УСТРОЙСТВО СВЯЗИ КАБИНЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2018 года по МПК H04B7/185 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам связи, обеспечивающим связь из летательного аппарата с сетью данных связи и/или локализации.

Уровень техники

Летательный аппарат часто снабжают устройствами связи, которые обеспечивают связь с сетью данных и/или локализации. Сеть данных является сетью типа IRIDIUM (сеть передачи данных через спутниковую группировку), а сеть локализации является сетью типа GPS (“Global Positioning System” на английском языке). Как правило, устройства связи включают в себя системы передачи/приема и антенны.

Как известно, летательный аппарат снабжен несколькими антеннами, каждая из которых предназначена для отдельной сети. Кроме того, чтобы не создавать помех для электронной аппаратуры летательного аппарата, эти антенны расположены на корпусе летательного аппарата.

Однако это связано с определенными проблемами.

Действительно, если какое-либо оборудование предусмотрено на корпусе летательного аппарата, необходимо пересмотреть всю конструкцию последнего по совершенно очевидным соображениям безопасности. Это создает тем больше проблем, чем больше число антенн.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранение по меньшей мере одного из этих недостатков.

В связи с этим изобретением предложено устройство связи, предназначенное для размещения в кабине летательного аппарата, при этом устройство содержит:

- антенный блок, выполненный с возможностью передачи и приема данных связи в первой полосе частот сети связи и приема данных локализации во второй полосе частот сети локализации, при этом указанный антенный блок содержит антенну с круговой диаграммой направленности вокруг главной оси, причем ее излучение является максимальным в направлении этой главной оси, и систему ограничения излучения, выполненную с возможностью ограничения излучения за пределами указанной оси антенны;

- модем, соединенный с антенной и выполненный с возможностью обеспечения передачи и приема данных связи через сеть связи;

- приемник данных локализации.

Предпочтительно изобретение может быть дополнено следующими отличительными признаками, рассматриваемыми отдельно или в любой технически возможной комбинации:

- устройство содержит цилиндрический корпус, имеющий камеру, выполненную с возможностью размещения в ней антенного блока, модема и приемника данных локализации; крышку, выполненную с возможностью крепления на указанном цилиндрическом корпусе с регулированием по ориентации, при этом на указанной крышке расположен антенный блок для ориентации указанного антенного блока;

- крышка закреплена на корпусе при помощи по меньшей мере одного шарнира, позволяющего ориентировать указанную крышку относительно указанного корпуса;

- система ограничения излучения представляет собой узел, поглощающий радиочастоты, расположенный под антенной, и/или металлическую камеру, которая расположена вокруг и может выступать над антенной, и/или одно или несколько изолирующих колец;

- оно содержит систему крепления, выполненную с возможностью крепления указанного корпуса на стенке летательного аппарата, такой как гладкая поверхность, такая как лобовое стекло летательного аппарата или боковое стекло летательного аппарата;

- оно содержит детектор потери контакта, выполненный с возможностью прерывания радиоэлектрической передачи антенного блока при обнаружении потери контакта между указанным устройством и стенкой летательного аппарата;

- оно содержит систему связи, выполненную с возможностью образования точки доступа к беспроводной сети, такой как сеть Wi-Fi, при этом сеть связи является доступной на расстоянии через точку доступа;

- антенна содержит плоскость массы, диэлектрическую подложку, расположенную на указанной плоскости массы, излучающий элемент, расположенный на указанной диэлектрической подложке, множество вырезов, выполненных на указанной плоскости массы с целью контроля и получения достаточной рабочей полосы, чтобы указанная антенна излучала в указанных первой и второй полосах частот.

Объектом изобретения является также летательный аппарат, содержащий кабину, содержащую лобовое стекло и заявленное устройство связи. Изобретение имеет целый ряд преимуществ.

Оно обеспечивает техническое решение, являющееся съемным, переносным и универсальным по возможностям своего соединения. Кроме того, благодаря своей миниатюрности, оно обеспечивает небольшой размер и небольшую массу при незначительном габарите оборудования и работу без проводной связи в кабине летательного аппарата. Оно позволяет также охватывать достаточно широкую рабочую частотную полосу для передачи и приема данных связи в первой полосе частот сети связи и для приема данных локализации во второй полосе частот сети локализации.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки, задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве иллюстративного и не ограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявленного устройства связи;

на фиг. 2 схематично показан летательный аппарат, внутри которого расположено заявленное устройство с демонстрацией нескольких возможностей размещения;

на фиг. 3 показано устройство связи в соответствии с изобретением;

на фиг. 4а и 4b показано заявленное устройство связи, вид в разрезе и вид в перспективе снизу соответственно;

на фиг. 5а и 5b показан антенный блок заявленного устройства связи, содержащий антенну и систему ограничения излучения в соответствии с несколькими вариантами осуществления изобретения, вид в разрезе и вид сверху соответственно.

