RU2686456C1 - Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements - Google Patents
Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686456C1 RU2686456C1 RU2018115891A RU2018115891A RU2686456C1 RU 2686456 C1 RU2686456 C1 RU 2686456C1 RU 2018115891 A RU2018115891 A RU 2018115891A RU 2018115891 A RU2018115891 A RU 2018115891A RU 2686456 C1 RU2686456 C1 RU 2686456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- inputs
- group
- outputs
- onboard
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 149
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 73
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 43
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 17
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 1-dodecylazepan-2-one Chemical compound CCCCCCCCCCCCN1CCCCCC1=O AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100022785 Creatine kinase B-type Human genes 0.000 description 1
- 101001047117 Homo sapiens Creatine kinase B-type Proteins 0.000 description 1
- 101000699762 Homo sapiens RNA 3'-terminal phosphate cyclase Proteins 0.000 description 1
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- 101100172132 Mus musculus Eif3a gene Proteins 0.000 description 1
- 102100029143 RNA 3'-terminal phosphate cyclase Human genes 0.000 description 1
- IWUCXVSUMQZMFG-AFCXAGJDSA-N Ribavirin Chemical compound N1=C(C(=O)N)N=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 IWUCXVSUMQZMFG-AFCXAGJDSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- SVKJOUIZQRKDAI-UHFFFAOYSA-N difluoromethanesulfinic acid;zinc Chemical compound [Zn].OS(=O)C(F)F.OS(=O)C(F)F SVKJOUIZQRKDAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
- H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам обмена данными и может быть использовано для реализации информационного обмена по радиоканалам между наземными комплексами (НК) и источниками (получателями) информации, расположенными на воздушных подвижных объектах (ПО).The invention relates to data exchange systems and can be used to implement information exchange over the radio channels between ground complexes (NK) and sources (receivers) of information located on air mobile objects (SW).
В системе радиосвязи с подвижными объектами [1], во время движения воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом связи с помощью всенаправленного излучения бортовой антенной радиосигналов передатчика. Принимаемые наземным комплексом связи из канала «Воздух-Земля» сообщения через аппаратуру передачи данных (АПД) поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с хранящимися в его памяти адресами подвижных объектов. При совпадении адреса подвижного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ПО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения непрерывной радиосвязи со всеми N ПО. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ПО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи определяют программно один из ПО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ПО определяют оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК за радиогоризонт ПО. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) ПО, может быть доставлено N-му ПО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладывают номер ПО, назначенного ретранслятором, и адреса воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые с помощью всенаправленной бортовой антенны на подвижном объекте сообщения анализируют в блоке анализа типа сообщений. После анализа решают вопрос о направлении данных по двунаправленной шине в систему управления подвижного объекта или ретрансляции их на соседний ПО.In a radio communication system with mobile objects [1], during movement, air objects that are within the radio horizon, communicate with the ground communications system using the omnidirectional radiation of the onboard antenna of the radio signals of the transmitter. Messages received by the ground communications complex from the Air-Earth channel through the data transmission equipment (FDA) are sent to the computer of the operator’s automated workplace (APM), where, in accordance with the exchange protocol accepted in the system, the address received in the message is identified with its stored addresses of moving objects. If the address of the moving object coincides with the information stored in the list about the location, software movement parameters and the state of its sensors, it is displayed on the screen of the ground workstation monitor. In the computer calculator AWM on the basis of PC solves the problem of providing continuous radio communication with all N software. When at least one of the software goes beyond the limits of the radio horizon or when approaching the border of a stable radio communication zone, one of the software is defined programmatically, which is assigned by the message repeater. According to the results of the analysis of the location and motion parameters of the rest of the software, the optimal ways of delivering messages to the remote software from the radio horizon are determined. A message from the NC through a serial chain consisting of (N-1) software can be delivered to the Nth software. To do this, the NK in the shaper of the type of relayed messages in the pre-defined bits (header) of the transmitted codogram lay the number of the software assigned by the repeater and the addresses of air objects that provide the specified message traffic. Messages received using an omnidirectional on-board antenna on a mobile object are analyzed in the message type analysis block. After analysis, the issue of sending data on a bi-directional bus to the control system of a moving object or retransmitting it to a neighboring software is decided.
Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу «оператор-пилот» (CPDLC) 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 осуществляют на блоке регистрации данных ПО и мониторе АРМ НК соответственно.Shapers of the type of relayed messages allow for the exchange of digital data through the operator-pilot channel (CPDLC) instead of the existing voice information. They are intended to select the elements of the permission / information / request messages that correspond to the adopted speech phraseology, and to type arbitrary text. Displaying the dialed and received messages is carried out on the software data recording unit and the AWS NK monitor, respectively.
Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS записывают в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ПО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ПО обрабатывают в вычислителе и выводят на экран монитора АРМ.Messages from the receiver outputs of the signals of the global navigation satellite systems GLONASS / GPS are recorded in the memory of the ground and on-board computer with reference to the global time and are used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each software. Navigation messages received from NK from all software are processed in the calculator and displayed on the monitor of the AWS.
Однако указанной выше системе присущи следующие недостатки, связанные с круговой формой диаграммы направленности по азимуту бортовой антенны, вследствие чего резко снижается помехозащищенность и уменьшается дальность устойчивой связи и увеличиваются потери связи при маневрах подвижного объекта.However, the above system has the following disadvantages associated with the circular shape of the radiation pattern in the azimuth of the onboard antenna, as a result of which the noise immunity decreases and the stable communication range decreases and the communication losses increase during moving object maneuvers.
Кроме того, оборудование системы состоит из аппаратных блоков с низкой аппаратурной надежностью, которое во время полета может выходить из строя и влиять на безопасность полетов.In addition, the equipment of the system consists of hardware blocks with low instrumental reliability, which during the flight can fail and affect flight safety.
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [2]. Она отличается от упомянутой выше системы тем, что в ней дополнительно введены резервные наземные и бортовые средства связи, в том числе радиостанции ДКМВ дальней связи. Система радиосвязи с подвижными объектами [2] имеет в своем составе N подвижных объектов, связанных каналами MB радиосвязи «Воздух-Воздух» между собой, связанных каналами MB радиосвязи «Воздух-Земля» и каналами ДКМВ радиосвязи «Воздух-Земля» с М территориально разнесенными наземными комплексами, которые соединены между собой и с соответствующими диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через наземную сеть передачи данных.A known radio communication system with moving objects [2]. It differs from the above-mentioned system in that it additionally introduces backup ground and airborne communications, including long distance communication radio station. The radio communication system with mobile objects [2] incorporates N mobile objects connected by the air-to-air MB channels with each other, the air-to-earth MB channels of radio communication and the air-to-earth CMS channels of M separated from each other ground complexes, which are interconnected and with the corresponding control centers of air traffic control and airlines through the ground data transmission network.
В состав наземного комплекса связи входят наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места, второй вход/выход которого подключен в управляющему входу радиостанции ДКМВ, третий вход/выход подключен к входу/выходу наземной системы связи, первый вход подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем (ГЛОНАС/GPS), второй вход подключен к пульту управления АРМ, третий вход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, а выход - к монитору АРМ.The ground-based communication complex includes ground-based antennas MB and DKMV ranges associated respectively with radio stations MB and DKMV ranges connected by two-way communications through the data transmission equipment to the first input / output of the computer of the automated workplace, the second input / output of which is connected to the control input of the radio DFMS the third input / output is connected to the input / output of the terrestrial communication system, the first input is connected to the receiver of the signals of navigation satellite systems (GLONAS / GPS), the second input is connected to the control panel of the automated workplace, the third input - to the driver of the type of relayed messages, and the output - to the monitor of the automated workplace.
Подвижный объект оснащен бортовым комплексом связи, в состав которого входят всенаправленные бортовые антенны MB и ДКМВ диапазонов, подключенные к радиостанциям MB и ДКМВ диапазонов, соответственно, которые соединены двухсторонними связями через бортовую аппаратуру передачи данных с первым входом/выходом бортового вычислителя, второй вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом, третий вход/выход - к анализатору типа принимаемых сообщений, четвертый вход/выход - к управляющему входу/выходу радиостанции ДКМВ диапазона, входы - к бортовым датчикам, формирователю типа ретранслируемых сообщений, приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, выход - к блоку регистрации данных.The mobile object is equipped with an on-board communication complex consisting of omnidirectional MB and DKMV on-board antennas connected to MB and DKMV radio stations, respectively, which are connected by two-way communications through the onboard data transmission equipment to the first input / output of the onboard computer, the second input / output which is connected to a bidirectional bus of the control system of a moving object, the third input / output - to the analyzer of the type of received messages, the fourth input / output - to the control input / output DCMB radio stations of the range, inputs to onboard sensors, driver of the type of retransmitted messages, receiver of signals from navigation satellite systems, output to the data recording unit.
Недостатки аналога связаны с искажением формы диаграммы направленности по азимуту, углу места при затенении бортовых антенн при крене и тангаже планером воздушных объектов, вследствие чего резко уменьшается дальность устойчивой связи.The disadvantages of the analogue are associated with the distortion of the shape of the radiation pattern in azimuth, elevation angle when the airborne antennas are shaded by the roll and pitch by the glider of air objects, as a result of which the range of stable communication decreases sharply.
