АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ОБМЕНА ДАННЫМИ МОБИЛЬНОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2017 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к области телекоммуникаций мобильных объектов и может быть использовано для реализации информационного обмена между летательными аппаратами (ЛА), перемещающимися с большой скоростью.

Аппаратно-программный комплекс обмена данными предназначен для устанавки на летательных аппаратах. Одной из его составных частей является бортовой вычислительный комплекс, который функционально образует бортовую вычислительную систему (БВС).

Структура БВС рассматривается как аппаратурная реализация архитектуры, выполненная с ориентацией на конкретное применение. В настоящее время построение бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) самолетов характеризуется длительным сроком разработки, зачастую достигающим 10-15 лет, и высокими затратами на создание отдельных подсистем и комплекса в целом. Для решения каждой задачи, как правило, разрабатывается своя модификация бортовой ЭВМ, а в подсистемах комплекса, даже при практически одинаковых требуемых ресурсах, используются машины с различной архитектурой, создаваемые разными разработчиками. Вопросы унификации средств вычислительной техники, используемых для построения БВС, решаются недопустимо медленно. Такой подход к построению БВС в сочетании с используемыми принципами построения структуры, как отдельной бортовой ЭВМ, так и системы в целом, приводит к повышению стоимости аппаратных и программных средств, к увеличению эксплуатационных расходов. Более того, бортовые ЭВМ и вычислительная система нередко морально устаревают уже в процессе самой разработки [1].

Такие принципы организации БВС исчерпали практически все свои возможности. Их основные качества, принципиально изменившие в свое время подходы к комплексированию бортового оборудования и стимулировавшие развитие цифровой авионики, перестали отвечать постоянно возрастающим требованиям к БРЭО [1].

Современными тенденциями развития БВС являются:

- применение унифицированных высокопроизводительных бортовых вычислительных модулей;

- минимизация количества вычислительных средств;

- программная реализация функционала разных подсистем ЛА.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является управляющий

аппаратно-программный комплекс обмена данными мобильного объекта, описанный в патенте на полезную модель №38433 [2] и взятый за прототип.

Прототип относится к системам обмена данными между летательными аппаратами и предназначен для обеспечения устойчивой связи в условиях постоянно и с большой скоростью изменяющейся структуры системы связи, использующей в зависимости от сложившейся ситуации разные диапазоны при организации каналов связи для обмена информацией с учетом дальности между взаимодействующими объектами. В состав аппаратно-программного комплекса прототипа входят: бортовой вычислительный комплекс, состоящий из закрепленных на общей раме четырех системных блоков и двух блоков сопряжения, аналого-цифровой дисплей, рулонно-телеграфный аппарат, аппаратура передачи данных (АПД), аппаратура радиосвязи (АР), устройство вода данных (УВД) [2].

Прототипу присущи следующие недостатки:

1. Большое количество вычислительных блоков приводит к увеличенным массогабаритным характеристикам и повышенному энергопотреблению аппаратно-программного комплекса. На каждый комплекс задач, реализованный программными модулями, выделен отдельный вычислительный блок. Всего в комплексе используется 4 системных блока, закрепленных на общей раме и взаимодействующих друг с другом.

2. Применение специализированных блоков сопряжения приводит к увеличенным массогабаритным характеристикам, повышенному энергопотреблению и низкому уровню унификации.

3. Большое количество технических средств приводит к снижению показателей надежности и увеличению стоимости комплекса.

4. Использование низкоскоростных интерфейсов информационного обмена вычислительных блоков с периферийным оборудованием, аппаратурой передачи данных и средствами связи обусловливает низкую производительность аппаратно-программного комплекса.

5. Наличие в составе комплекса рулонного телеграфного аппарата также приводит к увеличенным массогабаритным характеристикам и повышенному энергопотреблению.

6. Отсутствует возможность передавать по каналам связи сообщения внешних источников/потребителей информации (ВИПИ).

Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение уровня унификации, надежности и производительности аппаратно-программного комплекса, уменьшение его стоимости и массогабаритных показателей, снижение сложности эксплуатации средств (систем) обмена данными, а также расширение области функционального применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппаратно-программном комплексе обмена данными мобильного объекта, состоящем из бортового вычислительного комплекса, подключенного двухсторонними связями к графическому дисплею (ГД), устройству ввода данных (УВД) и аппаратуре передачи данных (АПД), которая имеет отдельный интерфейс для обмена данными с аппаратурой радиосвязи (АР), бортовой вычислительный комплекс, обеспечивающий взаимодействие с АПД, АР, ГД, УВД, подключен двухсторонними связями к внешнему источнику/потребителю информации и представляет собой интегрированный вычислительный блок с входящими в его состав контроллерами унифицированных информационных интерфейсов и программным модулем для осуществления телеграфной связи.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого аппаратно-программного комплекса, где обозначено:

1 - интегрированный вычислительный блок;

2 - графический дисплей;

3 - устройство ввода данных;

4 - аппаратура передачи данных;

5 - аппаратура радиосвязи;

6 - внешний источник/потребитель информации.

