Автономный быстроразворачиваемый мобильный комплекс радиосвязи КВ, УКВ диапазонов Российский патент 2024 года по МПК H01Q1/28 H04B7/26 

Предлагаемое устройство относится к радиотехнике, а именно к области разработки мобильных комплексов связи (КС) и мобильных антенных систем (АС) и может быть использовано при разработке и проектировании подвижных радиостанций и антенн в диапазоне частот от 2 МГц и выше.

Известна тросовая антенная система для средневолнового вещания (Патент Японии №1157602, опубл. 20.06.1989 г., H01Q 1/14, H01Q 9/34). Данная антенная система представляет собой вертикальный вибратор, поддерживаемый на необходимой высоте воздушным шаром.

Недостатком данной тросовой антенной системы является ограниченный диапазон рабочих частот (только СВ) сужающий область применения, а также невозможность использования в автоматизированных мобильных комплексах связи и ретрансляции ввиду крайне сложной конструкции.

Известен «Автономный быстроразворачиваемый комплекс связи» с БПЛА для ретрансляции сигналов стандарта LTE и видеонаблюдения, используемый при эксплуатации нефтегазовых месторождений в жестких условиях Арктики и Сибири, продемонстрированный в Новосибирске на международном форуме «Технопром-2023», с применением, в качестве ретранслятора, так называемого дрона «Квазимачта» с кабель-тросом длиной до 150 м, по которому подается питание двигателей дрона и передающих антенн, размещаемых на дроне. Аналог описан в сети «Интернет» в статье: «Заводские испытания автономного быстроразворачиваемого комплекса связи»: ссылка.

Комплекс размещается стационарно в 40 футовом стандартном перевозимом транспортном контейнере с тремя секциями:

секцией размещения СЭС (система электроснабжения с дизель генератором),

секцией передающих и приемных устройств,

секцией аэроплатформы, с двумя коптерами и кабель-тросами, и может обслуживать территорию с радиусом около 50 км, относительно точки его установки (прямая видимость) в автоматическом режиме по сигналам управления. Такая конструкция позволяет организовать аварийную сотовую связь при ремонтных работах на скважинах и других объектах.

К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченную функциональность в виде недостаточной дальности связи в УКВ диапазоне, отсутствие оборудования связи КВ диапазона с большой дальностью, невозможность работы в движении, что было бы желательно для организации связи в условиях крайнего Севера и чрезвычайных ситуаций.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является «Многодиапазонный ретранслятор радиосвязи на привязном аэростате» по патенту РФ 2537798, H01Q 1/28, принятый за прототип.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства-прототипа, где обозначено:

1 – автомобиль управления (первое транспортное средство);

1.1 – кабель-канат (кабель-трос);

2.1 – аэростат (беспилотный летательный аппарат (БПЛА);

2.2 – канаты привязного аэростата;

4 – сцепное устройство;

5 – индуктивность;

6 – бортовые средства связи;

7 – фалы аэростата.

Многодиапазонный ретранслятор радиосвязи на привязном аэростате содержит аэростат 2.1 с бортовыми средствами связи 6, к которым подключен кабель-канат 1.1, нижний конец которого подключен к автомобилю управления 1, в состав которого входят источник электропитания аэростата и бортовых средств связи, полосовые и режекторные фильтры, радиостанция СДВ-СВ диапазона (на фиг. 1 не показаны). При этом кабель-канат 1.1 является приемопередающей антенной для мобильной наземной радиостанции СДВ-СВ диапазонов частот, а также используется для электропитания ретранслятора связи на привязном аэростате. Канаты 2.2 используются для швартовки и удержания аэростата 2.1 на земле. Фалы аэростата 7 соединены в общей точке и через сцепное устройство 4 механически соединены с кабель-канатом 1.1. Индуктивность 5 включена в разрыв жилы электропитания на расстоянии, равном λmin /4 от земли, где λmin - минимальная длина волны диапазона рабочих частот радиостанции. Индуктивность 5 обладает минимальным сопротивлением по постоянному току для питания бортовых средств многодиапазонного ретранслятора радиосвязи (РТРС) и одновременно является нагрузкой для переменного тока, что обеспечивает работу радиостанции в широком (СДВ-СВ) диапазоне частот.

Устройство-прототип позволяет осуществлять связь и ретрансляцию сигналов в указанных диапазонах частот для стационарных и подвижных объектов на территориях и акваториях РФ, имеющих условия и инфраструктуру для развертывания и эксплуатации аэростатов.

