer 5 and modules 14, 15, 16 on each mobile object a frequency search procedure when the equipment is turned on or after disconnecting the line, if PO 3 can no longer detect data packets from the
- осуществляют через выбранную ШДА 33 в MB диапазоне обмен пакетными данными «воздух-земля» на активном MB канале, например, в режиме множественного доступа к каналу с прослушиванием несущей (CSMA) или на активном канале «воздух-воздух» и «воздух-земля» в режиме множественного доступа к каналу с временным разделением и с самоорганизацией (STDMA);- carry out through the selected SDA 33 in the MB range the exchange of packet data "air-ground" on the active MB channel, for example, in the mode of multiple access to the channel with listening to the carrier (CSMA) or on the active channel "air-to-air" and "air-to-ground »In the mode of multiple access to the channel with time division and self-organization (STDMA);
- реализуют в наземной аппаратуре передачи данных 23 протоколы обмена данными в ДКМВ и MB каналах физического уровня (модемов-кодеков), канального и сетевого уровня, например, в соответствии с ARINC 618, 631, 635, 750, DO-224, ED-108 в режимах HFDL, VDL-1 (ACARS), VDL-2, VDL-4;- implement in the ground equipment for
- реализуют в ПО 3 и НК 1 следующие процедуры управления связностью линии передачи данных MB диапазона:- implement in PO 3 and
- идентификацию НК 1;- identification of
- начальную установку линии;- initial installation of the line;
- модификацию параметров линии;- modification of the line parameters;
- «хэндофф», инициируемый ПО 3;- "handoff" initiated by software 3;
- «хэндофф», инициируемый НК 1 по запросу ПО 3;- “handoff” initiated by
- «хэндофф», инициируемый НК 1;- “handoff” initiated by
- «хэндофф», инициируемый ПО 3 по запросу НК 1;- "handoff" initiated by software 3 at the request of
- широковещательный «хэндофф» по запросу НК 1;- broadcast "handoff" at the request of
- автонастройку;- auto-tuning;
- назначают свой набор разрешенных частот ДКМВ связи на сутки и более в зоне ответственности каждого НК 1;- Assign their own set of permitted frequencies for DKMV communications for a day or more in the area of responsibility of each
- назначают активную ДКМВ частоту из набора разрешенных частот для каждого НК 1 на временной интервал длительностью 1-2 часа, оптимальную по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости для данного временного интервала, отличающуюся от активных частот всех других НК 1 системы связи, и доводят номер активной частоты вместе с интервалом времени ее активизации до каждого НК 1 через наземную сеть передачи данных, реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разделением (FDMA). Первый слот кадра используют для излучения каждым НК 1 сигналов связи/управления/синхронизации, называемых маркерами;- designate the active DKMV frequency from the set of allowed frequencies for each
- назначают каждой разрешенной ДКМВ частоте свой временной сдвиг первого кадра протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA) относительно ведущего кадра, привязанного к 00 час 00 мин 00 сек универсального координированного времени UTC для того, чтобы сигналы маркеров на разных частотах излучались НК 1 в разнесенных временных слотах для сокращения времени анализа качества принятых каждым подвижным объектом 3 маркеров;- assign to each allowed DKMV frequency its own time shift of the first frame of the time division multiple access protocol (TDMA) relative to the leading frame, tied to 00:00 00 min 00 sec universal coordinated time UTC so that marker signals at different frequencies are emitted by the
- разрабатывают системную таблицу ДКМВ связи, в которой указывают список М наземных комплексов связи 1 с их адресами, координатами, поддерживаемыми ими режимами работы и набором разрешенных частот с указанными сдвигами первого кадра каждой частоты;- develop a system table DKMV communication, which indicate a list of M ground-based
- доводят системную таблицу ДКМВ связи до всех НК 1 и всех ПО 3 по наземной сети передачи данных и в процессе предполетной подготовки;- bring the system table DKMV communications to all
- осуществляют обмен пакетными данными на каждом НК 1 через наземную сеть передачи данных с пользователями системы связи, а также с другими (М-1) НК 1;- exchange packet data on each
- разбивают на временные кадры, например, длительностью 32 с, время использования каждого ДКМВ частотного канала, а каждый кадр разбивают на 13 временных слотов, длительностью 2,461538 с для реализации протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA). В первом слоте каждого кадра излучают сигнал маркера, содержащий квитанции на все сообщения, принятые НК 1 от разных ПО 3 в предыдущих двух кадрах, активные частоты двух соседних НК 1, версию базы данных (системной таблицы), назначения использования слотов с 4-го по 13-й текущего кадра и слотов 2-го и 3-го следующего кадра, а также флаг занятости канала. В конце каждого кадра для каждого слота следующего кадра производят назначение его использования для передачи с НК 1 или для передачи с конкретного ПО 3 по его предварительному запросу слота доступа, или для передачи с любого ПО 3 в режиме случайного доступа;- divided into time frames, for example, 32 seconds long, the time of use of each DKMV frequency channel, and each frame is divided into 13 time slots, 2.461538 s long for implementing the time division multiple access channel (TDMA) protocol. In the first slot of each frame, a marker signal is emitted, containing receipts for all messages received by
- осуществляют обмен пакетными данными «воздух-земля» на каждом активном ДКМВ канале в режиме с множественным доступом;- exchange air-ground packet data on each active DKMV channel in a multiple access mode;
- инициируют в ДКМВ диапазоне на каждом подвижном объекте процедуру поиска частоты при включении оборудования или после разъединения линии, если ПО 3 не может больше обнаружить маркеры от наземного комплекса 1 на текущей частоте. После автовыбора частоты и регистрации на новом канале производят обмен пакетными данными в режиме TDMA с НК 1, на котором ПО 3 зарегистрирован, до тех пор, пока качество ДКМВ радиоканала «воздух-земля» превышает допустимый уровень. При ухудшении качества ДКМВ радиоканала ниже допустимого уровня выбирают новый ДКМВ радиоканал и соответствующий ему НК 1, независимо от местоположения НК 1, и регистрируют ПО 3 на новом ДКМВ радиоканале;- initiate in the DKMV range on each moving object a frequency search procedure when the equipment is turned on or after disconnecting the line, if PO 3 can no longer detect markers from
- формируют в конечных системах ПО 3 (5, шина 18) сообщения в ДКМВ диапазоне к наземным потребителям, содержащие адрес получателя и адрес отправителя (адрес борта ПО 3), и передают через модуль 12 интерфейса в бортовой модуль 13 маршрутизатора, где его упаковывают, например, в виде пакета ISO 8208 и в модуле 14 канального уровня преобразуют в пакет канального уровня сети передачи данных, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC). Полученные сообщения передают в модуль 15 физического уровня, где осуществляют операции:- form messages in the DKMV range to terrestrial consumers in the final systems of software 3 (5, bus 18) containing the recipient’s address and the sender’s address (software address 3), and transmit via the
- сверточное кодирование данных для прямой коррекции ошибок;- convolutional data coding for direct error correction;
- перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех;- interleaving data to combat packetization errors due to fading and impulse noise;
- преобразование последовательности из трех или двух, или одного бита в зависимости от скорости передачи данных и вида модуляции 2-ФМн, 4-ФМн или 8-ФМн соответственно, например, в значения фазы сигнала поднесущей 1440 Гц;- the conversion of a sequence of three or two, or one bit depending on the data transfer rate and the modulation type 2-PSK, 4-PSK or 8-PSK, respectively, for example, into the phase values of the subcarrier signal of 1440 Hz;
- скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала;- scrambling data to align the spectrum of the transmitted signal;
- формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора, и информацию о скорости передачи данных и глубине перемежителя;- the formation of a key synchronization sequence and a preamble containing a known sequence for training an adaptive demodulator, and information about the data transfer rate and the interleaver depth;
- формирование коротких обучающих последовательностей, которые вставляют в поток передаваемых данных пользователя, для реализации адаптивных методов приема сообщения;- the formation of short training sequences that are inserted into the stream of transmitted user data to implement adaptive methods for receiving messages;
- формирование заданной формы огибающей каждого символа для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала;- the formation of a given shape of the envelope of each symbol to provide a given spectral mask of the emitted signal;
- формирование ДКМВ сигнала, например, с верхней боковой полосой с подавленной несущей с классом излучения 2K80J2DEN.- formation of a DKMV signal, for example, with an upper sideband with a suppressed carrier with a radiation class of 2K80J2DEN.
