RU2793150C1

RU2793150C1 - Radio communication system with moving objects

Info

Publication number: RU2793150C1
Application number: RU2022123471A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Кейстович; Сергей Александрович Тятяев; Константин Леонидович Войткевич
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет"
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2023-03-29

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to radio data exchange systems and can be used when testing radio communication links and controlling information exchange between mobile objects (MO) and ground (above-water) complexes (GC). The phased antenna arrays are made as multichannel conformal phased arrays whereas two onboard data transmission equipment, two onboard radio stations using two onboard switches and two onboard signal distributors are switched.

EFFECT: increasing the noise immunity of information transmission.

1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к радиосистемам обмена данными и может быть использовано при проведении тестирования радиолиний связи и контроле информационного обмена между подвижными объектами (ПО) и наземными комплексами (НК). SUBSTANCE: invention relates to radio data exchange systems and can be used when testing radio communication links and controlling information exchange between mobile objects (MO) and ground complexes (NC).

Известна "Система радиосвязи с подвижными объектами" [1], которая состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми осуществляется обмен данными в соответствии с заложенными алгоритмами. При обмене сообщениями между наземной приемопередающей станцией и подвижными воздушными объектами загрузка канала меняется в зависимости от этапа полета и информационной активности абонентов цифровой радиосвязи. Реализованный с помощью вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера управления воздушным движением (УВД) счетчик числа подвижных воздушных объектов контролирует количество объектов и выдает это число на счетчик загрузки системы. В зависимости от числа объектов и числа переспросов сообщений в системе используются динамические алгоритмы организации обмена сообщениями и управления каналами радиосвязи. Для исключения столкновений при одновременной передаче несколькими объектами сообщений осуществляется контроль несущей радиосигналов подвижных воздушных объектов во время воздействия ее на бортовой приемник. Определяется состояние, когда радиоканал свободен. Для разнесения во времени моментов выхода на связь нескольких подвижных воздушных объектов в бортовое устройство введен специализированный вычислитель, реализующий функции анализатора несущей частоты и генератора псевдослучайной задержки, которые обеспечивают соответствующую задержку передачи сообщений от подвижных воздушных объектов. Для принятия оптимального решения наземными службами УВД и на борту информация об относительном местоположении аэропорта и подвижных воздушных объектов снимается с бортовых и наземных датчиков - приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.Known "Radio communication system with mobile objects" [1], which consists of ground and airborne transceiver radio stations, between which data is exchanged in accordance with the underlying algorithms. When exchanging messages between a ground transceiver station and mobile airborne objects, the channel load varies depending on the stage of flight and the information activity of digital radio subscribers. The air traffic controller (ATC) counter of the number of mobile air objects implemented with the help of an automated workstation computer (AWS) controls the number of objects and outputs this number to the system load counter. Depending on the number of objects and the number of message retransmissions, the system uses dynamic algorithms for organizing message exchange and controlling radio communication channels. To avoid collisions during the simultaneous transmission of messages by several objects, the carrier of radio signals of mobile air objects is monitored during its impact on the onboard receiver. The state when the radio channel is free is determined. To separate in time the moments of communication of several mobile air objects, a specialized computer was introduced into the on-board device, which implements the functions of a carrier frequency analyzer and a pseudo-random delay generator, which provide an appropriate delay in the transmission of messages from mobile air objects. To make an optimal decision by ATC ground services and on board, information about the relative location of the airport and mobile air objects is taken from onboard and ground sensors - receivers of signals from the global navigation satellite system.

Персонал, размещаемый на НК, решает задачи управления воздушным движением с помощью комплексов программно-аппаратных средств, выполненных на вычислителях (ПЭВМ). Информационный обмен НК с ПО осуществляется по сетям воздушной связи в MB диапазоне. Радиосигналы MB диапазона распространяются в пределах прямой видимости и обеспечивают передачу информации с большой скоростью и высоким качеством.The personnel deployed on the NC solves the problems of air traffic control with the help of software and hardware complexes made on computers (PCs). Information exchange of NC with software is carried out via air communication networks in the MB band. Radio signals of the MB range propagate within the line of sight and provide information transmission with high speed and high quality.

Однако в системе низкая помехозащищенность из-за работы только на одной частоте, отсутствует контроль и резервирование радиоэлектронного оборудования НК, что ухудшает надежность связи в канале «НК-ПО».However, the system has low noise immunity due to operation only at one frequency, there is no control and redundancy of NK radio-electronic equipment, which worsens the reliability of communication in the NK-PO channel.

Известна "Система радиосвязи с подвижными объектами" [2]. В этой системе во время движения подвижные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземной радиостанцией из канала "воздух - земля" сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель АРМ на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена, производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных воздушных объектов, хранящимися в его памяти. При совпадении адреса подвижного воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ПО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному подвижному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1)-го ПО, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ПО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. По принятым на ПО сообщениям в блоке анализа типа сообщений решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления объекта или ретрансляции их на соседний ПО.Known "Radio communication system with moving objects" [2]. In this system, during movement, moving objects located within the radio horizon exchange data with the ground complex. The messages received by the ground radio station from the air-ground channel through the data transmission equipment enter the computer-based AWS computer, where, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of mobile air objects stored in its memory. If the address of the mobile air object matches the address stored in the list, information about the location, motion parameters of the software and the state of its sensors is displayed on the monitor screen of the ground workstation. In the PC-based ARM calculator, the problem of ensuring constant radio communication with all N software is solved. When at least one of the UEs goes beyond the radio horizon or approaches the boundary of the stable radio communication zone, one of the UEs is programmatically determined, which is assigned as a message relay. Based on the results of the analysis of the location and motion parameters of the remaining software, the optimal ways of delivering messages to a selected mobile air object remote from the SC beyond the radio horizon are determined. A message from the NC through a serial chain consisting of the (N-1)-th UE can be delivered to the N-th UE. To do this, in the shaper of the type of relayed messages, the number of the software assigned by the relay and the addresses of mobile air objects providing the specified traffic of the message are stored in the predetermined bits (header) of the transmitted codegram on the NC in the shaper of the type of relayed messages. Based on the messages received at the software, the message type analysis block decides whether to send data via a bidirectional bus to the object's control system or retransmit them to neighboring software.

В обычном режиме с НК, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ПО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ПО после прохождения через бортовую антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного воздушного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется в каком режиме должна работать аппаратура ПО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения.In the normal mode with NC, when signal retransmission is not required, address polling of the software is carried out by generating 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 workstation monitor. On the software, after passing through the onboard antenna, radio station, data transmission equipment, the signal enters the onboard computer, where the address received in the message is identified with the own address of the mobile air object. Further, the message is transferred to the analysis block of the type of the relayed message, where the received header (service part) of the message is decrypted, and it is determined in which mode the software hardware should operate. 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, which can be made in the form of a monitor or other display device.

Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу "воздух-земля" взамен существующей речевой информации. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на блоке регистрации данных ПО и мониторе АРМ НК соответственно.Shapers such as relayed messages make it possible to exchange digital data over the air-to-ground channel instead of existing voice information. They are intended to select the elements of the permission/information/request messages that correspond to the accepted speech phraseology and to set free text. The display of dialed and received messages is carried out on the data recording block of the software and on the AWS NK monitor, respectively.

Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.Messages from the outputs of signal receivers of global navigation satellite systems are recorded in the memory of ground and onboard computers with reference to global time and are used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each software. The navigation messages received on the NS from all the software are processed in the computer and displayed on the AWS monitor screen.

У аналога имеются недостатки:The analogue has disadvantages:

- не обеспечивается поблочный контроль оборудования ПО при отсутствии связи с НК и другими, необходимый для отыскания неисправностей и соответствующей замены оборудования;- unit-by-block control of software equipment is not provided in the absence of communication with NC and others, necessary for troubleshooting and appropriate replacement of equipment;

- не контролируется состояние текущего радиочастотного спектра и процедура информационного обмена между подвижными объектами и наземными комплексами при функциональном контроле и в процессе сеанса связи, что снижает эффективность управления подвижными объектами.- the state of the current radio frequency spectrum and the procedure for information exchange between mobile objects and ground complexes are not controlled during functional control and during a communication session, which reduces the efficiency of managing mobile objects.

Известна "Система радиосвязи с подвижными объектами" [3]. Система предназначена для обмена данными между подвижными объектами и наземным комплексом. НК содержит первую наземную антенну, подключенную к высокочастотному входу/выходу первой радиостанции, низкочастотный вход которой подключен к соответствующему выходу первой аппаратуру передачи данных (АПД). Первый выход первого вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к первому входу первой АПД, первый вход первого вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к наземному приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к первому пульту управления АРМ, второй выход - к первому монитору АРМ. Наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с третьим входом первого вычислителя АРМ. Высокочастотный вход/выход второй наземной радиостанции подключен к второй наземной антенне, а ее низкочастотный вход соединен с выходом второй АПД. Вход/выход второй АПД соединен двухсторонними связями с первым входом/выходом второго вычислителя автоматизированного рабочего места. В состав НК входят также коммутатор, первый и второй распределители сигналов. Низкочастотный выход первой радиостанции через первый распределитель сигналов подключен к входу коммутатора и второму входу первой АПД. Второй выход первой АПД через второй распределитель сигналов подключен к четвертому входу первого вычислителя автоматизированного рабочего места и первому входу второго вычислителя автоматизированного рабочего места. Управляющие входы первого и второго распределителей сигналов и коммутатора соединены с первым, вторым и третьим выходами второго вычислителя автоматизированного рабочего места соответственно. Первый выход первого вычислителя АРМ подключен к второму входу второго вычислителя АРМ. Первый выход первой АПД соединен со вторым входом первого распределителя сигналов. Низкочастотный выход второй радиостанции через коммутатор подключен к входу второй аппаратуры передачи данных. Первый и второй вычислители АРМ соединены между собой двухсторонними связями. Третий вход второго вычислителя АРМ подключен к второму пульту управления АРМ, а четвертый выход второго вычислителя АРМ -к второму монитору АРМ. Третий вход/выход второго вычислителя АРМ является входом/выходом системы радиосвязи для сопряжения с внешними системами.Known "Radio communication system with moving objects" [3]. The system is designed for data exchange between mobile objects and ground complex. The NC contains the first terrestrial antenna connected to the high-frequency input/output of the first radio station, the low-frequency input of which is connected to the corresponding output of the first data transmission equipment (ADD). The first output of the first calculator of the workstation is connected to the first input of the first APD, the first input of the first computer of the workstation is connected to the ground receiver of signals of global navigation satellite systems, the second input is connected to the first control panel of the automated workplace, the second output is connected to the first monitor of the automated workplace. The ground generator of the type of relayed messages is connected to the third input of the first calculator ARM. The high-frequency input/output of the second terrestrial radio station is connected to the second terrestrial antenna, and its low-frequency input is connected to the output of the second ADF. The input/output of the second ADF is connected by two-way connections with the first input/output of the second computer workstation. The NC also includes a switch, the first and second signal distributors. The low-frequency output of the first radio station through the first signal distributor is connected to the input of the switch and the second input of the first ADF. The second output of the first ADF through the second signal distributor is connected to the fourth input of the first calculator of the workstation and the first input of the second computer of the workstation. The control inputs of the first and second signal distributors and the switch are connected to the first, second and third outputs of the second computer workstation, respectively. The first output of the first ARM calculator is connected to the second input of the second ARM calculator. The first output of the first ADF is connected to the second input of the first signal distributor. The low-frequency output of the second radio station is connected through the switch to the input of the second data transmission equipment. The first and second calculators ARM are interconnected by two-way links. The third input of the second AWP calculator is connected to the second AWP control panel, and the fourth output of the second AWP calculator is connected to the second AWP monitor. The third input/output of the second calculator ARM is the input/output of the radio communication system for interfacing with external systems.

Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного объекта (ПО), второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке.Data transmission from the NC is provided through a chain of serially connected first mobile object (MO), the second MU and further up to the N-th MU, and data transmission from the N-th MU to the NC is carried out in the reverse order.

В состав системы входят N подвижных объектов, в каждый из которых входят бортовые датчики, блок регистрации данных, приемник сигналов навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений. Каждый из упомянутых узлов соединен двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Первая бортовая аппаратура передачи данных соединена двухсторонними связями с бортовым вычислителем и бортовой радиостанцией. Высокочастотный вход/выход первой бортовой радиостанции подключен к первой бортовой антенне Однако аналогу присущи следующие недостатки:The system includes N moving objects, each of which includes on-board sensors, a data recording unit, a receiver of signals from navigation satellite systems, an analyzer of the type of received messages, and an on-board generator of the type of retransmitted messages. Each of the mentioned nodes is connected by two-way connections with the corresponding inputs/outputs of the on-board computer, the input/output of which is connected to the bidirectional bus of the mobile object control system. The first onboard data transmission equipment is connected by two-way connections with the onboard computer and the onboard radio station. The high-frequency input / output of the first onboard radio station is connected to the first onboard antenna. However, the analogue has the following disadvantages:

- отсутствует возможность функционального контроля оборудования подвижного объекта (ПО) при включении аппаратуры и на маршруте при неисправности;- there is no possibility of functional control of the equipment of a mobile object (MO) when the equipment is turned on and on the route in case of a malfunction;

- отсутствует резервирование оборудования;- there is no equipment redundancy;

- из-за наличия только одного приемо-передающего тракта на ПО снижается помехозащищенность из-за использования только одной рабочей частоты и низка аппаратная надежность подвижного объекта, качество связи, особенно при работе в помехах;- due to the presence of only one transceiver path on the software, noise immunity is reduced due to the use of only one operating frequency and the hardware reliability of the moving object is low, the quality of communication, especially when operating in interference;

- не осуществляется мониторинг радиочастотного спектра и не контролируется процедура информационного обмена между подвижными объектами и с наземными комплексами в процессе сеанса связи, что снижает эффективность управления подвижными объектами.- no monitoring of the radio frequency spectrum is carried out and the procedure for information exchange between mobile objects and with ground complexes is not controlled during a communication session, which reduces the efficiency of managing mobile objects.

Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является "Система радиосвязи с подвижными объектами" [4]. Она состоит из наземного комплекса, содержащего первую наземную антенну, подключенную к высокочастотному входу/выходу первой радиостанции. Низкочастотный вход радиостанции подключен к соответствующему выходу первой аппаратуры передачи данных. Первый вычислитель автоматизированного рабочего места, первый выход которого подключен к первому входу первой АПД. Первый вход первого вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к наземному приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход -к первому пульту управления АРМ, второй выход - к первому монитору АРМ. Наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с третьим входом первого вычислителя АРМ. Высокочастотный вход/выход второй наземной радиостанции подключен к второй наземной антенне, а ее низкочастотный вход - к выходу второй АПД. Вход/выход второй АПД соединен двухсторонними связями с первым входом/выходом второго вычислителя автоматизированного рабочего места. Низкочастотный выход первой радиостанции через первый распределитель сигналов подключен к входу коммутатора и второму входу первой АПД, а второй выход первой АПД через второй распределитель сигналов подключен к четвертому входу первого вычислителя автоматизированного рабочего места и первому входу второго вычислителя автоматизированного рабочего места. Управляющие входы первого и второго распределителей сигналов и коммутатора соединены с первым, вторым и третьим выходами второго вычислителя автоматизированного рабочего места соответственно. Первый выход первого вычислителя АРМ подключен также к второму входу второго вычислителя АРМ. Первый выход первой АПД соединен также со вторым входом первого распределителя сигналов. Низкочастотный выход второй радиостанции через коммутатор подключен к входу второй аппаратуры передачи данных. Первый и второй вычислители АРМ соединены между собой двухсторонними связями. Третий вход второго вычислителя АРМ подключен к второму пульту управления АРМ, а четвертый выход второго вычислителя АРМ - к второму монитору АРМ. Третий вход/выход второго вычислителя АРМ является входом/выходом системы радиосвязи для сопряжения с внешними системами. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного объекта (ПО), второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке. В состав каждого из N подвижных объектов входят бортовые датчики, блок регистрации данных, приемник сигналов навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. Высокочастотный вход/выход первой бортовой радиостанции подключен к первой бортовой антенне. На подвижном объекте содержаться первый и второй бортовые коммутаторы, первый и второй бортовые распределитель сигналов, последовательно соединенные двухсторонними связями второй бортовой распределитель сигналов, вторая бортовая аппаратура передачи данных, второй бортовой распределитель сигналов, вторая бортовая радиостанция, вторая бортовая антенна. Бортовой вычислитель ПО соединен двухсторонними связями с входами/выходами первого и второго бортовых распределителей сигналов. Вход/выход первого бортового распределителя сигналов подключен к входу/выходу первой бортовой аппаратуры передачи данных, вход/выход которой через первый бортовой коммутатор подключен к входу/выходу первой бортовой радиостанции. Соответствующий вход/выход бортового вычислителя через локальную вычислительную сеть соединен двухсторонними связями с входами/выходами первого и второго бортовых распределителей сигналов, первой и второй бортовых аппаратур передачи данных, первого и второго бортовых коммутаторов, первой и второй бортовых радиостанций. Первая и вторая бортовые антенны связаны по эфиру между собой, а также в зоне устойчивой связи - с первой и второй наземными антеннами, с первой и второй бортовыми антеннами удаленных подвижных объектов.The closest in purpose and most of the essential features is "Radio communication system with moving objects" [4]. It consists of a terrestrial complex containing the first terrestrial antenna connected to the high frequency input/output of the first radio station. The low-frequency input of the radio station is connected to the corresponding output of the first data transmission equipment. The first computer workstation, the first output of which is connected to the first input of the first ADF. The first input of the first calculator of the workstation is connected to the ground receiver of signals of navigation satellite systems, the second input - to the first control panel of the workstation, the second output - to the first monitor of the workstation. The ground generator of the type of relayed messages is connected to the third input of the first calculator ARM. The high-frequency input/output of the second terrestrial radio station is connected to the second terrestrial antenna, and its low-frequency input is connected to the output of the second ADF. The input/output of the second ADF is connected by two-way connections with the first input/output of the second computer workstation. The low-frequency output of the first radio station through the first signal distributor is connected to the switch input and the second input of the first ADF, and the second output of the first ADF through the second signal distributor is connected to the fourth input of the first computer workstation and the first input of the second computer workstation. The control inputs of the first and second signal distributors and the switch are connected to the first, second and third outputs of the second computer workstation, respectively. The first output of the first ARM calculator is also connected to the second input of the second ARM calculator. The first output of the first ADF is also connected to the second input of the first signal distributor. The low-frequency output of the second radio station is connected through the switch to the input of the second data transmission equipment. The first and second calculators ARM are interconnected by two-way links. The third input of the second ARM calculator is connected to the second ARM control panel, and the fourth output of the second ARM calculator is connected to the second ARM monitor. The third input/output of the second calculator ARM is the input/output of the radio communication system for interfacing with external systems. Data transmission from the NC is provided through a chain of serially connected first mobile object (MO), the second MU and further up to the N-th MU, and data transmission from the N-th MU to the NC is carried out in the reverse order. Each of the N moving objects includes onboard sensors, a data recording unit, a navigation satellite system signal receiver, an analyzer of the type of received messages and an onboard generator of the type of relayed messages, each of which is connected by two-way connections with the corresponding inputs/outputs of the onboard computer, the input/output of which connected to the bi-directional bus of the moving object control system. The high-frequency input/output of the first airborne radio station is connected to the first airborne antenna. The mobile object contains the first and second onboard switches, the first and second onboard signal distributor, the second onboard signal distributor connected in series by two-way connections, the second onboard data transmission equipment, the second onboard signal distributor, the second onboard radio station, the second onboard antenna. The onboard computer software is connected by two-way connections with the inputs/outputs of the first and second onboard signal distributors. The input/output of the first onboard signal distributor is connected to the input/output of the first onboard data transmission equipment, the input/output of which is connected through the first onboard switch to the input/output of the first onboard radio station. The corresponding input/output of the onboard computer is connected via a local area network by two-way connections with the inputs/outputs of the first and second onboard signal distributors, the first and second onboard data transmission equipment, the first and second onboard switches, the first and second onboard radio stations. The first and second onboard antennas are connected over the air to each other, as well as in the stable communication zone - with the first and second ground antennas, with the first and second onboard antennas of remote moving objects.

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

- низкая помехозащищенность из-за работы только на одной частоте (не используется частотное разнесение);- low noise immunity due to operation only at one frequency (frequency diversity is not used);

- отсутствует мониторинг текущего радиочастотного спектра на наличие полезных сигналов и помех.- there is no monitoring of the current radio frequency spectrum for the presence of useful signals and interference.

Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехозащищенности передачи информации за счет сосредоточения с помощью фазированных антенных решеток энергетического потенциала в направлении на выбранного абонента, одновременной работы с выбранными абонентами на нескольких частотах разных диапазонов, в том числе по спутниковым каналам связи, увеличения числа абонентов системы, обеспечение удобства эксплуатации за счет непрерывного автоматического контроля ситуации в текущем радиочастотном спектре и повышения аппаратной надежности оборудования.Thus, the main technical problem, to which the claimed invention is directed, is to increase the noise immunity of information transmission by concentrating the energy potential with the help of phased antenna arrays in the direction of the selected subscriber, simultaneous operation with selected subscribers at several frequencies of different ranges, including satellite communication channels, increasing the number of system subscribers, ensuring ease of use due to continuous automatic monitoring of the situation in the current radio frequency spectrum and increasing the hardware reliability of the equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, первую и вторую наземные радиостанции, первую и вторую наземные аппаратуры передачи данных (АПД), первый и второй вычислители автоматизированного рабочего места (АРМ), наземный приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, первый и второй пульты управления АРМ, первый и второй мониторы АРМ, наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений, коммутатор, первый и второй распределители сигналов и вход/выход системы радиосвязи для сопряжения с внешними системами, причем передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного объекта, второго ПО и далее до N-го ПО, а передача данных с N-го ПО на НК осуществляется в обратном порядке, и N подвижных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые датчики, блок регистрации данных, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, двунаправленная шина системы управления подвижным объектом, бортовая локальная вычислительная сеть (ЛВС) и, подключенные к ней, первый бортовой вычислитель, первая и вторая бортовая АПД, первый и второй бортовые коммутаторы, первый и второй бортовые распределители сигналов, первая и вторая бортовые радиостанции, наземная и бортовая антенны выполнены в виде конформных фазированных антенных решеток (ФАР), при этом бортовые и наземные радиостанции, АПД, конформные ФАР, коммутаторы и бортовые распределители сигналов являются многоканальными, а многоканальные высокочастотные входы/выходы первой и второй бортовых радиостанций подключены к бортовой конформной ФАР, многоканальные высокочастотные входы/выходы первой и второй наземных радиостанций подключены к наземной конформной ФАР, причем в наземный комплекс введены дополнительно многоканальные: наземный унифицированный модуль шифрации, наземный модуль мониторинга, анализа адаптации и формирования команд управления для адаптации связи, наземный модуль формирования приоритетных сообщений, наземный модуль ретрансляции, наземная база данных с входом/выходом, наземная спутниковая радиостанция с наземной спутниковой антенной, соединенная двухсторонними связями через один из спутников связи из созвездия спутников другими НК и с ПО, и наземный модуль сопряжения, которые, наряду с первой и второй наземными радиостанциями, наземной конформной ФАР, первой и второй наземными АПД, первым и вторым вычислителями АРМ, наземным приемником сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, первым и втором пультами управления АРМ, первым и вторым мониторами АРМ, наземным формирователем типа ретранслируемых сообщений, коммутатором, первым и вторым распределителями сигналов, подключены двухсторонними связями к введенной наземной ЛВС, при этом вход/выход наземного модуля сопряжения является входом/выходом системы радиосвязи для сопряжения с внешними системами, в подвижный объект введены дополнительно многоканальные: бортовой унифицированный модуль шифрации, спутниковая бортовая радиостанция со спутниковой антенной, бортовой модуль мониторинга, анализа адаптации и формирования команд управления для адаптации связи, бортовой модуль формирования приоритетных сообщений, бортовой модуль ретрансляции, бортовая база данных с входом/выходом, второй бортовой вычислитель и бортовой модуль сопряжения, которые, наряду с бортовыми датчиками, блоком регистрации данных, приемником сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатором типа принимаемых сообщений, бортовым формирователем типа ретранслируемых сообщений и бортовой конформной ФАР, двухсторонними связями подключены к бортовой ЛВС, второй вход/выход бортового модуля сопряжения подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, при этом наземная и бортовая конформные ФАР состоят из последовательного соединения полуволновых вибраторов соответствующего диапазона частот и фазовращателей, подключенных к высокочастотным входам/выходам соответствующих радиостанций, управление диаграммой направленности антенны осуществляется через соответствующие локальные вычислительные сети с соответствующего вычислителя, определенного в данный момент времени основным, бортовые конформные ФАР подвижных объектов связаны по эфиру между собой, а также в зоне устойчивой связи связаны с многоканальными наземными конформными ФАР наземных комплексов.The specified technical result is achieved by the fact that in a radio communication system with mobile objects, consisting of a ground complex containing a ground antenna, the first and second ground radio stations, the first and second ground data transmission equipment (ADD), the first and second computer workstation (AWP) , a ground-based receiver of signals of global navigation satellite systems, the first and second control panels of the workstation, the first and second monitors of the workstation, a ground-based shaper of the type of relayed messages, a switch, the first and second signal distributors and the input / output of the radio communication system for interfacing with external systems, moreover, data transmission with the NC is provided by a chain of serially connected first mobile object, the second software and further to the Nth software, and data transmission from the Nth software to the NC is carried out in the reverse order, and N mobile objects, each of which includes on-board sensors, data recording unit, signal receiver of global navigation satellite systems, type analyzer of received messages and on-board generator of type of retransmitted messages, bi-directional bus of the mobile object control system, on-board local area network (LAN) and, connected to it, the first on-board computer, the first and second on-board APD, the first and second onboard switches, the first and second onboard signal distributors, the first and second onboard radio stations, ground and onboard antennas are made in the form of conformal phased antenna arrays (PAR), while onboard and ground radio stations, APD, conformal phased arrays, switches and the onboard signal distributors are multichannel, and the multichannel high-frequency inputs/outputs of the first and second onboard radio stations are connected to the onboard conformal HEADLIGHT, the multichannel high-frequency inputs/outputs of the first and second ground-based radio stations are connected to the ground-based conformal HEADLIGHT, and additional multichannel ones are introduced into the ground complex: ground unified module terrestrial module for monitoring, analysis of adaptation and generation of control commands for communication adaptation, terrestrial module for generating priority messages, terrestrial relay module, terrestrial database with input / output, terrestrial satellite radio station with a terrestrial satellite antenna connected by two-way communications through one of the communication satellites from the constellation of satellites by other satellites and with software, and a ground-based interface module, which, along with the first and second ground-based radio stations, ground-based conformal phased array, first and second ground-based APDs, first and second AWP computers, ground-based receiver of global navigation satellite systems signals, the first and the second control panel of the workstation, the first and second monitors of the workstation, the ground-based shaper of the type of relayed messages, the switch, the first and second signal distributors, are connected by two-way connections to the introduced ground-based LAN, while the input/output of the ground interface module is the input/output of the radio communication system for interfacing with external systems, additional multichannel modules have been introduced into the mobile object: an onboard unified encryption module, a satellite onboard radio station with a satellite antenna, an onboard module for monitoring, analyzing adaptation and generating control commands for adapting communications, an onboard module for generating priority messages, an onboard relay module, an onboard database with input/output, a second onboard computer and an onboard interface module, which, along with onboard sensors, a data recording unit, a receiver of global navigation satellite systems signals, an analyzer of the type of received messages, an onboard shaper of the type of relayed messages and an onboard conformal phased array, are connected by two-way communications to the onboard LAN, the second input / output of the onboard interface module is connected to the bidirectional bus of the mobile object control system, while the ground and onboard conformal phased arrays consist of a serial connection of half-wave vibrators of the corresponding frequency range and phase shifters connected to the high-frequency inputs / outputs of the corresponding radio stations, control of the antenna pattern is carried out through the corresponding local area networks from the corresponding computer, determined at a given moment of time by the main one, on-board conformal phased arrays of moving objects are connected over the air to each other, and also in the zone of stable communication are connected with multichannel ground-based conformal phased arrays of ground-based complexes.

На фигуре представлена система радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:The figure shows a radio communication system with moving objects, where it is indicated:

1 - наземный комплекс;1 - ground complex;

2 - подвижный объект;2 - moving object;

3 - первый бортовой вычислитель;3 - the first onboard computer;

4 - бортовые датчики;4 - onboard sensors;

5 - бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;5 - onboard receiver of signals of global navigation satellite systems;

6 - блок регистрации данных;6 - block of data registration;

7 - первая многоканальная бортовая аппаратура передачи данных;7 - the first multi-channel on-board data transmission equipment;

8 - первая многоканальная бортовая радиостанция;8 - the first multichannel airborne radio station;

9 - бортовая конформная фазированная антенная решетка, условно обозначенная на фигуре в виде цилиндра;9 - onboard conformal phased antenna array, conventionally indicated in the figure in the form of a cylinder;

10 - наземная конформная фазированная антенная решетка, условно обозначенная на фигуре в виде цилиндра;10 - ground-based conformal phased antenna array, conventionally indicated in the figure in the form of a cylinder;

11 - первая многоканальная наземная радиостанция;11 - the first multi-channel terrestrial radio station;

12 - первая многоканальная наземная аппаратура передачи данных;12 - the first multi-channel terrestrial data transmission equipment;

13 - первый вычислитель АРМ (на базе ПЭВМ);13 - the first AWP computer (PC-based);

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

15 - первый монитор АРМ;15 - the first AWP monitor;

16 - первый пульт управления АРМ;16 - the first control panel AWS;

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

18 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом;18 - bidirectional bus control system of a moving object;

19 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;19 - onboard shaper type of relayed messages;

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

21 - спутниковая наземная радиостанция с антенной 39;21 - satellite ground radio station with antenna 39;

22 - вторая многоканальная наземная радиостанция;22 - second multi-channel terrestrial radio station;

23 - вторая многоканальная наземная аппаратура передачи данных;23 - second multi-channel terrestrial data transmission equipment;

24 - второй вычислитель АРМ;24 - the second computer workstation;

25 - первый многоканальный распределитель сигналов;25 - the first multichannel signal distributor;

26 - второй многоканальный распределитель сигналов;26 - second multichannel signal distributor;

27 - наземный многоканальный коммутатор;27 - ground multichannel switch;

28 - второй пульт управления АРМ;28 - second control panel AWS;

29 - второй монитор АРМ;29 - second AWS monitor;

30 - вход/выход системы радиосвязи для сопряжения с внешними системами;30 - input / output of the radio communication system for interfacing with external systems;

31 - первый многоканальный бортовой коммутатор;31 - the first multi-channel on-board switch;

32 - первый многоканальный бортовой распределитель сигналов;32 - the first multi-channel on-board signal distributor;

33 - спутниковая бортовая радиостанция с антенной 54;33 - satellite on-board radio with antenna 54;

34 - второй многоканальный бортовой коммутатор;34 - second multi-channel on-board switch;

35 - вторая многоканальная бортовая радиостанция;35 - second multi-channel airborne radio;

