КОМПЛЕКС БОРТОВЫХ СРЕДСТВ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2021 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к авиационным комплексам радиосвязи и может быть использовано для обмена данными и речевой информацией в каналах радиосвязи «воздух-воздух» между воздушными судами (ВС), в каналах радиосвязи «воздух-земля» между ВС и наземными комплексами и в каналах радиосвязи «космос-воздух» в различных диапазонах от 2 МГц до 6 ГГц, при наличии как широкополосных естественных помех, так и узкополосных технических помех, а также для организации автоматического и автоматизированного обмена данными в специальных сетях авиационной связи.

В настоящее время применяется комплекс бортовых средств цифровой связи (КБСЦС) для обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием ВС и наземными службами [1], взятый за прототип.

К недостаткам данного КБСЦС следует отнести:

- отсутствие средств организации автоматического и автоматизированного обмена данными в каналах радиосвязи «воздух-воздух» между воздушными судами и в каналах радиосвязи «воздух-земля» между воздушными судами и наземными комплексами;

- наличие значительного количества линий обмена данными и управления вида «точка-точка».

Технические решения прототипа не позволяют организовать автоматическое доведение до пилота тактической информации и транслировать ее для взаимодействующих летательных аппаратов, а также не позволяют гибко и эффективно использовать ресурс бортовых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) при организации связи через каналы различных диапазонов.

Основная техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей комплекса бортовых средств цифровой радиосвязи, а именно реализация автоматического и автоматизированного обмена данными между взаимодействующими летательными аппаратами, оптимизация использования частотного ресурса радиоаппаратуры и вычислительного ресурса специализированных бортовых ЭВМ, а также улучшение массогабаритных характеристик за счет снижения количества внутрикомплексных соединителей.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплекс бортовых средств цифровой связи, включающий модуль управления и маршрутизации, подключенный по единой резервированной шине командно-информационного обмена и высокоскоростной шине передачи интегрированной информации к бортовой радиоэлектронной аппаратуре, а низкочастотными телефонными цепями к аудио гарнитуре пилота, трехканальный широкополосный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, модуль спутниковой связи, модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона, модуль защиты информации, подключенные к модулю управления и маршрутизации, при этом трехканальный широкополосный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона связан с модулем управления и маршрутизации низкочастотными телефонными цепями, дополнительно введен модуль обработки командно-навигационной информации, подключенный по высокоскоростной шине командно-информационного обмена к бортовой радиоэлектронной аппаратуре, а по высокочастотной линии обмена данными к трехканальному широкополосному модулю связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, при этом широкодиапазонный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, модуль спутниковой связи, модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона и модуль защиты информации подключены к модулю управления и маршрутизации по единой шине командно-информационного обмена, а модуль управления и маршрутизации снабжен дополнительной платой-концентратором, предназначенной для управления единой резервированной шиной командно-информационного обмена с использованием единого протокола обмена.

Состав и структура КБСЦР и его составных частей приведена на фиг. 1, 2, при этом источники питания и другие второстепенные элементы на фигурах не показаны.

На фиг. 1 приведен состав и структура комплекса бортовых средств цифровой радиосвязи, состоящего из шести основных модулей:

1 - модуль управления и маршрутизации (МУМ);

2 - трехканальный широкодиапазонный модуль связи (ШМС) ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона;

3 - модуль спутниковой связи (СКС);

4 - модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона;

5 - модуль защиты информации;

6 - модуль приемопередатчика СМВ диапазона;

7 - модуль обработки командно-навигационной информации.

На фиг. 2 приведены основные компоненты структуры модуля управления и маршрутизации 1:

8 - плата-концентратор;

9 - центральный процессор;

10 - телефонный модуль;

11 - плата интерфейсов.

Отличительными признаками предлагаемого КБСЦР являются:

- наличие модуля обработки командно-навигационной информации для организации автоматического и автоматизированного обмена данными, оптимизации использования частотного ресурса радиоаппаратуры и вычислительного ресурса специализированных бортовых ЭВМ;

- соединение составных частей комплекса при помощи единой резервированной шины командно-информационного обмена по топологии «звезда», что позволяет дополнительно оптимизировать использование вычислительного ресурса специализированных бортовых ЭВМ и улучшить общие массогабаритные характеристики комплекса.

КБСЦР представляет собой многоканальное устройство, которое предназначено для приема/передачи информации от бортового радиоэлектронного оборудования подвижного объекта к интегрированной антенной системе подвижного объекта в широком диапазоне радиоволн от 2 МГц до 6 ГГц, при наличии как широкополосных естественных помех, так и узкополосных технических помех, а также для организации автоматического и автоматизированного обмена данными в специальных сетях авиационной связи.

