RU2627686C1 - Комплекс бортовых средств цифровой связи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к бортовым комплексам радиосвязи и может быть использовано для обмена данными и речевой информацией в каналах радиосвязи «воздух-воздух». Технический результат заключается в повышении достоверности передаваемой информации в каналах «воздух-земля» и «воздух-воздух». Для этого осуществляют передачу информации с датчиков ВС о его координатах с привязкой к единому координированному времени. В состав комплекса введены бортовые датчики, блок определения положения подвижного объекта в пространстве, интегрированная антенно-фидерная система, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к бортовым комплексам радиосвязи и может быть использовано для обмена данными и речевой информацией в каналах радиосвязи «воздух-воздух» между воздушными судами (ВС) и в каналах радиосвязи «воздух-земля» между воздушными судами и наземными комплексами (НК).

В настоящее время применяется комплекс бортовых средств цифровой связи (КБСЦС) для обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием, воздушными судами и наземными службами [1]. Каналами обмена текущей информацией являются радиоканалы типа «воздух-земля» и «земля-воздух» MB и ДКМВ диапазонов. Организацию обмена информацией между наземными службами и бортовыми системами осуществляет только наземный комплекс. В системе обеспечивается вызов на речевую связь и передача данных между ВС и наземными службами. Наземный комплекс опрашивает ВС, находящиеся в зоне его обслуживания, и собирает с них необходимую для организации связи информацию. Загоризонтную связь осуществляют по ДКМВ каналам с обновлением управляющей информации один раз в 32 секунды согласно спецификации ARINC-635 [2]. Бортовой блок управления комплекса представляет собой вычислитель. Блок интерфейсов комплекса представляет отдельное устройство.

К недостаткам данного КБСЦС следует отнести сложную электромагнитную обстановку, которую приходится решать практически на каждом воздушном судне. Отсутствует возможность передачи информации с датчиков ВС с привязкой к точному времени измерения, а также возможность повышения достоверности передачи высокоприоритетной информации из-за отсутствия дублирования и взаимного дополнения по различным каналам. Наличие отдельного модема для MB диапазона (не интегрированного в соответствующий приемопередатчик) также усложняет управление бортовым комплексом. Отсутствие антенного согласующего устройства в ДКМВ диапазоне резко уменьшает величину мощности, отдаваемой усилителем мощности, и, следовательно, излучаемую в эфир, и тем самым уменьшает дальность связи. Технические решения аналога не позволяют одновременно производить обмен информацией в сетях передачи данных, работающих с использованием разных протоколов обмена, в радиоканалах с различной степенью шумов и радиопомех естественного и искусственного происхождения.

Эта проблема отчасти решается в комплексе средств бортовой цифровой связи [3]. Однако его использование не позволяет улучшить электромагнитную совместимость радиосредств на ВС, передавать информацию с датчиков ВС, осуществлять связь по каналам «воздух-космос» между воздушными судами и спутниками связи и навигации. Кроме того, предложенная структура широкополосного модуля связи не обеспечивает необходимый уровень надежности связи в силу применения общей шины управления для каналообразующей аппаратуры модуля.