36 - вторая многоканальная бортовая аппаратура передачи данных;36 - second multi-channel on-board data transmission equipment;

37 - второй многоканальный бортовой распределитель сигналов;37 - second multichannel onboard signal distributor;

38 - бортовая локальная вычислительная сеть (ЛВС);38 - onboard local area network (LAN);

40 - спутник связи из созвездия спутников;40 - communication satellite from the constellation of satellites;

41 - наземная локальная вычислительная сеть;41 - ground local area network;

42 -наземный унифицированный модуль шифрации;42 - ground unified encryption module;

43 - бортовой модуль мониторинга, анализа адаптации и формирования команд управления для адаптации связи;43 - on-board module for monitoring, adaptation analysis and generation of control commands for communication adaptation;

44 - бортовой модуль формирования приоритетных сообщений;44 - onboard module for generating priority messages;

45 - бортовой модуль ретрансляции;45 - onboard relay module;

46 - бортовая база данных с входом/выходом 4746 - on-board database with input / output 47

48 - второй бортовой вычислитель;48 - second onboard computer;

49 - наземный модуль мониторинга, анализа адаптации и формирования команд управления для адаптации связи;49 - ground module for monitoring, adaptation analysis and generation of control commands for communication adaptation;

50 - наземный модуль формирования приоритетных сообщений;50 - ground module for generating priority messages;

51 - наземный модуль ретрансляции;51 - ground relay module;

52 - наземная база данных с входом/выходом 53;52 - ground database with input/output 53;

55 - бортовой модуль сопряжения;55 - onboard interface module;

56 - наземный модуль сопряжения;56 - ground interface module;

57 -бортовой унифицированный модуль шифрации.57-board unified encryption module.

Алгоритм работы системы заключается в мониторинге радиочастотного спектра и на основе его анализа выбора оптимальных рабочих частот, формирования узких диаграмм направленности ФАР в направлении на вызываемого абонента при известном его местоположении, ретрансляции сообщений, в том числе приоритетных, адаптации к существующей помеховой обстановке, контроле работоспособности оборудования ПО 2 на всех стадиях организации связи: в начале работы - во время функционального контроля, при появлении неисправности, в процессе сеанса связи с НК 1 и другими ПО 2, находящимися в зоне устойчивого приема. Зона устойчивого приема - это область пространства, в которой величина отношения сигнал/шум на приемной стороне больше или равна заданной. Учитывая подвижность абонентов системы диаграмма направленности антенн во всех диапазонах должна быть круговой по азимуту. Одним из способов создания антенны с круговой диаграммой направленности является размещение печатных излучателей антенной решетки на несущей конструкции. Антенная решетка должна повторять обводы корпуса объекта, на котором она расположена (самолета, беспилотного летательного аппарата и т.д.). Для решения таких задач применяются конформные антенные, т.е. изогнутые в какой-то плоскости антенные решетки [13].The algorithm of the system operation consists in monitoring the radio frequency spectrum and, based on its analysis, the selection of optimal operating frequencies, the formation of narrow radiation patterns of the phased array in the direction of the called subscriber with its known location, relaying messages, including priority ones, adapting to the existing interference environment, monitoring equipment performance Software 2 at all stages of the organization of communication: at the beginning of work - during functional control, when a malfunction occurs, during a communication session with NC 1 and other software 2 located in the zone of stable reception. The zone of stable reception is a region of space in which the value of the signal-to-noise ratio on the receiving side is greater than or equal to the specified one. Given the mobility of the subscribers of the system, the antenna pattern in all ranges should be circular in azimuth. One way to create an antenna with a circular pattern is to place the printed radiators of the antenna array on the supporting structure. The antenna array must follow the outlines of the body of the object on which it is located (an aircraft, an unmanned aerial vehicle, etc.). To solve such problems, conformal antennas are used, i.e. antenna arrays bent in some plane [13].

Система радиосвязи с подвижными объектами работает следующим образом. Во время начального включения оборудования НК - во время функционального контроля осуществляется тестирование аппаратуры. Для этого с первого или со второго вычислителя АРМ 13 или 24 (в зависимости от работающего в данный момент времени) посылаются тестовые сообщения, которые, пройдя основные узлы вычислителей, поступают на входы первой многоканальной АПД 12. Число каналов выбирается в зависимости от выполняемых системой функций и количества абонентов в системе. Эти сообщения на выходах АПД 12 через ЛВС 41 контролируются одним из работающих вычислителей АРМ 24 или 13 с помощью наземной ЛВС 41 по известному формату переданного сигнала, например, методом сравнения. В первой АПД 12 для повышения помехоустойчивости сообщения кодируются, при необходимости, с ними осуществляются специальные преобразования, а затем они преобразуются к виду, необходимому для сопряжения с первой многоканальной радиостанцией 11. Сигналы с выхода первой АПД 12 подаются на первую радиостанцию 11 и через первый распределитель 25, коммутатор 27 на вход второй многоканальной АПД 23, где они соответствующим образом преобразуются и через наземную ЛВС 41 контролируются одним из работающих вычислителей АРМ 24 или 13 для сравнения. Сформированные первой радиостанцией 11 радиосигналы через первую наземную конформную ФАР 10 излучаются в пространство и принимаются соответствующими полуволновыми вибраторами, входящими в состав ФАР 10. То, что первая и вторая многоканальные радиостанции 11 и 22, первая и вторая многоканальные АПД 12 и 23 имеют идентичные параметры трактов передачи и приема и обработки сигналов и могут быть настроены на любую из разрешенных рабочих частот, положено в основу контроля оборудования НК 1. Излученные радиосигналы, пройдя процедуру приема и обработки в цепочке узлов, состоящей из наземной ФАР 10, второй радиостанции 22, второй АПД 23, через ЛВС 41 поступают в один из работающих вычислителей АРМ 24 или 13 для сравнения. Результаты контроля отображаются на экране второго монитора 29 АРМ и первого монитора 15 АРМ и могут быть транслированы на другие сопрягаемые системы наземного комплекса 1 по входу/выходу 30 через ЛВС 41 и наземный модуль 56 сопряжения. Если на всех стадиях контроля получены положительные результаты, то оборудование НК 1 считается готовым для организации связи с ПО 2. Если обнаружились неисправные модули, то они исключаются из процедуры связи и заменяются аналогичными исправными.The radio communication system with moving objects works as follows. During the initial switching on of the NDT equipment - during the functional control, the testing of the equipment is carried out. To do this, test messages are sent from the first or second computer AWS 13 or 24 (depending on the currently running time), which, having passed the main nodes of the calculators, arrive at the inputs of the first multi-channel ADF 12. The number of channels is selected depending on the functions performed by the system and the number of subscribers in the system. These messages at the outputs of the APD 12 through the LAN 41 are controlled by one of the working calculators APM 24 or 13 using a ground-based LAN 41 according to the known format of the transmitted signal, for example, by comparison. In the first ADF 12, to improve noise immunity, the messages are encoded, if necessary, special transformations are carried out with them, and then they are converted to the form necessary for interfacing with the first multichannel radio station 11. The signals from the output of the first ADF 12 are fed to the first radio station 11 and through the first distributor 25, the switch 27 to the input of the second multi-channel ATM 23, where they are appropriately converted and, via the terrestrial LAN 41, are controlled by one of the working computers APM 24 or 13 for comparison. The radio signals generated by the first radio station 11 are radiated into space through the first terrestrial conformal HEADLIGHTS 10 and are received by the corresponding half-wave vibrators that are part of the HEADLIGHTS 10. The fact that the first and second multichannel radio stations 11 and 22, the first and second multichannel APDs 12 and 23 have identical path parameters transmission and reception and processing of signals and can be tuned to any of the permitted operating frequencies, is the basis for the control of equipment NC 1. The emitted radio signals, having passed the procedure for receiving and processing in a chain of nodes consisting of a ground-based headlamp 10, a second radio station 22, a second ADF 23 , through the LAN 41 enter one of the working calculators APM 24 or 13 for comparison. The control results are displayed on the screen of the second monitor 29 AWS and the first monitor 15 AWS and can be broadcast to other interfaced systems of the ground complex 1 at the input/output 30 through the LAN 41 and ground interface module 56. If positive results are obtained at all stages of control, then the equipment of NK 1 is considered ready for organizing communication with software 2. If faulty modules are found, they are excluded from the communication procedure and replaced with similar serviceable ones.

Аналогичным образом обеспечивается контроль оборудования ПО 2. Во время функционального контроля ПО 2 осуществляется тестирование аппаратуры. Для этого с бортового вычислителя 3 или 48 (в зависимости какой вычислитель в это время работает) поочередно на две ветви через ЛВС 38 посылаются тестовые сообщения, которые, сначала пройдя основные узлы первой ветви: первый бортовой распределитель 32 сигналов, первую многоканальную бортовую АПД 7, где для повышения помехоустойчивости сообщения кодируются, при необходимости, с ними осуществляются специальные процедуры, а затем они преобразуются к виду, необходимому для сопряжения с первым бортовым многоканальным коммутатором 31, поступают в первую бортовую многоканальную радиостанцию 8 и в форме радиосигналов через бортовую конформную ФАР 9 излучаются в пространство. Во время прохождения сигналов по указанной ветви после прохождения каждого узла они через ЛВС 38 автоматически контролируются в одном из работающих бортовых вычислителях 3 или 48 методом сравнения с помощью аналогичных устройств 37, 36, 35, 34, и 33, объединенных между собой шиной 38, например, в соответствии с протоколом МКИО [5, 6, 7]. При положительных результатах контроля, отображаемых на экране бортового регистратора 6, аналогичным образом проверяются устройства второй ветви: 37, 36, 35, 34, и 33, но с помощью узлов первой ветви: 32, 7, 31, 8 и 9. В случае отрицательного результата определяется неисправный узел и заменяется. Если неисправность случилась на маршруте и нет возможности обеспечить замену неисправного устройства, то с помощью одного из бортовых вычислителей 3 или 48 осуществляется «обход» неисправного узла и данные проходят по узлам работоспособной ветви.The equipment control of software 2 is provided in a similar way. During the functional control of software 2, the equipment is tested. To do this, from the on-board computer 3 or 48 (depending on which computer is working at that time), test messages are sent alternately to two branches through the LAN 38, which, after first passing the main nodes of the first branch: the first on-board signal distributor 32, the first multi-channel on-board ADF 7, where, to increase the noise immunity, the messages are encoded, if necessary, special procedures are carried out with them, and then they are converted to the form necessary for interfacing with the first onboard multichannel switch 31, arrive at the first onboard multichannel radio station 8 and are emitted in the form of radio signals through the onboard conformal HEADLIGHTS 9 into space. During the passage of signals along the specified branch after passing each node, they are automatically controlled through the LAN 38 in one of the operating on-board computers 3 or 48 by comparison using similar devices 37, 36, 35, 34, and 33, interconnected by a bus 38, for example , in accordance with the MCIE protocol [5, 6, 7]. If the control results are positive, displayed on the screen of the flight recorder 6, the devices of the second branch are checked in the same way: 37, 36, 35, 34, and 33, but using the nodes of the first branch: 32, 7, 31, 8 and 9. In the case of a negative result, the faulty node is determined and replaced. If a malfunction occurs on the route and there is no way to ensure the replacement of the faulty device, then using one of the on-board computers 3 or 48, the faulty node is “bypassed” and the data passes through the nodes of the working branch.

