КОМПЛЕКС БОРТОВЫХ СРЕДСТВ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/02 

Изобретение относится к бортовым радиосистемам обмена данными и может быть использовано для информационного обмена между воздушными судами (ВС) и наземными комплексами (НК) в каналах радиосвязи «воздух-воздух» и «воздух-земля» ОВЧ и ВЧ-диапазонов.

В настоящее время широко применяется комплекс бортовых средств цифровой связи (КБСЦС) для обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием ВС (самолетов) и наземными службами (ACARS) [1]. В системе обеспечивается вызов на речевую связь и передача данных между ВС и наземными службами. Бортовой блок управления в этой системе представляет собой вычислитель. Каналами обмена текущей информацией являются каналы ОВЧ и ВЧ диапазонов. Организацию обмена информацией между наземными службами и бортовыми системами осуществляет наземный комплекс. Он опрашивает ВС, находящиеся в зоне его обслуживания, и собирает с них необходимую информацию. Бортовая система работает в этом случае в режиме адресного опроса. Для того чтобы бортовая система могла работать в режиме адресного опроса, ей необходимо встать на обслуживание в наземной системе в режиме прямого доступа [2].

К недостаткам представленной системы обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием ВС и наземными службами следует отнести отсутствие возможности организации работы в перспективных линиях передачи данных, например VDL-2.

Известен БКСЦС системы радиосвязи с подвижными объектами [3]. Для избежания столкновений при одновременной передаче сообщений несколькими ВС осуществляется контроль несущей радиосигналов ВС во время воздействия ее на бортовые приемники. Определяется состояние, когда радиоканал свободен. Для разнесения во времени моментов выхода на связь нескольких ВС в БКСЦС введен вычислитель, реализующий функции анализатора несущей частоты и генератора псевдослучайной задержки, которые обеспечивают соответствующую задержку передачи сообщений от ВС. Для принятия оптимального решения наземными службами и на борту информация об относительном местоположении аэропорта и ВС снимается с одного из бортовых и наземных датчиков - приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

Информационный обмен НК с ВС осуществляется по каналам «воздух-земля» в ОВЧ-диапазоне. Радиосигналы ОВЧ-диапазона распространяются в пределах прямой видимости. Антенны на ВС и НК всенаправленные - для удобства обеспечения связи при движении ВС.

В этой системе во время движения ВС, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземной радиостанцией из канала «воздух - земля» сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами ВС, хранящимися в памяти их бортовых вычислителей. При совпадении адреса ВС с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВС и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ВС. При выходе за пределы радиогоризонта хотя бы одного из ВС или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи определяется программно один из ВС, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ВС определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному ВС. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1)-го воздушного судна, может быть доставлено N-му ВС. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ВС, назначенного ретранслятором, и адреса ВС, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ВС сообщения в блоке анализа типа сообщений анализируются. После анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления ВС или ретрансляции их на соседний ВС.

В обычном режиме, когда не требуется ретрансляция сигналов, с НК осуществляется адресный опрос ВС путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ВС после прохождения через бортовые антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ВС. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется в каком режиме должна работать аппаратура ВС. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных.

Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВС. Принятые наземным комплексом навигационные сообщения от всех ВС обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.

К недостаткам представленного БКСЦС следует отнести наличие нескольких бортовых антенн для радиосигналов одного диапазона частот, значительная мощность побочных излучений на выходе антенн, отсутствие возможности организации работы в перспективных линиях передачи данных, например VDL-2.

Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является БКСЦС бортового оборудования (современная конфигурация) [4, Рис.5.10, с.175], который и принят за прототип. Комплекс работает следующим образом. Во время движения воздушные суда, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными о местоположении, параметрах движения ВС и состоянии его датчиков с наземным комплексом в ОВЧ-диапазоне, а за его пределами - в ВЧ диапазоне. В блоке управления решаются задачи: приема-передачи и обработки сигналов с наземного комплекса. Каждый из ВС выходит на связь на нескольких рабочих частотах ВЧ и ОВЧ-диапазонов, известных всем участникам движения. В этом случае в блоке управления осуществляются операции оценки достоверности данных, принимаемых на ВС по ВЧ и ОВЧ-каналам. Управление приемопередатчиками ОВЧ-диапазона осуществляется с блока управления, а приемопередатчиками ВЧ-диапазона - с панели дистанционного управления.