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая имеет в своем составе М территориально разнесенных наземных комплексов и N подвижных объектов, связанных между собой каналами связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а с помощью каналов радиосвязи «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов - с М наземными комплексами. НК связаны между собой через наземную сеть передачи данных, через которую обеспечивается непрерывный обмен данными. Каждый подвижный объект содержит бортовой вычислитель, первый вход/выход которого подключен к двунаправленной шине системы управления подвижным объектом. В наземном комплексе содержатся наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с наземными радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, которые подключены двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места. Второй вход/выход АРМ подключен к входу/выходу НК для наземной сети передачи данных, третий вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, первый вход подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем (ГЛОНАСС/GPS), второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. На каждом подвижном объекте имеются b пар соединенных между собой бортовых всенаправленных широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей, входы/выходы которых в соответствии с эталонной моделью взаимодействия открытых систем двусторонними связями подключены к модулю физического уровня (МФУ). Входы/выходы МФУ подключены к вычислительному модулю связи, состоящему из последовательно соединенных двунаправленными связями модуля канального уровня, модуля маршрутизатора (ММ) и модуля интерфейса (МИ). Входы МИ подключены к бортовым датчикам, приемнику навигационной спутниковой системы, выход - к блоку регистрации данных, а первый вход/выход - к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, второй вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому вычислителю. Кроме того, в каждом наземном комплексе четвертый вход/выход вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к первому управляющему входу наземной радиостанции ДКМВ диапазона, а пятый вход/выход вычислителя автоматизированного рабочего места подключен к первому управляющему входу наземной радиостанции MB диапазона, где b - необходимое для получения заданных показателей надежности число пар соединенных между собой бортовых всенаправленных широкодиапазонных антенно-фидерных устройств и широкодиапазонных радиочастотных модулей.A radio communication system with mobile objects is known [3], which has in its composition M territorially separated ground complexes and N mobile objects interconnected by the Air-to-Air communication channels of the MB range, and by means of the Air-to-Earth radio channels of MB and DKMV ranges - with M ground complexes. NCs are interconnected via a terrestrial data network, through which continuous data exchange is provided. Each mobile object contains an onboard computer, the first input / output of which is connected to a bidirectional bus of the mobile object management system. The terrestrial complex contains terrestrial antennas of the MB and DCMB bands, respectively, associated with the ground radio stations of the MB and DCMB bands, which are connected by two-way communications through the ground-based data transmission equipment to the first input / output of the computer of the automated workstation. The second input / output of the AWS is connected to the input / output of the TC for the terrestrial data transmission network, the third input / output is connected to the shaper of the type of relayed messages, the first input is connected to the receiver of signals of navigation satellite systems (GLONASS / GPS), the second input is to the AWM control panel and the output is to the workstation monitor. At each mobile object there are b pairs of interconnected onboard omnidirectional broadband antenna-feeder devices and wideband radio frequency modules, the inputs / outputs of which are connected to the physical layer module (MFP) in accordance with the reference model of open systems interaction. Inputs / outputs of the MFP are connected to a computing communication module consisting of serially connected bidirectional links of the channel level module, router module (MM) and interface module (MI). The MI inputs are connected to the onboard sensors, the receiver of the navigation satellite system, the output is connected to the data acquisition unit, and the first input / output is connected to the onboard analyzer of the type of received messages, the second input / output is connected to the onboard driver of the type of retransmitted messages, the third input / output is onboard computer. In addition, in each ground complex, the fourth input / output of the computer of the automated workplace is connected to the first control input of the ground radio station of the HF range, and the fifth input / output of the computer of the automated workplace is connected to the first control input of the ground radio station MB of the range, where b is required to receive specified reliability parameters; the number of pairs of interconnected on-board omnidirectional wide-band antenna-feeder devices and wide-range radio frequency modes lei.
Недостатки аналога связаны с искажением формы диаграммы направленности по азимуту, углу места из-за затенения бортовых антенн при крене и тангаже металлическим планером воздушных объектов, вследствие чего резко уменьшается дальность устойчивой связи по сравнению с прямой (оптической) видимостью. Кроме того, потери мощности передаваемых радиосигналов, их искажения из-за нелинейности фазочастотной и неравномерности амплитудно-частотной характеристик в заданном диапазоне частот в передающем и приемном трактах также уменьшают дальность устойчивой связи и снижают помехозащищенность.The disadvantages of the analogue are associated with the distortion of the shape of the radiation pattern in azimuth, elevation angle due to shading of the on-board antennas during roll and pitch by the metal glider of aerial objects, as a result of which the range of stable communication decreases sharply compared with direct (optical) visibility. In addition, the power losses of transmitted radio signals, their distortion due to the nonlinearity of the phase-frequency and non-uniformity of the amplitude-frequency characteristics in a given frequency range in the transmitting and receiving paths also reduce the range of stable communication and reduce noise immunity.
Наиболее близкой по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [4], которая принята за прототип. В этой системе М территориально разнесенных наземных комплексов связи и N подвижных объектов связаны между собой каналами связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а каналами радиосвязи «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов с М наземными комплексами. Наземные комплексы соединены между собой и с внешними абонентами через наземную сеть передачи данных. Каждый подвижный объект содержит n бортовых широкодиапазонных антенн, соединенных непосредственно с n бортовыми широкодиапазонными радиочастотными приемо-передающими модулями. Модуль физического уровня подключен двухсторонними связями через последовательно соединенные модуль канального уровня, модуль маршрутизатора и модуль интерфейсов к бортовому вычислителю, имеющему двунаправленный интерфейс бортовой системы управления подвижным объектом. Входы модуля интерфейса подключены к бортовым датчикам и приемнику сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. Выход бортового вычислителя подключен к блоку регистрации данных. Второй вход/выход модуля интерфейсов подключен к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений. Каждый наземный комплекс содержит наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные соответственно с наземными радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов, подключенными двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ). Второй вход/выход АРМ подключен к входу/выходу НК для наземной сети передачи данных, третий вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, четвертый и пятый входы/выходы - к вторым входам/выходам наземных радиостанций MB и ДКМВ диапазонов соответственно. Первый вход вычислителя АРМ подключен к наземному приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, На каждом ПО n фазовращателей подключены двухсторонними связями как к соответствующим входам/выходам n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей, так и к n входам/выходам модуля физического уровня. Управляющие входы/выходы n фазовращателей подключены двухсторонними связями к соответствующим n входам/выходам бортового вычислителя.The closest in purpose and most essential features is a radio communication system with moving objects [4], which is adopted as a prototype. In this system, M territorially separated ground communication complexes and N mobile objects are interconnected by the air-to-air communication channels of the MB range, and by the air-to-ground communication channels of the MB and the KFB of the M bands to the ground-based systems. Ground complexes are interconnected and with external subscribers through the terrestrial data network. Each mobile unit contains n onboard wideband antennas connected directly to n onboard wideband radio frequency receiving and transmitting modules. The physical layer module is connected by two-way communications through a serially connected data link layer module, a router module and an interface module to an onboard computer that has a bidirectional interface of the onboard mobile object management system. The inputs of the interface module are connected to the onboard sensors and the receiver of the global navigation satellite system signals. The output of the onboard computer is connected to the data recording unit. The second input / output of the interface module is connected to the onboard analyzer of the type of received messages, the third input / output is connected to the onboard shaper of the type of retransmitted messages. Each ground-based complex contains ground-based antennas MB and DKMV bands associated respectively with ground-based radio stations MB and DKMV bands connected by two-way communications through ground-based data transmission equipment to the first input / output of the workstation computer (AWP). The second input / output of the AWS is connected to the input / output of the TC for the terrestrial data transmission network, the third input / output is connected to the shaper of the type of relayed messages, the fourth and fifth inputs / outputs are connected to the second inputs / outputs of the ground radio stations MB and DCMB, respectively. The first input of the ARM calculator is connected to the ground receiver of global navigation satellite systems signals, the second input is connected to the AWP control console, and the output is connected to the AWS monitor. On each software, n phase shifters are connected bilaterally as corresponding inputs / outputs n onboard wideband radio frequency transmit-receive modules and n inputs / outputs of the physical layer module. The control inputs / outputs of n phase shifters are connected by two-way links to the corresponding n inputs / outputs of the onboard computer.