Сформированный для передачи однотоновый ДКМВ сигнал многопозиционной фазовой манипуляции (M-PSK, М=2, 4 или 8) с выхода модуля 15 физического уровня подают на вход широкодиапазонного радиочастотного модуля 16, где его усиливают до требуемого уровня мощности, подают через соответствующие узлы 17 и 32 на ШДА 33 и по ДКМВ радиоканалу 31 передают на наземный комплекс 1, на котором зарегистрирован ПО 3.A single-tone DKMV signal for multiphase phase shift keying (M-PSK, M = 2, 4, or 8) formed from the output of the physical layer module 15 is fed to the input of the wide-range radio frequency module 16, where it is amplified to the required power level, fed through the corresponding
На НК 1 радиосигнал ДКМВ диапазона от ДКМВ антенны 21 подают на (одну или несколько в зависимости от заданного количества одновременно обслуживаемых ПО 3) наземную радиостанцию 22 ДКМВ диапазона, работающую в симплексном режиме, например, в соответствии с протоколом TDMA. С выхода радиостанции 22 сообщение подают на вход аппаратуры 23 передачи данных, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок сообщение упаковывают, например, в пакет ISO 8208 и выдают на вход вычислителя АРМ 24, где его вновь упаковывают в пакет, предназначенный для передачи, например, по протоколу Х.25, по наземной сети передачи данных потребителям информации.On
При передаче пакета по протоколу Х.25 по наземной сети передачи данных в обратном направлении от потребителей информации через НК 1 к ПО 3 вначале его обрабатывают в вычислителе АРМ 24 наземного комплекса 1, где из него формируют, например, пакет ISO 8208, необходимый для линии передачи данных «воздух-земля». С выхода вычислителя АРМ 24 сообщение передают в аппаратуру 23 передачи данных, где его упаковывают в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), и осуществляют процедуры, аналогичные рассмотренным ранее в модуле 15 физического уровня.When a packet is transmitted using the X.25 protocol over a terrestrial data network in the opposite direction from information consumers through a
Сформированный в АПД 23 однотоновый сигнал многопозиционной фазовой манипуляции (M-PSK, М=2, 4 или 8) в полосе звукового канала ОБП шириной 3 кГц подают на вход радиостанции 22 ДКМВ диапазона, где его используют для формирования ДКМВ радиосигнала, например, с верхней боковой полосой и подавленной несущей с классом излучения 2K80J2DEN, усиливают до требуемого уровня мощности, затем через антенну 21 ДКМВ диапазона передают по ДКМВ радиоканалу 31 на ПО 3.The monophonic signal of multiposition phase shift keying (M-PSK, M = 2, 4 or 8) formed in the
На ПО 3 радиосигнал ДКМВ диапазона через выбранную ШДА 33, соответствующий диплексор 32, высокочастотный коммутатор 17 поступает на ШД РМ 16. Затем сообщение подают на вход МФУ 15, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок и выдают в МКУ 14, где его проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок и в случае отсутствия ошибок упаковывают, например, в пакет ISO 8208 и выдают на вход ММ 13 для преобразования в пакет, предназначенный для передачи через МИ 12 к бортовым пользователям (блокам 5, 8, 9 или на шину 18).On software 3, the DKMV radio signal through the selected SDA 33, the corresponding
В процессе обмена пакетными данными в MB диапазоне при передаче пакета от ПО 3 к наземным пользователям на каждом ПО 3 пакетное сообщение формируют в бортовой конечной системе (шина 18, бортовой вычислитель 5). Сообщение, содержащее адрес получателя и адрес отправителя (адрес ПО 3), передают от бортового вычислителя 5 через модуль 12 интерфейса в модуль 13 маршрутизатора, где его упаковывают, например, в пакет ISO 8208 сетевого (пакетного) уровня. Затем сообщение передают через модуль 14 канального уровня, где его упаковывают, например, в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), в модуль 15 физического уровня, где осуществляют:In the process of exchanging packet data in the MB range when transmitting a packet from software 3 to terrestrial users on each software 3, a packet message is generated in the on-board end system (bus 18, on-board computer 5). A message containing the recipient address and the sender address (software address 3) is transmitted from the on-board computer 5 through the
- кодирование данных, например, кодом Рида-Соломона для прямой коррекции ошибок;- data coding, for example, by a Reed-Solomon code for direct error correction;
- перемежение данных для борьбы с пакетированием ошибок из-за замираний и импульсных помех;- interleaving data to combat packetization errors due to fading and impulse noise;
- преобразование последовательности, например, трех бит данных в значение фазы символа сигнала, относительное кодирование фазы соседних символов для реализации относительной 8-ми позиционной фазовой манипуляции (D8PSK);- converting a sequence of, for example, three data bits into a phase value of a signal symbol, relative phase encoding of neighboring symbols to implement relative 8-position phase shift keying (D8PSK);
- скремблирование данных для выравнивания спектра передаваемого сигнала;- scrambling data to align the spectrum of the transmitted signal;
- формирование ключевой синхронизирующей последовательности и преамбулы, содержащей известную последовательность для обучения адаптивного демодулятора;- the formation of a key synchronization sequence and preamble containing a known sequence for training an adaptive demodulator;
- формирование заданной формы огибающей каждого символа, например, типа приподнятого косинуса с α=0,6 для обеспечения заданной спектральной маски излучаемого сигнала;- the formation of a given shape of the envelope of each symbol, for example, such as a raised cosine with α = 0.6 to provide a given spectral mask of the emitted signal;
- формирование MB сигнала с классом излучения, например, 14K0G1DE - с полосой, занимаемой сигналом 14 кГц, фазовой модуляцией (G) несущей одного цифрового канала без поднесущей, передачей данных (D) и многоусловным кодированием (Е).- formation of an MB signal with a class of radiation, for example, 14K0G1DE - with a band occupied by a 14 kHz signal, phase modulation (G) of a carrier of one digital channel without a subcarrier, data transmission (D) and multi-condition coding (E).