Распределение сигналов между приемопередатчиками, работающими в режимах «Речь», «Данные», осуществляется в блоке переключения интерфейсов с помощью сигналов, передаваемых с блока управления по шине управления.

Блок управления прототипа обеспечивает управление коммутацией сигналов через блок переключения интерфейсов и установкой рабочих режимов приемопередатчиков ОВЧ-диапазона и обмен по каналу «борт-земля-борт» пилотажно-навигационной, эксплуатационно-технической, метео и коммерческой информацией. Через блок управления осуществляется переключение режимов работы «Речь-Данные» и «Прием-Передача» соответствующего приемопередатчика ОВЧ-диапазона. В ответ на достоверно принятое сообщение в блоке управления формируется соответствующий символ в позиции технического подтверждения/неподтверждения приема сообщения. В блоке управления для режима ACARS осуществляются операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования дискретных сообщений и другие.

В обычном режиме с беспомеховой обстановкой с НК осуществляется адресный опрос ВС путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. На ВС радиосигналы через антенны, приемопередатчики, блок переключения интерфейсов поступают в блок управления, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ВС. Далее служебная часть сообщения дешифрируется для определения режима работы аппаратуры комплекса. Информационная часть сообщения после проверки ее достоверности используется в вычислительной системе самолетовождения (ВСС).

В зависимости от числа воздушных судов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в комплексе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями. Для того чтобы избежать столкновений в радиоканале связи при одновременной передаче несколькими ВС, в блоке управления осуществляется контроль несущей при воздействии на приемопередатчики преамбулы или заголовка (служебной части сообщений). Подготовленное сообщение с ВС передается только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь воздушных судов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал занят, в блоке управления формируется псевдослучайная задержка передачи сообщений от воздушных судов - для каждого ВС своя.

Если воздушные суда сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные ВС в ОВЧ-диапазоне о начале цикла передачи данных и случайным образом распределяют передаваемые сообщения. В каждом блоке управления оценивают уровень принимаемого сигнала несущей частоты в радиоканале. Затем воздушное судно начинает передачу собственного пакета данных. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК сообщений о местоположении ВС в блоке управления в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ВС.

Однако прототипу присущи следующие недостатки:

- отсутствие на выходе приемопередатчиков устройств, фильтрующих спектральные составляющие побочных излучений на входе антенн;

- необходимость установки на ВС 4 антенн 2 типов;

- переключение приемопередатчиков ВЧ-диапазона осуществляется вручную с панели дистанционного управления, что требует постоянного отвлечения экипажа от выполнения основных функций;

- отсутствие возможности организации работы в перспективных линиях передачи данных, например VDL-2, VDB и других.

Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей комплекса за счет введения оборудования, позволяющего принять и обработать с наземного комплекса информацию международной системы функциональных дополнений GBAS о поправках по псевдодальностям, контролю целостности ГЛОНАСС/GPS и категорированной посадке в международном стандарте ИКАО, а также повысить помехоустойчивость данных, циркулирующих в комплексе, снизить уровень побочных радиоизлучений и выполнить требования по электромагнитной совместимости на борту.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплекс бортовых средств цифровой связи, состоящий из блока переключения интерфейсов, подключенного двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам блока управления, первого и второго приемопередатчиков ОВЧ-диапазона, первого и второго приемопередатчиков ВЧ-диапазона, шина управления блока управления подключена к входу блока переключения интерфейсов, введены дополнительно модулятор-демодулятор (модем), соединенный двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами блока управления и блока переключения интерфейсов, частотно-разделительное устройство (ЧРУ) ВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ВЧ-диапазона и антенне ВЧ-диапазона, частотно-разделительное устройство ОВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ОВЧ-диапазона и антенне ОВЧ-диапазона, первый выход управления блока переключения интерфейсов соединен с модемом, второй выход управления блока переключения - с входом первого приемопередатчика ОВЧ-диапазона, третий выход управления блока переключения - с входом частотно-разделительного устройства ОВЧ-диапазона, четвертый выход управления блока переключения - с входом второго приемопередатчика ОВЧ-диапазона, пятый выход управления блока переключения - с входом первого приемопередатчика ВЧ-диапазона, шестой выход управления блока переключения - с входом частотно-разделительного устройства ВЧ-диапазона, седьмой выход управления блока переключения - с входом второго приемопередатчика ВЧ-диапазона, вход/выход введенного пульта управления и индикации (ПУИ) связан с соответствующим входом/выходом блока управления, низкочастотный вход/выход блока управления является входом/выходом вычислительной системы самолетовождения (ВСС), низкочастотный вход/выход блока переключения интерфейсов является входом/выходом аппаратуры внутренней связи воздушного судна.