Недостатками прототипа являются снижение помехозащищенности системы и уменьшение дальности устойчивой связи, связанные с искажением формы диаграммы направленности по азимуту, углу места и затенением бортовыми антеннами при крене и тангаже воздушных объектов направления на вызываемый абонент. Кроме того, потери мощности передаваемых радиосигналов в радиочастотных кабелях антенно-фидерных трактов, их искажения из-за нелинейности фазочастотной и неравномерности амплитудно-частотной характеристик в заданном диапазоне частот в передающем и приемном трактах также уменьшают дальность устойчивой связи и снижают помехозащищенность.The disadvantages of the prototype are the reduction of the noise immunity of the system and the reduction of the range of stable communication associated with the distortion of the pattern in azimuth, elevation and shading by the on-board antennas during the roll and pitch of the air objects directed to the called subscriber. In addition, the power losses of the transmitted radio signals in the radio frequency cables of the antenna-feeder paths, their distortion due to the non-linearity of the phase frequencies and the unevenness of the amplitude-frequency characteristics in a given frequency range in the transmitting and receiving paths also reduce the range of stable communication and reduce noise immunity.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехозащищенности системы и увеличение дальности устойчивой связи за счет введения в бортовые антенно-фидерные тракты не искажающих фазочастотную и амплитудно-частотную характеристики узлов на радиофотонных элементах, управляемых с помощью бортового вычислителя и распределения n бортовых широкодиапазонных антенн, и n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей на четыре группы, каждая из которых формирует свою диаграмму направленности в соответствующей полусфере, сдвинутой относительно соседних на 90°.The technical problem to which the invention is directed, is to increase the noise immunity of the system and increase the range of stable communication by introducing into the onboard antenna-feeder paths that do not distort the phase-frequency and amplitude-frequency characteristics of the nodes on the radiophotonic elements controlled by the on-board computer and the on-board distribution wide-band antennas, and n onboard wide-range radio frequency transceiver modules into four groups, each of which forms its own Agram of directionality in the corresponding hemisphere shifted relative to the neighboring by 90 °.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами на радиофотонных элементах, состоящую из М территориально разнесенных наземных комплексов связи и N подвижных объектов, связанных между собой каналами связи «Воздух-Воздух» MB диапазона, а каналами радиосвязи «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов с М наземными комплексами, которые соединены между собой и с внешними абонентами через наземную сеть передачи данных, при этом каждый подвижный объект содержит n бортовых широкодиапазонных антенн, n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модуля, модуль физического уровня, подключенный двухсторонними связями через последовательно соединенные модуль канального уровня, модуль маршрутизатора и модуль интерфейсов к бортовому вычислителю, имеющему двунаправленный интерфейс бортовой системы управления подвижным объектом, n фазовращателей, подключенных двухсторонними связями к n входам/выходам модуля физического уровня, при этом управляющие входы/выходы n фазовращателей подключены двухсторонними связями к соответствующим n входам/выходам бортового вычислителя, входы модуля интерфейсов подключены к бортовым датчикам, приемнику сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, выход модуля интерфейсов подключен к блоку регистрации данных, второй вход/выход модуля интерфейсов подключен к бортовому анализатору типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю типа ретранслируемых сообщений, дополнительно введены оптический приемопередатчик, подключенный двухсторонними связями с одной стороны к входам/выходам n фазовращателей, а с другой стороны - к входам/выходам 2n волоконно-оптических линий связи, которые подключены двухсторонними связями соответственно к четырем групповым оптическим приемопередатчикам, входы/выходы которых через четыре группы n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модуля подключены к входам/выходам четырех групп n бортовых широкодиапазонных антенн, управляющие входы/выходы оптического приемопередатчика и четырех групповых n оптических приемопередатчиков подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя, при этом количество узлов n выбирается исходя из назначения системы.This technical result is achieved by the fact that in a radio communication system with mobile objects on radiophotonic elements, consisting of M territorially separated ground communication complexes and N mobile objects interconnected by the Air-Air communication channels of the MB range, and the Air-Earth radio communication channels "MB and DKMV bands with M terrestrial complexes that are interconnected and with external subscribers through a terrestrial data network, each mobile object contains n side wide-band antennas, n b a wideband radio frequency transceiver module, a physical layer module connected by two-way communications through a serially connected channel-level module, a router module and an interface module to an on-board computer that has a bidirectional interface of an on-board mobile control system, n phase shifters connected by two-way communications to n inputs / the outputs of the physical layer of the module, while the control inputs / outputs of n phase shifters are connected by two-way connections to the corresponding connected n inputs / outputs of the onboard computer, the inputs of the interface module are connected to the onboard sensors, the global navigation satellite system receiver, the output of the interface module is connected to the data acquisition unit, the second input / output of the interface module is connected to the onboard analyzer of the type of received messages, the third input / output - to the onboard shaper of the type of relayed messages, an optical transceiver is additionally inserted, connected by two-way communications from one side to the inputs / outputs of n phases rotators, and on the other hand, to the inputs / outputs of 2n fiber-optic communication lines, which are connected by two-way communications, respectively, to four group optical transceivers, whose inputs / outputs are through four groups n of onboard wide-range radio frequency receiving and transmitting modules connected to the four inputs / outputs groups of on-board wideband antennas, control inputs / outputs of the optical transceiver and four group n optical transceivers are connected bilaterally to the corresponding vuyuschim inputs / outputs onboard computer, the number n of nodes is selected based on the destination system.
В оптическом приемопередатчике излучение первого лазера через первый оптический разветвитель поступает на входы для несущей частоты n первых оптических модуляторов, на информационные входы которых подаются выходные сигналы n фазовращателей, а выходы первых оптических модуляторов подключены к соответствующим входам первого оптического коммутатора, выходы которого соединены с входами n первых ВОЛС, выходы л вторых ВОЛС через второй оптический коммутатор подключены к входам четырех параллельных ветвей оптического приемопередатчика, каждая из которых состоит из последовательно соединенных фотодетекторов i-й группы и фильтров нижних частот (ФНЧ) i-й группы, выходы ФНЧ i-й группы подключены к входам n фазовращателей, выходы n первых ВОЛС подключены к соответствующим входам четырех параллельных ветвей групповых оптических приемопередатчиков, каждая из которых состоит из последовательно соединенных оптических коммутаторов на прием i-й группы, фотодетекторов i-й группы, ФНЧ i-й группы, выходы ФНЧ групповых оптических пртемопередатчиков подключены к соответствующим входам четырех групп n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей, выходы которых через соответствующие оптические модуляторы i-й группы каждого оптического пртемопередатчика подключены к соответствующим входам оптического коммутатора на передачу i-й группы, выходы которого соединены с входами n вторых ВОЛС, излучение лазера i-й группы каждого оптического пртемопередатчика через оптический разветвитель i-й группы поступает на входы для несущей частоты оптических модуляторов i-й группы, выходы контроля первого лазера и лазеров i-й группы подключены к соответствующим входам бортового вычислителя, сигналы управления первого и второго оптических коммутаторов, оптических коммутаторов на прием и на передачу i-й группы подключены к соответствующим управляющим выходам бортового вычислителя, при этом количество групп i равно четырем, общее количество узлов в четырех группах равно n, а количество узлов в каждой группе определяется назначением бортового комплекса связи.In the optical transceiver, the radiation of the first laser through the first optical splitter enters the inputs for the carrier frequency n of the first optical modulators, the information inputs of which receive the output signals of n phase shifters, and the outputs of the first optical modulators are connected to the corresponding inputs of the first optical switch, the outputs of which are connected to inputs n the first fiber optic links, the outputs of the second fiber optic link via the second optical switch are connected to the inputs of four parallel branches of the optical transceiver, to Waiting for which consists of sequentially connected photodetectors of the i-th group and low-pass filters (LPF) of the i-th group, the LPF outputs of the i-th group are connected to the inputs of n phase shifters, the outputs of the first FOCLs are connected to the corresponding inputs of four parallel branches of the group optical transceivers each of which consists of series-connected optical switches for receiving the i-th group, photo-detectors of the i-th group, the low-pass filter of the i-th group, the output of the low-pass filter of the group of optical transceivers are connected to the corresponding inputs Some groups of on-board wideband radio-frequency transceiver modules, whose outputs through the corresponding optical modulators of the i-th group of each optical transceiver are connected to the corresponding inputs of the optical switch for the transmission of the i-th group, whose outputs are connected to the inputs n of the second VOLS, laser radiation i- group of each optical transceiver through the optical coupler of the i-th group is fed to the inputs for the carrier frequency of the optical modulators of the i-th group, control outputs of the first laser and l the i-th group of servers are connected to the corresponding inputs of the onboard computer, the control signals of the first and second optical switches, the optical switches for receiving and transmitting the i-th group are connected to the corresponding control outputs of the on-board computer, the number of groups i is four, the total number of nodes in four groups is equal to n, and the number of nodes in each group is determined by the purpose of the on-board communication complex.
Структурная схема заявляемой системы радиосвязи с ПО с применением радиофотонных элементов представлена на фиг. 1, где введены обозначения:The block diagram of the inventive radio communication system with software using radiophotonic elements is shown in FIG. 1, where the following notation is entered:
1 - наземный комплекс связи (НК); 2 - наземная сеть передачи данных; 3 - бортовой комплекс связи подвижного объекта (ПО); 4 - входы/выходы наземного комплекса связи 1 с внешними абонентами; 5 - бортовой вычислитель; 6 - бортовые датчики; 7 - бортовой приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, например, ГЛОНАСС/GPS с антенной; 8 - блок регистрации данных; 9 - бортовой анализатор типа принимаемых сообщений; 10 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений; 11 - вычислительный модуль связи (ВМС); 12 - модуль интерфейсов с бортовым оборудованием (МИ); 13 - модуль маршрутизации (ММ); 14 - модуль канального уровня (МКУ); 15 - модуль физического уровня (МФУ) (цифровой обработки сигналов); 16 - четыре группы n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей (ШД РППМ); 17 - четыре группы n бортовых широкодиапазонных антенн (ШД А); 18 - двунаправленная шина системы управления подвижным объектом; 19 - n фазовращателей; 20 - оптический пртемопередатчик; 21 - 2n волоконно-оптических линий связи (ВОЛС); 22 - четыре групповых оптических приемопередатчиков; 23 - радиоканалы связи «Воздух-Воздух» и «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов.1 - ground communication complex (NK); 2 - terrestrial data network; 3 - airborne communication complex of a mobile object (PO); 4 - entrances / exits of
Предлагаемая система радиосвязи с ПО с применением радиофотонных элементов содержит М территориально разнесенных наземных комплексов 1 и N подвижных (воздушных) объектов, оснащенных бортовыми комплексами 3 связи, связанных между собой и с НК 1 радиоканалами 23 связи «Воздух-Воздух» и «Воздух-Земля» MB и ДКМВ диапазонов. НК 1 объединены между собой и наземными пользователями, не указанными на фиг. 1, с помощью наземной сети 2 передачи данных и входов/выходов 4 НК 1.The proposed system of radio communication with software using radiophotonic elements contains M territorially separated
Структурная схема оптического пртемопередатчика 20, соединенного с помощью четырех групп волоконно-оптических линий 21 связи в количестве 2n с оборудованием четырех групповых оптических пртемопередатчиков 22 заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами, приведена на фиг. 2.A block diagram of an
На фиг. 2 в составе оптического пртемопередатчика 20 обозначены:FIG. 2 as part of the
24 - первый оптический разветвитель; 25 - n первых оптических модуляторов; 26 - первый оптический коммутатор; 27 - второй оптический коммутатор; 28 - d фотодетекторов четвертой группы; 29 - d фильтров нижних частот (ФНЧ) четвертой группы; 30 - первый лазер.24 - the first optical splitter; 25 - n first optical modulators; 26 - the first optical switch; 27 - second optical switch; 28 - d photodetectors of the fourth group; 29 - d low-pass filters (LPF) of the fourth group; 30 - the first laser.