Основное отличие предлагаемого аппаратно-программного комплекса обмена данными мобильного объекта от прототипа состоит в том, что входящий в его состав бортовой вычислительный комплекс представляет собой один интегрированный вычислительный блок с входящими в его состав: программным модулем для осуществления телеграфной связи, контроллерами унифицированных информационных интерфейсов Ethernet, USB, SVGA, ГОСТ 18977-79 и ГОСТ РВ 52070-2003, позволяющими взаимодействовать с АПД для обмена сообщениями по каналам связи, с ГД для вывода оператору полученной информации, с УВД для набора оператором сообщений, выдаваемых в АПД при передаче по каналам связи, с АР для настройки аппаратуры связи, с ВИПИ для получения от источника информации сообщений, которые необходимо выдать в канал, и выдачи потребителю информации принятых из канала сообщений, а также с внешним носителем информации для получения плановых данных, подготовленных заранее, и вывода информации, зарегистрированной в процессе функционирования аппаратно-программного комплекса. Интегрированный вычислительный блок является не только источником/приемником информации, но и промежуточным звеном в канале связи, выполняющим функции обработки и передачи данных, сформированных во внешних источниках информации или предназначенных для внешних потребителей информации.

Аппаратно-программный комплекс работает следующим образом. Получив сообщение, сформированное внешним источником информации 6 или набранное на устройстве ввода данных 3, интегрированный вычислительный блок 1 определяет необходимость его передачи по каналам связи и, выполняя процедуры сеансового, транспортного, сетевого и канального уровней, выдает сформированный информационный пакет в АПД 4. АПД 4 осуществляет криптографическое шифрование и помехоустойчивое кодирование информационного пакета, после чего отправляет полученную кодограмму в АР 5 для выдачи в радиоканал.

При получении из АР 5 кодограммы, принятой по радиоканалу, АПД 4 снимает помехоустойчивый код и криптографическое шифрование и передает полученный информационный пакет в интегрированный вычислительный блок 1. С полученным информационным пакетом интегрированный вычислительный блок 1 выполняет процедуры канального, сетевого, транспортного и сеансового уровней, и после анализа адресной информации полученного сообщения выдает его во внешний источник/потребитель информации 6 или на графический дисплей 2.

Заявленное изобретение по сравнению с прототипом позволяет обеспечить улучшение следующих характеристик аппаратно-программного комплекса обмена данными мобильного объекта:

1. Снижение массогабаритных характеристик, уменьшение энергопотребления и стоимости за счет применения одного интегрированного вычислительного блока для решения всех задач по обеспечению обмена информацией и за счет программной реализации функций рулонного телеграфного аппарата;

2. Обеспечение высокого уровня унификации за счет применения унифицированных интерфейсов информационного обмена интегрированного вычислительного блока с периферийным оборудованием, АПД и средствами связи;

3. Расширение области функционального применения за счет реализации возможности передачи по каналам связи сообщений ВИПИ.

4. Сокращение времени на техническое обслуживание аппаратно-программного комплекса по причине уменьшения количества технических средств, входящих в состав комплекса.

Заявленный аппаратно-программный комплекс обмена данными мобильного объекта предназначен для реализации функций канального, сетевого, транспортного и частично сеансового уровней эталонной базовой модели открытых систем [3], а также для управления аппаратурой связи с учетом специфики авиационной связи, а именно постоянного и быстроменяющегося положения в пространстве летательных аппаратов.

Литература:

1. Статья «Этапы развития электронно-вычислительных машин», адрес интернет-ресурса: http://neparsya.net/referat/informatics/etapyi_razvit_EVM.

2. Патент РФ №38433 (прототип).

3. ГОСТ 28906-91 «Система обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель» (ИСО 7498-84, ИСО 7498-84, доп. 1-84).

Изобретение относится к области телекоммуникаций мобильных объектов и может быть использовано для реализации информационного обмена между летательными аппаратами, перемещающимися с большой скоростью. Основной технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение уровня унификации, надежности и производительности аппаратно-программного комплекса обмена данными мобильного объекта, уменьшение его массогабаритных показателей и стоимости, а также снижение сложности эксплуатации средств (систем) обмена данными за счет применения в качестве бортового вычислительного комплекса одного интегрированного вычислительного блока для решения всех задач по обеспечению обмена информацией и программной реализации функций рулонного телеграфного аппарата. 1 ил.

Аппаратно-программный комплекс обмена данными мобильного объекта, состоящий из бортового вычислительного комплекса, подключенного двухсторонними связями к графическому дисплею (ГД), устройству ввода данных (УВД) и аппаратуре передачи данных (АПД), которая имеет отдельный интерфейс для обмена данными с аппаратурой радиосвязи (АР), отличающийся тем, что бортовой вычислительный комплекс, обеспечивающий взаимодействие с АПД, АР, ГД, УВД, подключен двухсторонними связями к внешнему источнику/потребителю информации и представляет собой интегрированный вычислительный блок с входящими в его состав контроллерами унифицированных информационных интерфейсов и программным модулем для осуществления телеграфной связи.