На чертеже представлен комплекс бортовых средств цифровой связи, где обозначено:

1 - блок управления;

2 - блок переключения интерфейсов;

3 и 4 - первый и второй приемопередатчики ВЧ-диапазона;

5 и 6 - первый и второй приемопередатчики ОВЧ-диапазона;

7 - шина управления блока управления;

8 - частотно-разделительное устройство ВЧ-диапазона;

9 - антенна ВЧ-диапазона;

10 - частотно-разделительное устройство ОВЧ диапазона;

11 - антенна ОВЧ-диапазона;

12 - модулятор-демодулятор (модем);

13 - низкочастотный вход/выход блока управления;

14 - низкочастотный вход/выход блока переключения интерфейсов;

15 - пульт управления и индикации.

Вспомогательные элементы электропитания, контроля, записи и хранения информации и другие, не влияющие на выполнение цели изобретения, не включены в структурную схему комплекса.

Комплекс работает следующим образом. Во время движения воздушные суда, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными о местоположении, параметрах движения ВС и состоянии его датчиков с наземным комплексом в ВЧ и ОВЧ-диапазонах. В блоке 1 управления решаются задачи приема-передачи и обработки сигналов с одного (для ОВЧ-диапазона) или нескольких (для ВЧ-диапазона) наземных комплексов. Принятые данные обрабатываются в блоке 1 управления. Если сообщение предназначено для данного ВС, то после анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине 13 на вычислительную систему самолетовождения, не указанную на чертеже. При приеме известными способами [5, 6] измеряют достоверность передачи информации. Полученную оценку передают в обратном направлении. Эти данные с привязкой к единому времени и координатам (местоположению) ВС запоминаются в блоке 1 управления для дальнейшего использования в процессе связи.

При передаче с ВС приоритетных сообщений для НК в соответствии с категориями срочности, принятыми для воздушных судов, в блоке 1 управления в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК на выбранный ВС с учетом времени реакции ВС на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В блоке 1 управления определяется время «старения» информации, и если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно «стирается», и посылается запрос на повторную передачу сообщения.

В обычном режиме с беспомеховой обстановкой с НК осуществляется адресный опрос ВС путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. На ВС радиосигналы через антенны 9 или 11, ЧРУ 8 или 10, приемопередатчики 3, 4 или 5, 6, блок 2 переключения интерфейсов поступает в блок 1 управления, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ВС. Далее служебная часть сообщения дешифрируется для определения режима работы аппаратуры комплекса. Информационная часть сообщения после проверки ее достоверности через вход/выход 13 поступает на ПУИ 15 и по шине 13 на ВСС.

В зависимости от числа воздушных судов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в комплексе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями. При изменении помеховой обстановки, взаимного положения НК и ВС и других параметров в блоке 1 управления автоматически формируется предупреждающий сигнал о возможном «обрыве» связи. В этом случае при снижении достоверности передачи данных в одном из ОВЧ-каналов с помощью блока 1 управления осуществляется автоматический переход на разрешенную резервную частоту или на другой режим работы.