Сформированный для передачи, например, однотоновый сигнал 8-ми позиционной относительной фазовой манипуляции с выхода модуля 15 подают на вход широкодиапазонного радиочастотного модуля 16, где его усиливают до требуемого уровня мощности и через соответствующие узлы 17, 32, выбранную ШДА 33 и MB радиоканал 30 передают на наземный комплекс 1, на котором зарегистрирован ПО 3, или на выделенный для обмена данными подвижный объект 3.Formed for transmission, for example, a single-tone signal of 8-position relative phase shift keying from the output of module 15 is fed to the input of a wide-range radio-frequency module 16, where it is amplified to the required power level and through selected
На каждом НК 1 радиосигнал от MB антенны 19 подают через (одну или несколько в зависимости от заданного числа одновременно обслуживаемых ПО 3) наземную радиостанцию 20 MB диапазона на вход аппаратуры 23 передачи данных, где демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок из него формируют, например, пакет ISO 8208 и выдают на вход вычислителя 24 АРМ, где его вновь упаковывают в пакет, предназначенный для трансляции, например, по протоколу Х.25, по наземной сети передачи данных потребителям.On each
При передаче пакета в обратном направлении (от потребителей к ПО 3) сообщение по входу/выходу 2 НК 1 передают в вычислитель 24 АРМ НК 1, где формируют пакет, например, в соответствии с ISO 8208, который передают в аппаратуру 23 передачи данных, где его упаковывают в пакет канального уровня, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC), и осуществляют процедуры, аналогичные рассмотренным ранее в модуле 15 физического уровня при формировании сигнала MB диапазона.When transferring the packet in the opposite direction (from consumers to software 3), the message at the input /
На ПО 3 радиосигнал через выбранную ШДА 33, узлы 32, 17 подают на ШД РМ 16, с выхода которого сообщение поступает на вход МФУ 15, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, и затем выдают в МКУ 14, где его проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок сообщение упаковывают в пакет, например, в соответствии с ISO 8208 и выдают на вход ММ 13, где его формируют для передачи через МИ 12 бортовым пользователям (блокам 5, 8, 9 или на шину 18).For software 3, the radio signal through the selected SDA 33,
В системе разрабатывают системную таблицу связи, содержащую координаты НК 1, их адреса, разрешенные частоты связи, режимы передачи данных, которые они поддерживают в MB и ДКМВ диапазонах, временное расписание излучения сигналов маркеров на каждой частоте ДКМВ диапазона, геометрические размеры соответствующего ПО 3, места установки на нем ШДА 33, электронную карту местности по возможным маршрутам движения ПО 3 и доводят до каждого НК 1 по наземной сети передачи данных через вход/выход 2 и до всех ПО 3, обслуживаемых системой во время предполетной подготовки по входу/выходу 34.The system develops a communication system table containing the coordinates of
На ПО 3 начинают анализировать сигналы маркеров MB и ДКМВ диапазонов, например, для воздушного судна, находясь на стоянке в зоне аэропорта после включения питания и проведения автоматического встроенного контроля технической исправности. Независимо от функционирования канала связи MB диапазона ПО 3 постоянно поддерживает канал связи ДКМВ диапазона с тем НК 1, качество канала с которым является наилучшим или приемлемым.At software 3, they begin to analyze the signals of markers MB and DKMV ranges, for example, for an aircraft, being parked in the airport zone after turning on the power and conducting automatic built-in control of technical health. Regardless of the functioning of the communication channel of the MB band, the software 3 constantly maintains the communication channel of the DKMV band with that
Во время движения на каждом ПО 3 обеспечивают автоматический выбор рабочей частоты из списка разрешенных частот, регистрацию на НК 1 на выбранном канале, случайный или резервированный доступ к каналу связи в режиме множественного доступа с временным разделением, обмен данными с территориально разнесенными наземными комплексами 1, объединенными с помощью наземной сети передачи данных в единую систему.While driving, each software 3 provides automatic selection of the operating frequency from the list of allowed frequencies, registration on the
В системе радиосвязи ведут обмен навигационными и другими данными по радиолинии связи MB диапазона между наземным комплексом 1 и подвижными объектами 3, находящимися в пределах радиогоризонта НК 1. Принимаемые наземной радиостанцией 22 из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру 23 передачи данных подают в наземный вычислитель 24 АРМ, который может быть выполнен на базе серийной ПЭВМ. В нем в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводят идентификацию (сравнение) принятого в сообщении адреса ПО 3 с адресами подвижных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 24 АРМ. При совпадении адреса подвижного объекта 3 с хранящимся в списке адресом информацию о местоположении, параметрах движения ПО 3 и состоянии его датчиков запоминают в вычислителе 24 АРМ. В наземном вычислителе 24 АРМ решают задачи обеспечения постоянной устойчивой радиосвязи со всеми N ПО 3, и на основе информации о точном местонахождении всех ПО 3 и параметрах их движения осуществляют операции запоминания сообщений в наземном вычислителе 24 АРМ и вывод необходимых данных на экран монитора 27 АРМ НК 1 в виде, удобном для восприятия оператором (диспетчером), выдают необходимые координаты и параметры движения на ПО 3, которому предстоит участвовать в сеансе связи с выделенным подвижным объектом 3.In the radio communication system, navigation and other data are exchanged over the MB range radio link between the