Наиболее близкой по назначению и большинству существенных признаков является комплекс бортовых средств цифровой связи [2], который принят за прототип. Данный комплекс бортовых средств цифровой связи состоит из трехканального широкодиапазонного модуля связи ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов, приемопередатчика ДМВ2 диапазона, приемопередатчика СМВ диапазона, модуля защиты информации, модуля управления и маршрутизации, при этом модуль спутниковой связи, как и модуль связи ДКМВ диапазона, используется для организации каналов дальней связи. Модуль управления и маршрутизации подключен двухсторонними связями по шине командно-информационного обмена и по шине высокоскоростного информационного обмена к бортовому оборудованию и по шине командно-информационного обмена к соответствующим входам вышеупомянутых модулей, а также по шине высокоскоростного информационного обмена к приемопередатчику СМВ диапазона. Аналоговые низкочастотные выходы модуля управления и маршрутизации соединены двухсторонними связями с бортовой аппаратурой и соответствующими входами вышеперечисленных приемопередатчиков. Входящий в состав комплекса трехканальный широкодиапазонный модуль связи содержит два усилителя мощности МВ/ДМВ1 диапазона, усилитель мощности ДКМВ диапазона, антенно-согласующее устройство и блок цифровой обработки сигналов, состоящий из устройства управления, цифрового приемовозбудителя ДКМВ диапазона и двух цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона. Высокочастотный выход цифрового приемовозбудителя ДКМВ диапазона соединен с входом усилителя мощности ДКМВ диапазона, выход которого через антенно-согласующее устройство соединен двухсторонней связью с приемопередающей антенной ДКМВ диапазона. Высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона соединены с входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона. Соответствующие выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены независимыми двусторонними шинами управления с соответствующими входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, входом усилителя мощности ДКМВ диапазона, входом антенно-согласующего устройства. Входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены соответствующими двухсторонними связями с модулем управления и маршрутизации и каждым из цифровых приемовозбудителей.

Недостатки прототипа, на устранение которых направлено изобретение, следующие:

- при выполнении подвижным объектом маневра с изменением крена или тангажа наблюдается затенение его конструкцией, например крыльями или фюзеляжем направления прямой видимости с антенн ВС на наземный комплекс или выбранное для связи воздушное судно, что приводит к резкому снижению мощности принимаемых радиосигналов и, соответственно, к уменьшению достоверности передаваемой информации в каналах «воздух-земля» МВ-ДМВ диапазонов;

- из-за большого количества шумовых излучений радиопередатчиков по основному каналу приема, от побочных составляющих основного излучения передатчиков по неосновным каналам приема, интермодуляционных помех, возникающих при одновременной работе нескольких передатчиков на ВС, наблюдается уменьшение отношения сигнал/шум на входах приемников, что приводит к снижению достоверности передачи информации;

- отсутствуют каналы передачи информации с датчиков ВС о его координатах, которая важна для контроля полетов;

- отсутствие единого координированного времени затрудняет работу комплекса в системах связи с временным разделением каналов, например, в режимах HFDL, VDL-4;

- два канала МВ/ДМВ диапазона и один канал ДКМВ диапазона не всегда обеспечивают заданную надежность связи и требуемые характеристики;

- большое число радиотехнических средств на подвижном объекте, имеющих в своем составе приемопередающие антенны, приводит к увеличению массы и числа выступающих за фюзеляж деталей, что приводит к снижению его летно-технических характеристик.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей комплекса, в том числе повышение достоверности передаваемой информации в каналах «воздух-земля» и «воздух-воздух», передача информации с датчиков ВС и о его координатах с привязкой к единому координированному времени, сокращение количества выступающих поверхностей приемопередающих антенн подвижного объекта.

Поставленная задача решается за счет:

- специального размещения на ПО переключаемых приемных и передающих антенн 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 осуществлялась с соответствующих антенн;

- установки полосовых фильтров, выполненных на диплексорах, на высокочастотных входах/выходах антенн;

- введения в состав комплекса приемника глобальных навигационных спутниковых систем с антенной для съема с его выхода меток всемирного единого координированного времени, точных координат и параметров движения;