КБСЦР состоит из семи основных модулей, а именно: модуля управления и маршрутизации 1, трехканального широкодиапазонного модуля связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона 2, образующего канал ДКМВ диапазона и каналы МВ/ДМВ1 диапазона, модуля спутниковой связи 3, модуля приемопередатчика ДМВ2 диапазона 4, модуля защиты информации 5, модуля приемопередатчика СМВ диапазона 6, модуля обработки командно-навигационной информации 7. Структура комплекса приведена на фиг. 1.

Обмен информацией между модулями и подачу команд управления осуществляет МУМ 1 по соответствующим шинам управления и специализированным шинам высокоскоростного обмена данными (фиг. 1). МУМ 1 по единой резервированной шине командно-информационного обмена I и высокоскоростной шине передачи интегрированной информации II подключен к бортовой радиоэлектронной аппаратуре, а по низкочастотным аналоговым линиям III к аудио гарнитуре пилота. Трехканальный ШМС ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона 2, модуль СКС 3, модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона 4, модуль защиты информации 5 соединены по шине командно-информационного обмена VI с соответствующим входом/выходом МУМ 1. Модуль приемопередатчика СМВ диапазона 6 по высокоскоростной шине передачи интегрированной информации VII соединен с соответствующим входом/выходом МУМ 1. Цепями приема/передачи аналоговой речевой информации V МУМ 1 соединен с ШМС 2. Модуль обработки командно-навигационной информации 7 высокочастотной линией обмена данными VIII соединен с ШМС 2, а высокоскоростной шиной командно-информационного обмена IV с бортовой радиоэлектронной аппаратурой.

Структура модуля управления и маршрутизации 1 приведена на фиг. 2.

Модуль состоит из центрального процессора 9, соединенного внутренней высокоскоростной резервированной шиной с платой-концентратором 8, телефонным модулем 10 и платой интерфейсов 11. К входу/выходу платы-концентратора 8 подключена единая резервированная шина командно-информационного обмена VI, к входу/выходу процессора 9 подключена высокоскоростная шина передачи интегрированной информации VII, соответствующими входами и выходами телефонный модуль 10 подключен к цепям приема/передачи аналоговой речевой информации V, а низкочастотными аналоговыми линиями (III) телефонный модуль 10 соединен с аудио гарнитурой пилота, плата интерфейсов 11 соединена с бортовой радиоэлектронной аппаратурой по единой резервированной шине командно-информационного обмена (I) и высокоскоростной шине передачи интегрированной информации (II).

Работа комплекса основывается на принципах, идентичных общим принципам работы прототипа [2, 3] и принципам функционирования бортовых комплексов связи [4].

Модуль управления и маршрутизации 1 осуществляет управление и контроль состояния радиосвязных модулей 2-4, 6 и 7, а также модуля защиты информации 5. Дополнительно модуль управления и маршрутизации 1 обеспечивает коммутацию каналов радиосвязи и маршрутизацию пакетов цифровой радиосвязи.

Радиосвязные модули 2-4 и 6 обеспечивают аналого-цифровое преобразование принимаемых сигналов, цифро-аналоговое преобразование передаваемых сигналов, а также непосредственное управление параметрами передаваемых радиосигналов (частотой, мощностью, видом модуляции и т.д.). Дополнительно по шине командно-информационного обмена (VI) модули передают в модуль управления и маршрутизации 1 информацию о своем состоянии.

Также, как и в прототипе, радиосвязные модули 2-4 и 6 после получения от модуля управления и маршрутизации 1 речевой или телекодовой информации для передачи, а также информации о формировании радиочастотного тракта (частоте передачи, виде модуляции, скорости и т.д.), осуществляют синтез несущей частоты, модуляцию и усиление сигнала. При приеме информации радиосвязные модули 2-4 и 6 также проводят демодуляцию и аналого-цифровое преобразование сигнала с передачей полученной информации в модуль управления и маршрутизации 1. Но при этом, командно-информационный обмен между радиосредствами 2-4, модулем защиты информации 5 и модулем управления и маршрутизации 1 осуществляется по единой резервированной шине командно-информационного обмена (VI) по топологии «звезда», где каждый модуль связан с каждым, с использованием единого протокола асинхронного обмена, что позволяет улучшить массогабаритные характеристики КБСЦР и повысить эффективность использования бортового вычислителя из состава модуля управления и маршрутизации 1.

В состав модуля управления и маршрутизации 1 введена плата-концентратор 8, обеспечивающая последовательную выдачу команд управления и информации для радиосредств и модуля защиты информации 5, а также прием информации от радиосредств и раскрытой информации от модуля защиты информации 5. При поступлении информации от центрального процессора 9 или с платы интерфейсов 11, плата-концентратор 8 обеспечивает формирование информационных пакетов для передачи по единой резервированной шине командно-информационного обмена (VI) и буферизацию данных на время проведение командно-информационного обмена. Также плата-концентратор 8 отвечает за прием информации по единой резервированной шине командно-информационного обмена (VI) от радиосвязных модулей и модуля защиты информации 5 и передачу ее для обработки в центральный процессор 9 или напрямую на плату интерфейсов 11.