Во время движения подвижные объекты обмениваются данными с наземным комплексом 1 и между собой. До организации сеанса связи все ПО 2 и НК 1 осуществляют мониторинг и анализ радиочастотного спектра на разрешенных частотах, выбираемых из баз данных 46 и 52, записанных в них заранее по входам/выходам 47 и 53 соответственно. Принимаемые первой наземной многоканальной радиостанцией 11 из канала "воздух-земля" сообщения через первую многоканальную аппаратуру 12 передачи данных поступают через наземную ЛВС 41 в один из работающих в этот отрезок времени в качестве основного вычислителей АРМ 13 или 24, выполненный, например, на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных воздушных объектов, хранящимися в базе 52 данных. При совпадении адреса подвижного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО 2_i и состоянии его датчиков 4 выводится на экраны мониторов АРМ 15 и 29 НК 1.Управление АРМ 15 и 29 осуществляется с пультов 16 и 28 соответственно. Если в служебной части сообщения имеется признак ретрансляции, то определяется адрес вызываемого абонента, выделяется с помощью узла 51 ретранслируемое сообщение и организуется соответствующий трафик. В вычислителе АРМ, определенным на данный момент времени основным, решаются задачи: обеспечения постоянной радиосвязи со всеми (N+n) ПО 2, организации режима ретрансляции, мониторинга и анализа радиочастотного спектра и местоположения всех ПО 2, находящихся в зоне устойчивой связи этого наземного комплекса, формировании узкой диаграммы направленности ФАР 10 в направлении на вызываемого абонента при наличии помех, оптимального управления их движением, решения конфликтных ситуаций и выполнения других операций. Процесс обмена данными контролируется с помощью контроля параметров передаваемых сигналов, как было описано выше при тестовой проверке, и приема, обработки и оценки сообщений, прошедших по тракту, состоящему из устройств: ФАР 10, второй многоканальной радиостанции 22, второй многоканальной наземной АПД 23, основного вычислителя АРМ. При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ПО 2, или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, в основном вычислителе АРМ определяется программно один из ПО 2, который назначается ретранслятором сообщений, условно обозначенный на фигуре цифрой 2₁. При постоянном изменении дальности между взаимодействующими ПО 2 в качестве ретранслятора может быть определен любой из N ПО, местоположение которого оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ПО 2. В этом случае автоматически или оператором АРМ назначается ПО 2₁, который в течение определенного времени будет использоваться в качестве ретранслятора. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО 2 определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному, например, воздушному объекту 2_N+n. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N+n-1)-го ПО 2, может быть доставлено (N+n)-y ПО 2_N+n. Для этого на НК 1 в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номер ПО 2₁, назначенного ретранслятором и адреса подвижных объектов 2\, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые данные в блоке 17 анализа типа сообщений подвижного объекта 2 обрабатываются. Если сообщение предназначено для данного ПО 2, то после анализа решается вопрос о направлении через бортовой модуль 55 сопряжения данных по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО 2, не указанную на фигуре, или в узле 51 при режиме ретрансляции - о передаче данных на соседний ПО 2_i. Для исключения коллизий минимизируется число разрядов в передаваемом сообщении и ретрансляция данных осуществляется последовательно во времени. При обмене данными по линии «воздух-земля», особенно при наличии потенциально конфликтной ситуации, экипаж должен полностью выполнять команды оператора НК 1, имеющего больший объем информации о воздушной ситуации в своей зоне ответственности. При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ПО 2 в соответствии с принятыми в системе радиосвязи с подвижными объектами категориями срочности в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с модуля 50 НК 1 на выбранное ПО 2_i с учетом времени реакции ПО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемая после прохождения узлов 9, 8, 31, 7, 32 и через ЛВС 38 на один из двух вычислителей 3 или 48, определенным основным, или прохождения узлов 9, 34, 35, 36, 37 и через ЛВС 38 на один из двух вычислителей 3 или 48, на ПО 2_i приоритетная информация с использованием модуля 50 отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В вычислителях 3 и 48, 13 и 24 определяется время "старения" информации, и, если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно "стирается" и посылается запрос на повторную передачу сообщения.While moving, the moving objects exchange data with the ground complex 1 and with each other. Before organizing a communication session, all software 2 and NC 1 monitor and analyze the radio frequency spectrum at allowed frequencies selected from databases 46 and 52, recorded in them in advance at inputs/outputs 47 and 53, respectively. The messages received by the first ground multichannel radio station 11 from the air-to-ground channel through the first multichannel data transmission equipment 12 are received via the ground LAN 41 in one of the workstations 13 or 24 operating at this time as the main computers, made, for example, on the basis of a PC , where, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of mobile air objects stored in the database 52. If the address of the moving object matches the address stored in the list, information about the location, motion parameters of software 2 _i and the status of its sensors 4 is displayed on the monitors of workstations 15 and 29 of NK 1. The workstations 15 and 29 are controlled from consoles 16 and 28, respectively. If in the service part of the message there is a sign of relaying, then the address of the called subscriber is determined, a relayed message is allocated using node 51 and the corresponding traffic is organized. The following tasks are solved in the workstation computer, which is currently defined as the main one: ensuring constant radio communication with all (N + n) software 2, organizing a relay mode, monitoring and analyzing the radio frequency spectrum and the location of all software 2 located in the stable communication zone of this ground complex , the formation of a narrow radiation pattern HEADLIGHTS 10 in the direction of the called subscriber in the presence of interference, optimal control of their movement, conflict resolution and other operations. The data exchange process is controlled by monitoring the parameters of the transmitted signals, as described above during the test check, and receiving, processing and evaluating messages that have passed through the path, consisting of devices: HEADLIGHTS 10, the second multichannel radio station 22, the second multichannel terrestrial APD 23, the main ARM calculator. When going beyond the radio horizon, at least one of the software 2, or approaching the boundary of the stable radio zone, in the main calculator of the workstation, one of the software 2 is programmatically determined, which is assigned as a message repeater, conventionally indicated in the figure by the number 2 ₁ . With a constant change in the range between interacting software 2, any of N software can be defined as a repeater, the location of which is optimal with respect to NC 1 and all other software 2. In this case, software 2 ₁ is assigned automatically or by the operator of the workstation, which within a certain time will be used as a relay. By analyzing the location and motion parameters of the remaining software 2, the optimal ways of delivering messages to a mobile, for example, air object 2 _N+n remote from the NC 1 beyond the radio horizon are determined. A message from NC 1 through a serial chain consisting of (N+n-1)-th PO 2 can be delivered to (N+n)-y PO 2 _N+n . To do this, on NC 1 in the shaper 20 of the type of retransmitted messages, the number of software 2 ₁ assigned by the relay and the addresses of mobile objects 2\, providing the specified message traffic, are stored in predetermined bits of the transmitted codegram. The received data in block 17 analysis of the type of messages of the movable object 2 is processed. If the message is intended for this software 2, then after analysis, the issue of sending through the on-board module 55 data interface via a bidirectional bus 18 to the control system software 2, not indicated in the figure, or in node 51 in the relay mode - about transmitting data to neighboring software 2 _i . To avoid collisions, the number of bits in the transmitted message is minimized and data is relayed sequentially in time. When exchanging data over the air-ground line, especially in the presence of a potential conflict situation, the crew must fully comply with the commands of the OC 1 operator, who has more information about the air situation in his area of responsibility. When transmitting priority messages from NK 1 for software 2 in accordance with the categories of urgency adopted in the radio communication system with mobile objects, in the shaper 20 of the type of relayed messages in the message header, a code is generated to prohibit the transmission of other messages for the time allotted for broadcasting data from module 50 of NK 1 to selected software 2 _i , taking into account the response time of software 2 to the received message and the delay time in the discrete signal processing paths. Accepted after passing nodes 9, 8, 31, 7, 32 and through LAN 38 to one of two computers 3 or 48, determined by the main one, or passing nodes 9, 34, 35, 36, 37 and through LAN 38 to one of the two computers 3 or 48, in software 2 _i the priority information is displayed using module 50 on the screen of the on-board data recording unit 6 in the form of alphanumeric characters or in the form of dots and vectors. The remaining less priority messages, in accordance with the exchange protocol, are in the queue of the corresponding category of urgency. In calculators 3 and 48, 13 and 24, the information "aging" time is determined, and if the message has not been transmitted to the communication channel for a certain period of time, then it is "erased" and a request is sent to retransmit the message.

Первая и вторая многоканальные радиостанции 11 и 22, первая и вторая многоканальные АПД 12 и 23 имеют идентичные, параметры трактов передачи, приема и обработки сигналов. Это обстоятельство положено в основу контроля оборудования НК 1.The first and second multi-channel radio stations 11 and 22, the first and second multi-channel ADFs 12 and 23 have identical parameters of the transmission, reception and signal processing paths. This circumstance is the basis for the control of NK 1 equipment.

Сообщение с выхода первого вычислителя 13 АРМ через ЛВС 41 контролируется с помощью второго вычислителя 24 АРМ по известному формату переданного сигнала, например, методом сравнения. Низкочастотные выходы первой многоканальной наземной радиостанции 11 через наземную ЛВС 41, первый распределитель 25 сигналов, снова через наземную ЛВС 41 подключены к входу наземного коммутатора 27 и через наземную ЛВС 41 к входу первой многоканальной АПД 12, а с нее через наземную ЛВС 41, второй многоканальный распределитель 26 сигналов и снова через наземную ЛВС 41 - к соответствующему входу/выходу первого наземного вычислителя 13 автоматизированного рабочего места и через наземную ЛВС 41 - к соответствующему входу/выходу второго вычислителя 24 автоматизированного рабочего места.The message from the output of the first calculator 13 APM through the LAN 41 is controlled by the second calculator 24 APM according to the known format of the transmitted signal, for example, by comparison. The low-frequency outputs of the first multi-channel terrestrial radio station 11 through the terrestrial LAN 41, the first signal distributor 25, again through the terrestrial LAN 41 are connected to the input of the terrestrial switch 27 and through the terrestrial LAN 41 to the input of the first multi-channel APD 12, and from it through the terrestrial LAN 41, the second multi-channel signal distributor 26 and again via the terrestrial LAN 41 to the corresponding input/output of the first terrestrial workstation computer 13 and via the terrestrial LAN 41 to the corresponding input/output of the second workstation computer 24.

