СВЕРХДЛИННОВОЛНОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ И СВЯЗНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1998 года по МПК H04B13/00 

Изобретение относится к радиосвязи и радионавигации и может быть использовано как для возможности местоопределения, так и для сверхдлинноволновой (СДВ) радиосвязи с целью передачи сообщений на береговые, надводные и подводные объекты.

В настоящее время сверхдлинноволновые системы радиосвязи широко используются для передачи информации на береговые, надводные и подводные объекты.

Положительные качества СДВ диапазона, а именно:
малые затухания с увеличением расстояния, позволяющие организовать связь на большие расстояния;
малая зависимость от атмосферных возмущений, что позволяет достигнуть большей стабильности приема сигналов;
значительное проникновение в глубину морской воды, позволяющее осуществлять в этом диапазоне связь с подобными лодками в погруженном состоянии [3].

Эти особенности, присущие СДВ диапазону, определяют его применение в условиях, когда необходимо принять небольшое количество очень важной информации с большой надежностью на очень большие расстояния.

К числу важных радиосистем, где требуется в указанных условиях передавать небольшие количества информации, относится [4]:
военные тактические и стратегические системы радиосвязи, особенно с подводными лодками;
радиосистемы точных частот высшего класса;
радиосистемы дальней радионавигации.

Для передачи информации (навигационной или смысловой) создаются дорогостоящие радиостанции большой мощности. При этом используются передатчики с мощностью сотен кВт, работающие с помощью дорогостоящих антенн с развитыми заземлениями - противовесами.

Например, в США сооружены антенны нескольких береговых радиостанций ВМФ, использующие в качестве опор горные склоны, позволяющие сооружать гигантские передающие антенны [4].

Задачей настоящего изобретения является расширение области применения построенных для целей навигации сверхдлинноволновых передающих станций, т.е. дополнительное их использование для передачи сообщений на береговые, надводные и подводные объекты.

Для этих целей предлагается использовать сверхдлинноволновые станции системы "Альфа" [1].

На фиг. 3 приведена диаграмма излучения системы [2] из 5-ти станций [1].

Из диаграммы излучения видно, что станции работают в импульсном режиме. Длительность посылки составляет 400 мс, интервал между посылками 200 мс. Предлагается передавать информационные сигналы (ответственные команды), используя свободный интервал между посылками. Такое использование навигационных радиостанций сверхдлинноволнового диапазона обеспечивает следующие преимущества:
возможность двойного использования радиостанций;
нет необходимости вкладывать крупные капиталовложения в строительство дорогостоящих специализированных передающих устройств;
радиостанции расположены в глубине территории РФ, поэтому они слабо уязвимы в случае чрезвычайных условий;
минимальные затраты (разработка аппаратурного оборудования и его сопряжения) для использования радиостанций с целью передачи информации.

Структурная схема аналога изобретения изображена на фиг. 2 [1]:
1 - аппаратура управления и синхронизации; 2 - передающее устройство; 3 - передающая антенна; 4 - приемная антенна; 5 - блок согласования антенн; 6 - многоканальный приемоиндикатор; 7 - регистрирующая аппаратура; 8 - аппаратура управления и синхронизации.

Из фиг. 2 видно, что навигационная система состоит из передающего комплекса, в который входит радиопередающее устройство 2, передающая антенна 3 и аппаратура управления и синхронизации 1, которая обеспечивает автономную внутреннюю синхронизацию станций (на каждой станции формируется информация, достаточная для синхронизации с остальными); синхронизацию по внешним средствам, которые обеспечивают синхронизацию излучения опорных станций со шкалой Всемирного Координированного времени (UTC).

Аппаратура формирования навигационных сигналов формирует навигационные сигналы в соответствии с диаграммой, показанной на фиг. 3. Сформированные сигналы усиливаются передающим устройством и излучаются антенной в эфир. В приемном комплексе навигационные сигналы улавливаются приемной антенной 4 и через блок согласования антенн 5 принимаются многоканальным приемоиндикатором 6, обрабатываются и выводятся на регистрирующую аппаратуру 7 в виде координат месторасположения подвижного и неподвижного объекта. Система синхронизации в приемном комплексе 8 идентична системе, установленной в передающем комплексе.

Как видно на фиг. 3 навигационная система местоопределения работает в импульсном режиме с длительностью импульса 0,4 с и свободным интервалом между импульсами 0,2 с [1].