Модуль защиты информации 5 обеспечивает раскрытие принимаемой и закрытие передаваемой информации по алгоритмам криптозащиты в соответствии с типом информации (речевой или телекодовой).

В дополнительно введенном модуле обработки командно-навигационной информации 7 принятая по независимому радиоканалу информация преобразуется к формату исходных данных комплекса вооружений объекта размещения и автоматически передается по высокоскоростной шине командно-информационного обмена (IV) в управляющую систему летательного аппарата. По высокочастотной линии обмена данными (VIII) модуль обработки командно-навигационной информации 7 выдает в широкодиапазонный модуль связи 2 данные диагностики аппаратуры. Широкодиапазонный модуль связи 2 осуществляет по высокочастотной линии обмена данными (VIII) управление модулем обработки командно-навигационной информации 7 в части параметров радиоканала (частоты, модуляции и т.д.) в соответствии с условиями полета летательного аппарата.

Расширение функциональных возможностей комплекса в области связи состоит в следующем:

- введена дополнительно радиолиния командного-навигационного радиообмена, позволяющая в автоматическом режиме доводить до пилота прицельно-навигационную информацию комплекса вооружений объекта размещения;

- реализована возможность ведения автоматического и автоматизированного обмена навигационной информацией в интересах аппаратуры наведения летательного аппарата между взаимодействующими летательными аппаратами;

- оптимизирован внутренний информационный обмен комплекса;

- оптимизировано использование вычислительных ресурсов бортовых ЭВМ из состава комплекса связи.

Дополнительно улучшены массогабаритные характеристики КБСЦР. Предлагаемое техническое решение позволяет оптимизировать структуру информационного обмена в интересах пилота ЛА и повысить эффективность использования самолета размещения, в частности самолетов фронтовой авиации.

Литература:

1. Патент РФ №на полезную модель 118 494 (прототип).

2. Спецификация «Аринк-635».

3. Белоусов Е.Л., Корчагин В.М. Многофункциональная интегрированная система связи, навигации и опознавания // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания, №2-3, 2001, стр. 27-29.

4. Авиационные системы и комплексы радиосвязи. Под редакцией В.И. Тихонова. ВВИА им. Проф. Н.Е. Жуковского, Москва, 2007. с 683.

Изобретение относится к авиационным комплексам радиосвязи и может быть использовано для обмена данными и речевой информацией в каналах радиосвязи «воздух-воздух» между воздушными судами, в каналах радиосвязи «воздух-земля» между воздушными судами и наземными комплексами и в каналах радиосвязи «космос-воздух» Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет автоматического и автоматизированного обмена данными, оптимизации использования частотного ресурса радиоаппаратуры и вычислительного ресурса бортовых ЭВМ. Для этого введен модуль обработки командной информации, а блоки из состава комплекса соединены единой резервированной высокоскоростной шиной командно-информационного обмена, для управления которой модуль управления и маршрутизации снабжен дополнительной платой-концентратором. 2 ил.

Комплекс бортовых средств цифровой радиосвязи, включающий модуль управления и маршрутизации, подключенный по единой резервированной шине командно-информационного обмена и высокоскоростной шине передачи интегрированной информации к бортовой радиоэлектронной аппаратуре, а низкочастотными телефонными цепями к аудиогарнитуре пилота, трехканальный широкополосный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, модуль спутниковой связи, модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона, модуль защиты информации, подключенные к модулю управления и маршрутизации, при этом трехканальный широкополосный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона связан с модулем управления и маршрутизации низкочастотными телефонными цепями, отличающийся тем, что дополнительно введен модуль обработки командно-навигационной информации, подключенный по высокоскоростной шине командно-информационного обмена к бортовой радиоэлектронной аппаратуре, а по высокочастотной линии обмена данными к трехканальному широкополосному модулю связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, при этом широкодиапазонный модуль связи ДКМВ-МВ/ДМВ1 диапазона, модуль спутниковой связи, модуль приемопередатчика ДМВ2 диапазона и модуль защиты информации подключены к модулю управления и маршрутизации по единой шине командно-информационного обмена, а модуль управления и маршрутизации выполнен с возможностью управления единой резервированной шиной командно-информационного обмена с использованием единого протокола обмена, с возможностью формирования информационных пакетов для передачи по единой резервированной шине командно-информационного обмена и буферизации данных на время проведения командно-информационного обмена.