К недостаткам прототипа следует отнести низкую мобильность объекта (объект практически полустационарный при работе в диапазонах СДВ-СВ, с учетом длины рабочей волны и веса кабеля), малую надежность, высокую стоимость аэростата (с учетом его объема) и сложность его обслуживания в полевых условиях, высокую заметность для оптической и радиоэлектронной разведки, невозможность работы в движении, что обеспечило бы его защиту от поражения в пределах досягаемости огневых средств противника при использовании в конфликтных зонах. Также на нем отсутствует оборудование для ведения КВ связи, имеющее бОльшую востребованность и функциональность с повышенной дальностью, в различных гражданских и военных структурах управления (МЧС, МО, морской флот, РЖД и других).

Задача – повышение уровня автоматизации, автономности и надежности комплекса связи при эксплуатации в подвижном варианте, а также обеспечение работы в движении для повышения безопасности в конфликтных зонах и адаптация комплекса связи для использования в качестве КВ радиостанции и ретранслятора тактического звена.

Для решения поставленной задачи в автономный быстроразворачиваемый мобильный комплекс радиосвязи КВ, УКВ диапазонов, содержащий беспилотный летательный аппарат (БПЛА), кабель-трос, выполненный с функцией тросовой антенны КВ диапазона, а также источник электропитания бортовых устройств и наземной радиостанции, расположенных на первом транспортном средстве, согласно изобретению, введены второе транспортное средство – мобильная аэроплатформа, для размещения, по меньшей мере, одного БПЛА; на первом транспортном средстве расположены антенны для наземной оперативной связи: рамочная антенна зенитного излучения КВ диапазона и антенны УКВ, кабель-тросы на кабельных барабанах, при этом все БПЛА с установленными ретрансляционными диапазонными антеннами УКВ размещены на втором транспортном средстве, а в качестве БПЛА использованы коптеры с подключаемыми кабель-тросами.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1, 2 – первое и второе транспортное средство;

1.1, 1.2 – первый и второй кабель-тросы;

2.1, 2.2 – первый и второй беспилотные летательные аппараты (БПЛА);

3 – рамочная антенна первого транспортного средства для наземной оперативной связи.

Предлагаемый комплекс содержит первое 1 и второе 2 транспортные средства, например, на шасси автомобиля «КАМАЗ». В первом транспортном средстве 1 размещены источник электропитания бортовых устройств и наземной радиостанции КВ и УКВ диапазонов (на фиг. 2 не показаны), рамочная антенна зенитного излучения КВ диапазона 3 и антенны УКВ (на фиг. 2 не показаны) для наземной оперативной связи (дежурные), и два кабель-троса 1.1 и 1.2 на соответствующих барабанах. При этом тросовая антенна может быть построена так, как описано в устройстве-прототипе, то есть, совмещена с кабель-тросом, а может быть конструктивно интегрирована снаружи соответствующего кабель-троса.

Во втором транспортном средстве (аэроплатформе) 2 размещены первый 2.1 и второй 2.2 коптеры с установленными на них ретрансляционными диапазонными антеннами. На фиг. 2 изображены коптеры 2.1 и 2.2 с подсоединенными соответствующими кабель-тросами 1.1 и 1.2. в момент приведения их в рабочее состояние.

Использование коптеров, имеющих надежность существенно выше, чем оболочечный аэростат, позволяет максимально автоматизировать процесс развертывания и подъема антенных устройств комплекса (с минимизацией времени до секунд), так как КВ антенна используется тросовая, легко совмещаемая с кабель-тросом, а малогабаритные антенны УКВ диапазона (ретрансляционные) легко размещаются на коптерах 2.1 и 2.2, имеющих достаточную грузоподъемность до сотен килограммов, причем старт и посадка коптеров 2.1 и 2.2 на подвижную платформу осуществляется автоматически по командам управления. Удержание коптеров на требуемой высоте и трассе также происходит автоматически. Возможность работы в движении сильно затрудняет обнаружение комплекса и обеспечивает его максимальную безопасность.

Предлагаемое устройство работает со стоянки или в движении следующим образом. После получения приказа на проведение сеанса связи экипаж комплекса на короткой остановке производит подключение разъемов кабель-тросов 1.1 и 1.2 к силовым и антенным разъемам соответствующих коптеров 2.1 и 2.2, образуя соединение, так называемое, «квазимачта».

После этого коптеры стартуют в воздух на высоту до 250 метров с автоматическим развертыванием кабель-троса с кабельного барабана, установленного на первом транспортном средстве 1 с передающими устройствами и с началом движения каждого транспортного средства. Такая же процедура происходит и при работе комплекса на стоянке.