На всех фигурах подобные элементы имеют одинаковые обозначения.

Осуществление изобретения

Показанное на фиг. 1 устройство D связи, предназначенное для размещения в кабине летательного аппарата, содержит антенный блок А, выполненный с возможностью передачи и приема данных связи в первой полосе частот сети связи и приема данных локализации во второй полосе частот сети локализации.

Антенна 1 имеет круговую диаграмму направленности вокруг главной оси, при этом излучение является максимальным в направлении этой главной оси.

Учитывая, что устройство связи предназначено для размещения в кабине летательного аппарата, антенный узел А содержит систему 2 ограничения излучения, выполненную с возможностью ограничения излучения за пределами главной оси антенны 1.

Устройство D связи можно расположить в нескольких местах в кабине летательного аппарата. Как показано на фиг. 2, устройство можно расположить либо в кабине экипажа летательного аппарата AF, либо в нескольких разных местах в пространстве, предназначенном для пассажиров.

Как показано на фиг. 1, устройство связи дополнительно содержит модем 2, соединенный с антенной 1 и выполненный с возможностью обеспечения передачи и приема данных связи через сеть связи, и приемник 4 данных локализации типа GPS.

Антенна 1 является двухполосной и может передавать и принимать данные связи в сети связи IRIDIUM. Сеть IRIDIUM является сетью орбитальных спутников связи. Эта сеть может обеспечивать круглосуточную связь и покрытие по всему миру, в том числе в областях полярных кругов.

Разумеется, устройство связи может работать с любой другой сетью орбитальных или геостационарных спутников связи, если только используемый модем 2 является модемом для необходимой сети связи. Вместе с тем, следует отметить, что некоторых из этих различных сетей не обеспечивают глобальное покрытие и/или непрерывный режим работы.

Приемник 4 данных локализации позволяет в любой момент локализовать посредством геопозиционирования устройство связи и, следовательно, летательный аппарат или транспортное средство, на котором оно установлено. Кроме географических координат, система GPS выдает следующие данные: среднее время по Гринвичу, высоту, скорость относительно земли, курс и т.д. Предпочтительно приемник данных локализации автоматически выдает эти данные с определенным шагом времени, соответствующим средству, в котором он установлен, и/или с каждым сообщением или данными, передаваемыми устройством связи.

Для обеспечения управления, с одной стороны, передачей/приемом в сети связи и, с другой стороны, приемом данных локализации, поступающих из сети локализации, устройство связи содержит блок 6 управления. Этот блок позволяет управлять всеми линиями связи и назначать приоритеты соединения (экипаж и/или пассажиры). Он управляет также внутренней и внешней работой всей системы и имеет функциональные возможности для активного управления и контроля уровней передачи и приема различных используемых сетей (Iridium и Локализация). Кроме того, он имеет программное обеспечение, позволяющее уплотнять и разуплотнять данные, а также функции шифровки и дешифровки данных.

Устройство связи может образовать точку доступа к беспроводной сети, такой как сеть Wi-Fi, при этом сеть связи является доступной на расстоянии через точку доступа.

Таким образом, через полученную точку доступа мобильные устройства связи могут получать доступ к сети передачи данных, при этом точка доступа обеспечивает передачу сообщений или данных от мобильных устройств на борту летательного аппарата (когда устройство связи расположено в кабине летательного аппарата) конечному адресату или в конечную сеть через сеть передачи данных.

Для этого устройство связи содержит блок 7 беспроводной связи. В частности, точка доступа является точкой доступа Wi-Fi. Для этого блок 7 беспроводной связи содержит карту Wi-Fi (не показана) для создания точки доступа, а также антенну Wi-Fi (не показана).

Устройство связи содержит батарею 5, которая предпочтительно обладает большой автономией, то есть позволяет устройству связи работать как минимум пять часов без перерыва. Предпочтительно батарея 5 является заряжаемой и соединена с компонентами устройства связи, нуждающимися в электрическом питании.

Как показано на фиг. 3, устройство связи содержит также цилиндрический корпус 8, содержащий камеру 9, выполненную с возможностью размещения в ней компонентов указанного устройства, и крышку 10, выполненную с возможностью крепления с регулированием своей ориентации на указанном цилиндрическом корпусе. На крышке 10 находятся антенна 1 и система 2 ограничения, при этом ориентацию антенного блока (антенна с системой ограничения) можно регулировать относительно корпуса 8. Это позволяет расположить устройство в определенном месте, при этом антенну 1 с ее системой 2 ограничения можно ориентировать отдельно.