На фиг. 2 в составе каждого группового оптического пртемопередатчика 22 обозначены:FIG. 2 as part of each group
31 - четыре группы оптических коммутаторов на прием; 32 - четыре группы фотодетекторов; 33 - четыре группы ФНЧ; 34 - лазер четвертой группы; 35 - оптический разветвитель четвертой группы; 36 - d оптических модуляторов четвертой группы; 37 - оптический коммутатор на передачу четвертой группы.31 - four groups of optical switches at the reception; 32 - four groups of photodetectors; 33 - four groups of low-pass filters; 34 — laser of the fourth group; 35 - optical splitter of the fourth group; 36 - d optical modulators of the fourth group; 37 - optical switch to transmit the fourth group.
На фиг. 2 так же обозначены:FIG. 2 are also indicated:
38 - выходные сигналы n фазовращателей; 39 - выход контроля первого лазера 30; 40 - d выходов ФНЧ 29 четвертой группы оптического приемопередатчика 20; 41 - сигналы управления узлами 26 и 27; 42 - входные сигналы d бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей 16 четвертой группы; 43 - выход контроля лазера 34 четвертой группы; 44 - сигналы управления узлами 312; 45 - сигналы управления узлами 311; 46 - сигналы управления узлами 313; 47 - сигналы управления узлами 314 и 374; 48 - выходы ФНЧ первой, второй третьей и четвертой групп.38 - output signals of n phase shifters; 39 - control output of the
Причем, n ШД А 17 подключены непосредственно, например, методом пайки, к n ШД РППМ 16. За счет интеграции в конструкцию подвижных объектов бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей 16 и n ШД А 17 создается «интеллектуальная обшивка», например, на фюзеляже самолета [5, 6], что позволяет организовать за счет применения четырех групп узлов 16, 17, работающих каждый в своей полусфере пространства, и радиофотонных элементов 20, 21, 22 систему радиосвязи с круговой зоной связи по азимуту. Возможность передачи радиосигналов различных диапазонов с помощью радиофотонных элементов проверена экспериментально, на них основаны перспективные радиоэлектронные средства [5, 6].Moreover,
Фазовращатели 19 и другие узлы, наиболее чувствительные к изменениям климатических и механических условий, могут быть установлены, например, в обитаемом отсеке подвижного объекта рядом с бортовым вычислителем 5, обычно удаленным от узлов 16 и 17. Фазовращатели 19 связаны с соответствующими входами/выходами модуля 15 физического уровня, который имеет двухсторонний цифровой интерфейс с модулем 14 канального уровня, связанным двухсторонним цифровым интерфейсом с модулем 13 маршрутизации, подключенным двухсторонним цифровым интерфейсом к модулю 12 интерфейсов с бортовым оборудованием, входы которого подключены к бортовым датчикам 6, приемнику 7 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Выход МИ 12 подключен к блоку 8 регистрации данных, второй вход/выход его подключен к бортовому анализатору 9 типа принимаемых сообщений, третий вход/выход - к бортовому формирователю 10 типа ретранслируемых сообщений, четвертый вход/выход - к бортовому вычислителю 5, связанному с помощью двунаправленного интерфейса 18 с бортовой системой управления ПО, не показанной на фиг. 1.Phase shifters 19 and other nodes most sensitive to changes in climatic and mechanical conditions can be installed, for example, in the manned compartment of a moving object near the
На фиг. 2 для примера приведена также структурная схема одного из оптических пртемопередатчиков 22 i-й группы (четвертой). Индексы, стоящие в обозначении узлов на фиг. 1 и фиг. 2, характеризуют следующее: первый индекс-номер группы (полусферы пространства, в которую направлен главный луч диаграммы направленности бортовых широкодиапазонных антенн 17 каждой группы), второй индекс - номер узла в группе, так, в первой группе - а узлов, во второй - b узлов, в третьей - с узлов, в четвертой - d узлов. Сумма индексов a+b+c+d - n. Число узлов в каждой группе определяется назначением бортового комплекса 3 связи. Например, при наличии менее 20 абонентов в каждой полусфере пространства числа а, b, с, d могут быть выбраны равными четырем.FIG. 2, for example, also shows a block diagram of one of the optical transmitters of the 22nd group (fourth). The indices standing in the designation of nodes in FIG. 1 and FIG. 2, characterize the following: the first group index number (hemispheres of space into which the main beam of the on-board wide-
Оптические коммутаторы 26 и 27, 31 и 37, управляемые бортовым вычислителем 5, используются при проведении следующих процедур: при перераспределении радиосигналов в случае отказа одного из оптических модуляторов 25 или 36, волоконно-оптической линии связи 21, при исключении передачи по ВОЛС 21 отдельных радиосигналов (уменьшении энергетического потенциала), при малом расстоянии между абонентами (адаптация по мощности), при повышении энергетического потенциала при нахождении абонента в секторах, где пересекаются соседние полусферы (диаграммы направленности соседних групповых бортовых широкодиапазонных антенн 17).
Тракты обработки входных сигналов 42 для d бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей 16 для упрощения показаны на примере последовательности операций в четвертой группе. Сигналы проходят обработку в каждом из d оптических модуляторов 36 четвертой группы, на второй вход которых, через оптический разветвитель 35 четвертой группы, подаются оптические сигналы лазера 34 четвертой группы. С выхода 43 снимаются сигналы контроля лазера 34 четвертой группы. Оптические сигналы объединяются и распределяются в оптическом коммутаторе 37 на передачу четвертой группы и через соответствующие ВОЛС 21 поступают на второй оптический коммутатор 27. Коммутаторы 37 и 27 управляются с помощью команд 474 и 414 с бортового вычислителя 5. Затем, пройдя последовательную цепочку, состоящую из d фильтров нижних частот 294 четвертой группы, d фотодетекторов 284 четвертой группы в форме видеосигнала поступают на выходы 404 для фазовращателей.The input signal processing paths 42 for d onboard wide-range radio frequency receiving and transmitting modules 16 are shown for simplicity in the example of the sequence of operations in the fourth group. The signals are processed in each of the d optical modulators 36 of the fourth group, the second input of which, through the optical splitter 35 of the fourth group, receives the optical signals of the laser 34 of the fourth group. From output 43, the control signals of laser 34 of the fourth group are removed. Optical signals are combined and distributed in the optical switch 37 to the transmission of the fourth group and through the corresponding fiber optic cable 21 are sent to the second
В первой, второй и третьей группах осуществляются операции, аналогичные указанным в четвертой группе. Выходные сигналы 38 n фазовращателей модулируются в каждом оптическом модуляторе 25, на второй вход которых через второй оптический разветвитель 24 подаются оптические сигналы второго лазера 30. С выхода 39 снимаются сигналы контроля второго лазера 30. Оптические сигналы объединяются и распределяются в втором оптическом коммутаторе 26 на передачу и через соответствующие ВОЛС 21 поступают на оптические коммутаторы 31 на прием четырех групп. Коммутаторы 31 управляются с помощью команд 44, 45, 46, 47 с бортового вычислителя 5. Затем, пройдя последовательную цепочку, состоящую, из d фотодетекторов 32, фильтров 33 нижних частот в форме видеосигнала поступают на выходы 48.In the first, second and third groups, operations similar to those specified in the fourth group are carried out. The output signals 38 n of the phase shifters are modulated in each optical modulator 25, the second input of which through the second
Наземный комплекс 1 системы для работы с бортовым комплексом 3 связи может содержать, например [4], наземные антенны MB и ДКМВ диапазонов, связанные с наземными радиостанциями MB и ДКМВ диапазонов и подключенные двухсторонними связями через наземную аппаратуру передачи данных к первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ). Второй вход/выход вычислителя АРМ подключен к входу/выходу 4 НК 1 для потребителей информации, третий вход/выход - к формирователю типа ретранслируемых сообщений, четвертый и пятый входы/выходы - к вторым входам/выходам наземных радиостанций MB и ДКМВ диапазонов соответственно. Первый вход вычислителя АРМ подключен к наземному приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ.The
Предлагаемая система радиосвязи с ПО с применением радиофотонных элементов обеспечивает передачу данных в MB диапазоне в режиме ретрансляции с НК 1 с помощью бортовых комплексов 3 связи по цепочке последовательно соединенных первого ПО, второго ПО и далее до N-го ПО, а передачу данных с N-го ПО на НК 1 осуществляют в обратном порядке. Передачу данных в ДКМВ диапазоне с бортового комплекса 3 связи ПО осуществляют на тот наземный комплекс 1, качество приема маркера которого является наилучшим или приемлемым для данного подвижного объекта. Наземную сеть 2 передачи данных подключают двухсторонними интерфейсами к каждому из М разнесенных территориально НК1. Таким образом, наземной сетью 2 передачи данных по информационному взаимодействию объединяют между собой все НК 1 и обеспечивают соединение каждого НК 1 с наземными пользователями системы радиосвязи.The proposed system of radio communication with software using radiophotonic elements provides data transmission in the MB range in relay mode from
При отсутствии помех алгоритм обмена данными, например, в симплексном режиме в соответствии с протоколом TDMA в заявляемой системе радиосвязи с ПО заключается в том, что в ней проводят следующие операции:In the absence of interference, the data exchange algorithm, for example, in the simplex mode in accordance with the TDMA protocol in the inventive system of radio communication with software, consists in the following operations:
- назначают каждому НК 1 на временной интервал длительностью 1-2 часа активную ДКМВ частоту из набора разрешенных частот ДКМВ связи из общего списка частот, оптимальную по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости для данного временного интервала, отличающуюся от активных частот всех других НК 1 системы связи. Доводят номер активной частоты вместе с интервалом времени ее активизации до каждого НК 1 через наземную сеть 2 передачи данных, реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разделением (FDMA) (адаптация по частоте);- each