Выход первой (второй) многоканальной наземной АПД 12 (23) через наземную ЛВС 41 соединен с входом первого (второго) многоканального распределителя 25 (26) сигналов. Низкочастотные выходы второй многоканальной радиостанции 22 через наземную ЛВС 41, коммутатор 27 и снова через наземную ЛВС 41 подключены к соответствующему входу второй многоканальной аппаратуры 23 передачи данных.The output of the first (second) multi-channel terrestrial APD 12 (23) through a terrestrial LAN 41 is connected to the input of the first (second) multi-channel distributor 25 (26) signals. The low-frequency outputs of the second multi-channel radio station 22 through the terrestrial LAN 41, the switch 27 and again through the terrestrial LAN 41 are connected to the corresponding input of the second multi-channel equipment 23 for data transmission.

Первый и второй вычислители АРМ 13 и 24 через наземную ЛВС 41 соединены между собой двухсторонними связями, поэтому в них постоянно циркулирует одинаковая информация, что позволяет быстро восстановить работоспособность системы при выходе из строя основного вычислителя или при его программном сбое.The first and second calculators ARM 13 and 24 are interconnected via a ground-based LAN 41 by two-way connections, so the same information constantly circulates in them, which allows you to quickly restore the system in case of failure of the main computer or in case of its software failure.

В обычном режиме с НК 1, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ПО 2 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) с первого пульта 16 управления АРМ сообщение отображается на экране первого монитора 15 АРМ и параллельно после прохождения сигнала на НК 1 через вычислитель АРМ, определенный в качестве основного на данный момент времени, первую многоканальную аппаратуру 12 передачи данных, первую многоканальную радиостанцию 11, первую ФАР 10 и на ПО 2 - через бортовую ФАР 9, первую или вторую многоканальные бортовые радиостанции 8 или 35, первый или второй бортовые многоканальные коммутаторы 31 или 34, первую или вторую многоканальные бортовые аппаратуры передачи данных 7 или 36, первый или второй бортовые многоканальные распределители 32 или 37 поступает в бортовой вычислитель 3 или 48, определенный в качестве основного, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ПО 2. Далее сообщение передается в блок 17 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации служебной части полученного сообщения и определения режима работы аппаратуры ПО 2. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя 3 или 48, определенного в качестве основного, и при необходимости выводится на экран блока 6 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения. Бортовая аппаратура может обеспечить одновременный обмен данными с несколькими источниками (потребителями) информации по числу параллельных каналов в многоканальной бортовой аппаратуре.In the normal mode with NK 1, when signal retransmission is not required, address polling of software 2 is carried out by generating a message for transmission to the radio channel in accordance with the exchange protocol. The message typed by the operator (dispatcher) from the first control panel 16 of the workstation is displayed on the screen of the first monitor 15 of the workstation and in parallel after the signal passes to the NK 1 through the calculator of the workstation, which is defined as the main one at this time, the first multi-channel data transmission equipment 12, the first multi-channel radio station 11, the first HEADLIGHT 10 and on software 2 - through the onboard HEADLIGHT 9, the first or second multichannel onboard radio stations 8 or 35, the first or second onboard multichannel switches 31 or 34, the first or second multichannel onboard data transmission equipment 7 or 36, the first or second on-board multi-channel distributors 32 or 37 enters the on-board computer 3 or 48, defined as the main one, where the address received in the message is identified with its own address of the software 2. Next, the message is transmitted to the block 17 for analyzing the type of the relayed message to decrypt the service part of the received message and determine operating mode of the hardware software 2. The information part of the message is recorded in the memory of the on-board computer 3 or 48, defined as the main one, and, if necessary, displayed on the screen of the data recording unit 6, which can be made in the form of a monitor or other display device. Onboard equipment can provide simultaneous data exchange with several sources (consumers) of information on the number of parallel channels in multichannel onboard equipment.

В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только НК 1. Если подвижные объекты 2 сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные подвижные воздушные объекты о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении, и случайным образом в выделенных им временных слотах распределяют передаваемые сообщения. В каждом из ПО 2 используются адаптивно выбранный уровень радиосигнала несущей частоты в радиоканале и импульсы синхронизации для выбора интервалов передачи в бортовом вычислителе, определенном основным. При совпадении расчетного интервала передачи с установленной очередностью, ПО 2 начинает передачу собственного пакета данных в выделенном интервале времени по любой из двух ветвей или для повышения помехозащищенности одного, например, приоритетного сигнала по двум ветвям и нескольким каналам разных диапазонов одновременно. В таблице приведены основные функции, выполняемые многоканальной бортовой аппаратурой, и получаемый при их реализации эффект - технический результат.In the address polling mode, only NC 1 can be the initiator of communication. If mobile objects 2 have formed to transmit a message and found that the radio channel is free, then they inform the rest of the mobile air objects about the beginning of the data transmission cycle, including their location, and randomly in the time slots allocated to them, the transmitted messages are distributed. Each of SW 2 uses an adaptively selected level of the radio signal of the carrier frequency in the radio channel and synchronization pulses to select transmission intervals in the on-board computer, determined by the main one. If the calculated transmission interval coincides with the established priority, software 2 starts transmitting its own data packet in the allocated time interval on any of the two branches or to increase the noise immunity of one, for example, a priority signal on two branches and several channels of different ranges simultaneously. The table shows the main functions performed by multi-channel on-board equipment, and the effect obtained during their implementation - the technical result.

Формирователи 20 и 19 типа ретранслируемых сообщений соответственно позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу "воздух-земля" взамен существующей речевой информации, преобразованной к цифровому виду. Они обеспечивают процедуру выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набор произвольного текста. Отображение набираемых на первом наземном пульте 16 управления и принятых с ПО 2 сообщений осуществляется на экранах мониторов 15 и 29 АРМ НК 1, а принятых с НК 1 или других ПО 2 сообщений - на экране блока 6 регистрации данных.Shapers 20 and 19 of the type of retransmitted messages, respectively, allow the exchange of digital data over the air-to-ground channel instead of the existing speech information converted to digital form. They provide a procedure for selecting the elements of the permission/information/request messages that correspond to the accepted speech phraseology, and the typing of free text. The display of messages typed on the first ground control panel 16 and received with software 2 is carried out on the screens of monitors 15 and 29 of AWS NC 1, and messages received from NC 1 or other software 2 are displayed on the screen of data recording unit 6.

Сообщения с выходов приемников 5 и 14 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, используются в вычислителях 3 и 13 для привязки соответствующих синхросигналов ПО и НК к глобальному времени [9]. В вычислителях 3 и 13 данные приемников 5 и 14 используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО в зоне радиосвязи НК 1. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО 2 в вычислителе 3 или 48, определенном в качестве основного, в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО 2. Вход/выход первой (второй) бортовой многоканальной аппаратуры 7 (36) передачи данных через бортовую ЛВС 38 и первый (второй) бортовой многоканальной коммутатор 31 (34) и снова через бортовую ЛВС 38 подключен к входу/выходу первой (второй) многоканальной бортовой радиостанции 11 (22).Messages from the outputs of receivers 5 and 14 of signals of global navigation satellite systems, for example, GLONASS/GPS, are used in calculators 3 and 13 to bind the corresponding synchronous signals of software and NC to global time [9]. In calculators 3 and 13, the data of receivers 5 and 14 are used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each software in the radio communication zone of NC 1. Depending on the selected time interval for issuing location messages to NC 1, software 2 in calculator 3 or 48, defined as main, at a given time, a corresponding message is generated with reference to the global time of the measurement of the coordinates of software 2. Input/output of the first (second) onboard multichannel equipment 7 (36) data transmission through the onboard LAN 38 and the first (second) onboard multichannel switch 31 (34 ) and again through the onboard LAN 38 is connected to the input/output of the first (second) multichannel onboard radio station 11 (22).

Принятые на НК 1 навигационные сообщения от всех ПО 2 обрабатываются в вычислителе АРМ, определенного в качестве основного, выводятся на экран первого монитора 15 АРМ. В наземном и бортовом вычислителях, определенных в качестве основных на ПО и ΗК соответственно, решается задача выбора оптимального пути трансляции управляющих сообщений от НК 1, так как постоянно в вычислителе АРМ, определенном в качестве основного, известными методами [5, 6] оцениваются зоны устойчивой радиосвязи для НК 1 и всех ПО 2. Наличие приемника 14 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем позволяет проводить управление ПО 2 с мобильного, например, НК 1. В многоканальной аппаратуре передачи данных 7 и 36, 12 и 23 совместно с модулями 42 и 57 осуществляются известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования и другие, например, необходимые для защиты информации [5, 8, 9].Received on the NC 1 navigation messages from all software 2 are processed in the calculator ARM, defined as the main one, displayed on the screen of the first monitor 15 ARM. In the ground and onboard computers, defined as the main ones on the software and HK, respectively, the problem of choosing the optimal path for broadcasting control messages from the NC 1 is solved, since the zones of stable radio communications for NK 1 and all software 2. The presence of a receiver 14 of signals of global navigation satellite systems allows you to control software 2 from a mobile, for example, NK 1. In multichannel data transmission equipment 7 and 36, 12 and 23, together with modules 42 and 57 operations: modulation and demodulation, encoding and decoding, and others, for example, necessary to protect information [5, 8, 9].

Для повышения надежности связи и эффективности управления подвижными объектами непрерывно осуществляется контроль информационного обмена между подвижными объектами и наземным комплексом в процессе сеанса связи. Контроль осуществляется с помощью устройств 21-29 НК 1 и 31-37 ПО 2, позволяющих оценить параметры сигналов на выходах блоков 10-13 НК 1 и 7-9 ПО 2. Чтобы эта оценка была постоянно достоверной, во время отсутствия сеансов связи проводится мониторинг и анализ состояния радиочастотного спектра, обновляется информация в базах 46 и 52 данных, осуществляется обучение вычислительных средств, проводится самотестирование оборудования НК 1 и ПО 2 с помощью сигналов, сформированных в вычислителе АРМ и бортовом вычислителе, определенных в качестве основных.To improve the reliability of communication and the efficiency of managing mobile objects, information exchange between mobile objects and the ground complex is continuously monitored during a communication session. Control is carried out using devices 21-29 NK 1 and 31-37 SW 2, which allow to evaluate the parameters of the signals at the outputs of blocks 10-13 NK 1 and 7-9 SW 2. In order for this assessment to be constantly reliable, during the absence of communication sessions, monitoring is carried out and analysis of the state of the radio frequency spectrum, information is updated in databases 46 and 52, training of computing tools is carried out, self-testing of equipment NC 1 and software 2 is carried out using signals generated in the AWP computer and on-board computer, defined as the main ones.