- применения легких плоских ленточных антенн, наклеиваемых через диэлектрик на «заземленную» металлическую поверхность фюзеляжа или токопроводящую пластину.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплекс бортовых средств цифровой связи, состоящий из трехканального широкополосного модуля связи ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов, приемопередающего модуля ДМВ2 диапазона, приемопередающего модуля СМВ диапазона, модуля защиты информации, модуля спутниковой связи, модуля управления и маршрутизации, который подключен двухсторонними связями по шине командно-информационного обмена и по шине высокоскоростного информационного обмена к бортовому оборудованию, а по шине командно-информационного обмена к соответствующим входам/выходам вышеупомянутых модулей, по шине высокоскоростного информационного обмена к модулю СМВ диапазона, а его аналоговые низкочастотные входы/выходы соединены двухсторонними связями с бортовой аппаратурой и соответствующими входами/выходами вышеперечисленных приемопередающих модулей, широкодиапазонный модуль связи содержит усилители мощности МВ/ДМВ1 диапазона, усилитель мощности ДКМВ диапазона, антенно-согласующее устройство ДКМВ диапазона и блок цифровой обработки сигналов, содержащий устройство управления, цифровой приемовозбудитель ДКМВ диапазона и два цифровых приемовозбудителя МВ/ДМВ1 диапазона, при этом высокочастотный выход цифрового приемовозбудителя ДКМВ диапазона соединен с входом усилителя мощности ДКМВ диапазона, выход которого соединен с антенно-согласующим устройством, высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона соединены с входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, а соответствующие входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двусторонними шинами управления с соответствующими входами/выходами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, входом/выходом усилителя мощности ДКМВ диапазона, входом/выходом антенно-согласующего устройства, входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами модуля управления и маршрутизации и каждым из цифровых приемовозбудителей, дополнительно введены бортовые датчики, подключенные двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам модуля управления и маршрутизации, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу модуля управления и маршрутизации, интегрированная антенно-фидерная система, соединенная двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами трехканального широкополосного модуля связи ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов, приемопередающего модуля ДМВ2 диапазона, приемопередающего модуля СМВ диапазона и модуля спутниковой связи, блок определения положения подвижного объекта в пространстве, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу модуля управления и маршрутизации и к управляющему входу/выходу интегрированной антенно-фидерной системы.

Интегрированная антенно-фидерная система состоит из коммутационно-разделительного устройства, управляющий вход/выход которого соединен с входом/выходом блока определения положения подвижного объекта в пространстве, а первая группа входов/выходов соединена с соответствующей первой группой входов/выходов широкодиапазонного модуля связи, блока диплексоров, первая группа входов/выходов которого соединена с соответствующей второй группой входов/выходов широкодиапазонного модуля связи, и антенного модуля, входы/выходы которого соединены с соответствующими входами/выходами модуля спутниковой связи, модуля СМВ и модуля ДМВ2 диапазона, при этом коммутационно-разделительное устройство подключено двухсторонними связями к антенному модулю как через блок диплексоров, так и напрямую.

В широкодиапазонный модуль связи введены n усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, соединенные последовательно m усилителей мощности ДКМВ диапазона с соответствующими m антенно-согласующими устройствами, а блок цифровой обработки сигналов дополнительно содержит m цифровых приемовозбудителей ДКМВ диапазона и m цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона, при этом высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей ДКМВ диапазона соединены с входами соответствующих усилителей мощности ДКМВ диапазона, входы/выходы которых через антенно-согласующие устройства соединены с входами/выходами интегрированной антенно-фидерной системы, высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона соединены с соответствующими входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, а входы цифровых приемовозбудителей ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, соответствующие входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двусторонними шинами управления с соответствующими входами/выходами усилителей мощности ДКМВ диапазона, входами/выходами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, входами/выходами антенно-согласующих устройств, входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены соответствующими двухсторонними связями с каждым из цифровых приемовозбудителей, причем n и m являются натуральными числами и выбираются из условия обеспечения комплексом заданных тактико-технических характеристик.

Антенны интегрированной антенно-фидерной системы выполнены в виде плоских металлических лент, наклеиваемых на металлический каркас корпуса подвижного объекта и изолированных сверху радиопрозрачной диэлектрической оболочкой корпуса от воздействия окружающей среды.

В том случае, когда корпус подвижного объекта металлический, антенны наклеиваются через диэлектрик на «заземленную» металлическую поверхность корпуса подвижного объекта и изолируются сверху от воздействия окружающей среды радиопрозрачной пленкой.

Отличительными признаками изобретения являются:

- наличие новых узлов: бортовых датчиков, блока определения положения ПО в пространстве, интегрированной антенно-фидерной системы, приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы и их связей;

- новая структура интегрированной антенно-фидерной системы и технология установки бортовых антенн;

- новый алгоритм работы комплекса, позволяющий повысить достоверность передачи информации.