Кроме того, блок 1 управления обеспечивает:

- обмен данными при работе в сетях авиационной цифровой связи совместно с приемопередатчиками:

- ОВЧ-диапазона (ARINC 618, 620, 622, 631);

- ВЧ-диапазона (ARINC 635);

- обмен по каналу «воздух-земля-воздух» пилотажно-навигационной, эксплуатационно-технической, метео и коммерческой информацией;

- взаимодействие через бортовую вычислительную систему самолетовождения со следующим бортовым радиоэлектронным оборудованием:

- пультом управления и индикации ВСС;

- модулем технического обслуживания (МТО);

- системой регистрации параметров (МСРП);

- пультом управления радиотехническими средствами (КПРТС);

- печатающим устройством (ПУ);

- комплексной информационной системой сигнализации (КИСС);

- приемопередатчиками ВЧ и ОВЧ-диапазонов;

- реализацию автоматического зависимого наблюдения (АЗН) по контракту, по запросу, по событию и «Приложения УВД: Связь пилот - диспетчер по линии передачи данных (CPDLC)» и отображение соответствующей информации на ПУИ 15;

- автоматическое получение, отображение на ПУИ 15, хранение на время полета сообщений от ВСС о времени событий «взлет-посадка-убытие-прибытие»;

- автоматический ввод и хранение идентификационных данных воздушного судна;

- контроль состояния аппаратуры комплекса в полете и на земле с точностью до конструктивно-съемного блока;

- выдачу через ВСС цифровой информации для хранения в бортовой регистратор;

- переключение через блок 2 переключения интерфейсов режимов работы «Речь-Данные» приемопередатчиков ВЧ и ОВЧ-диапазонов путем подачи соответствующего дискретного сигнала «Разовая команда», например, наличие сигнала переключает приемопередатчик на работу в режиме «Данные», а отсутствие сигнала - на работу в режиме «Речь»;

- переключение через блок 2 переключения интерфейсов режимов работы «Прием-Передача» приемопередатчиков ВЧ и ОВЧ-диапазонов, например, путем подачи дискретного сигнала «Разовая команда» на линию управления «Тангента» - наличие сигнала переключает приемопередатчик на работу в режиме «Передача», а отсутствие сигнала - на работу в режиме «Прием»;

- формирование соответствующего символа в позиции технического подтверждения/неподтверждения приема сообщения.

При выходе за пределы радиогоризонта в блоке 1 управления осуществляется переход на передачу (прием) данных с приемопередатчиков 5 или 6 ОВЧ-диапазона на приемопередатчики 3 или 4 ВЧ-диапазона. В этом случае обеспечиваются операции жесткого закрепления за каждым из ВС набора из нескольких рабочих частот, на которых ему разрешено работать, адаптивного выбора рабочей частоты из списка разрешенных, многостанционного доступа к каналу связи с временным разделением в режиме случайного и резервированного доступа, обмена данными с территориально разнесенными наземными комплексами, объединенными с помощью наземной сети передачи данных в единую систему.

Для увеличения дальности устойчивой связи с ВС, находящимися за пределами прямой видимости с НК, при использовании приемопередатчиков 3 и 4 ВЧ-диапазона в комплексе используются следующие известные технологии [12]:

- стандартизация пакетного обмена данными на всех уровнях модели взаимодействия открытых систем;

- адаптация бортовых узлов линии радиосвязи к изменению условий распространения радиоволн по частоте и по пространственному разнесению;

- автоматизация процедур составления и разрыва линии связи с ВС;

- динамическое управление частотой при приеме более мощного из нескольких радиосигналов;

- корректирующие коды и методы решающей обратной связи при приеме сообщений с компенсацией задержки, многолучевости, сосредоточенных по спектру помех, доплеровских сдвигов частоты;

- привязка всех абонентов системы к единому глобальному времени;

- адаптация аппаратуры комплекса по скорости передачи данных, виду модуляции и кодирования.

При работе комплекса в декаметровом диапазоне одновременно с несколькими НК на ВС определяется наземный комплекс, параметры радиосигналов которого принимаются наиболее устойчиво, и через него начинается обмен данными. В блоке 1 управления хранятся предварительно заложенные таблицы со списками наземных комплексов и наборами назначенных им частот, а также координаты всех НК. Каждый НК периодически излучает сигналы управления/синхронизации/связи на всех назначенных ему частотах. Для установления линии связи с НК в блоке 1 управления автоматически анализируются принимаемые сигналы управления/синхронизации/связи от всех наземных комплексов на всех частотах и выбираются лучшие частоты (например, по отношению сигнал-помеха или величине мощности принимаемого сигнала) и наземные комплексы, реализующие известные способы адаптации по частоте и пространству. По измеренному отношению сигнал-помеха в блоке 1 управления выбирается скорость передачи данных, а также вид модуляции и кодирования. Оценка отношения сигнал-помеха осуществляется каждый раз при приеме информационного сообщения или сигнала управления/синхронизации/связи. Эта величина сообщается на противоположную сторону в виде рекомендуемой скорости передачи данных. В блоке 1 управления при работе через блок 2 переключения интерфейсов на приемопередатчик 3 или 4 ВЧ диапазона могут быть использованы известные алгоритмы, например, высокоскоростных адаптивных модемов, рассчитанных на работу в каналах с многолучевостью [10]. Для повышения достоверности приема информации может быть использован помехоустойчивый код, например циклический.