В базы 46 и 52 данных вводится информация об адресах и местоположении абонентов системы, рабочих частотах и режимах работы и другие данные. Информация в них постоянно пополняется и обновляется, что позволяет на основании вычислительных процедур и анализа существующей ситуации организовать адаптивную радиосвязь.Data bases 46 and 52 contain information about the addresses and location of system subscribers, operating frequencies and modes of operation, and other data. The information in them is constantly replenished and updated, which makes it possible to organize adaptive radio communication based on computational procedures and analysis of the existing situation.

Для повышения аппаратной надежности локальные вычислительные сети 38 и 41 должны быть зарезервированы и выполнены, например, по протоколу Ethernet [6, 7].To improve hardware reliability, local area networks 38 and 41 must be reserved and implemented, for example, using the Ethernet protocol [6, 7].

Чтобы обеспечить «бесшовную» связь между абонентами системы на подвижных объектах и в наземных комплексах используются многоканальные унифицированные модули шифрации 42 и 57, что позволяет при организации связи обходиться без дополнительных шлюзов. Модули 42 и 57 используются для всех видов дискретной информации независимо от ее скорости и для речевой информации, преобразованной в цифровую форму.To ensure "seamless" communication between system subscribers on mobile objects and in ground complexes, multichannel unified encryption modules 42 and 57 are used, which makes it possible to dispense with additional gateways when organizing communication. Modules 42 and 57 are used for all types of discrete information regardless of its speed and for speech information converted into digital form.

С помощью «ответных» сообщений моделируется виртуальное положение НК 1 и выбранного для связи подвижного объекта относительно местонахождения собственного подвижного объекта. Если в процессе работы в оборудовании НК 1 обнаружится неисправность (отказ), то в вычислителе АРМ, определенном основным, формируется сообщение, структура которого при прохождении устройств 10-13 позволит охватить наибольшее количество входящих в них узлов, чтобы выявить неисправный для последующей его замены. При обнаружении в процессе работы в оборудовании ПО 2 неисправности (отказа) в бортовом вычислителе АРМ, определенном основным, формируется сообщение, структура которого при прохождении устройств 7-9, 31-37 позволит охватить наибольшее количество входящих в них узлов, чтобы выявить неисправный для последующей его замены.With the help of "response" messages, the virtual position of the NC 1 and the mobile object selected for communication relative to the location of its own mobile object is simulated. If a malfunction (failure) is detected in the NC 1 equipment during operation, then a message is generated in the AWP computer, determined by the main one, the structure of which, when passing devices 10-13, will cover the largest number of nodes included in them in order to identify the faulty one for its subsequent replacement. If a malfunction (failure) is detected in the software 2 equipment during operation, a message is generated in the on-board computer AWP, determined by the main one, the structure of which, when passing devices 7-9, 31-37, will cover the largest number of nodes included in them in order to identify the faulty one for subsequent its replacement.

Если полуволновые вибраторы антенн 10 и 9 разнесены в пространстве так, что принимаемые как с ПО 2 так и с НК 1, радиосигналы являются некоррелированными, то объединяя и обрабатывая сигналы программными методами, например, с помощью мажоритарного декодирования с использованием критерия максимального правдоподобия [5, 8, 9], с помощью алгоритмов, заложенных в бортовые и наземные вычислители можно повысить достоверность принимаемой информации. Управление режимами работы введенных устройств 31-37 по шине 38 в начальный момент включения системы, при появлении неисправности и в процессе сеанса связи с НК 1 или с другими ПО 2 осуществляется с помощью вычислителя АРМ, определенного основным.If the half-wave vibrators of antennas 10 and 9 are spaced apart in space so that the radio signals received both from software 2 and from NC 1 are uncorrelated, then by combining and processing the signals using software methods, for example, using majority decoding using the maximum likelihood criterion [5, 8, 9], with the help of algorithms embedded in the onboard and ground computers, it is possible to increase the reliability of the received information. The operation modes of the introduced devices 31-37 on the bus 38 at the initial moment of turning on the system, in the event of a malfunction and during a communication session with the NK 1 or with other software 2 are controlled using the AWP calculator, determined by the main one.

Бортовые и наземные вычислители подразделяются на основной и резервный. Основным вычислителем становится тот, который при начальном контроле функционирования ПО или НК первым оказался исправным. При его отказе или программном сбое основным становится резервный вычислитель. В этом случае оборудование мгновенно переключается на работу с резервным вычислителем, так как в него введены все данные и программные модули, которые есть в основном.Onboard and ground computers are divided into main and backup. The main calculator becomes the one that, during the initial control of the functioning of the software or NC, was the first to be in good order. In case of its failure or software failure, the backup computer becomes the main one. In this case, the equipment instantly switches to work with a backup computer, since all the data and program modules that are in the main are entered into it.

В тех случаях, когда для удаленного за радиогоризонт абонента основному вычислителю АРМ не удается составить трафик из обслуживаемых соответствующим НК подвижных объектов, то наземным модулем 51 ретрансляции формируется сообщение требуемого формата и через ЛВС 41 подается на вход наземной спутниковой радиостанции 21 и с нее в форме радиосигнала с антенны 39 излучается в пространство. Принятый антенной 54 на соответствующем ПО 2 радиосигнал обрабатывается в бортовой спутниковой радиостанции 33 и через ЛВС 38 подается в основной бортовой вычислитель для дальнейшей обработки и маршрутизации сообщения до нужного адресата.In those cases when, for a subscriber remote beyond the radio horizon, the main calculator of the workstation fails to compile traffic from the mobile objects served by the corresponding NC, then the ground relay module 51 generates a message of the required format and through the LAN 41 is fed to the input of the ground satellite radio station 21 and from it in the form of a radio signal from antenna 39 is radiated into space. The radio signal received by the antenna 54 on the corresponding software 2 is processed in the onboard satellite radio station 33 and fed through the LAN 38 to the main onboard computer for further processing and routing of the message to the desired destination.

Вход/выход 30 системы радиосвязи предназначен для сопряжения, например, через наземные сети передачи данных, с соответствующими системами управления и соседними НК, что позволяет расширить зону обслуживания системы и увеличить объем передаваемых данных и количество обслуживаемых подвижных объектов за счет возможности формирования одновременно с помощью ФАР нескольких диаграмм направленности и работы на нескольких частотах в разных диапазонах (на фигуре условно показано количество ПО (N+n), что на η больше, чем в прототипе).The input / output 30 of the radio communication system is designed to interface, for example, via terrestrial data networks, with the corresponding control systems and neighboring NCs, which allows you to expand the coverage area of the system and increase the amount of transmitted data and the number of mobile objects served due to the possibility of forming simultaneously with the help of HEADLIGHTS several radiation patterns and operation at several frequencies in different ranges (the figure conventionally shows the number of software (N + n), which is η more than in the prototype).

Бортовая и наземная конформные фазированные антенные решетки 9 и 10 аналогичные по структуре и отличаются только количеством радиоканалов. В их состав входят модули управления фазовращателями, соединенные с соответствующими вычислителями через ЛВС. Фазовращатели подключены непосредственно к полуволновым вибраторам соответствующего диапазона частот [11, 12]. На вход фазовращателей поступают радиосигналы с выходов соответствующих радиостанций. Число полуволновых вибраторов выбирается таким образом, чтобы они не только перекрывали зону связи по азимуту, но позволяли формировать диаграмму направленности антенн 9 или 10 заданной формы и в требуемом направлении. Подбирая величину фазы у определенных полуволновых вибраторов можно изменять форму диаграммы направленности антенны по азимуту и углу места. Учитывая свойство подвижности абонентов форма диаграмм направленности антенн 9 и 10 по азимуту должна быть круговая без провалов.Airborne and ground conformal phased antenna arrays 9 and 10 are similar in structure and differ only in the number of radio channels. They include phase shifter control modules connected to the corresponding calculators via LAN. Phase shifters are connected directly to half-wave vibrators of the corresponding frequency range [11, 12]. The phase shifters receive radio signals from the outputs of the corresponding radio stations. The number of half-wave vibrators is selected so that they not only cover the communication zone in azimuth, but allow you to form the radiation pattern of antennas 9 or 10 of a given shape and in the required direction. By selecting the phase value for certain half-wave vibrators, you can change the shape of the antenna pattern in azimuth and elevation. Given the property of the mobility of subscribers, the shape of the radiation patterns of antennas 9 and 10 in azimuth should be circular without dips.

Для формирования узкой диаграммы направленности в направлении на вызываемого абонента необходимо, чтобы в любом направлении по азимуту были, как минимум три полуволновых вибратора одного диапазона, диаграммы направленности которых перекрывали бы это направление.To form a narrow radiation pattern in the direction of the called subscriber, it is necessary that in any direction in azimuth there are at least three half-wave vibrators of the same range, the radiation patterns of which would overlap this direction.

В малогабаритных подвижных объектах полуволновый вибратор ДКМВ диапазона в антеннах 9 и 10 может быть один, например, в виде щели или антенны верхнего питания.In small-sized mobile objects, the half-wave vibrator of the UHF range in the antennas 9 and 10 can be one, for example, in the form of a slot or an upper power antenna.

Повышение помехозащищенности передачи информации обеспечивается за счет сосредоточения энергетического потенциала в направлении на выбранного абонента с помощью широкодиапазонных конформных фазированных антенных решеток, одновременной работы с выбранными абонентами на нескольких частотах разных диапазонов (метод разнесения по частоте), в том числе по спутниковым каналам связи при отсутствии возможности ретрансляции информации, постоянный мониторинг (при отсутствии сеанса связи) радиочастотного спектра на наличие сигналов и помех.Improving the noise immunity of information transmission is ensured by focusing the energy potential in the direction of the selected subscriber using wide-range conformal phased antenna arrays, simultaneous operation with selected subscribers at several frequencies of different ranges (frequency diversity method), including via satellite communication channels in the absence of the possibility relaying information, constant monitoring (in the absence of a communication session) of the radio frequency spectrum for the presence of signals and interference.