Состав и структура комплекса и его составных частей приведены на фиг. 1 - 4, при этом источники питания и другие второстепенные элементы опущены.

На фиг. 1 приведен состав и структура комплекса бортовых средств цифровой связи, состоящего из модулей:

1 - модуль управления и маршрутизации (МУМ);

2 - широкодиапазонный модуль связи (ШМС);

3 - модуль спутниковой связи;

4 - модуль СМВ диапазона;

5 - модуль ДМВ2 диапазона;

6 - модуль защиты информации;

14 - блок определения положения подвижного объекта в пространстве;

15 - интегрированная антенно-фидерная система;

16 - бортовые датчики;

17 - приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы;

21 - шина командно-информационного обмена с бортовым оборудованием;

22 - аналоговые низкочастотные двухсторонние линии;

23 - двухсторонняя шина высокоскоростного информационного обмена данными;

24 - шина командно-информационного обмена с модулями.

Модули 2, 3, 4, 5 представляют собой приемопередатчики соответствующих диапазонов.

На фиг. 2 приведены основные компоненты структуры широкодиапазонного модуля связи 2:

7 - блок цифровой обработки сигналов (БЦОС);

8 - усилитель мощности ДКМВ диапазона;

9 - антенно-согласующее устройство ДКМВ диапазона;

10 - усилитель мощности МВ/ДМВ1 диапазона.

На фиг. 3 приведены основные компоненты блока цифровой обработки сигналов 7:

11 - управляющее устройство;

12 - цифровой приемовозбудитель ДКМВ диапазона;

13 - цифровой приемовозбудитель МВ/ДМВ1 диапазона;

25 - двусторонняя шина управления и данных БЦОС 7.

На фиг. 4 приведены основные компоненты интегрированной антенно-фидерной системы 15 (ИАФС):

18 - коммутационно-разделительное устройство;

19 - блок диплексоров;

20 - антенный модуль.

КБСЦС представляет собой многоканальное радиосвязное устройство, которое предназначено для приема/передачи информации в широком диапазоне частот от 2 МГц до 6 ГГц от бортового радиоэлектронного оборудования подвижного объекта через приемопередающую аппаратуру и интегрированную антенно-фидерную систему в эфир.

КБСЦС состоит из узлов, а именно: модуля 1 управления и маршрутизации (МУМ), широкодиапазонного модуля 2 связи (ШМС), образующего каналы ДКМВ диапазона и МВ/ДМВ1 диапазона, модуля 3 спутниковой связи, модуля 4 связи СМВ диапазона, модуля 5 связи ДМВ2 диапазона, модуля 6 защиты информации, блока 14 определения положения подвижного объекта в пространстве, интегрированной антенно-фидерной системы 15, бортовых датчиков 16, приемника 17 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. Обмен информацией между узлами и подачу команд управления осуществляет МУМ 1 по соответствующим шинам управления и специализированным шинам высокоскоростного обмена данными (фиг. 1).

ШМС 2 состоит из БЦОС 7, (m+1) усилителей 8 мощности ДКМВ диапазона, (m+1) антенно-согласующих 9 устройств ДКМВ диапазона, (n+2) усилителей 10 мощности МВ/ДМВ1 диапазона.

МУМ 1 подключен двусторонними шинами 24 к устройству управления БЦОС 7, модулю 3 спутниковой связи, модулю 4 СМВ диапазона, модулю 5 ДМВ2 диапазона, модулю 6 защиты информации. Аналоговыми низкочастотными двухсторонними линиями 22 модуль управления и маршрутизации 1 соединен с бортовым оборудованием, модулями 3, 4, 5 и через БЦОС 7 с соответствующими входами/выходами цифровых приемовозбудителей ДКМВ диапазона, цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона.

Модуль 4 СМВ диапазона через МУМ 1 подключен двухсторонней шиной 23 высокоскоростного обмена данными к соответствующему бортовому оборудованию.