При выходе за пределы радиогоризонта НК 1 хотя бы одного из ПО 3 или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи наземный комплекс 1 определяет программно один из ПО 3, которого назначают первым ретранслятором сообщений. При постоянном изменении дальности между ПО 3 и НК 1 в качестве ретранслятора в течение определенного времени может быть назначен любой из N ПО 3, местоположение которого известно и оптимально по отношению к обслуживающему НК 1 и всем остальным ПО 3. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 3 определяют оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному объекту 3 - получателю сообщения. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую, при необходимости, из нескольких (от 1 до (N-1)) ПО 3, может быть доставлено к требуемому ПО 3 - получателю. Для этого на НК 1 в формирователе 26 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладывают адрес ПО 3, назначенного первым ретранслятором, при необходимости адреса других подвижных объектов 3 - ретрансляторов, и адрес ПО 3 - получателя, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые и преобразованные на ПО 3 в устройствах 33, 32, 17, 16, 15, 14, 13, 12 сообщения обрабатывают в блоке 9 анализа типа сообщений. Если сообщение достоверно и предназначено для данного ПО 3, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО 3, или о передаче сообщения в режиме ретрансляции к соседнему ПО 3. Для исключения коллизий минимизируют число разрядов в передаваемом сообщении и осуществляют ретрансляцию данных последовательно во времени. Для решения конфликтной ситуации с НК 1 с помощью диспетчера посылают на ПО 3 соответствующее сообщение, которое отображают на экране бортового блока 8 регистрации данных в виде согласованной отметки и формуляров, в которых отображают, например, номер рейса или номер борта, высоту полета или другие характеристики. На основании принятых с НК 1 данных в бортовом вычислителе 5 ПО 3 совместно с наземным вычислителем 24 АРМ решают задачу наличия опасных сближений с соседними ПО 3 с учетом их прогнозируемых положений и возможных маневров, определяют время следующих сеансов связи с потребителями информации. По информации, отображаемой на экране бортового блока 8 регистрации данных, экипаж ПО 3 по согласованию с диспетчером НК 1 при необходимости определяет направление дальнейшего движения.When leaving at least one of PO 3 beyond the
Для каждого ПО 3 траектории движения соседних ПО 3 и их текущее местоположение по данным с НК 1, рассчитанные в бортовом вычислителе 5 границы зоны устойчивой связи при необходимости, отображают на экране собственного бортового блока 8 регистрации данных, а на экране монитора 27 АРМ - траектории всех ПО 3 в районе действия НК 1 с помощью характеризующих предыдущее местоположение ПО 3 отметок, формируемых вычислителями 5 и 24. По мере движения ПО 3 устаревшие отметки стираются. Во время предполетной подготовки каждого подвижного объекта 3 с помощью входа/выхода 34 осуществляют загрузку в память бортового вычислителя 5 необходимых данных в виде системной таблицы, содержащей списки адресов, координат наземных комплексов, назначенных им частот связи и т.п. В НК 1 системные таблицы загружаются с помощью входа/выхода 2 НК 1 для наземной сети передачи данных.For each software 3, the motion paths of neighboring software 3 and their current location according to data from
При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ПО 3 в соответствии с принятыми в системе радиосвязи с подвижными объектами категориями срочности в формирователе 26 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируют код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранный ПО 3 с учетом времени реакции ПО 3 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемую на ПО 3 информацию отображают на экране блока 8 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена ставят в очередь соответствующей категории срочности. В вычислителях 5 и 24 определяют время «старения» информации, и если сообщение в течение промежутка времени, равного времени «старения», не было передано в канал связи, то его «стирают», и посылают запрос на передачу нового сообщения.When priority messages for software 3 are transmitted from
При работе НК 1 в режиме прямой радиовидимости (ближней связи), когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляют адресный опрос ПО 3 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена в MB диапазоне. Набираемое диспетчером НК 1 на пульте 28 управления АРМ сообщение отображают на мониторе 27 АРМ и после передачи сообщения через вычислитель 24, аппаратуру 23 передачи данных, радиостанцию 20, антенну 19, через радиоканал 30, бортовые узлы 33, 32, 17, бортовые широкодиапазонные радиочастотные модули 16 ПО 3, модуль 15 физического уровня, модуль 14 канального уровня вычислительного модуля 11 связи, модуль 13 маршрутизации вычислительного модуля 11 связи, модуль 12 интерфейсов вычислительного модуля 11 связи его подают в бортовой вычислитель 5, где производят идентификацию принятого в сообщении адреса с адресом ПО 3. Далее через модуль 12 интерфейсов сообщение передают в блок 9 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации полученного заголовка (служебной части) сообщения и определения режима работы аппаратуры ПО 3 или в бортовой формирователь 10 типа ретранслируемых сообщений, если подвижный объект работает в режиме ретрансляции. Информационную часть сообщения записывают в память бортового вычислителя 5 и при необходимости выводят на экран блока 8 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора, пульта или другого устройства отображения. С помощью определенного формата заголовка сообщения с выхода бортового формирователя 10 типа ретранслируемых сообщений задают режим свободного доступа к каналу связи для всех подвижных объектов 3 или режим фиксированного (резервированного) доступа с назначением конкретного временного интервала для организации обмена данными с наземным комплексом 1 или с выбранным ПО 3.When the
НК 1 гарантирует для каждого зарегистрированного на нем ПО 3 требуемые системные характеристики связи, а именно: вероятность своевременной доставки сообщения с заданной достоверностью и интенсивностью потока сообщений, например вероятность того, что средняя задержка передачи сообщения не превысит требуемого порога при достоверности связи не хуже 10-6 и заданной интенсивности потока сообщений с борта ПО 3. Средняя задержка передачи сообщений в значительной мере обусловлена коллизиями случайного доступа и растет с ростом количества ПО 3, использующих один канал связи в режиме случайного множественного доступа, и с ростом интенсивности потока сообщений от каждого ПО 3. Зная точные количественные зависимости указанных параметров для разных режимов обмена данными, в НК 1 прогнозируют системные характеристики в зависимости от количества зарегистрированных на одном частотном канале ПО 3. Регистрацию новых ПО 3 прекращают (выставляют флаг «занятости» канала связи в маркере), если прогнозируемые системные характеристики деградируют ниже заданного уровня, уменьшая тем самым вероятность коллизий случайного доступа и, следовательно, задержку в передаче сообщения. Таким образом, в результате анализа состояния и загрузки каналов радиосвязи в каждом НК 1 прогнозируют вероятность коллизий случайного доступа, и, когда эта величина превышает предельно допустимое значение, доступ к каналам связи НК 1 новых ПО 3 прекращают по команде НК 1 или переходят на резервные частоты.
