RU2713388C2

RU2713388C2 - Ship tropospheric radio station

Info

Publication number: RU2713388C2
Application number: RU2018121463A
Authority: RU
Inventors: Александр Клавдиевич Жаровов; Андрей Андреевич Катанович; Виктор Леонидович Муравченко
Priority date: 2018-06-09
Filing date: 2018-06-09
Publication date: 2020-02-05
Also published as: RU2018121463A; RU2018121463A3

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.

SUBSTANCE: invention relates to radio communication and can be used in designing ship tropospheric radio station. To achieve the technical result, a ship tropospheric communication station is proposed, which makes it possible to increase range of communication in the tactical control link of ships in a squadron previously provided by VHF radio stations, from 20 to 200 km and at the same time improve protection of the communication channel from deliberate interference.

EFFECT: extended range of communication.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при создании корабельной тропосферной радиостанции.The invention relates to the field of radio communications and can be used to create a ship tropospheric radio station.

Известны тропосферные радиостанции, например, РФ Р-417, Р-423, USA AN/TRC - 121 и др. содержащие приемопередатчики и антенны. Недостатком всех известных тропосферных радиостанций является то, что они не могут быть использованы на кораблях.Known tropospheric radio stations, for example, the Russian Federation P-417, P-423, USA AN / TRC - 121 and others containing transceivers and antennas. The disadvantage of all known tropospheric radio stations is that they cannot be used on ships.

К основной причине этого может быть отнесено то, что особенностью распространения тропосферной связи в этих условиях является сложность совмещения в пространстве двух диаграмм направленности, имеющих малые углы раствора, при постоянной смене их положения в пространстве в результате бортовой и килевой качки кораблей и изменении их курсов. В то же время использование тропосферных станций на кораблях позволит увеличить дальность связи в оперативно-тактическом соединении кораблей до ≈ 150 км, вместо ≈ 20 км, обеспечиваемую в настоящее время радиостанциями УКВ диапазона. Кроме того, повышается защищенность радиосвязи от преднамеренных помех, обусловленная существенно более узкой диаграммой направленности антенн тропосферных радиостанций по сравнению с диаграммами направленности УКВ радиостанций.The main reason for this can be attributed to the fact that the peculiarity of the tropospheric communication propagation under these conditions is the difficulty of combining in the space two radiation patterns having small solution angles, with a constant change in their position in space as a result of side and keel rolling of ships and changes in their courses. At the same time, the use of tropospheric stations on ships will increase the communication range in the operational-tactical connection of ships to ≈ 150 km, instead of ≈ 20 km, which is currently provided by VHF radio stations. In addition, increases the security of radio communications from intentional interference, due to a significantly narrower directivity pattern of antennas of tropospheric radio stations in comparison with the directivity patterns of VHF radio stations.

Целью изобретения является повышение дальности связи в оперативно-тактическом звене управления кораблями и повышение защищенности каналов связи от преднамеренных помех в этом звене управления.The aim of the invention is to increase the communication range in the operational-tactical link control of ships and increase the security of communication channels from intentional interference in this link.

Поставленная цель достигается тем, что в тропосферную радиостанцию, содержащую приемопередатчик и антенну дополнительно включена корабельная антенная установка (КАУ) в которую от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля (Катанович А.А., Муравченко В.Л. Автоматизация управления корабельными комплексами связи ВМФ. - СПб.: Судостроение, 2014) в Устройство управления КАУ подается информация об азимуте корабля, с которым поддерживается тропосферная связь, и угле места области переизлучений в тропосфере.This goal is achieved by the fact that in the tropospheric radio station containing a transceiver and an antenna, a ship antenna installation (KAU) is additionally included in which from the automated information and control subsystem of the ship (Katanovich A.A., Muravchenko V.L. Automation of control of ship communication systems of the Navy. - St. Petersburg: Shipbuilding, 2014) information about the azimuth of the ship with which tropospheric communication is maintained and the elevation angle of the reemission region in the troposphere is supplied to the KAU control device.

Для обеспечения надежного совмещения двух диаграмм направленности двух тропосферных радиостанций, размещенных на разных кораблях, необходима информация об их координатах, а также об угловых отклонениях оси рефлектора антенны, совпадающей с осью ее диаграммы направленности, в результате килевой и бортовой качек и рыскания корабля по курсу.To ensure reliable combination of two radiation patterns of two tropospheric radio stations located on different ships, information is needed on their coordinates, as well as on the angular deviations of the antenna reflector axis, which coincides with the axis of its radiation pattern, as a result of keel and airborne quality and yawing of the ship in the course.

На Фиг. 1 приведена обобщенная структурная схема устройства КАУ. Обозначения, принятые на Фиг. 1: 1 - Файл целеуказаний; 2 - Контроллер управления; 3 - Навигационная система корабля.In FIG. 1 shows a generalized structural diagram of the device KAU. The designations adopted in FIG. 1: 1 - Target designation file; 2 - control controller; 3 - Ship navigation system.