Чтобы ориентировать крышку 10 относительно корпуса 8, устройство связи содержит один или несколько шарниров 11. Разумеется, можно предусмотреть другие типы компонентов, позволяющих ориентировать крышку 10 относительно корпуса 8.

Предпочтительно система 2 ограничения излучения может быть выполнена в разных вариантах (см. ниже).

Чтобы закрепить корпус на гладкой поверхности, такой как лобовое стекло летательного аппарата или боковое стекло летательного аппарата, устройство связи содержит систему 12 крепления.

Система 12 крепления может быть выполнена в разных вариантах.

Речь может идти о присоске, снабженной вакуумным насосом, которую можно крепить на любой гладкой поверхности, такой как лобовое стекло, боковое стекло или иллюминатор в кабине экипажа или в салоне. Эта присоска может разворачиваться от основания корпуса или на боковой стороне корпуса (см. фиг. 3).

Речь может также идти о системе сцепления типа системы Velcro®, охватываемую часть которой крепят на корпусе 8, а охватывающую часть крепят на внутренней обшивке летательного аппарата или на аксессуарах или на любой другой части, на которой можно разместить эту охватывающую часть.

Устройство D связи должно быть выполнено с возможностью отключения, как только устройство связи перестает входить в контакт с опорой крепления в летательном аппарате (например, со стеклянной стенкой). Действительно, в этом случае устройство связи может мешать работе летательного аппарата.

Для этого устройство связи содержит детектор DET потери контакта, выполненный с возможностью обнаружения отсоединения устройства от его опоры в летательном аппарате.

Этот детектор DET предназначен для прерывания радиоэлектрической передачи антенны 1, если потерян контакт со стеклянной стенкой летательного аппарата. Эта дополнительная мера безопасности позволяет избежать любого риска радиоэлектрической передачи, предназначенной для людей или инструментов на борту летательного аппарата.

Предпочтительно внутри камеры 9 устройства связи установлен один или несколько прерывателей типа нажимной кнопки таким образом, чтобы только часть кнопки выступала из камеры 9 в сторону стекла. При обычно разомкнутом прерывателе электрическое соединение происходит при нажатии на кнопку. Крепление заявленного устройства на стеклянной стенке приводит к нажатию на кнопку или кнопки. В этом номинальном положении устанавливается электрическое соединение, и антенна 1 может работать.

В случае отсоединения устройства от стенки, нажатие на кнопочный прерыватель прекращается. Электрическое соединение прерывается.

В варианте детектор потери контакта может использовать другие типы датчиков, таких как прерыватель нажатия или индуктивный детектор, или емкостной детектор, или оптический детектор. Например, если камера закреплена вблизи металлической части на краю стекла, индуктивный детектор обнаруживает потерю контакта с металлической стенкой летательного аппарата.

Предпочтительно антенна 1 является антенной, описанной в патенте FR 2912266 В1 и показанной в разрезе и в перспективе снизу на фиг. 4а и 4b соответственно. Эта антенна содержит плоскость массы 13, диэлектрическую подложку 14, расположенную на плоскости массы 13, излучающий элемент 15, расположенный на диэлектрической подложке 14, множество вырезов 16, выполненных на плоскости массы 13 с целью контроля и получения достаточной рабочей полосы, чтобы указанная антенна излучала в указанных первой и второй полосах частот. Как показано на фиг. 4b, в плоскости массы 13 выполнены восемь тонких вырезов 16. Эта антенна излучает вдоль главной оси Х.

Для обеспечения питания антенны 1 она содержит коаксиальный зонд 18, соединенный с излучающим элементом 15.

Антенна 1 имеет общую круглую форму.

Такая антенна обеспечивает одновременно передачу или прием данных связи и прием данных локализации.

Кроме того, антенна является всенаправленной и имеет небольшой размер. Диаметр диэлектрической подложки 14 составляет порядка λ/3, а ее толщина составляет порядка λ/30, где λ является средней длиной волны рабочих частот устройства связи.

Предпочтительно, чтобы улучшить возможности и характеристики антенны, антенна 1 содержит фильтры (не показаны) и специальные предусилители (не показаны).

Система 2 ограничения излучения может быть выполнена в разных вариантах.

На фиг. 5а и 5b показан антенный блок А с тремя возможными вариантами осуществления системы 2 ограничения, обозначенными 2₁, 2₂, 2₃. Каждый из вариантов осуществления системы 2 ограничения можно использовать отдельно или в комбинации с другими.