- определяют каждой разрешенной ДКМВ частоте свой временной сдвиг первого кадра протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA) относительно ведущего кадра, привязанного, например, к 00 час: 00 мин: 00 сек универсального координированного времени UTC для того, чтобы сигналы маркеров на разных частотах излучались НК 1 в разнесенных временных слотах для уменьшения времени анализа качества маркеров, проводимого каждым бортовым комплексом 3 связи подвижного объекта;- each time-resolved HF frequency is determined by its own time shift of the first frame of the Multiple Access Protocol with Time Division (TDMA) relative to the leading frame, bound, for example, by 00:00: 00 sec: universal coordinated UTC time in order different frequencies were radiated by
- разрабатывают системные таблицы MB и ДКМВ связи, в которой указывают список М наземных комплексов связи 1 с их адресами, координатами, поддерживаемыми ими режимами работы и набором разрешенных частот с указанными сдвигами первого кадра каждой частоты;- develop the MB and DCMB communication system tables, in which they indicate the list of M
- доводят системные таблицы MB и ДКМВ связи до всех НК 1 и всех бортовых комплексов 3 связи подвижного объекта по наземной сети 2 передачи данных и радиоканалам связи;- bring the system tables MB and HF communication to all
- осуществляют на каждом НК 1 обмен пакетными данными через наземную сеть 2 передачи данных с пользователями системы, а также с другими (М-1) НК 1;- carry out on each
- реализуют в НК 1 протоколы обмена данными в ДКМВ и MB каналах физического уровня (модемов-кодеков), канального и сетевого уровня, например, в соответствии с ARINC 618, ARINC 631, ARINC 635, ARINC 750, DO-224, ED-108 в режимах HFDL, VDL-1 (ACARS), VDL-2, VDL-4 и других;- implement in
- разбивают для обеспечения ДКМВ связи время использования каждого ДКМВ частотного канала на временные кадры для реализации протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA). В первом слоте каждого кадра излучают сигнал маркера, содержащий, например, квитанции на все сообщения, принятые НК 1 от разных бортовых комплексов 3 связи в предыдущих двух кадрах, активные частоты двух соседних НК 1, версию базы данных (системной таблицы), назначения использования слотов с 4-го по 13-тый текущего кадра и слотов 2-го и 3-го следующего кадра, а также флаг занятости канала. В конце каждого кадра для каждого слота следующего кадра производят, например, назначение его использования для передачи с НК 1 или для передачи с конкретного бортового комплекса 3 связи подвижного объекта по его предварительному запросу слота доступа, или для передачи с любого борта ПО в режиме случайного доступа;- split to provide HF communication due to the use time of each HF frequency channel into time frames for the implementation of the Protocol multiple access channel with time division (TDMA). In the first slot of each frame, a marker signal is emitted, containing, for example, receipts for all messages received by
- осуществляют обмен пакетными данными «Воздух-Земля» на каждом активном MB и ДКМВ канале с множественным доступом при заданной интенсивности потока сообщений;- carry out the exchange of packet data "Air-Earth" on each active MB and HF channel channel with multiple access at a given intensity of the message flow;
- выбирают лучшую частоту связи и регистрируют бортовой комплекс 3 связи подвижного объекта на выбранных частотах MB и ДКМВ каналов на каждом подвижном объекте по результатам оценки качества принятых сигналов маркеров разных НК 1 для каждого диапазона частот;- choose the best communication frequency and register the on-board communication complex 3 of the moving object at selected frequencies MB and DCMB channels at each mobile object according to the results of quality assessment of received signals of markers of
- инициируют в MB и ДКМВ диапазоне на каждом подвижном объекте процедуру поиска частоты при включении оборудования или после разъединения линии, если бортовой комплекс 3 связи не может больше обнаружить маркеры от наземного комплекса 1 на текущей частоте. После автовыбора частоты и регистрации на новом канале производят обмен пакетными данными, например, в режиме TDMA с НК 1, на котором бортовой комплекс 3 связи подвижного объекта зарегистрирован, до тех пор, пока качество MB и ДКМВ радиоканала превышает допустимый уровень. При ухудшении качества MB и ДКМВ радиоканала ниже допустимого уровня выбирают новый MB и ДКМВ радиоканал и соответствующий ему НК 1, независимо от местоположения НК 1, и регистрируют бортовой комплекс 3 связи подвижного объекта на новом MB и ДКМВ радиоканале (адаптация по пространству);- initiate in the MB and DCMB range on each moving object a frequency search procedure when the equipment is turned on or after the line is disconnected, if the onboard communication complex 3 cannot detect markers from
- реализуют в бортовом комплексе 3 связи подвижного объекта и НК 1 следующие процедуры управления связностью линии передачи данных MB диапазона;- implement in the on-board complex 3 communications of the movable object and
- формируют в бортовых конечных системах бортового комплекса 3 связи подвижного объекта (5-18) пакетное сообщение, содержащее адрес получателя и адрес отправителя (адрес ПО), и передают через модуль 12 интерфейса в бортовой модуль 13 маршрутизатора, где его упаковывают в виде, например, пакета ISO 8208 и затем передают в модуль 14 канального уровня, где его преобразуют в пакет канального уровня сети передачи данных, содержащий проверочные последовательности, вычисленные с помощью избыточного циклического кода (CRC). Полученные сообщения передаются в модуль 15 физического уровня, где осуществляют, например, операции адаптации по времени [4].- form in the onboard end systems of the on-board communication complex 3 of the mobile object (5-18) a packet message containing the recipient's address and the sender's address (software address), and is transmitted through the
Сформированный для передачи ДКМВ или MB радиосигнал, например, многопозиционной фазовой манипуляции (M-PSK, М=2, 4 или 8) с выхода модуля 15 физического уровня с требуемой фазой, заданной соответствующими узлами 19, с помощью управляющих сигналов бортового вычислителя 5 через не искажающие форму и спектр радиосигналов узлы 20, 21, 22 подают на входы а штук ШД РППМ 16 в первой группе, b штук - во второй группе, с штук - в третьей группе, d штук - в четвертой группе, где его усиливают до требуемого уровня мощности, затем через соответствующие бортовые широкодиапазонные антенны 17 по MB или ДКМВ радиоканалам 23 передают на наземный комплекс 1, на котором зарегистрирован бортовой комплекс 3 связи подвижного объекта. Несколько одновременно работающих узлов 16 и 17 в каждой группе необходимы, например, для того, чтобы сформировать в заданном направлении диаграмму направленности требуемой формы с помощью бортового вычислителя 5 и устранить влияние помех на передачу данных.A radio signal formed for transmitting a HF or MB, for example, multipositional phase shift keying (M-PSK, M = 2, 4 or 8) from the output of the
При наличии помехи проводятся следующие процедуры:In the presence of interference, the following procedures are performed:
- определяется направление на источник помех путем сканирования пространства с помощью управляющих сигналов бортового вычислителя 5, узлов 19, 16 и 17 в интервалах времени, когда отсутствует обмен данными;- determine the direction to the source of interference by scanning the space using the control signals of the
- определяются координаты подвижного объекта по известным прежнему местоположению и параметров движения источника помех с помощью известных в радиолокации методов [7] и передаются соответствующие сообщения на НК 1 (через него и наземную сеть 2 передачи данных на другие НК 1 и подвижные объекты);- the coordinates of the mobile object are determined by the previously known location and motion parameters of the source of interference using methods known in radiolocation [7] and the corresponding messages are transmitted to NC 1 (through it and the
- если позволяет ситуация, то осуществляется перевод узлов 15 на другую резервную рабочую частоту или включается режим формирования псевдослучайной перестройки рабочей частоты;- if the situation allows, then the transfer of
- одновременно с помощью управляющих сигналов бортового вычислителя 5, узлов 19, 26, 27, 31, 37 корректируется форма диаграммы направленности в пространстве с обеспечением минимального усиления в направлении на источник помех;- at the same time using the control signals of the
- для повышения достоверности передачи данных с помощью узлов 5, 11, 16, 17, 19, 26, 27, 31, 37 в соответствующей полусфере пространства формируется луч узконаправленной (игольчатой) формы в направлении абонента, с которым проводится или предстоит провести сеанс связи.- to increase the reliability of data transmission with the help of
На НК 1 по аналогии с [4] ДКМВ или MB радиосигнал через соответствующие антенну, наземную радиостанцию, аппаратуру передачи данных, поступает на вход вычислителя АРМ, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи, например, по протоколу Х.25 по наземной сети 2 передачи данных и НК 1 потребителям информации. При передаче пакета, например, по протоколу Х.25 по наземной сети 2 передачи данных в обратном направлении (от потребителя информации) через НК 1 к ПО вначале его обрабатывают в вычислителе АРМ, передают через аппаратуру передачи данных, соответствующие радиостанции и антенны в эфир.On
Сформированный на НК 1 радиосигнал, передают по радиоканалу 23 на бортовой комплекс 3 связи подвижного объекта, где он пройдя через ШД А 17, ШД РППМ 16, не искажающие форму и спектр радиосигналов узлы 20, 21, 22, фазовращатели 19, управляемые бортовым вычислителем на соответствующий вход МФУ 15, где его демодулируют, дескремблируют, деперемежают, декодируют с прямой коррекцией ошибок, и выдают в МКУ 14, где его проверяют на наличие не исправленных декодером ошибок и в случае отсутствия ошибок упаковывают, например, в пакет ISO 8208 и выдают на вход ММ 13 для преобразования в пакет, предназначенный для передачи через МИ 12 к бортовым пользователям (блокам 5, 8, 9) или на шину 18.The radio signal formed on
В процессе обмена пакетными данными в MB диапазоне с наземными пользователями на каждом бортовом комплексе 3 связи подвижного объекта пакетное сообщение формируют в бортовой конечной системе, например, вычислительной системе самолетовождения [8, 9] и осуществляются операции, аналогичные, рассмотренным выше.In the process of exchanging packet data in the MB range with ground users on each on-board communication complex 3 of the mobile object, the packet message is formed in the on-board final system, for example, the computer navigation system [8, 9], and operations similar to that discussed above are performed.