ε₀, ϕ₀ ^_ угловые координаты угла места и азимута приема и передачи информации;ε ₀ , ϕ ₀ ^_ angular coordinates of the elevation angle and azimuth of information reception and transmission;

α - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за килевой качки;α - angular corrections of the ship coordinate system relative to the topocentric coordinate system due to pitching;

β - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за бортовой качки;β — angular corrections of the ship coordinate system relative to the topocentric coordinate system due to side rolling;

γ - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за рыскания корабля по курсу.γ - angular corrections of the ship coordinate system relative to the topocentric coordinate system due to the yaw of the ship at the heading.

Ξ - требуемый поворот угломестной оси антенны;Ξ - the required rotation of the elevation axis of the antenna;

Ф - требуемый поворот азимутальной оси антенны;F - the required rotation of the azimuthal axis of the antenna;

Ω - требуемый поворот угла наклона зеркала антенны (угол между прямой, соединяющей края антенны в вертикальной плоскости и горизонтом);Ω is the required rotation of the angle of inclination of the antenna mirror (the angle between the straight line connecting the edges of the antenna in the vertical plane and the horizon);

Δ(t) - временной интервал, за который произошли изменения, требующие коррекции положения антенны для поддержания связи.Δ (t) is the time interval during which changes have occurred that require correction of the antenna position to maintain communication.

Принцип функционирования устройства КАУ и математическое обоснование предложенных решений подробно изложены в работе «корабельная антенная установка системы спутниковой связи: Математическая модель, алгоритм управления, вариант построения» Н.Ю. Воробьев, Д.Д. Габриэльян, В.И. Демченко, А.А. Косогор, О.З. Султанов. « Журнал радиоэлектроника» №10, 2015.The principle of operation of the KAU device and the mathematical justification of the proposed solutions are described in detail in the work “ship antenna installation of a satellite communications system: Mathematical model, control algorithm, construction option” N.Yu. Vorobiev, D.D. Gabrielyan, V.I. Demchenko, A.A. Kosogor, O.Z. Sultanov. "Journal of Radio Electronics" No. 10, 2015.

Разработанная и используемая в настоящее время в системе спутниковой связи, корабельная антенная установка решает задачу обеспечения связи двух тропосферных станций при условии замены вводимой в устройство управления информации об угловых координатах угла места и азимута спутника (ε₀, ϕ₀) на угловые координаты угла места области переизлучений электромагнитных импульсов в физически неоднородной тропосфере на высоте 10-15 км (ВИКИПЕДИЯ) и азимута корабля, находящегося на связи.Developed and currently used in the satellite communications system, the ship's antenna installation solves the problem of providing communication between two tropospheric stations, provided that the information entered into the control device on the angular coordinates of the elevation and azimuth of the satellite (ε ₀ , ϕ ₀ ) by the angular coordinates of the elevation re-emissions of electromagnetic pulses in a physically inhomogeneous troposphere at an altitude of 10-15 km (Wikipedia) and the azimuth of the ship in communication.

На Фиг. 2 условно изображены две тропосферные станции на земной (водной) поверхности, границы их диаграмм направленности в вертикальной плоскости и область переизлучений. Координаты этой области находится на высоте ≈ 12,5 км на середине расстояния между источниками излучения, что позволяет однозначно определить азимут и угол места области переизлучений. Информация об изменении координат кораблей, обеспечивающих тропосферную связь, поступает в устройство управления КАУ от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля, получающей информацию от спутников, от корабельных радиолокационных станций и от самих тропосферных корабельных станций, поддерживающих связь между собой.In FIG. 2 conventionally depicted two tropospheric stations on the earth (water) surface, the boundaries of their radiation patterns in the vertical plane and the region of re-emissions. The coordinates of this region are located at an altitude of ≈ 12.5 km in the middle of the distance between the radiation sources, which makes it possible to unambiguously determine the azimuth and elevation angle of the reemission region. Information about the change in the coordinates of the ships providing tropospheric communication is received by the KAU control device from the automated information and control subsystem of the ship, receiving information from satellites, from ship radar stations and from tropospheric ship stations themselves, which communicate with each other.

Таким образом, при реализации предложенного технического решения проблема обеспечения тропосферной связи между кораблями и связанная с ней проблема повышения дальности связи в оперативно-тактическом звене управления кораблями и повышение защищенности каналов связи от преднамеренных помех будет решена.Thus, when implementing the proposed technical solution, the problem of providing tropospheric communication between ships and the related problem of increasing the communication range in the operational-tactical link of ship control and increasing the protection of communication channels from intentional interference will be solved.

Claims

Корабельная тропосферная радиостанция, содержащая приемопередатчик и антенну, отличающаяся тем, что в нее дополнительно включена корабельная антенная установка, в которую от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля в устройство управления корабельной антенной установки подается информация об азимуте корабля, с которым поддерживается тропосферная связь, и угле места области переизлучений в тропосфере.A ship tropospheric radio station containing a transceiver and an antenna, characterized in that it also includes a ship antenna installation, in which information about the azimuth of the ship with which troposphere communication is maintained and the angle is transmitted from the automated information and control subsystem of the ship to the control device of the ship antenna places of the reemission region in the troposphere.