Работа комплекса основана на принципах, идентичных общим принципам работы прототипа. Но при этом модуль ШМС 2, в котором реализованы каналы МВ/ДМВ1 и ДКМВ диапазона, работает следующим образом. После того как в устройство 11 управления БЦОС 7 по шине 24 поступила управляющая информация о соответствующей частоте, на которой должна быть передана/принята информация, в цифровом приемовозбудителе программными методами происходит синтез несущей частоты (как для МВ/ДМВ1 канала, так и для ДКМВ канала), промодулированной информацией в зависимости от режима работы (вида излучения), данные о котором заложены в управляющей информации от МУМ 1.

Устройство 11 управления при работе в режиме передачи данных (телеграфном или телекодовом) передает в соответствующий приемовозбудитель смысловую информацию. В канале ДКМВ диапазона после цифрового приемовозбудителя 12 радиосигнал подается в блок усилителя 8 мощности, а затем через антенно-согласующее устройство 9 на интегрированную антенно-фидерную систему 15. В каналах МВ/ДМВ1 диапазона после цифрового приемовозбудителя 13 радиосигнал также подается в блок усилителя 10 мощности МВ/ДМВ1 диапазона, а затем также на интегрированную антенно-фидерную систему 15. Цифровые приемовозбудители осуществляют функцию модуляции/демодуляции сигнала, через устройство 11 управления осуществляют обмен данными с модулем МУМ 1 по соответствующей шине 24 или обмен речевой информацией напрямую по аналоговым низкочастотным линиям 22 (линиям телефонного режима).

Модуль 3 спутниковой связи осуществляет обмен данными, навигационной информацией и речевыми сообщениями в спутниковых сетях связи с другими абонентами, производя на борту обмен информацией с модулем МУМ 1 по шинам 22 и 24. Периодически модуль 3 спутниковой связи, как и модули 2, 4, 5, 6, выдает в МУМ 1 данные о контроле состояния составных частей.

Модуль 4 СМВ диапазона осуществляет высокоскоростной обмен аудио и видеоинформацией между подвижными объектами и другими абонентами. Периодически модуль 4 СМВ диапазона выдает МУМ 1 данные контроля состояния его составных частей. Взаимодействие между модулем 4 СМВ диапазона и МУМ 1 осуществляется по шинам 22, 23, 24, некоторые из них могут быть организованы, например, по интерфейсу Ethernet или по протоколам ARINC 664, ARINC 646 и другим [4, 5]. В упрощенных модификациях комплекса модули 3 и 4 могут отсутствовать.

Модуль 5 ДМВ2 диапазона выполнен в виде многофункционального интегрированного терминала [6]. Взаимодействие между модулем 5 ДМВ2 диапазона и МУМ 1 осуществляется по шинам 22, 24. Он осуществляет обработку сигнала и управление взаимодействием по высокоскоростной шине с модулем МУМ 1 и предназначен для решения следующих функциональных задач:

- обеспечения помехоустойчивой защищенной телефонной связи и обмена данными с подвижными объектами и наземными пунктами управления по независимым 3-м каналам со специальными сетевыми протоколами обмена [6];

- реализации навигационных определений на основе дальномерных методов определения координат;

- опознавания абонентов различных виртуальных сетей, организованных на сеанс радиосвязи на основе навигационно-связного принципа.

Усилители 8 и 10 предназначены для усиления радиосигнала до требуемого уровня мощности, обеспечивающего заданную достоверность передачи информации.