Предлагается использовать свободные промежутки между импульсами для передачи смысловой или формализованной информации. Поставленная задача решается тем, что в передающий и приемный комплексы радиолинии добавляется специальное оборудование. Структурная схема заявляемой сверхдлинноволновой радионавигационной и связной системы представлена на фиг. 1.

В передающий комплекс системы входят: 1 - источник сообщения; 2 - буферное оперативное запоминающее устройство (БОЗУ); 3 - манипулятор информационного сообщения; 4 - коммутатор; 5 - передающее устройство; 6 - передающая антенна; 7 - аппаратура управления и синхронизации; 8 - детектор огибающей навигационного сигнала.

В состав приемного комплекса системы входят: 10 - приемная антенна; 11 - блок согласования антенн; 12 - радиоприемное устройство; 13 - демодулятор информационных сигналов; 14 - буферное оперативное запоминающее устройство (БОЗУ); 15 - регистрирующая аппаратура; 16 - аппаратура управления и синхронизации (СЕВ); 17 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) номера рабочей частоты; 18 - счетчик навигационных посылок; 19 - детектор огибающей.

На фиг. 1 видно, что система состоит из передающего и приемного комплексов.

На передающем комплексе источник информационного сообщения 1 последовательно соединен с буферным оперативным запоминающим устройством 2, в котором записывается текст передаваемого сообщения. Выход БОЗУ последовательно соединен с манипулятором информационного сообщения в соответствии с выбранным видом манипуляции. Выход манипулятора через коммутатор 4 соединен со входом передающего устройства 5, в котором производится усиление мощности передающего сообщения. Выход передающего устройства соединен со входом передающей антенны 6.

Кроме того манипулятор соединен с аппаратурой управления и синхронизации 7 через детектор огибающей 8, причем выход детектора огибающей соединен с коммутатором. Такое соединение позволяет передавать информационное сообщение в свободные промежутки времени не нарушая режима работы навигационного передающего комплекса системы "Альфа".

На приемном комплексе приемная антенна 10, через блок согласования антенн 11 последовательно соединена с радиоприемным устройством 12, выход которого последовательно соединен с демодулятором информационных сигналов 13. Выход демодулятора соединен с буферным оперативным запоминающим устройством 14, в котором записывается текст принятого сообщения. Выход БОЗУ соединен со входом регистрирующей аппаратуры.

Кроме того, радиоприемное устройство управляется аппаратурой управления и синхронизации 16 с одной стороны, а также через детектор огибающей 19, выходы которого соединены со счетчиком навигационных посылок 18 и с модулятором информационных сигналов. Выход счетчика навигационных посылок последовательно соединен со входом ПЗУ номера рабочей частоты 17, а выход ПЗУ соединен с одним из входов радиоприемного устройства. Такое управление радиоприемным устройством позволяет принимать информационные сигналы, не нарушая прием программы навигационных сигналов.

Система радиосвязи в режиме передачи информационного сообщения работает следующим образом.

В передающем комплексе информационное сообщение необходимого объема или стандартная радиограмма (при передаче наиболее важных сообщений) записывается в буферное запоминающее устройство (БОЗУ) и подается на манипулятор информационного сообщения. Манипулятор в зависимости от вида сигналов (ЧТ - частотная манипуляция, МЧТ - многопозиционная частотная манипуляция, ШПС - манипуляция широкополосных сигналов) преобразует информационные сигналы в радиосигналы с заданным видом манипуляции. Манипулированные информационные сигналы поступают на коммутатор, который управляется навигационными видеосигналами, выделенными детектором огибающей. Таким образом, через коммутатор 4, управляемый через детектор огибающей 8, осуществляют дополнительную функцию: передачу сообщений на береговые, надводные и подводные объекты (информационные радиосигналы) в свободные между навигационными импульсами интервалы времени равные 0,2 с.

Количество передаваемых интервалов (общее время передачи радиограммы) зависит от длины (объема) радиограммы. Затем информационные сигналы усиливаются передающим устройство 5 и излучаются в эфир через передающую антенну 6. Таким образом, навигационное передающее устройство может быть использовано для передачи любых видов сообщений как на береговые, так и на надводные и подводные объекты. В аппаратуре передающего комплекса системы связи введены дополнительные устройства: источник сообщения 1, буферное ОЗУ 2, манипулятор информационного сообщения 3, коммутатор 4 и детектор огибающей 9, которые с общими устройствами СЕВ, аппаратурой формирования навигационных сигналов, передающим устройством и с передающей антенной позволяют реализовать дополнительную функцию - передачу сигналов, необходимых для связи и управления.