Частоты связи MB диапазона, заданные в списке частотной поддержки, являются активными. На каждом НК 1 на активной частоте связи излучают сигналы маркеров в с заданным интервалом, согласно протоколу работы системы. В сигналы маркеров ДКМВ вводят информацию о версии системной таблицы (версии базы данных), об активных частотах двух соседних НК 1, назначения слотов для нового кадра, квитанции на все сообщения от бортового комплекса 3 связи подвижного объекта, принятые в предыдущем кадре, флаг занятости канала. Первый слот отводят под излучение маркера с НК 1.The MB band communication frequencies specified in the frequency support list are active. On each
В системе радиосвязи ведут обмен навигационными и другими данными по радиолинии связи MB диапазона между наземным комплексом 1 и бортовым комплексом 3 связи подвижного объекта, находящимися в пределах радиогоризонта НК 1. По запросу с ПО с наземного комплекса 1 могут быть переданы на него сведения о местоположении, параметрах движения выбранного для связи подвижного объекта. При отсутствии обмена данными с помощью управляющих сигналов бортового вычислителя 5 и узлов 16, 17, 20, 21, 22 и 19 обеспечивается сканирование в рабочем диапазоне частот лучами диаграммы направленности узлов 17 в требуемой полусфере пространства для определения направления на источники сигналов и помех. При обнаружении помехи с помощью управляющих сигналов бортового вычислителя 5 и узлов 16, 17, 20, 21, 22 и 19 автоматически в этом направлении формируется минимум коэффициента усиления суммарной диаграммы направленности, организованной с помощью бортового вычислителя 5 и узлов 20, 21, 22 и 19. В режиме симплексной связи в узле 16 приемное устройство на время передачи блокируется, а в режиме дуплексной связи работа системы осуществляется на разных частотах. В наземном комплексе 1 решают задачи обеспечения постоянной устойчивой радиосвязи со всеми N бортовыми комплексами 3 связи подвижного объекта, и на основе информации о точном местонахождении всех бортовых комплексов 3 связи подвижного объекта и параметрах их движения осуществляют операции запоминания и хранения передаваемых и принимаемых сообщений.In the radio communication system, navigation and other data are transmitted on the MB radio link between the
При выходе за пределы радиогоризонта НК 1, хотя бы одного бортового комплекса 3 связи подвижного объекта или приближении его к границе зоны устойчивой радиосвязи, наземный комплекс 1 определяет программно один из ПО, который по адресной части переданной ему кодограммы назначается первым ретранслятором сообщений. При постоянном изменении дальности между ПО и НК 1 в качестве ретранслятора в течение определенного времени может быть назначен любой из N ПО, местоположение которого известно и оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ПО. По анализу местоположения и параметров движения остальных ПО определяют оптимальные пути доставки сообщений к удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному объекту -получателю сообщения с использованием узкой формы диаграммы направленности, сформированной узлами 16, 17 i-й группы с помощью бортового вычислителя 5 и соответствующих фазовращателей 19. Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую, при необходимости, из нескольких (от 1 до (N-1)) ПО, может быть доставлено к требуемому бортовому комплексу 3 связи подвижного объекта - получателю информации. Для этого на НК 1 в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладывают адрес ПО, назначенного первым ретранслятором, при необходимости адреса других подвижных объектов - ретрансляторов, обеспечивающих заданный трафик сообщения, и адрес ПО - получателя. Принятые и обработанные на ПО в устройствах 17, 16, 20, 21, 22, 19, 15, 14, 13, 12 и 5 сообщения, передают в блок 9 анализа типа сообщений. Если сообщение предназначено для данного бортового комплекса 3 связи подвижного объекта, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 18 на систему управления ПО или о передаче сообщения в режиме ретрансляции к соседнему ПО путем формирования в пространстве соответствующей формы диаграммы направленности путем передачи с фазовращателей 19 через узлы 25, 26, 21, 31, 32, 33 на узлы 16 и 17 радиосигналов требуемой формы. Для исключения коллизий минимизируют число разрядов в передаваемом сообщении и осуществляют ретрансляцию данных последовательно во времени.When going beyond the
Для каждого бортового комплекса 3 связи подвижного объекта траектории движения соседних ПО, при необходимости, отображают на экране бортового блока 8 регистрации данных. Траектории встречных или попутных ПО, с которыми возможна потенциально конфликтная ситуация, с помощью отметок, характеризующих предыдущее местоположение подвижных объектов, так же отображают на экране бортового блока 8 регистрации данных. По мере движения ПО устаревшие отметки стираются. Во время предполетной подготовки каждого подвижного объекта с помощью интерфейса 18 осуществляют загрузку в память бортового вычислителя 5 необходимых данных в виде системной таблицы, содержащей списки адресов, координат наземных комплексов и назначенных им частот связи. В НК 1 системные таблицы загружаются по наземной сети 2 передачи данных.For each onboard complex 3 of the connection of a moving object, the trajectory of movement of neighboring software, if necessary, is displayed on the screen of the
Принимаемую на бортовом комплексе 3 связи подвижного объекта информацию отображают на экране блока 8 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов. Сообщения в соответствии с протоколом обмена ставят в очередь соответствующей категории срочности. В бортовом вычислителе 5 определяют время «старения» информации, и, если сообщение в течение промежутка времени, равного времени «старения», не было передано в канал связи, то его «стирают», и посылают запрос на передачу нового сообщения.The information received on the on-board communication unit 3 of the moving object is displayed on the screen of the
Для того, чтобы минимизировать вероятность коллизий случайного доступа, не создавать помех текущей передаче сообщения, применяют процедуры, например, как в режиме VDL-2, множественного доступа к каналу с прослушиванием несущей (CSMA). Для этого в модулях 15 физического уровня и 14 канального уровня бортового комплекса 3 связи подвижного объекта перед передачей каждого сообщения осуществляют прослушивание канала (контроль занятости несущей) на предмет обнаружения преамбулы, заголовка или полезной части сообщений. Подготовленное сообщение с ПО передают только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь разных подвижных объектов и НК 1, когда после занятости канала все корреспонденты обнаружили, что радиоканал свободен, в модуле 14 канального уровня ПО формируют псевдослучайные задержки передачи сообщений от подвижных объектов (для каждого ПО своя) и от НК 1. На каждом из ПО время окончания сигнала несущей частоты в радиоканале и импульсы синхронизации используют для инициализации расчета в модуле 14 канального уровня интервала времени собственной передачи и внутри этого интервала с помощью модуля 15 физического уровня, узлов 19, 20, 21, 22, 16 и 17 бортового комплекса 3 ПО осуществляют передачу собственного пакета данных.In order to minimize the likelihood of collisions of random access, not to interfere with the current transmission of the message, procedures are used, for example, as in VDL-2 mode, Multiple Access to Carrier Listening Channel (CSMA). To do this, in the
Сообщения о местоположении ПО и параметрах его движения с выходов приемника 7 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записывают в память бортового вычислителя 5 с привязкой к глобальному времени [8, 9, 10]. Точная синхронизация слотов, используемых для обмена данными между абонентами системы, и их запланированное использование для передачи известно каждому пользователю по отношению к окружающим пользователям с известными координатами. Управление протоколом доступа к каналу на каждом подвижном объекте осуществляют в модуле 14 канального уровня.Messages about the location of the software and its movement parameters from the receiver outputs of 7 signals of global navigation satellite systems, for example, GLONASS / GPS, are recorded in the memory of the
В вычислителе 5 данные о местоположении ПО используют для расчета навигационных характеристик и параметров движения выбранного для связи подвижного объекта. В зависимости от заданного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ПО в вычислителе 5 формируют соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ПО. Это время используется в НК 1 для известной операции построения экстраполяционных отметок от ПО [7]. Благодаря наземной сети 2 передачи данных, которая объединяет между собой все М НК 1, информация от удаленного на большие расстояния (до 4-6 тысяч км и более) ПО, оборудованного устройствами 14, 15, 16, 17, 19 20, 21, 22, с функцией управления ДКМВ радиолинией и диаграммами направленности в соответствующей полусфере пространства, даже в сложной помеховой обстановке доводится до всех НК 1 системы радиосвязи, хотя удаленный ПО держит связь только с одним НК 1, качество маркеров которого является наилучшим для ПО на данный момент времени. Во время выполнения подвижным объектом маневра (крена, тангажа и т.п.) с помощью бортового вычислителя 5, учитывающего местоположение ПО и вызываемого абонента, вырабатываются управляющие сигналы, позволяющие удерживать главный лепесток диаграммы направленности бортового комплекса 3 связи на вызываемого абонента, предотвращая таким образом потерю связи.In the