При приеме радиосигнал ДКМВ диапазона от антенного модуля 20 через блок диплексоров 19 подают на одно или несколько, в зависимости от заданного количества одновременно обслуживаемых абонентов, антенно-согласующих устройств 9 ДКМВ диапазона. При работе в симплексном режиме, например, в соответствии с протоколом TDMA, в случае приема информации по команде с блока 7 цифровой обработки сигналов радиосигналы, например, с помощью коммутирующего устройства, управляемого режимами «Прием-передача» через БЦОС 7 с помощью МУМ 1, направляют для обработки в блок 7, а в дуплексном режиме поступают аналогично, только разделение осуществляют с помощью полосовых фильтров. Аналогичные операции проводят в усилителе 10 мощности при поступлении радиосигналов МВ/ДМВ1 диапазона. В блоке 7 радиосигнал преобразуют в цифровую форму, демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют, проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок. В случае отсутствия ошибок сообщение упаковывают, например, в пакет ISO 8208 и выдают в МУМ 1, где его вновь упаковывают в пакет, предназначенный для передачи, например, бортовому оборудованию (блок 16 и другим, не показанным на фиг. 1).

В комплексе в МУМ 1 по шине 21 закладывают системную таблицу связи, содержащую координаты, их адреса, разрешенные частоты связи, режимы передачи данных, которые они поддерживают в МВ/ДМВ1 и ДКМВ диапазонах, временное расписание излучения сигналов на каждой частоте ДКМВ диапазона, геометрические размеры соответствующего ПО, места установки на нем антенн в ИАФС 15, радиолинии которых работают в зоне прямой видимости, электронную карту местности по возможным маршрутам движения ПО и доводят эти данные до всех абонентов.

Сообщения о точном местоположении ПО, его антенн в ИАФС 15 относительно корпуса и параметрах его движения с выходов приемника 17 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записывают в память МУМ 1 с привязкой к глобальному времени [7, 8]. Управление протоколом доступа к каналу на каждом подвижном объекте осуществляют в БЦОС 7 с помощью МУМ 1. На основании этих данных и геометрических размеров ПО, точек размещения на нем антенн, заложенных в МУМ 1, и местоположения вызываемого абонента относительно электронной карты местности, также заложенной в МУМ 1, в блоке 14 определения положения ПО в пространстве вычисляются бортовые антенны ИАФС 15, с которых на данный момент времени существует прямая видимость на выбранного для связи абонента. И эта операция осуществляется все время нахождения ПО на маршруте. Чем дальше находится ПО, например, от пункта прибытия или от зоны интенсивного движения, тем меньше времени ему отводится для передачи данных. Такая информация позволяет каждому абоненту организовать высокоэффективное использование диапазонов частот, выделенных для связи. В некоторых модификациях комплекса блок 14 может быть организован с помощью бортового оборудования.

В модулях комплекса автоматически анализируют принимаемые сигналы от всех абонентов на всех частотах и выбирают лучшую частоту в каждом выделенном диапазоне, например, по критерию максимума измеряемого демодулятором при приеме всего пакета эффективного отношения «сигнал/помеха». По измеренному на выбранной частоте эффективному отношению «сигнал/помеха» в БЦОС 7 ШМС 2 выбирают максимально допустимую скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования. Оценка отношения «сигнал/помеха» осуществляется комплексом 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 БЦОС 7 и МУМ 1 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. Таким образом, каждый из ПО, на котором установлен комплекс, может выходить на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, а также рабочая частота из списка выделенных частот может активизироваться на каждый час или два часа. Как только качество канала связи деградирует ниже допустимого уровня, с помощью БЦОС 7 и МУМ 1 выбирают новую оптимальную рабочую частоту на основании анализа условий распространения радиоволн.

Коммутационно-разделительное устройство 18 предназначено для переключения каналов, которые используют для передачи перекрывающие полосы частот, при наличии одновременно на их входах информации для передачи в зависимости от ее приоритета.

Объединение каналов для передачи или разделение каналов для приема радиосигналов может быть осуществлено, например, с помощью блока 19 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, что сумма действительных частей входных проводимостей должна быть близка к единице, а сумма мнимых - к нулю. Диплексоры дополнительно ослабляют побочные излучения с выхода узлов 9 и 10, что также способствует повышению достоверности передачи информации и обеспечению электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными средствами подвижного объекта. При обеспечении заданных требований по параметрам выходных радиосигналов некоторых модулей их высокочастотные выходы могут быть подключены к антеннам модуля 20, как непосредственно, так и через коммутационно-разделительное устройство 18.