Повышение аппаратной надежности и удобство эксплуатации оборудования обеспечивается за счет многоканальности оборудования, его резервирования, быстрой замены неисправного модуля при непрерывном автоматическом контроле ситуации в текущем радиочастотном спектреIncreased hardware reliability and ease of use of the equipment is ensured by the multi-channel equipment, its redundancy, quick replacement of a faulty module with continuous automatic monitoring of the situation in the current radio frequency spectrum

Оборудование (устройства 31-37) совместно с ЛВС 38 повышает также аппаратную надежность системы, так как узлы 33, 35, 36 аналогичны узлам 7-9, а с помощью многоканальных распределителей 32 и 37 сигналов, многоканальных коммутаторов 31 и 34 при соответствующих управляющих сигналах с бортового вычислителя, определенного основным, и введенных связей, любой из блоков 7-9 может быть заменен и работоспособность системы восстановлена.The equipment (devices 31-37) together with the LAN 38 also increases the hardware reliability of the system, since nodes 33, 35, 36 are similar to nodes 7-9, and with the help of multi-channel signal distributors 32 and 37, multi-channel switches 31 and 34 with the corresponding control signals from the on-board computer, determined by the main one, and the connections entered, any of the blocks 7-9 can be replaced and the system's operability is restored.

Узлы, шины 1-20, 22-32, 34-38 одинаковые с прототипом. Вводимые узлы 21, 33, 40-56 могут быть выполнены программно или на серийных ИМС. Вычислители 3, 48 и 13, 24 могут быть выполнены, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems и ЭВМ типа «Багет-01-07» ЮКСУ.466225.001 соответственно.Nodes, tires 1-20, 22-32, 34-38 are the same with the prototype. Input nodes 21, 33, 40-56 can be performed in software or on serial ICs. The calculators 3, 48 and 13, 24 can be implemented, for example, on a processor board 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card from Octagon Systems and a Baguette-01-07 computer YUKSU.466225.001, respectively.

В одном из вариантов исполнения наземный комплекс может быть выполнен в мобильном надводном исполнении.In one of the embodiments, the ground complex can be made in a mobile surface version.

Использование заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами позволяет:The use of the proposed radio communication system with mobile objects allows:

- повысить помехозащищенность передачи информации за счет одновременной работы оборудования связи ПО на нескольких (более двух) частотах и выбора наиболее оптимального сигнала при приеме;- increase the noise immunity of information transmission due to the simultaneous operation of the software communication equipment at several (more than two) frequencies and the selection of the most optimal signal during reception;

- повысить помехозащищенность передачи информации за счет формирования с помощью вычислителей, ЛВС, а также схем управления фазовращателей, расположенных в ФАР рядом с полуволновыми вибраторами требуемых диапазонов, узких диаграмм направленности в направлении на вызываемого абонента, а также за счет одновременной работы с выбранным абонентом на нескольких частотах разных диапазонов, в том числе по спутниковым каналам связи;- to increase the noise immunity of information transmission due to the formation of narrow radiation patterns in the direction of the called subscriber, as well as due to simultaneous work with the selected subscriber on several frequencies of different ranges, including via satellite communication channels;

- увеличить число абонентов системы - подвижных объектов и наземных комплексов в системе;- increase the number of system subscribers - mobile objects and ground complexes in the system;

- обеспечить удобство эксплуатации оборудования за счет непрерывного автоматического контроля ситуации в текущем радиочастотном спектре;- ensure the convenience of equipment operation due to continuous automatic monitoring of the situation in the current radio frequency spectrum;

- повысить аппаратную надежность бортового и наземного оборудования;- increase the hardware reliability of onboard and ground equipment;

- увеличить дальность связи за счет использования выбранных для трафика ретрансляторов и сопряжения вычислителей со спутниковыми каналами связи;- increase the communication range by using repeaters selected for traffic and pairing calculators with satellite communication channels;

- обеспечить удобство эксплуатации за счет непрерывного автоматического контроля информации в узлах бортовой аппаратуры связи и наличия возможности «обхода» неисправного узла, а также упрощение процесса восстановления аппаратуры после отказа.- to ensure ease of operation due to continuous automatic monitoring of information in the nodes of onboard communication equipment and the possibility of "bypassing" a faulty node, as well as simplifying the process of restoring equipment after a failure.

Литература:Literature:

1. Патент РФ на изобретение №2195774, опубликовано: 27.12.2002 Бюл. №36.1. RF patent for the invention No. 2195774, published: 27.12.2002 Bull. No. 36.

2. Патент РФ на полезную модель №44907, опубликовано: 27.03.2005 Бюл. №9.2. RF patent for utility model No. 44907, published: 03/27/2005 Bull. No. 9.

3. Патент РФ на полезную модель №99261, опубликовано: 10.11.2010 Бюл. №31.3. RF patent for utility model No. 99261, published: 10.11.2010 Bull. No. 31.

4 Патент РФ на изобретение №2643182, опубликовано: 31.01.2018 Бюл. №4 (прототип).4 RF patent for the invention No. 2643182, published: 01/31/2018 Bull. No. 4 (prototype).

5 Кузьмин Б.И. «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.5 Kuzmin B.I. "Networks and systems of digital telecommunication", part 1 "Concept" ICAO CNS/ATM. Moscow St. Petersburg: OJSC NIIER, 1999, 206 p.

6. Эрглис К.Э. Интерфейсы открытых систем. - М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 240 с.6. Erglis K.E. Open systems interfaces. - M.: Hotline-Telecom, 2000. - 240 p.

7. Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 350 с.7. Myachev A.A. Interfaces of computer facilities. Encyclopedic reference book. - M.: Radio and communication, 1993. - 350 p.

8. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М. Тепляков и др. Под ред. И.М. Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982.8. Radio systems for information transmission: Proc. allowance for universities / I.M. Teplyakov and others. Ed. THEM. Teplyakova. - M.: Radio and communication, 1982.

9. Уильям К. Ли. Техника подвижных систем связи. - М., Радио и связь, 1985, 391 с.9. William K. Lee. Technique of mobile communication systems. - M., Radio and communication, 1985, 391 p.

10. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.10. GPS - global positioning system. - M.: PRIN, 1994, 76 p.

11. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.11. Monzingo R.A., Miller T.W. Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory. Moscow: Radio and communication, 1986. 448 p.

12. Родионов А.А., Обработка сигналов в антенных решетках на основе модели помехи, включающей корреляционную матрицу неполного ранга / Турчин В.И. // Изв. вузов. Радиофизика. 2017. Т. 60. №1. С. 60-71.12. A. A. Rodionov, V. I. Turchin, Signal Processing in Antenna Arrays Based on an Interference Model Including an Incomplete-Rank Correlation Matrix. // Izv. universities. Radiophysics. 2017. V. 60. No. 1. pp. 60-71.

13. Вахитов М.Г., Клыгач Д.С.Моделирование конформной антенной решетки для беспилотного летательного аппарата / Журнал радиоэлектроники, ISSN 1684-1719, N3, 2021.13. Vakhitov M.G., Klygach D.S. Modeling a conformal antenna array for an unmanned aerial vehicle / Journal of Radioelectronics, ISSN 1684-1719, N3, 2021.

Claims

A radio communication system with mobile objects (RO), consisting of a ground complex containing a ground antenna, the first and second ground radio stations, the first and second ground data transmission equipment (ATD), the first and second computers of an automated workplace (AWP), a ground receiver of global signals navigation satellite systems, the first and second control panels of the automated workplace, the first and second monitors of the automated workplace, the ground-based shaper of the type of relayed messages, the switch, the first and second signal distributors and the input / output of the radio communication system for interfacing with external systems, moreover, data transmission from the NC is provided along the chain connected in series the first mobile object, the second software and further to the Nth software, and the data transfer from the Nth software to the NC is carried out in the reverse order, and N mobile objects, each of which includes on-board sensors, a data recording unit, a receiver signals of global navigation satellite systems, an analyzer of the type of received messages and an onboard shaper of the type of relayed messages, a bidirectional bus of a mobile object control system, an onboard local area network (LAN) and the first onboard computer connected to it, the first and second onboard APD, the first and second onboard switches , the first and second onboard signal distributors, the first and second onboard radio stations, characterized in that the ground and onboard antennas are made in the form of conformal phased antenna arrays (PAR), while onboard and ground radio stations, ADF, conformal HEADLIGHTS, switches and onboard signal distributors are multichannel, and the multichannel high-frequency inputs / outputs of the first and second onboard radio stations are connected to the onboard conformal PAR, the multichannel high-frequency inputs / outputs of the first and second ground-based radio stations are connected to the ground-based conformal PAR, and additional multichannel ones are introduced into the ground complex: ground unified encryption module, ground module for monitoring, analysis of adaptation and generation of control commands for communication adaptation, ground module for generating priority messages, ground relay module, ground-based database with input / output, ground-based satellite radio station with a ground-based satellite antenna connected by two-way communications through one of the communication satellites from a constellation of satellites with other NCs and software, and a ground interface module, which, along with the first and second ground radio stations, ground conformal HEADLIGHTS, the first and second ground APDs, the first and second AWP computers, the ground receiver of global navigation satellite systems signals, the first and second consoles control workstations, the first and second monitors of the workstation, the ground-based shaper of the type of relayed messages, the switch, the first and second signal distributors, are connected by two-way connections to the introduced ground-based LAN, while the input/output of the ground interface module is the input/output of the radio communication system for interfacing with external systems , additional multi-channel modules have been introduced into the mobile object: an on-board unified encryption module, a satellite on-board radio station with a satellite antenna, an on-board monitoring module, adaptation analysis and generation of control commands for communication adaptation, an on-board module for generating priority messages, an on-board relay module, an on-board database with an input / output, a second onboard computer and an onboard interface module, which, along with onboard sensors, a data recording unit, a receiver of global navigation satellite systems signals, an analyzer of the type of received messages, an onboard shaper of the type of relayed messages and an onboard conformal phased array, are connected to the onboard LAN by two-way communications, the second input / output of the onboard interface module is connected to the bidirectional bus of the mobile object control system, while the ground and onboard conformal phased arrays consist of a serial connection of half-wave vibrators of the corresponding frequency range and phase shifters connected to the high-frequency inputs / outputs of the corresponding radio stations, the antenna pattern is controlled through the corresponding local computer networks from the corresponding computer, determined at a given moment of time by the main one, on-board conformal PAR of moving objects are connected over the air to each other, and also in the zone of stable communication are connected with multichannel terrestrial conformal PAR of ground-based complexes.