На ПО в модуле 15, бортовом вычислителе 5 и модулях 14, 13, 12 вычислительного модуля 11 связи автоматически анализируются принимаемые сигналы маркеров от всех наземных комплексов 1 на всех частотах и выбирают лучшую частоту, например, по критерию максимума измеряемого демодулятором при приеме всего пакета отношения сигнал/помеха. По измеренному на выбранной частоте в модуле 15 отношению сигнал/помеха в модуле 14 вычислительного модуля 11 связи выбирают максимально допустимую скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования. Оценка отношения сигнал/помеха осуществляется всеми НК 1 и ПО системы каждый раз при приеме любого пакета сообщения. Величина выбранной максимальной допустимой скорости передачи данных сообщается на противоположную сторону в виде рекомендуемой скорости передачи данных. В бортовых модулях 15, 14 ПО могут быть использованы известные алгоритмы высокоскоростных адаптивных модемов, рассчитанных на работу в каналах с многолучевостью, например, алгоритм демодуляции с использованием эквалайзера с решающей обратной связью, субоптимальный алгоритм Витерби приема в целом с поэлементным принятием решения в условиях многолучевости, алгоритм максимального правдоподобия с идентификацией текущих параметров канала (импульсной характеристики канала) на основе методов стохастической аппроксимации и другие. Все используемые алгоритмы приема по помехоустойчивости должны удовлетворять требованиям, указанным, например, в ARINC 635 [11].On the software in
Таким образом, каждый из бортовых комплексов 3 связи ПО может выходить на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, а рабочая частота для каждого НК 1 из списка выделенных частот активизируется на каждый час или два часа времени суток. При движении подвижный объект выходит на связь, выбирая для связи тот НК 1, условия распространения радиоволн для связи с которым в данный момент времени являются оптимальными. При этом, совсем не обязательно, чтобы выбранный НК 1 был ближайшим. Составленный таким образом канал связи между ПО и наземным потребителем (источником) информации, как правило, будет включать бортовое оборудование ПО, НК 1 и наземную сеть 2 передачи данных. Как только качество канала 23 связи деградирует ниже допустимого уровня, на борту с помощью узлов 5, 14 и 15 ПО выбирают новую вероятностно оптимальную рабочую частоту на основании анализа условий распространения радиоволн и новый, соответствующий ей НК 1. Таким образом, обеспечивают высокую (порядка 0,999) надежность связи при обмене данными с ПО, находящимися от НК 1 на расстояниях от нескольких сотен до (4-6) тысяч километров.Thus, each of the onboard communication systems 3 software can communicate on several operating frequencies, known to all participants in the movement. The lists of selected frequencies vary depending on the season, and the working frequency for each
Синхронизация работы системы осуществляется на основе использования всеми участниками движения единого глобального всемирного координированного времени (UTC), получаемого от существующих объектов глобальной навигационной спутниковой системы с помощью приемников 7.The system is synchronized based on the use of a single global universal time coordinated time (UTC) by all participants of the movement, received from the existing objects of the global navigation satellite
Для взаимодействия наземных комплексов 1, оконечных пользователей и ПО используется наземная сеть 2 передачи данных и входы/выходы 4 НК 1. Она может быть реализована известными способами, например, при межсетевой работе НК 1 через центры коммутации пакетов в соответствии с протоколом Х.25 [4]. Соединения между НК 1 и центрами коммутации пакетов Х.25 (маршрутизаторами) могут обеспечиваться через специально выделенные или арендуемые каналы связи. Они позволят транслировать сообщение, адресованное наземным пользователем определенному ПО на тот наземный комплекс 1, на котором данный ПО «зарегистрирован», и где в данный момент времени обеспечиваются оптимальные условия ДКМВ приема. Система радиосвязи с ПО работает в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи. При передаче данных по ДКМВ линии каждый частотный канал используется, например, по протоколу множественного доступа с временным разделением. Время доступа к частотному каналу разбито на кадры, каждый из которых в свою очередь поделен на интервалы (слоты). Используются короткие пакеты сообщений длительностью менее длительности слота. Передача НК 1 широковещательного маркера на каждой активной частоте имеет свое смещение относительно начала ведущего кадра, указанное в системной таблице.For the interfacing of
Основное преимущество использования введенных на ПО узлов 25, 26, 21, 31, 32, 33 совместно с устройствами 19, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 5, основанными на принципах интегрированной модульной авионики, представленных, например в [12-14] и методе программируемого радио, состоит в высшем уровне конфигурируемости и гибкости защиты от помех, предоставляемом архитектурой. Высший уровень конфигурируемости, реализуемый в предлагаемом оборудовании подвижного объекта - это полностью гибкие виды модуляции, протоколы уровня линии, сети, алгоритмы определения направления на источник помех и управления диаграммами направленности в четырех полусферах пространства и пользовательские функции, возможность изменения вида модуляции, ширины полосы сигнала и центральной частоты, диаграмм направленности узлов 17 по программе в широких пределах [9]. Благодаря заявленной системе появляется возможность создания (с помощью бортового вычислителя 5 и соответствующих модулей 15, 14 с широкодиапазонным радиочастотным приемо-передающим модулем 16) широкодиапазонного программируемого адаптивного комплекса связи нового типа, работающего совместно с радиофотонными узлами 20, 21, 22 и оптимально скомпонованными по четырем сторонам подвижного объекта бортовыми широкодиапазонными антеннами 17, формирующими круговую диаграмму направленности по азимуту, как в MB, так и в ДКМВ диапазонах. Модуль 15 физического уровня ПО содержит высокоскоростные с большим динамическим диапазоном АЦП и ЦАП и базируется на высокопроизводительных сигнальных процессорах, которые в цифровом виде реализуют большинство функций физического уровня, например, операции частотного преобразования, фильтрации, синтеза частот, приема радиосигналов. МФУ 15 предназначен для формирования и обработки радиосигналов на физическом уровне (кодирования/декодирования, перемежения/деперемежения, скремблирования/дескремблирования данных, модуляции/демодуляции, реализации адаптивных методов передачи и приема сигналов, полосовой фильтрации, преобразования частоты и т.п.). Модуль 14 канального уровня обеспечивает протоколы выбора частот связи, составления линии связи, обмена данными уровня линии и доступа к подсети «Воздух-Земля», обмена с модулем 13 маршрутизации ПО, обеспечения отказоустойчивого режима работы и другие процедуры. Модуль 13 маршрутизации обеспечивает распределение сообщений «Воздух-Земля» принятых по MB и ДКМВ каналам, например, в виде пакетов ISO 8208, конечным потребителям на борту и в обратном направлении. Модуль 12 интерфейсов обеспечивает все необходимые интерфейсы с бортовым оборудованием, например, по протоколам ARINC 429, ARINC 664, ARINC 646 и другим.The main advantage of using the introduced on
При работе в помеховой обстановке с помощью фазовращателей 19, управляемых бортовым вычислителем 5, в каждой из четырех полусфер пространства формируются несколько отдельных лучей узконаправленной (игольчатой) формы (при передаче данных через ретранслятора) и используются одновременно несколько частот в каждом луче в направлении абонентов: соответствующего НК 1 или выбранного подвижного объекта, с которыми предстоит провести сеанс связи. Далее в зависимости от местоположения абонента (наземного комплекса с известными координатами или полученной по радиоканалам «Земля-Воздух» или «Воздух-Воздух» информации о местоположении и параметрах движения соответствующего ПО) данный луч за счет подачи сигналов управления от бортового вычислителя 5 на фазовращатели 19 и узлы 26, 27 и 31, 37 в соответствующие бортовые широкодиапазонные антенны 17, размещенные со всех сторон по поверхности подвижного объекта, формируют главный лепесток диаграммы направленности в сторону абонента. Число узлов 16 и 17 в каждой полусфере пространства выбирается с учетом формирования требуемой формы диаграммы направленности в заданном секторе или с возможностью переброски лучей по азимуту на ретранслятор. Благодаря этому, появляются новые возможности системы радиосвязи и достигается сразу несколько преимуществ:When operating in the interfering environment with the help of phase shifters 19, controlled by the
1. Появляется возможность увеличения дальности устойчивой связи за счет уменьшения потерь мощности радиосигналов в «длинных» бортовых антенно-фидерных трактах при введении узлов на радиофотонных элементах, управляемых с помощью бортового вычислителя, и распределения n бортовых широкодиапазонных антенн 17 и n бортовых широкодиапазонных радиочастотных приемо-передающих модулей 16 на четыре группы (полусферы пространства), каждая из которых формирует свою диаграмму направленности в соответствующей полусфере, сдвинутой относительно соседних на 90°, и формирования общей для двух полусфер диаграммы направленности для сосредоточения энергетического потенциала в выбранном направлении.1. It is possible to increase the range of stable communication by reducing the power losses of radio signals in the "long" onboard antenna-feeder paths when introducing nodes on radio photon elements controlled by an onboard computer, and distributing n onboard wide-
Это связано с тем, что за счет повышения коэффициента усиления антенн в направлении выбранного абонента требуется гораздо меньшая энергия на формирование и излучение радиосигналов в одном луче, так как обычная всенаправленная антенна излучает энергию в широком секторе.This is due to the fact that by increasing the antenna gain in the direction of the selected subscriber, much less energy is needed to form and emit radio signals in one beam, since a conventional omnidirectional antenna radiates energy in a wide sector.