Таким образом, каждый из ВС может выходить на связь на нескольких рабочих частотах, известных всем участникам движения. В зависимости от важности ВС их число может варьироваться от 2-3 до 6-8. Списки выделенных частот меняются в зависимости от времени года, с учетом сезонных ионосферных изменений. Транспортные системы, связанные с перевозкой пассажиров и стратегических грузов, являются важнейшими, поэтому им отводится большее число рабочих частот. При движении ВС выходит на связь, выбирая для связи тот НК, условия распространения радиоволн для связи с которым в данный момент времени являются оптимальными. При этом совсем не обязательно, чтобы выбранный НК был ближайшим.

В результате анализа состояния и загрузки каналов ВЧ и ОВЧ-диапазонов радиосвязи в блоке 1 управления и выбора лучшего из них определяется число столкновений сообщений в каналах связи, и, когда это число превышает предельно допустимое, система переходит в режим адресного опроса для упорядочения работы канала передачи данных «воздух-земля». Для того чтобы избежать столкновений в радиоканале связи ОВЧ диапазона при одновременной передаче несколькими ВС, в блоке 1 управления может осуществляться, например, контроль несущей при воздействии на приемопередатчики преамбулы или заголовка (служебной части сообщений). Подготовленное сообщение с ВС передается только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь воздушных судов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал занят, в блоке 1 управления может формироваться, например, псевдослучайная задержка передачи сообщений от воздушных судов - для каждого ВС своя. При работе комплекса в сети декаметровой связи сообщение ВЧ-диапазона передается в выделенном интервале времени.

Если воздушные суда сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные ВС в ОВЧ-диапазоне о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении, и случайным образом или в выделенных им временных слотах (при работе в ВЧ-диапазоне) распределяют передаваемые сообщения. В каждом блоке 1 управления оценивают уровень принимаемого сигнала несущей частоты в радиоканале и импульсы синхронизации для выбора интервалов передачи. При совпадении расчетного интервала передачи с установленной очередностью воздушное судно начинает передачу собственного пакета данных. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК сообщений о местоположении ВС в блоке 1 управления в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ВС.

В блоке 1 управления для режима ACARS осуществляются известные операции модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования дискретных сообщений и другие [5, 6]. Операции модуляции и демодуляции для новых режимов, например VDL-2, VDB, осуществляются в модеме 12. Режим приема дифференциальных поправок VDB с помощью блока 1 управления может включаться автоматически, например, при входе ВС в аэродромную зону. Время включения этого режима может быть заложено, например, в плане полета, привязано к определенным координатам цифровой карты местности или передано по шине 13 от ВСС. В этом случае сигнал с выхода приемопередатчика 5 или 6 ОВЧ-диапазона демодулируется в модеме 12 и далее обрабатывается в блоке 1 управления. Модулятор в модеме 12 используется при контроле оборудования комплекса, например, в режиме «Шлейф».

Блок 2 переключения интерфейсов выполняет функции бортового маршрутизатора автоматической сети обмена данными для оперативного управления авиалиниями гражданской авиации. При работе приемопередатчиков в режиме «Речь» входные/выходные сигналы с соответствующих устройств внутренней самолетной связи поступают на них через низкочастотный вход/выход 14 и блок переключения интерфейсов. Узлы 1, 2 комплекса для повышения надежности связи могут быть зарезервированы. Тогда каждый блок 1 управляет работой соответствующего блока 2 переключения интерфейсов. При выходе из строя основной пары блоков 1 и 2 подключаются к работе соответствующие резервные блоки 1 и 2.