Для того чтобы минимизировать вероятность коллизий случайного доступа, не создавать помех текущей передаче сообщения, реализуют протокол множественного доступа к каналу с прослушиванием несущей (CSMA). Для этого в АПД 23, вычислителе 24 НК 1 и модулях 15 физического уровня и 14 канального уровня ПО 3 по команде с бортового вычислителя 5 перед передачей каждого сообщения осуществляют прослушивание канала (контроль занятости несущей) на предмет обнаружения преамбулы, заголовка или полезной части сообщений. Подготовленное сообщение с ПО 3 передают только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь разных подвижных объектов 3 и НК 1, когда после занятости канала все корреспонденты обнаружили, что радиоканал свободен, в вычислителе 24 НК 1 и в модуле 14 канального уровня ПО 3 по команде с бортового вычислителя 5 формируют псевдослучайные задержки передачи сообщений от подвижных объектов 3 (для каждого ПО 3 своя) и от НК 1. На каждом из ПО 3 время окончания сигнала несущей частоты в радиоканале и импульсы синхронизации используют для инициализации расчета в модуле 14 канального уровня интервала времени собственной передачи и внутри этого интервала с помощью модуля 15 физического уровня, модуля 16 и узлы 17, 32, 33 ПО 3 осуществляют передачу собственного пакета данных.In order to minimize the likelihood of random access collisions and not interfere with the current message transmission, a Carrier Listening Multiple Access Protocol (CSMA) is implemented. To do this, in the
Сообщения о точном местоположении ПО 3, его широкодиапазонных антенн 33 относительно корпуса и параметрах его движения с выходов приемников 7 и 25 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записывают в память вычислителей 5 и 24 с привязкой к глобальному времени [3, 4, 5]. Точная синхронизация слотов, используемых для обмена данными между абонентами системы, и их запланированное использование для передачи известно каждому абоненту системы по отношению к окружающим пользователям с известными координатами. Управление протоколом доступа к каналу на каждом подвижном объекте 3 осуществляют в модуле 14 канального уровня с помощью бортового вычислителя 5, а на НК 1 - в аппаратуре передачи данных 23 и вычислителе АРМ 24.Messages about the exact location of software 3, its wide-range antennas 33 relative to the body and its motion parameters from the outputs of the
В вычислителях 5 и 24 полученные данные используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО 3. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 3 в вычислителе 5 в заданное время формируют соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 3. Это время используют в вычислителе 24 НК 1 для известной операции построения экстраполяционных отметок для каждого ПО 3 [3]. В аппаратуре передачи данных 23 НК 1 и модулях 14 и 15 ПО 3 осуществляют известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования.In
Благодаря наземной сети передачи данных с входами/выходами 4, которая объединяет между собой все М НК 1, достоверная информация от удаленного на большие расстояния (до 4-6 тысяч км и более) ПО 3, оборудованного устройствами 14, 15, 16, 17, 36, 32 33 с функцией управления ДКМВ радиолинией, доводится до всех НК 1 системы радиосвязи, хотя удаленный ПО 3 держит связь только с одним НК 1, качество сигналов маркеров которого является наилучшим для ПО 3 на данный момент времени.Thanks to the ground-based data network with inputs /
В модулях 14 и 15 ПО 3 и бортовом вычислителе 5 (через модули 13, 12 вычислительного модуля 11 связи) ПО 3 автоматически анализируют принимаемые сигналы маркеров от всех наземных комплексов 1 на всех частотах и выбирают лучшую частоту (например, по критерию максимума измеряемого демодулятором при приеме всего пакета эффективного отношения «сигнал/помеха» с учетом набора предоставляемых НК 1 услуг передачи данных, а также с учетом исправности интерфейса НК 1 с наземной сетью передачи данных). По измеренному на выбранной частоте в модуле 15 эффективному отношению «сигнал/помеха» в модуле 14 вычислительного модуля 11 связи ПО 3 выбирают максимально допустимую скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования. Оценка отношения «сигнал/помеха» осуществляется всеми НК 1 и ПО 3 системы каждый раз при приеме любого пакета сообщения. Величина выбранной максимальной допустимой скорости передачи данных сообщается на противоположную сторону в виде рекомендуемой скорости передачи данных. В наземной аппаратуре 23 передачи данных при работе на радиостанцию 22 ДКМВ диапазона и в бортовых модулях 15,14 ПО 3 могут быть использованы известные алгоритмы высокоскоростных адаптивных модемов, рассчитанных на работу в каналах с многолучевостью, например алгоритм демодуляции с использованием эквалайзера с решающей обратной связью, субоптимальный алгоритм Витерби приема в целом с поэлементным принятием решения в условиях многолучевости, алгоритм максимального правдоподобия с идентификацией текущих параметров канала (импульсной характеристики канала) на основе методов стохастической аппроксимации и другие.In modules 14 and 15 of software 3 and on-board computer 5 (through
Таким образом, каждый из ПО 3 может выходить на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, а рабочая частота для каждого НК 1 из списка выделенных частот активизируется на каждый час или два часа. Составленный канал связи между ПО 3 и наземным потребителем (источником) информации, как правило, будет включать бортовую сеть передачи данных и наземную сеть передачи данных, связанные между собой радиолинией 31 ДКМВ диапазона. Как только качество канала 31 связи деградирует ниже допустимого уровня, на борту с помощью бортового вычислителя 5, управляющего модулями 14, 15 и 16 ПО 3, выбирают новую оптимальную рабочую частоту на основании анализа условий распространения радиоволн и новый, соответствующий ей НК 1. Таким образом, обеспечивают высокую достоверность передачи информации при обмене данными с ПО 3, находящимися от НК 1 на расстояниях от нескольких сотен до 4-6 тысяч километров [6].Thus, each of software 3 can communicate at several operating frequencies, known to all participants in the movement. The lists of allocated frequencies change depending on the time of the year, and the operating frequency for each
Синхронизация работы наземной сети передачи данных осуществляется на основе использования всеми участниками движения единого глобального всемирного координированного времени (UTC), получаемого от существующих объектов глобальной навигационной спутниковой системы с помощью приемников 7 и 25.The synchronization of the work of the terrestrial data transmission network is carried out on the basis of the use by all participants of the movement of the united global universal time (UTC) received from existing objects of the global navigation satellite