2. Повышение помехозащищенности системы обеспечивается тем, что при наличии более двух последовательно соединенных узлов 16 и 17, и исключении искажений формы радиосигналов и их спектров при передаче по радиофотонным элементам появляется возможность автокомпенсации (сепарации) помех программными методами пространственно временной обработки сигналов за счет изменения формы диаграммы направленности в направлении на помехоноситель, а именно, уменьшения до нуля ее коэффициента усиления [15].2. Improving the noise immunity of the system is ensured by the fact that when there are more than two serially connected
3. Отсутствуют потери связи из-за затенения бортовых антенн в направлении на вызываемого абонента металлическим планером воздушных объектов при крене и тангаже, так как бортовые широкодиапазонные антенны и бортовые широкодиапазонные радиочастотные приемо-передающие модули размещены по всем четырем сторонам подвижного объекта.3. There are no communication losses due to shading of the onboard antennas in the direction of the called subscriber by the metal glider of air objects during roll and pitch, since the onboard wide-range antennas and the onboard wide-range radio frequency receiving and transmitting modules are located on all four sides of the movable object.
4. Учитывая широкополосность радиофотонных узлов 20, 21, 22, может быть расширен диапазон передаваемых радиосигналов, не только метрового и декаметрового диапазона, но и сантиметрового и миллиметрового, для чего можно изменить радиоэлектронную часть и конструкцию узлов 16 и 17 по аналогии с [16].4. Taking into account the broadband
5. Концепция разделения аппаратуры синтезирования частот, формирования радиосигналов и приемо-передающих модулей, антенн позволяет снизить степень воздействия климатических условий, увеличить стабильность характеристик системы.5. The concept of separating the equipment for synthesizing frequencies, generating radio signals and receiving-transmitting modules, antennas allows reducing the degree of the impact of climatic conditions and increasing the stability of the system characteristics.
Узлы, каналы и шины 1-19, 23 одинаковые с прототипом. ШД А 17 и модули 16, 19, 20, 21, 22, 15, 14 совместно с бортовым вычислителем 5 интегрируют функции адаптивных радиостанций MB и ДКМВ диапазонов, аппаратуры передачи данных (кодека, модема) с программной реализацией режимов работы аппаратуры (видов модуляции, кодирования) с возможностью введения новых режимов работы модулей программным способом через шину 18, бортовой вычислитель 5 и соответствующие последовательно соединенные модули 12 и 13, входящие в вычислительный модуль 11 связи. Вычислительный модуль связи 11 (может быть выполнен, например, на микросхеме ADSP-21060), входящий в состав ПО, обеспечивает функциональное взаимодействие с бортовыми устройствами 5, 7, 8, 9, 10 и 15 и бортовыми датчиками 6 (событий). Устройства 20, 21, 22 и входящие в них узлы 24-37 могут быть выполнены на серийных образцах [5, 6, 16].Nodes, channels and tires 1-19, 23 are the same with the prototype.
В качестве антенн 17 могут быть применены, например, легкие плоские ленточные антенны, наклеиваемые через диэлектрик на «заземленную» металлическую поверхность фюзеляжа или токопроводящую пластину, что позволит уменьшить число отводимых под антенны выступающих поверхностей на подвижном объекте, а, следовательно, улучшить его аэродинамические характеристики увеличить скорость и уменьшить расход горючего. Марка материалов лент и диэлектрика для антенн определяются волновым сопротивлением, диапазоном частот и другими требованиями [17, 18].As
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы функционирования и фрагменты программного обеспечения заявляемой системы радиосвязи.At the time of filing of the application, algorithms of functioning and software fragments of the claimed radio communication system have been developed.
Литература:Literature:
1. Патент РФ №44907.1. RF patent №44907.
2. Патент РФ №52290.2. RF patent №52290.
3. Патент РФ №68211.3. RF patent №68211.
4. Патент РФ №2518014 (прототип).4. RF patent №2518014 (prototype).
5. https://fpi.defence.ru/article/fpi-sozdaet-radiofotonnie-raclari-kotorie-smogut-obnaruzhit-bespilotniki/5. https://fpi.defence.ru/article/fpi-sozdaet-radiofotonnie-raclari-kotorie-smogut-obnaruzhit-bespilotniki/
6. М.Б Митяшев. К реализации технологий радиофотоники в АФАР радиолокационных комплексов. // Вестник СибГУТИ. 2015. №2. С. 178-190.6. MB Mityashev. To the implementation of radiophotonic technologies in AFAR radar systems. // Bulletin of SibSUTI. 2015.
7. Д.С. Конторов, Ю.С. Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.; Сов. Радио, 1971, 367 с.7. D.S. Kontorov, Yu.S. Golubev-Novozhilov. Introduction to radar systems engineering. - M .; Ow. Radio, 1971, 367 p.
8. Б.И. Кузьмин. «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция» ИКАО CNS/ATM. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.8. B.I. Kuzmin. “Digital telecommunication networks and systems”,
9. А.В. Кейстович, В.Р. Милов. Виды радиодоступа в системах подвижной связи. Учебное пособие для вузов - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - 278 с.9. A.V. Keystovich, V.R. Milov. Types of radio access in mobile communication systems. Textbook for universities - M .: Hotline - Telecom, 2015. - 278 p.
10. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.10. GPS - global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.
11. Руководство по ВЧ-линии передачи данных (Doc9741 - AN/962). Издание первое. - ICAO, 2000, 148 с.11. Guide to the HF data link (Doc9741 - AN / 962). First edition. - ICAO, 2000, 148 p.
12. RTCA/DO-297. Руководство по разработке ИМА и рассмотрение ее сертификации. 2005.12. RTCA / DO-297. IMA design guidelines and review of its certification. 2005.
13. ARINC 651. Руководство по разработке интегрированной модульной авионики. 1991.13. ARINC 651. Guidelines for the development of integrated modular avionics. 1991
14. ARINC 653-1. Стандартные интерфейсы программного обеспечения приложений авионики. 2003.14. ARINC 653-1. Standard avionics application software interfaces. 2003
15. С.А. Метелев, Ю.В. Шишкин. Принцип построения двухканального пространственного сепаратора сигнала и помехи с предварительным ортонормированием входных процессов // Изв. вузов. Радиофизика. - 2000. - Т. 43. - №2. - С. 130-143.15. S.A. Metelev, Yu.V. Shishkin. The principle of construction of a two-channel spatial signal separator and interference with preliminary orthonormalization of input processes // Izv. universities. Radio Physics. - 2000. - T. 43. -
16. Белоусов А.А., Вольхин Ю.Н., Гамиловская А.В., Дубровская А.А., Тихонов Е.В. О применении методов и средств радиофотоники для обработки сигналов дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн // Прикладная фотоника. 2014. №1. С. 65-86.16. Belousov A.A., Volkhin Yu.N., Gamilovskaya A.V., Dubrovskaya A.A., Tikhonov E.V. On the application of methods and means of radiophotonics for processing signals of the decimeter, centimeter and millimeter wavelength ranges // Applied photonics. 2014.
17. Патент РФ №2516868.17. RF patent №2516868.
18. Патент РФ №2627686.18. RF patent №2627686.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018115891A RU2686456C1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018115891A RU2686456C1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686456C1 true RU2686456C1 (en) | 2019-04-26 |
Family
ID=66314605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018115891A RU2686456C1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686456C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725758C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-07-06 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Wide-range intelligent on-board communication system using radio-photon elements |
| RU2730184C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-08-19 | Андрей Викторович Быков | Multi-position radar system |
| RU2748039C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-05-19 | Дмитрий Феоктистович Зайцев | Device for transmitting broadband signals with large base via radio-photon path rofar |
| RU2771858C1 (en) * | 2021-06-28 | 2022-05-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Complex of onboard digital communication facilities |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5669054A (en) * | 1994-11-21 | 1997-09-16 | Mita Industrial Co., Ltd. | Multi-directional driving mechanism and transfer device for an image forming machine using such mechanism |
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
| RU94101U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIO STATION WITH PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2518014C2 (en) * | 2012-08-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
-
2018
- 2018-04-26 RU RU2018115891A patent/RU2686456C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5669054A (en) * | 1994-11-21 | 1997-09-16 | Mita Industrial Co., Ltd. | Multi-directional driving mechanism and transfer device for an image forming machine using such mechanism |
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
| RU94101U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIO STATION WITH PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2518014C2 (en) * | 2012-08-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725758C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-07-06 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Wide-range intelligent on-board communication system using radio-photon elements |
| RU2730184C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-08-19 | Андрей Викторович Быков | Multi-position radar system |
| RU2748039C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-05-19 | Дмитрий Феоктистович Зайцев | Device for transmitting broadband signals with large base via radio-photon path rofar |
| RU2771858C1 (en) * | 2021-06-28 | 2022-05-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Complex of onboard digital communication facilities |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2600982C2 (en) | Control system of satellite communication | |
| RU2600564C2 (en) | Satellite transponder for broadband signals with frequency hopped with non-machined transmission | |
| RU2686456C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
| RU68211U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2352067C1 (en) | System of communication to retransmitters that change their location in space | |
| US20210314066A1 (en) | Free space optical communication systems and methods for qos control | |
| RU2319304C2 (en) | Complex of onboard digital communication instruments | |
| RU77738U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| CN112152695A (en) | Low-orbit satellite constellation measuring, operation and control system and method thereof | |
| Freer | Computer communications and networks | |
| RU44907U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2544007C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2516704C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU115592U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2518014C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2535922C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2530015C2 (en) | System of radio communication with moving objects | |
| RU2635388C1 (en) | Complex of navy means of digital communication | |
| RU2692696C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
| RU2505929C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU103046U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU106064U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2516686C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2427078C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2627686C1 (en) | Complex of navy means of digital communication |