Проводные связи в комплексе для повышения помехоустойчивости и выполнения требований по электромагнитной совместимости на борту могут быть заменены высокоскоростной информационной шиной, например, обеспечивающей выполнение требований протоколов информационного обмена по ARINC 664 или ARINC 429 [8, 9].

Приемопередатчики 3 и 4, 5 и 6 комплекса аналогичны по назначению, структуре и программному обеспечению соответственно. В процессе полета ВС может находиться в различных зонах управления воздушным движением. В этих зонах для обмена данными по каналам «воздух-земля» назначаются разные рабочие частоты. Поэтому при переходе ВС из одной зоны управления в другую требуется перестройка рабочих частот приемопередатчиков 5, 6 и 3, 4, ЧРУ 10 и 8 ОВЧ и ВЧ диапазонов соответственно. Аналогичную операцию необходимо выполнить при смене режима работы линии передачи данных канала «воздух-земля», например после оценки достоверности принимаемой с наземных комплексов информации. Третья и шестая выходные шины управления блока 2 переключения интерфейсов используются для перестройки полос прозрачности соответствующих частотно-развязывающих устройств 10 и 8, а вторая и четвертая, пятая и седьмая шины управления - для смены рабочих частот в приемопередатчиках 5 и 6, 4 и 3 соответственно. При смене режима работы линии передачи данных канала «воздух-земля», осуществляемой с помощью блока 1 управления, также изменяются номиналы рабочих частот приемопередатчиков 5 и 6 и требуется проведение в ЧРУ 10 рассмотренных выше операций. Амплитудно-частотная характеристика частотно-развязывающих устройств выбирается таким образом, чтобы через них практически без потерь передавались на соответствующую антенну составляющие спектра радиосигнала, а составляющие побочных излучений за пределами полосы частот сигнала ослаблялись для каждой из фиксированных рабочих частот. При работе на передачу для защиты входных цепей в приемопередатчиках осуществляется блокировка соответствующего приемника.

На момент подачи заявки разработаны алгоритмы и программное обеспечение заявляемого комплекса. Узлы 1-6 и шина 7 одинаковые с прототипом. Оборудование, реализующее функции узлов 8-12, выпускается в виде опытных образцов и серийно. Приемопередатчики 3 и 4 могут быть выполнены, например, на изделии «Барс-МА», приемопередатчики 5 и 6 - на изделии «Барс-МВ», блок 1 управления - на изделии «Брик», модем 12 - на сигнальном процессоре, антенны 9 и 11 - на изделиях АКШВ-324 и АСВ-МВ2 соответственно. Узлы комплекса могут быть выполнены и на других серийных устройствах [11]. Блок 2 переключения интерфейсов может быть выполнен, например, на управляемых коммутаторах, конструктивно размещаемых в блоке 1 управления или в приемопередатчиках 3 и 4, 5 и 6. ЧРУ 8 и 10 могут быть выполнены, например, с помощью набора фильтров верхних и нижних частот.

Применение современного отвечающего требованиям концепции ИКАО CNS/ATM комплекса бортовых средств цифровой связи позволяет получить следующие преимущества:

1. В области связи:

- повышение эффективности линий цифровой радиосвязи «воздух - земля» за счет использования двух (ОВЧ и ВЧ) диапазонов частот и нескольких режимов работы комплекса (речевой, ACARS, VDL-2, VDB и других);

- увеличение объема принимаемых и обрабатываемых данных в блоке управления;

- снижение нагрузки на экипаж и уменьшение субъективных ошибок при ведении связи;

- взаимодействие видов применения линий передачи данных, особенно при наличии помех в эфире;

- повышение достоверности данных;

- переключение приемопередатчиков ВЧ-диапазона осуществляется автоматически с блока управления, что является оперативной операцией и не требует отвлечения экипажа от выполнения основных функций по управлению полетом;

- уменьшение мощности побочных излучений в эфир.

2. В области навигации:

- обеспечение навигационного обслуживания с высокой целостностью и точностью;

- повышение точности четырехмерной навигации за счет приема на ВС с наземной станции дифференциальных поправок;

- экономию расходов за счет исключения развертывания дополнительных наземных навигационных средств;

- прием и отображение на ПУИ 15 навигационных данных с наземного комплекса для использования экипажем на ВС и осуществления посадки ВС по 1 категории ICAO.