При размещении антенн модуля 20 на ПО необходимо минимизировать потенциально возможные помехи приему одних радиостанций от шумовых излучений радиопередатчиков по основному каналу приема, от основного излучения передатчиков по неосновным каналам приема, от интермодуляционных помех, возникающих при одновременной работе нескольких передатчиков, путем разнесения их на максимально возможное расстояние по поверхности конструкции подвижного объекта так, чтобы при любом из видов проводимых ПО маневров, была бы, хотя бы одна антенна ИАФС 15, с которой бы обеспечивалась прямая видимость на выбранного для связи абонента. Выбор антенны модуля 20 и переключение высокочастотного тракта на нее обеспечивается, например, с помощью серийных высокочастотных реле или других узлов, осуществляется по командам с блока 14.

В качестве бортовых датчиков 16 могут быть использованы серийные датчики остатка топлива, скорости, крена, тангажа и другие. Блок 14 может быть выполнен программно на основании использования показаний датчиков 16.

Расширение функциональных возможностей комплекса в области связи состоит в следующем:

- повышение достоверности передачи данных за счет специального размещения на ПО переключаемых приемных и передающих антенн ИАФС 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 осуществлялись с соответствующих антенн;

- улучшение электромагнитной обстановки на ПО, что также повышает надежность связи, с помощью установки на высокочастотных входах/выходах антенн полосовых фильтров, выполненных на диплексорах;

- повышение точности позиционирования объекта за счет введения в состав комплекса приемника глобальных навигационных спутниковых систем с антенной для съема с его выхода меток всемирного единого координированного времени, точных координат ПО и параметров его движения;

- повышение достоверности передачи информации за счет автоматического выбора направления прямой видимости с ПО на выбранного для связи абонента, независимо от выполняемого подвижным объектом маневра;

- улучшение аэродинамических характеристик ПО за счет применения легких плоских ленточных антенн в модуле 20, наклеиваемых через диэлектрик на «заземленную» металлическую поверхность фюзеляжа или на металлический каркас корпуса подвижного объекта, что позволяет уменьшить число отводимых под антенны выступающих поверхностей на ПО, а следовательно, увеличить его скорость и уменьшить расход горючего. Марка материалов лент и диэлектрика для антенн определяются волновым сопротивлением, диапазоном частот и другими требованиями.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Патент РФ №2319304.

2. Патент РФ №118494 (прототип).

3. Патент РФ №85055.

4. ARINC 653-1. Стандартные интерфейсы программного обеспечения приложений авионики. 2003.

5. ARINC 664. Бортовая сеть передачи данных. В 7-ми частях. 2005.

6. Белоусов Е.Л., Корчагин В.М. Многофункциональная интегрированная система связи, навигации и опознавания // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания, №2-3, 2001. С. 27-29.

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

8. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994.

Claims (5)