Согласно первому варианту осуществления, система 2 ограничения представляет собой узел 2₁, поглощающий радиочастоты и расположенный под антенной 1. Например, поглощающий узел выполнен из материала типа пеноматериала с наполнителем из частиц углерода и имеет толщину порядка 2-5 см.

В случае, когда система 2 ограничения является поглощающим узлом, устройство D связи содержит радиочастотный соединитель 19, соединенный с коаксиальным зондом 18 антенны 1, радиочастотный провод 29, подсоединенный между соединителем 19 и радиочастотным переходом 21.

Согласно второму варианту осуществления, система 2 ограничения представляет собой металлическую камеру 2₂, которая расположена вокруг и может выступать над антенной 1.

Согласно третьему варианту осуществления, система ограничения выполнена в виде одного или нескольких изолирующих колец 2₃, расположенных вокруг антенны 1.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для размещения в кабине летательного аппарата. Технический результат состоит в повышении надежности связи. Для этого устройство содержит: антенный блок, выполненный с возможностью передачи и приема данных связи в первой полосе частот сети связи и приема данных локализации во второй полосе частот сети локализации, при этом указанный антенный блок содержит антенну с круговой диаграммой направленности вокруг главной оси, причем ее излучение является максимальным в направлении этой главной оси, и систему ограничения излучения, выполненную с возможностью ограничения излучения за пределами указанной оси антенны; модем, соединенный с антенной и выполненный с возможностью обеспечения передачи и приема данных связи через сеть связи; приемник данных локализации. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство (D) связи, предназначенное для размещения в кабине летательного аппарата (AF), при этом устройство (D) содержит:

- антенный блок (А), выполненный с возможностью передачи и приема данных связи в первой полосе частот сети связи и приема данных локализации во второй полосе частот сети локализации, при этом указанный антенный блок (А) содержит антенну (1) с круговой диаграммой направленности вокруг главной оси, причем ее излучение является максимальным в направлении этой главной оси, и систему (2) ограничения излучения, выполненную с возможностью ограничения излучения за пределами указанной оси антенны (1),

- модем (3), соединенный с антенной и выполненный с возможностью обеспечения передачи и приема данных связи через сеть связи,

- приемник (4) данных локализации,

- цилиндрический корпус (8), содержащий камеру (9), выполненную с возможностью размещения в ней антенного блока (А), модема и приемника данных локализации, и

- крышку (10), выполненную с возможностью крепления на указанном цилиндрическом корпусе с регулированием по ориентации, при этом на указанной крышке (10) расположен антенный блок (А) для ориентации указанного антенного блока (А).

2. Устройство связи по п. 1, в котором крышка (10) закреплена на корпусе (8) при помощи по меньшей мере одного шарнира (11), позволяющего ориентировать указанную крышку (10) относительно указанного корпуса (8).

3. Устройство связи по п. 1 или 2, в котором система (2) ограничения излучения представляет собой узел (2₁), поглощающий радиочастоты, расположенный под антенной (1), и/или металлическую камеру (2₂), распложенную вокруг и выполненную с возможностью выступать над антенной (1), и/или по меньшей мере одно или несколько изолирующих колец (2₃).

4. Устройство связи по одному из пп. 1–3, содержащее систему крепления, выполненную с возможностью крепления указанного корпуса на стенке летательного аппарата, такой как гладкая поверхность, такая как лобовое стекло летательного аппарата или боковое стекло летательного аппарата.

5. Устройство связи по п. 4, содержащее детектор (DET) потери контакта, выполненный с возможностью прерывания радиоэлектрической передачи антенного блока при обнаружении потери контакта между указанным устройством и стенкой летательного аппарата.

6. Устройство связи по одному из пп. 1–5, содержащее систему (7) связи, выполненную с возможностью образования точки доступа к беспроводной сети, такой как сеть Wi-Fi, при этом сеть связи является доступной на расстоянии через точку доступа.

7. Устройство связи по одному из пп. 1–6, в котором антенна (1) содержит плоскость массы (13), диэлектрическую подложку (14), расположенную на указанной плоскости массы, излучающий элемент (15), расположенный на указанной диэлектрической подложке (14), множество вырезов (16), выполненных на указанной плоскости массы (13) для контроля и получения достаточной рабочей полосы, чтобы указанная антенна излучала в указанных первой и второй полосах частот.

8. Летательный аппарат, содержащий кабину, содержащую лобовое стекло и устройство связи по одному из пп. 1–7.