В приемном комплексе системы связи информационные радиосигналы, улавливаемые приемной антенной 10 через блок согласования антенн 11 принимаются связным радиоприемным устройством 12, затем демодулируются демодулятором 13 (или устройством обработки сигналов) и накапливаются в буферном оперативном запоминающем устройстве 14. С буферного оперативного запоминающего устройства текст радиограммы поступает на регистрирующую аппаратуру 15, где и отпечатывается (регистрируется) текст сообщения. Из фиг. 1 видно, что на выходе радиоприемного устройства подключен детектор огибающей навигационных сигналов 19, который управляет с одной стороны демодулятором 13, а с другой стороны - радиоприемным устройством 12 через счетчик посылок 18 и постоянное запоминающее устройство 17. Это дает возможность перестраивать РПУ на рабочие частоты навигационных станций в соответствии с диаграммой работы, представленной на фиг. 3. Весь приемный комплекс системы связи работает в системе единого времени (СЕВ) 16 аналогично системе передающего комплекса радиолинии.

Таким образом, дополнительное оборудование передающего комплекса системы связи: источник сообщения 1, буферное оперативное запоминающее устройство 2, манипулятор информационного сообщения 3, коммутатор 4 и детектор огибающей 8, приемного комплекса системы связи: РПУ 12, демодулятор 13, буфере оперативное запоминающее устройство 14, детектор огибающей 19, счетчик посылок 18, ПЗУ 17 позволяют осуществить передачу и прием сообщений на береговые, надводные и подводные объекты, а также:
1. Реализовать возможность двойного использования радиостанций.

2. Экономить крупные капиталовложения, так как отпадает необходимость строительства дорогостоящих связных передающих устройств.

3. Использовать удобное расположение радиостанций на территории РФ, что делает их малоуязвимыми в чрезвычайных условиях.

4. Использовать существующие передающие станции с целью передачи информации с минимальными затратами, связанными с дополнительными разработками аппаратурного оборудования и его сопряжения.

Сверхдлинноволновая радионавигационная и связная система относится к радиосвязи и радионавигации и может быть использована как для местоопределения объектов, так и для сверхдлинноволновой радиосвязи с целью передачи сообщений на береговые, надводные и подводные объекты. Устройство содержит: источник сообщения, буферное оперативное запоминающее устройство (БОЗУ), манипулятор информационного сообщения, коммутатор, передающее устройство и передающую антенну, аппаратуру управления и синхронизации и детекторогибающей, расположенные на передающем комплексе и расположенные на приемном комплексе: радиоприемное устройство, демодулятор информационных сигналов, БОЗУ, регистрирующая аппаратура, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) номера рабочей частоты, счетчик навигационных сигналов, детектор огибающей. 3 ил.

Сверхдлинноволновая радионавигационная и связная система, содержащая на передающем комплексе аппаратуру управления и синхронизации, передающее устройство и передающую антенну, на приемном комплексе - приемную антенну, последовательно соединенную через блок согласования антенны с многоканальным приемоиндикатором и регистрирующей аппаратурой, отличающаяся тем, что на передающем комплексе радионавигационной и связной системы дополнительно введены источник сообщения, последовательно соединенный с буферным оперативным запоминающим устройством (БОЗУ), выход которого соединен с манипулятором информационного сообщения, вход управления которого объединен с входом управления коммутатором и подключен к дополнительно введенному детектору огибающей навигационного сигнала, вход которого соединен с выходом аппаратуры управления и синхронизации, а выход коммутатора соединен с передающим устройством, на приемном комплексе радионавигационной и связной системы введено радиоприемное устройство (РПУ), последовательно соединенное с демодулятором информационных сигналов, выход которого соединен с входом БОЗУ, выход БОЗУ соединен с регистрирующей аппаратурой, кроме того, выход РПУ подключен к входу детектора огибающей навигационного сигнала, который управляет демодулятором информационных сигналов и РПУ через последовательно соединенные счетчик навигационных посылок и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) номера рабочей частоты.