Для взаимодействия наземных комплексов 1, оконечных пользователей и ПО 3 используется наземная сеть передачи данных с входами/выходами 2. Она может быть реализована известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов в соответствии с протоколом Х.25 [4, 7]. Соединения между НК 1 и центрами коммутации пакетов Х.25 (маршрутизаторами) могут обеспечиваться через специально выделенные или арендуемые каналы связи. Они позволят транслировать сообщение, адресованное наземным пользователем определенному ПО 3 на тот наземный комплекс 1, на котором данный ПО 3 «зарегистрирован», и где в данный момент времени обеспечиваются оптимальные условия приема радиосигналов в ДКМВ диапазоне. Система радиосвязи с ПО 3 работает в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи.For the interaction of ground-based
Сообщения о местоположении подвижного объекта и параметрах его движения с выходов приемников 7 и 25 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записываются в память вычислителей 5 и 24 с привязкой к глобальному времени [4, 5, 6]. На основании этих данных и геометрических размеров ПО, точек размещения на нем антенн, заложенных в бортовой вычислитель 5 по входу/выходу 34, и принятом с НК 1 сообщении о его местоположении относительно электронной карты местности, также заложенной в бортовой вычислитель 5 по входу/выходу 34 в блоке 36 определения положения ПО 3 в пространстве, вычисляются бортовые ШДА 33, с которых на данный момент времени существует прямая видимость на НК 1 или выбранный для связи подвижный объект. И эта операция осуществляется все время нахождения ПО 3 на маршруте. Чем дальше находится ПО 2 от пункта прибытия или от зоны интенсивного движения, тем меньше времени ему отводится для передачи данных. Такая информация позволяет каждому НК 1 организовать высокоэффективное использование диапазонов частот, выделенных для связи.Messages about the location of the moving object and its motion parameters from the outputs of the
Объединение каналов для передачи или разделение каналов для приема радиосигналов может быть осуществлено, например, с помощью диплексоров -нескольких пар фильтров верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ), обладающих в заданных интервалах частот равномерной амплитудно-частотной и линейной фазово-частотной характеристиками. Диплексор представляет собой, например, соединение ФНЧ и ФВЧ, рассчитанных таким образом, чтобы сумма действительных частей входных проводимостей должна быть близка к единице, а сумма мнимых - к нулю. Диплексоры 32 дополнительно ослабляют побочные излучения передатчиков в составе ШД РМ 32, что также способствует повышению достоверности передачи информации и обеспечению электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными средствами подвижного объекта.The combination of channels for transmission or the separation of channels for receiving radio signals can be carried out, for example, using diplexers - several pairs of high and low-pass filters (HPF and LPF), which have uniform amplitude-frequency and linear phase-frequency characteristics in given frequency intervals. A diplexer is, for example, a combination of the low-pass and high-pass filters, calculated in such a way that the sum of the real parts of the input conductivities should be close to unity, and the sum of the imaginary should be close to zero.
При размещении широкодиапазонных антенн 33 на ПО 3 необходимо минимизировать потенциально возможные помехи приему одних радиостанций от шумовых излучений радиопередатчиков по основному каналу приема, от основного излучения передатчиков по не основным каналам приема, от интермодуляционных помех, возникающих при одновременной работе нескольких передатчиков, путем разнесения ШДА 33 на максимально возможное расстояние по поверхности конструкции так, чтобы при любом из видов проводимых ПО 3 маневров была бы хотя бы одна ШДА 33, с которой бы обеспечивалась прямая видимость на выбранного абонента.When placing wide-band antennas 33 on PO 3, it is necessary to minimize the potential interference with the reception of certain radio stations from the noise of radio transmitters on the main receive channel, from the main radiation of the transmitters on non-main receive channels, from intermodulation interference arising from the simultaneous operation of several transmitters, by transmitting SDA 33 to the maximum possible distance along the surface of the structure so that for any type of maneuvers conducted by 3, there would be at least one SDA 33, with which espechivalas line of sight to the selected user.
Основное преимущество использования введенных на ПО 3 устройств 17, 36, 32 и 33, входов/выходов 34 и 35 заключается в повышении достоверности передачи информации за счет автоматического выбора направления прямой видимости с ПО на НК или на выбранный для связи ПО 3, независимо от выполняемого подвижным объектом маневра. Объединение каналов для передачи или разделение каналов для приема радиосигналов с помощью диплексоров 32 позволит уменьшить число отводимых под антенны выступающих поверхностей на ПО 3, а следовательно, увеличить его скорость и уменьшить расход горючего.The main advantage of using the
Модуль 15 физического уровня ПО 3, управляемый бортовым вычислителем 5, содержит высокоскоростные с большим динамическим диапазоном АЦП и ЦАП и базируется на высокопроизводительных сигнальных процессорах, которые в цифровом виде реализуют большинство функций физического уровня, например операции частотного преобразования, фильтрации, синтеза частот, приемо-возбудителя. Он предназначен для формирования и обработки радиосигналов на физическом уровне (кодирования/декодирования, перемежения/деперемежения, скремблирования/дескремблирования данных, модуляции/демодуляции, реализации адаптивных методов передачи и приема сигналов, полосовой фильтрации, преобразования частоты и т.п.). Модуль 14 канального уровня с помощью бортового вычислителя 5 обеспечивает протоколы выбора частот связи, составления линии связи, обмена данными уровня линии и доступа к подсети «воздух-земля», обмена с модулем 13 маршрутизации ПО 3, обеспечения отказоустойчивого режима работы и другие процедуры. Модуль 13 маршрутизации обеспечивает распределение сообщений «воздух-земля», принятых из MB и ДКМВ каналов, например, в виде пакетов ISO 8208 конечным потребителям на борту и в обратном направлении. Модуль 12 интерфейсов обеспечивает все необходимые интерфейсы с бортовым оборудованием, например, по протоколам ARINC 429, ARINC 664, ARINC 646 и другим [7, 8, 9].The physical layer module 15 of software 3, controlled by the on-board computer 5, contains high-speed ADCs and DACs with a large dynamic range and is based on high-performance signal processors that digitally implement most of the functions of the physical layer, for example, frequency conversion, filtering, frequency synthesis, and reception pathogen. It is intended for the generation and processing of radio signals at the physical level (encoding / decoding, interleaving / deinterleaving, scrambling / descrambling data, modulation / demodulation, implementing adaptive methods for transmitting and receiving signals, bandpass filtering, frequency conversion, etc.). The channel level module 14, using the on-board computer 5, provides protocols for selecting communication frequencies, composing a communication line, exchanging line level data and accessing the air-to-ground subnet, exchanging software routing module 13 with software 3, providing fault-tolerant operation, and other procedures. Routing module 13 provides the distribution of air-to-ground messages received from MB and DKMV channels, for example, in the form of ISO 8208 packets to end users on board and in the opposite direction. The