3. В области наблюдения:

- уменьшение ошибок в сообщениях ВС о местоположении;

- обеспечение наблюдения ВС в воздушном пространстве, не охваченном радиолокационным полем и за пределами прямой (оптической) видимости наземного комплекса;

- быстрое и эффективное реагирование диспетчера по АЗН сообщениям с воздушного судна на любые изменения профиля полета ВС;

- увеличение точности передаваемых данных о местоположении ВС и параметрах его движения.

Литература

1. В.В.Бочкарев, Г.А.Крыжановский, Н.Н.Сухих. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта. М.: Транспорт, 1999. 319 с.

2. AC №1401626, М. кл. Н04В 7/26, H04L 27/00, БИ №21, 1988.

3. Патент РФ №44907 U1, М. кл. Н04В 7/00, 2005.

4. Б.И.Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 2. Международная авиационная телекоммуникационная сеть ATN. Москва Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 2000, 286 с. Прототип.

5. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М.Тепляков и др. Под ред. И.М.Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982.

6. Уильям К. Ли. Техника подвижных систем связи. - М.: Радио и связь, 1985, 391 с.

7. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.

8. К.Э.Эрглис. Интерфейсы открытых систем. - М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 256 с.

9. А.А.Мячев. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 350 с.

10. В.В.Бортников, С.С.Ананченков. Помехоустойчивость двоичных сигналов в марковском канале с замираниями. - Изв. вузов MB и ССО СССР // Радиотехника, 1984, т.24, №10, - с.78-80.

11. Н.А.Голованов, В.В.Казаков, А.Д.Киселев. Интернациональная авионика на борту АН-148. // Мир авионики, 2005, №2. С.44-47.

12. Руководство по ВЧ-линии передачи данных (Doc9741 - AN/962). Издание первое. - ICAO, 2000, 148 с.

Изобретение относится к бортовым радиосистемам обмена данными и может быть использовано для информационного обмена между воздушными судами и наземными комплексами в каналах радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости данных, снижение уровня побочных радиоизлучений и выполнение требований по электромагнитной совместимости. Комплекс бортовых средств цифровой связи содержит два приемопередатчика ОВЧ-диапазона, два приемопередатчика ВЧ-диапазона, блок переключения интерфейсов, блок управления, модулятор-демодулятор(модем), пульт управления и индикации, частотно-разделительное устройство ВЧ-диапазона и частотно-разделительное устройство ОВЧ диапазона. 1 ил.

Комплекс бортовых средств цифровой связи (КБСЦС), состоящий из блока переключения интерфейсов, подключенного двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам блока управления, первого и второго приемопередатчиков ОВЧ-диапазона, первого и второго приемопередатчиков ВЧ-диапазона, шина управления блока управления подключена к входу блока переключения интерфейсов, отличающийся тем, что введены дополнительно модулятор-демодулятор (модем), соединенный двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами блока управления и блока переключения интерфейсов, частотно-разделительное устройство ВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ВЧ-диапазона и антенне ВЧ-диапазона, частотно-разделительное устройство ОВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ОВЧ-диапазона и антенне ОВЧ-диапазона, первый выход управления блока переключения интерфейсов соединен с модемом, второй выход управления блока переключения иентерфейсов - с входом первого приемопередатчика ОВЧ-диапазона, третий выход управления блока переключения интерфейсов - с входом частотно-разделительного устройства ОВЧ-диапазона, четвертый выход управления блока переключения интерфейсов - с входом второго приемопередатчика ОВЧ-диапазона, пятый выход управления блока переключения интерфейсов - с входом первого приемопередатчика ВЧ-диапазона, шестой выход управления блока переключения интерфейсов - с входом частотно-разделительного устройства ВЧ-диапазона, седьмой выход управления блока переключения интерфейсов - с входом второго приемопередатчика ВЧ-диапазона, вход/выход введенного пульта управления и индикации связан с соответствующим входом/выходом блока управления, низкочастотный вход/выход блока управления является первым входом/выходом комплекса, низкочастотный вход/выход блока переключения интерфейсов является вторым входом/выходом комплекса.