После получения сигнала о достижении заданной высоты и развертывания комплекта антенн КВ и УКВ диапазонов, происходит включение радиопередатчиков нужного диапазона и ведение радиообмена на стоянке или в движении в зависимости от обстоятельств. Коптеры могут находиться в воздухе до 72 часов и более, в зависимости от поставленной задачи. Наличие и использование дополнительных коптеров на аэроплатформе увеличивает время работы радиостанции при их поочередном использовании, в пределах запаса топлива на дизель-генераторе платформы с передающими устройствами. При нахождении комплекса машин на стоянке и заранее скоммутированном на передатчик кабель-тросе, запуск коптеров может проводиться в автоматическом режиме за секунды, с последующим движением по выбранному маршруту. Дальность в УКВ диапазоне в пределах прямой видимости составит до 70 км (в наземном варианте – до 30 км) за счет высоты подъема антенн до 250 м, и свыше 1000 км пространственной волной в диапазоне КВ за счет меньших углов диаграммы направленности тросовой КВ антенны над горизонтом, чем у рамочной бортовой антенны. Дальность связи пространственной волной в диапазоне КВ на рамочную антенну зенитного излучения, установленную на корпусе первого транспортного средства, составит до 500 км.

Следует отметить, что при такой конфигурации оборудования комплекса (позволяющей использовать его в качестве ретранслятора КВ диапазона с увеличением дальности связи между абонентами), возможно и построение системы ретрансляторов, образующих территориальную сеть связи между сильно удаленными населенными пунктами на субарктических территориях Сибири и Дальнего Востока, дополняющую существующую в РФ «Крупномасштабную сеть ДКМВ радиосвязи со сплошной зоной радиодоступа, по патенту RU 2619471» разработки ПАО «Интелтех», на малонаселенных восточных территориях.

Возможность реализации предлагаемого комплекса не требует особых доказательств. В нем применены готовые комплектующие устройства, используемые в серийных радиостанциях КВ и УКВ диапазонов, которые изготавливаются на предприятиях РФ.

Новизна технического решения и достижение цели обеспечивается за счет предлагаемых вновь организуемых взаимосвязей между существующими и вновь вводимыми элементами комплекса.

Технический результат – повышение уровня автоматизации, автономности и надежности комплекса связи при эксплуатации в подвижном варианте, а также обеспечение работы в движении для повышения безопасности в конфликтных зонах и адаптация комплекса связи для использования в качестве КВ радиостанции и ретранслятора тактического звена.

Устройство относится к радиотехнике, а именно к области разработки мобильных комплексов связи (КС) и мобильных антенных систем (АС), и может быть использовано при разработке и проектировании подвижных радиостанций и антенн в диапазоне частот от 2 МГц и выше. В устройство введены второе транспортное средство (мобильная аэроплатформа) (2) для размещения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) 2.1, 2.2. На первом транспортном средстве (1) расположены рамочная антенна зенитного излучения КВ диапазона (3) с антеннами УКВ для наземной оперативной связи и кабель-тросы (1.1, 1.2) на кабельных барабанах. При этом все БПЛА с установленными ретрансляционными антеннами УКВ размещены на втором транспортном средстве, а в качестве БПЛА использованы коптеры с подключаемыми кабель-тросами с функцией тросовой антенны КВ. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение уровня автоматизации, автономности и надежности комплекса связи при эксплуатации в подвижном варианте, а также обеспечение работы в движении для повышения безопасности в конфликтных зонах и адаптация комплекса связи для использования в качестве КВ радиостанции и ретранслятора тактического звена. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Автономный быстроразворачиваемый мобильный комплекс радиосвязи КВ, УКВ диапазонов, содержащий беспилотный летательный аппарат (БПЛА), кабель-трос, выполненный с функцией тросовой антенны КВ диапазона, а также источник электропитания бортовых устройств и наземной радиостанции, расположенных на первом транспортном средстве, отличающийся тем, что введены второе транспортное средство - мобильная аэроплатформа, для размещения по меньшей мере одного БПЛА; на первом транспортном средстве расположены антенны для наземной оперативной связи: рамочная антенна зенитного излучения КВ диапазона и антенны УКВ, кабель-тросы на кабельных барабанах, при этом все БПЛА с установленными ретрансляционными антеннами УКВ размещены на втором транспортном средстве, а в качестве БПЛА использованы коптеры с подключаемыми кабель-тросами.

2. Мобильный комплекс радиосвязи по п. 1, отличающийся тем, что в качестве коптеров использованы трикоптеры, или квадрокоптеры, или гексакоптеры, или октокоптеры, или вертолетные платформы.

3. Мобильный комплекс радиосвязи по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первого и второго транспортных средств использованы шасси автомобилей «Камаз».

4. Мобильный комплекс радиосвязи по п. 1, отличающийся тем, что тросовая антенна конструктивно интегрирована снаружи соответствующего кабель-троса.