Узлы 17, 36, 32, 33 и модули 16, 15, 14 с помощью бортового вычислителя 5 интегрируют функции радиостанций MB и ДКМВ диапазонов, аппаратуры передачи данных (кодека, модема) с программной реализацией режимов работы аппаратуры (видов модуляции, кодирования) с возможностью введения новых режимов работы модулей программным способом через вход/выход 34, бортовой вычислитель 5 и соответствующие последовательно соединенные модули 12 и 13, входящие в вычислительный модуль 11 связи. Широкодиапазонный радиочастотный модуль 16 содержит радиочастотное аналоговое оборудование. Вычислительный модуль связи 11, входящий в состав ПО 3, обеспечивает функциональное взаимодействие с бортовыми устройствами 5, 7, 8, 9, 10, 15 и датчиками 6 событий.The
Модуль 14 канального уровня с помощью бортового вычислителя 5 предназначен для управления выбором частотных каналов, установлением линий связи и регистрацией на НК 1, для упаковки, распаковки сообщений, управления доступом к каналу, дополнительного кодирования/декодирования избыточным циклическим кодом CRC для обнаружения ошибок, не исправленных на физическом уровне, автоматического запроса повторения, криптозащиты на канальном уровне, управления изоляцией неисправностей и восстановлением работоспособности за счет реконфигурации бортовой системы и т.п. Он реализуется, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems.The channel level module 14 using the on-board computer 5 is designed to control the selection of frequency channels, establish communication lines and register on
Модуль 13 маршрутизатора взаимодействует с модулем 14 канального уровня на уровне доступа к подсети, например, по протоколу ISO 8208 в соответствии с заданными режимами передачи данных и может быть реализован на универсальном вычислителе типа платы процессорной 5066-586-133MHz-1MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems.The router module 13 interacts with the channel level module 14 at the subnet access level, for example, according to the ISO 8208 protocol in accordance with the specified data transfer modes and can be implemented on a universal computer such as a processor board 5066-586-133MHz-1MB, 2 MB Flash CPU Card from Octagon Systems.
Модуль 12 интерфейса обеспечивает взаимодействие вычислительного модуля 11 связи с бортовой авионикой (устройствами 5, 6, 7, 8, 9, 10) по разным стыкам (например, дискретный сигнал в соответствии с ARINC 429, ARINC 664, ARINC 646, разовая команда) и через бортовой вычислитель 5, двунаправленную шину 18 - с системой управления подвижным объектом 3. Он может быть выполнен, например, на коммутаторе AFDX [8].The
Модуль 15 физического уровня обеспечивает параллельную обработку в реальном масштабе времени сигналов всех К широкодиапазонных радиочастотных модулей 16, необходимых совместно с узлами 17, 32, 33 для организации линий передачи данных в ДКМВ и MB диапазонах. Причем при неисправности одного из модулей 16 с помощью бортового вычислителя 5 программно подключается взамен вышедшего из строя модуля другой исправный модуль 16 с выполнением прежних функций. В этом случае все функции обработки и формирования сигнала соответствующего радиоканала связи, обработки данных и закрытия информации (при необходимости) будут выполнены программным способом в виде законченных программных модулей. Взаимодействие программных модулей будет осуществляться по заранее определенным правилам взаимодействия (протоколам и процедурам взаимодействия, входным и выходным данным), что обеспечит их оперативное изменение (замена программного кода), при необходимости, в процессе движения. Это обеспечивает возможность формирования и обработки любого сигнала и данных, закрытие информации, интерфейс с внешним оборудованием по различным алгоритмам и стандартам даже в том случае, когда ПО 3 находится, например, на границах 2-х зон ответственности автоматизированных систем управления воздушным движением, в которых для обмена данными между НК 1 и ПО 3 используются различные режимы линии передачи данных, например, VDL-2 и VDL-4. Таким образом, на уровне каналов связи (физический, канальный уровни, включая криптозащиту канала, доступа к сети) узлы 33, 32, 36, 17, модуль 16, соединенный через модуль 15 физического уровня с модулем 14 канального уровня, обеспечивают совместимость с различными типами линий передачи данных «воздух-земля». Кроме этого, модуль 15 по командам с бортового вычислителя 5 осуществляет установку частоты передачи, ширину полосы, и т.д. Модуль 15 строится на быстродействующих сигнальных процессорах, которые включают в себя:The physical layer module 15 provides parallel real-time processing of the signals of all K wide-range radio frequency modules 16, which are necessary together with the
- интерфейсы и шлюзы (ввода-вывода и преобразования данных) на базе, например, матрицы шлюзов, программируемых полями (FPGA (Field Programmable Gate Array)) no технологии PCI (VME);- Interfaces and gateways (input-output and data conversion) based on, for example, a matrix of gateways programmed by fields (FPGA (Field Programmable Gate Array)) no PCI technology (VME);
- сигнальные процессоры, например, типа DSP ADSP-21060 (фирмы Analog Devices), программируемых логических интегральных схем EPF10K50 (фирмы Altera), контроллеров AVR ATmega16 (фирмы Atmel) для контроля и управления процессом обработки (для модемов-кодеков, фильтров);- signal processors, for example, type DSP ADSP-21060 (company Analog Devices), programmable logic integrated circuits EPF10K50 (company Altera), AVR ATmega16 controllers (company Atmel) for monitoring and controlling the processing process (for modem codecs, filters);
- универсальный вычислительный процессор, реализующий протоколы обмена данными «воздух-земля», обнаружение и изоляцию неисправностей внутри модуля 15, реконфигурацию модуля 15.- a universal computing processor that implements air-ground data exchange protocols, detection and isolation of faults inside module 15, reconfiguration of module 15.