1. Комплекс бортовых средств цифровой связи, состоящий из трехканального широкополосного модуля связи ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов, приемопередающего модуля ДМВ2 диапазона, приемопередающего модуля СМВ диапазона, модуля защиты информации, модуля спутниковой связи, модуля управления и маршрутизации, который подключен двухсторонними связями по шине командно-информационного обмена и по шине высокоскоростного информационного обмена к бортовому оборудованию, а по шине командно-информационного обмена к соответствующим входам/выходам вышеупомянутых модулей, по шине высокоскоростного информационного обмена к модулю СМВ диапазона, а его аналоговые низкочастотные входы/выходы соединены двухсторонними связями с бортовой аппаратурой и соответствующими входами/выходами вышеперечисленных приемопередающих модулей, широкодиапазонный модуль связи, содержит усилители мощности МВ/ДМВ1 диапазона, усилитель мощности ДКМВ диапазона, антенно-согласующее устройство ДКМВ диапазона и блок цифровой обработки сигналов, содержащий устройство управления, цифровой приемовозбудитель ДКМВ диапазона и два цифровых приемовозбудителя МВ/ДМВ1 диапазона, при этом высокочастотный выход цифрового приемовозбудителя ДКМВ диапазона соединен с входом усилителя мощности ДКМВ диапазона, выход которого соединен с антенно-согласующим устройством, высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона соединены с входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, а соответствующие входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двусторонними шинами управления с соответствующими входами/выходами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, входом/выходом усилителя мощности ДКМВ диапазона, входом/выходом антенно-согласующего устройства, входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами модуля управления и маршрутизации и каждым из цифровых приемовозбудителей, отличающийся тем, что в него дополнительно введены бортовые датчики, подключенные двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам модуля управления и маршрутизации, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу модуля управления и маршрутизации, интегрированная антенно-фидерная система, соединенная двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами трехканального широкополосного модуля связи ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов, приемопередающего модуля ДМВ2 диапазона, приемопередающего модуля СМВ диапазона и модуля спутниковой связи, блок определения положения подвижного объекта в пространстве, подключенный двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу модуля управления и маршрутизации и к управляющему входу/выходу интегрированной антенно-фидерной системы.

2. Комплекс бортовых средств цифровой связи по п. 1, отличающийся тем, что интегрированная антенно-фидерная система состоит из коммутационно-разделительного устройства, управляющий вход/выход которого соединен с входом/выходом блока определения положения подвижного объекта в пространстве, а первая группа входов/выходов соединена с соответствующей первой группой входов/выходов широкодиапазонного модуля связи, блока диплексоров, первая группа входов/выходов которого соединена с соответствующей второй группой входов/выходов широкодиапазонного модуля связи, и антенного модуля, входы/выходы которого соединены с соответствующими входами/выходами модуля спутниковой связи, модуля СМВ и модуля ДМВ2 диапазона, при этом коммутационно-разделительное устройство подключено двухсторонними связями к антенному модулю как через блок диплексоров, так и напрямую.

3. Комплекс бортовых средств цифровой связи по п. 1, отличающийся тем, что в широкодиапазонный модуль связи дополнительно введены n усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, соединенные последовательно m усилителей мощности ДКМВ диапазона с соответствующими m антенно-согласующими устройствами, а блок цифровой обработки сигналов дополнительно содержит m цифровых приемовозбудителей ДКМВ диапазона и n цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона, при этом высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей ДКМВ диапазона соединены с входами соответствующих усилителей мощности ДКМВ диапазона, входы/выходы которых через антенно-согласующие устройства соединены с входами/выходами интегрированной антенно-фидерной системы, высокочастотные выходы цифровых приемовозбудителей МВ/ДМВ1 диапазона соединены с соответствующими входами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, а входы цифровых приемовозбудителей ДКМВ и МВ/ДМВ1 диапазонов соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, соответствующие входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены двусторонними шинами управления с соответствующими входами/выходами усилителей мощности ДКМВ диапазона, входами/выходами усилителей мощности МВ/ДМВ1 диапазона, входами/выходами антенно-согласующих устройств, входы/выходы устройства управления блока цифровой обработки сигналов соединены соответствующими двухсторонними связями с каждым из цифровых приемовозбудителей, причем n и m являются натуральными числами и выбираются из условия обеспечения комплексом заданных тактико-технических характеристик.

4. Комплекс бортовых средств цифровой связи по п. 1, отличающийся тем, что антенны интегрированной антенно-фидерной системы выполнены в виде плоских металлических лент, наклеиваемых на металлический каркас корпуса подвижного объекта и изолированных сверху радиопрозрачной диэлектрической оболочкой корпуса от воздействия окружающей среды.

5. Комплекс бортовых средств цифровой связи по п. 1, отличающийся тем, что антенны интегрированной антенно-фидерной системы выполнены в виде плоских металлических лент, наклеиваемых через диэлектрик на «заземленную» металлическую поверхность корпуса подвижного объекта и изолированных сверху от воздействия окружающей среды радиопрозрачной пленкой.

Images