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования и соответствующее программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы, радиоканалы и шины 1, 2, 4-16, 18-31 одинаковые с прототипом. Вводимые узлы могут быть выполнены: 17 - на серийных высокочастотных реле или на p-i-n диодах, 32 - на бескорпусных L, С-элементах и поликоровой основе, 36 - программно в бортовом вычислителе 5, 33 - в форме металлической ленты, наклеиваемой на поверхность ПО вместе с защитной радиопрозрачной пленкой. (К+1)-й диплексор с радиочастотными входами/выходами для радиоэлектронного оборудования каждой группы может быть выполнен, например, из набора пар ФВЧ и ФНЧ, перекрывающих несколько диапазонов частот.At the time of application submission, functioning algorithms and corresponding software of the claimed radio communication system have been developed. The nodes, radio channels and
Заявляемая модель имеет следующие преимущества:The inventive model has the following advantages:
- информация о собственных параметрах и характеристиках других абонентов, текущем состоянии эфира и алгоритме действий, которые могут выполнять абоненты системы, вычислительные (программные) ресурсы, аппаратные возможности позволяют обеспечить «гибкое» программируемое изменение конфигурации при выполнении подвижным объектом любого маневра, чтобы обеспечить заданную достоверность передачи информации;- information about the own parameters and characteristics of other subscribers, the current state of the ether and the algorithm of actions that subscribers of the system can perform, computational (software) resources, hardware capabilities provide a “flexible” programmable configuration change when the moving object performs any maneuver to ensure a given accuracy information transfer;
- объединение с помощью диплексоров 32 не только радиосвязных каналов, но и других радиочастотных входов/выходов радиоэлектронного оборудования подвижного объекта позволит уменьшить число отводимых под антенны выступающих поверхностей на ПО 3, а следовательно, увеличить его скорость и уменьшить расход горючего;- combining with
- организация единой синхронизации в радиосети, наличие базы данных о текущих характеристиках абонентов системы с входом для текущего обновления массивов и построение аппаратуры на принципах программного выполнения основных функций упрощает обмен данными между абонентами системы при выполнении ПО маневров;- organization of a single synchronization in the radio network, the availability of a database of the current characteristics of the system subscribers with an input for the current update of arrays and the construction of equipment based on the principles of the software performing basic functions simplifies data exchange between system subscribers when performing maneuvers;
- повышается надежность связи за счет использования одновременно различных режимов линии передачи данных в разных диапазонах, программного выбора требуемого режима работы бортового широкодиапазонного оборудования;- increases the reliability of communication through the use of simultaneously different modes of the data line in different ranges, programmed selection of the required operating mode of the onboard wide-range equipment;
- предложенной структурой могут быть решены задачи перехода от разработок бортовых комплексов связи, изменение характеристик которых определяется изменением аппаратной части, к устройствам, легко модернизируемым на базе программного обеспечения при неизменной аппаратной части.- the proposed structure can solve the problems of the transition from the development of on-board communication systems, the change in the characteristics of which is determined by a change in the hardware, to devices that are easily upgraded based on software with the same hardware.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент РФ №44907.1. RF patent No. 44907.
2. Патент РФ №68211 (прототип).2. RF patent No. 68211 (prototype).
3. Д.С.Конторов, Ю.С.Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.: Сов. Радио, 1971, 367 с.3. D.S. Kontorov, Yu.S. Golubev-Novozhilov. Introduction to radar systems engineering. - M .: Owls. Radio, 1971, 367 pp.
4. Б.И.Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.4. B.I. Kuzmin “Digital Telecommunication Networks and Systems”,
5. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.5. GPS - a global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.
6. Руководство по ВЧ-линии передачи данных (Doc9741 - AN/962). Издание первое. - ICAO, 2000, 148 с.6. Guidance on the HF data link (Doc9741 - AN / 962). First edition. - ICAO, 2000, 148 p.
7. ARINC 653-1. Стандартные интерфейсы программного обеспечения приложений авионики. 2003.7. ARINC 653-1. Standard avionics application software interfaces. 2003.
8. ARINC 664. Бортовая сеть передачи данных. В 7-ми частях, 2005.8. ARINC 664. On-board data network. In 7 parts, 2005.
9. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации: Учеб. Пособие / P.M.Ахмедов, А.А.Бибутов, А.В.Васильев и др.; под ред. С.Г.Пятко и А.И.Красова. - СПб.: Политехника, 2004.9. Automated air traffic control systems: New information technologies in aviation: Textbook. The manual / P.M. Akhmedov, A.A. Bibutov, A.V. Vasiliev and others; under the editorship of S.G. Pyatko and A.I. Krasov. - St. Petersburg: Polytechnic, 2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012157409/07A RU2516868C1 (en) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | System for radio communication with mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012157409/07A RU2516868C1 (en) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | System for radio communication with mobile objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2516868C1 true RU2516868C1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012157409/07A RU2516868C1 (en) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | System for radio communication with mobile objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2516868C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619471C1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-05-16 | Сергей Прокофьевич Присяжнюк | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess |
RU2697389C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Combined radar and communication system on radio photon elements |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4454510A (en) * | 1978-12-18 | 1984-06-12 | Crow Robert P | Discrete address beacon, navigation and landing system (DABNLS) |
GB2272133A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-04 | Motorola Inc | Transmission of transmitter linearization signals in a TDMA trunked radio syste m |
US5450329A (en) * | 1993-12-22 | 1995-09-12 | Tanner; Jesse H. | Vehicle location method and system |
RU2000130351A (en) * | 2000-12-04 | 2003-01-10 | Военно-морская академия им. Адмирала Н.Г.Кузнецова | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS WITH AUTOMATIC DETERMINATION OF THE LOCATION OF AN INTERFERENCE SOURCE |
RU44907U1 (en) * | 2004-09-06 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
RU68211U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
-
2012
- 2012-12-25 RU RU2012157409/07A patent/RU2516868C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4454510A (en) * | 1978-12-18 | 1984-06-12 | Crow Robert P | Discrete address beacon, navigation and landing system (DABNLS) |
GB2272133A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-04 | Motorola Inc | Transmission of transmitter linearization signals in a TDMA trunked radio syste m |
US5450329A (en) * | 1993-12-22 | 1995-09-12 | Tanner; Jesse H. | Vehicle location method and system |
RU2000130351A (en) * | 2000-12-04 | 2003-01-10 | Военно-морская академия им. Адмирала Н.Г.Кузнецова | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS WITH AUTOMATIC DETERMINATION OF THE LOCATION OF AN INTERFERENCE SOURCE |
RU44907U1 (en) * | 2004-09-06 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
RU68211U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619471C1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-05-16 | Сергей Прокофьевич Присяжнюк | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess |
RU2697389C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Combined radar and communication system on radio photon elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU68211U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
Zhang et al. | Aeronautical $ Ad~ Hoc $ networking for the Internet-above-the-clouds | |
RU2557801C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2309543C2 (en) | System for radio communication with moving objects | |
EP3365880B1 (en) | Method and systems for increasing capacity and safety of aeronautical safety-of-life services and data links | |
RU2319304C2 (en) | Complex of onboard digital communication instruments | |
RU77738U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU44907U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2544007C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2686456C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
RU115592U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2286030C1 (en) | High frequency system and method for exchanging packet data | |
RU2518014C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2516868C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2535922C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2530015C2 (en) | System of radio communication with moving objects | |
RU2516686C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2505929C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU106064U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU103046U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2535923C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU99261U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU52290U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
RU2793106C1 (en) | Radio communication system with moving objects | |
RU106062U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |