Патент на изобретение №2311737

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для повышения информативности потребителей информации за счет обработки данных со всех источников информации о местоположении подвижных воздушных объектов и их характеристик, создания объединенной картинки о воздушной ситуации в нескольких зонах управления воздушным движением (УВД).

Известна система радиосвязи с подвижными объектами, содержащая в наземной приемопередающей станции приемник, демодулятор, дешифратор сообщений, буферный регистр адресов подвижных объектов, первый элемент И, дешифратор приоритетов сообщений, блок таймеров приоритетных сообщений, блок регистров приоритетных сообщений, коммутатор-распределитель сообщений, счетчик числа подвижных объектов, счетчик загрузки системы, генератор тактовых импульсов свободного доступа, формирователь временного окна, генератор тактовых импульсов адресного опроса, линию задержки, второй элемент И, ключ свободного доступа, блок выдачи данных как источник информации, ключ адресного опроса, буферный запоминающий блок, счетчик числа переспросов, генератор импульсов сброса, блок регистрации данных, модулятор и передатчик, модем наземной связи, датчик местоположения, преобразователь формата данных, пульт управления наземной приемопередающей станции [1].

К недостаткам данной системы следует отнести отсутствие возможности выполнения функций центральной станции радиосвязи с подвижными объектами – воздушными судами (ВС), а именно: приема, обработки и отображения всей информации о параметрах ВС, находящихся за пределами радиогоризонта радиостанции, приема и обработки информации с других источников сообщений о местоположении ПО.

Наиболее близкой к заявляемому объекту является центральная станция (ЦС) системы радиосвязи с подвижными объектами – воздушными судами, содержащая последовательно соединенные приемник линии передачи данных по каналу «воздух-земля» (ЛПД), демодулятор и блок дешифраторов адреса. В этих узлах осуществляется прием и предварительная обработка сигналов с ВС. При дальнейшей обработке используются: генератор импульсов, n таймеров, счетчик загрузки системы, блок задания приоритетов, счетчик числа приоритетных сообщений, последовательно соединенные блок хранения сигнала передачи, блок регистрации данных, блок выдачи данных, n элементов И, n счетчиков импульсов, n ключей, блок управления, n первых, n вторых формирователей импульсов, третий, четвертый формирователи импульсов, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, где n – число обрабатываемых сообщений с подвижных объектов. Сигнальный выход блока дешифраторов адреса соединен с входами ключей, выходы которых через четвертый элемент ИЛИ соединены с сигнальным входом блока управления, входы сравнения блока дешифратора адреса соединены с входом задания приоритетов, входами счетчиков импульсов и входами «Сброс». Выходы n линий задержки через соответствующие таймеры соединены с первыми входами соответствующих элементов И, выходы которых соединены с входами задержки соответствующих счетчиков импульсов. Выходы счетчиков импульсов через соответствующие вторые формирователи импульсов соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом «Сброс» счетчика подвижных объектов. Вход записи счетчика подвижных объектов соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого через соответствующий первый формирователь импульсов соединен с выходом сравнения блока дешифраторов адреса. Выход генератора импульсов соединен с вторыми входами n элементов И. Выход счетчика подвижных объектов соединен через третий элемент ИЛИ с входом счетчика загрузки системы, выход которого соединен с управляющим входом блока задания приоритетов и вторым входом блока управления. Первый выход блока управления через третий формирователь импульсов соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого формирователя импульсов. Вход четвертого формирователя импульсов соединен с выходом блока включения передатчика на передачу. Выходы блока задания приоритетов соединены с входами управления первых ключей. Блок обработки сообщений (БОС) соединен с группой из m модемов. Вход блока блокировки приема является высокочастотным входом станции, а выход подключен к входу приемника. Управляющий вход блока блокировки приема подключен к выходу блока формирования сигнала «Включение передачи». Первый вход/выход БОС через последовательно соединенные (m+2)-й и (m+1)-й модемы и блок адресной коммутации соединен с выходом блока управления. Выход блока адресной коммутации подключен к входу блока хранения сигналов передачи, m выходов БОС через m соответствующих модемов являются низкочастотными выходами станции. Начальная установка блоков задания приоритетов и управления, генератора тактовых импульсов БОС, счетчика загрузки системы осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала «Сброс». В БОС блок преобразования форматов соединен двухсторонними связями с (m+2)-м модемом, маршрутизатором, блоком хранения адресной базы, блоком тарификации, блоком хранения сообщений, блоком отображения, пультом управления. Генератор тактовых импульсов подключен к синхровходам блока преобразования форматов, маршрутизатора, блока хранения адресной базы, блока тарификации, блока хранения сообщений, блока отображения, пульта управления. Блок хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором и блоком тарификации. Причем m входов/выходов маршрутизатора соединены с соответствующими m модемами [2]. В передатчике формируются радиосигналы на ВС с помощью данных формирователя сигнала включения передачи. Проводимые в прототипе операции по демодуляции, дешифрации адреса, заданию приоритетов, задержке сигналов, счету, формированию, логической обработке, коммутации и генерации импульсов, счету числа подвижных объектов, приоритетных сообщений и загрузке системы, адресной коммутации, хранению сигнала передачи и адресов представляют собой функции, выполняемые известным блоком обработки канальных сигналов (БОКС) – наземным процессором [3, 4].

К недостаткам прототипа следует отнести:

– прототип рассчитан на работу только с одним типом сообщений, передаваемых по линии передачи данных канала «воздух-земля». Поэтому станцией может быть получена только часть сообщений с ВС гражданской авиации (ГА), находящихся в соответствующей зоне управления;

– отсутствует представление в реальном масштабе времени воздушной обстановки для всех зон, в которых обеспечивается управление воздушным движением;

– не осуществляется прием, обработка данных от других источников радиолокационной информации;

– не оцениваются ситуации нарушения режима полета ВС;

– аппаратная реализация узлов, выполняющих операции обработки сигналов, а именно: демодуляции/модуляции в БОКС, нецелесообразна, так как это приведет к значительному ухудшению технических и эксплуатационных характеристик станции [3, 4];

– не обеспечивается наблюдение за ВС, находящимися за пределами радиогоризонта ЛПД канала «воздух-земля» и за самолетами государственной авиации, на которых отсутствует аппаратура ЛПД канала «воздух-земля».

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение информативности о местоположении ВС в воздушном пространстве и других его характеристиках за счет съема и объединения навигационных данных с воздушных судов, сообщений с радиолокаторов (обзорных, трассовых, вторичных и других), средств обработки радиолокационной информации и других дополнительных к рассмотренным в прототипе источников информации, расположенных в различных районах, в единую картинку, характеризующую общую воздушную обстановку над выделенной областью управления.

Указанный технический результат достигается тем, что в центральную станцию системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащую блок обработки сообщений (БОС) и соединенные с входами/выходами БОС m модемов для соединения с источниками информации, причем в блоке обработки сообщений блок преобразования форматов соединен двухсторонними связями с маршрутизатором, блоком хранения адресной базы, блоком тарификации, первым блоком хранения сообщений, первым блоком отображения, первым пультом управления, генератор тактовых импульсов по шине синхронизации подключен к синхровходам блока преобразования форматов, маршрутизатора, блока хранения адресной базы, блока тарификации, первого блока хранения сообщений, первого блока отображения, первого пульта управления, блок хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором и блоком тарификации, m входов/выходов маршрутизатора соединены с соответствующими входами/выходами первой из групп m модемов, введены М наземных станций, причем каждая наземная станция содержит приемник, передатчик, блок обработки канальных сигналов (БОКС), модем наземной станции, блок блокировки приема, выход которого подключен к входу приемника и каждая из М наземных станций через последовательно соединенные один из М соответствующих каналов связи и один из М модемов двухсторонними связями подключена к БОС, первый вычислитель в каждой наземной станции соединен двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами БОКС, модема наземной станции, вынесенных пульта управления, блока отображения, блока хранения сообщений и через последовательно соединенные модем наземной станции, соответствующие канал связи и один из М модемов подключен к соответствующему входу/выходу маршрутизатора блока обработки сообщений, шина управления вычислителя наземной станции двухсторонними связями подключена к соответствующим входам/выходам приемника, передатчика, блока блокировки приема, первого и второго цифровых фильтров, аналогово-цифрового преобразователя, цифроаналогового преобразователя, выход БОКС через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, второй цифровой фильтр, передатчик, блок высокочастотной развязки подключен к антенне, которая в свою очередь через последовательно соединенные высокочастотную развязку, блок блокировки приема, приемник, аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр подключена к входу БОКС, в БОС m входов/выходов маршрутизатора подключены к первым входам/выходам m соответствующих модемов, вторые входы/выходы которых являются входами/выходами центральной станции для источников информации, соответствующие входы/выходы блока преобразования форматов подключены к первым входам/выходам третьей группы из N модемов, вторые входы/выходы которых являются входами/выходами центральной станции для потребителей информации, соответствующие В входы/выходы блока преобразования форматов подключены к соответствующим входам/выходам В блоков отображения и В пультов управления, соответствующий вход/выход маршрутизатора подключен к первому входу/выходу второго вычислителя, второй, третий, четвертый входы/выходы которого подключены к блоку регистрации воздушной обстановки, пульту управления блоком регистрации воздушной обстановки и блока сигнализации о нарушениях режима полета соответственно, генератор тактовых импульсов по шине синхронизации подключен также к синхровходам В блоков отображения, В пультов управления, второго вычислителя, блока регистрации воздушной обстановки и пульта управления блоком регистрации воздушной обстановки соответственно, m – число сопрягаемых источников информации о местоположении ПО в воздушном пространстве, N – число сопрягаемых потребителей информации, М – число наземных станций, В – число блоков отображения и соответствующих им пультов управления в БОС.

На чертеже приведена структурная схема центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами и введены обозначения:

1 – приемник;

2 – блок обработки сообщений;

3 – передатчик;

4 – один из m модемов;

5 – модем наземной станции;

6 – один из М модемов;

7 – блок блокировки приема;

8 – вход/выход станции на m источников информации;

9 – блок обработки канальных сигналов;

10 – блок преобразования форматов;

11 – маршрутизатор;

12 – блок хранения адресной базы;

13 – блок тарификации;

14 – блок хранения сообщений;

15 – один из В блоков отображения;

16 – один из В пультов управления;

17 – генератор тактовых импульсов;

18 – наземная станция;

19 – один из N модемов;

20 – один из М каналов связи;

21 – первый вычислитель;

22 – блок сигнализации о нарушениях режима полета;

23 – вынесенный пульт управления;

24 – вынесенный блок отображения;

25 – вынесенный блок хранения сообщений;

26 – шина управления первого вычислителя;

27 – первый цифровой фильтр;

28 – второй цифровой фильтр;

29 – аналого-цифровой преобразователь;

30 – цифроаналоговый преобразователь;

31 – блок высокочастотной развязки;

32 – антенна;

33 – N входов/выходов станции для потребителей информации;

34 – второй вычислитель;

35 – блок регистрации воздушной обстановки;

36 – пульт управления блоком регистрации воздушной обстановки.

В состав центральной станции входит М наземных станций 18. У нее имеются m входов/выходов 8 станции для m источников дополнительной информации, N входов/выходов 33 станции для потребителей информации. Число М определяется необходимостью радиоперекрытия линиями передачи данных канала «воздух-земля» всего воздушного пространства в заданной области управления воздушным движением. Величина m определяется количеством источников радиолокационной информации, находящихся в выделенной области управления, имеющих цифровые выходы, например, с устройства вторичной обработки радиолокационной информации [8], и соединенных через соответствующие модемы и каналы связи с центральной станцией. Число потребителей информации N определяется количеством объектов, для функционирования которых необходимы сведения о параметрах ВС.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами, к которым относятся воздушные суда, функционирует следующим образом. Сформированные на ВС сообщения, например, автоматического зависимого наблюдения для ВС ГА [3, 4], последовательно во времени через последовательно соединенные антенну 32, блок высокочастотной развязки 31, блок 7 блокировки приема поступают на приемник 1, затем преобразуются в АЦП 29 в дискретные сигналы, для подавления паразитных составляющих в спектре принятого сигнала фильтруются в первом цифровом фильтре 27 и в виде последовательности импульсов подаются в БОКС 9 для обработки. При наличии на шине 26 управления сигналов с первого вычислителя 21 может быть включена, например, блокировка приемника 1 при симплексном обмене данными с ВС или отключена, если осуществляется только прием данных с ВС. Приемник 1 наземной станции 18 обеспечивает прием радиосигнала в линиях передачи данных в каналах “воздух-земля”. Демодуляция, декодирование, оценка качества, обработка сигнала и передача полученных сообщений в БОС 2 осуществляется известными методами [3-6] с помощью узлов: АЦП 29, первого цифрового 27 фильтра, БОКС 9, управляемого вычислителем 21. Такие процедуры осуществляются непрерывно при наличии соответствующего радиосигнала в канале. Для повышения качества оценки типа сообщения число дискретных отсчетов устанавливают, например, порядка 8 в течение длительности самого короткого символа из всех каналов. В АЦП 29 во время этих отсчетов измеряется амплитуда сигнала. Результат измерения отправляется по шине 26 управления в вычислитель 21 для анализа. С помощью узлов: АЦП 29, первого цифрового 27 фильтра, блока 9 обработки канальных сигналов, управляемого вычислителем 21, в соответствии с необходимыми для данной ЛПД процедурами сигнал с выхода приемника 1 преобразуется в цифровой вид, который необходим для дальнейшей обработки в БОКС 9 и затем в вычислителе 21.

Затем цифровая последовательность обрабатывается в БОКС 9 с использованием управляющих сигналов с первого вычислителя 21. По характерным признакам, например, по частоте следования импульсов в принятом сообщении, определяется тип бортового оборудования ЛПД ВС и выдается команда на подготовку к приему соответствующих данных. Далее в БОКС 9 формируются счетные импульсы в стробе, равном по длительности принимаемому стандартному сообщению, для обработки принятых сообщений. При совпадении поступающего с ВС в сообщении адреса и адреса, хранящегося в вынесенном блоке 25 хранения сообщений, увеличивается на единицу число обслуживаемых ВС, записанных ранее. При обработке в первом вычислителе 21 сообщения с ВС определяется его приоритет, необходимый, например, для изменения режимов дальнейшего функционирования БОКС 9 и вычислителя 21.

В вычислителе 21 постоянно определяется степень загрузки наземной станции 18 путем оценки числа обработанных сообщений за заданный интервал времени. Данные о числе принятых сообщений отображаются на экране вынесенного блока 24 отображения данных и при необходимости могут быть выведены на экран одного из В блоков 15 отображения данных в блоке 2 обработки сообщений. Для координации работы всех узлов наземной станции 18 используется шина 26 управления вычислителя 21, которая двухсторонними связями подключена к соответствующим входам/выходам приемника 1, передатчика 3, блока 7 блокировки приема, первого и второго цифровых фильтров 27 и 28, аналогово-цифрового преобразователя 29, цифроаналогового преобразователя 30. Все операции выполняются с помощью вычислителя 21, реализованного, например, на ПЭВМ. Команда «Сброс» в наземной станции 18 подается программно на БОКС 9 с вычислителя 21, а в БОС 2 – на генератор 17 тактовых импульсов и блок 10 преобразования форматов в начале работы для установки в «Нуль» соответствующих блоков или при наличии сбоя в работе оборудования.

Операции модуляции и демодуляции выполняются в блоке 9 обработки канальных сигналов с использованием управляющих сигналов с первого вычислителя 21. После обработки сигналов в БОКС 9 в первом вычислителе 21 анализируется тип сообщений с ВС. Тип сообщения несет в себе информацию о его назначении, например, для воздушных судов: аварийные сигналы, сообщения автоматического зависимого наблюдения, данные обмена «пилот-диспетчер». В общем случае может быть несколько типов сообщений, которые разделяются по приоритетам.

В наземной станции 18 формирование для передачи сообщений по каналу «воздух-земля» осуществляется в следующем порядке:

– прием стандартного сообщения с первого вычислителя 21;

– форматирование, кодирование, преобразование (скремблирование) битов сообщения в БОКС 9;

– модуляция и фильтрация сигналов, передача их на вход передатчика 3;

– излучение радиосигнала.

Обработка принимаемых радиосигналов осуществляется следующим образом:

– прием радиосигнала;

– преобразование сигналов в дискретные, фильтрация и демодуляция сигналов;

– декодирование, преобразование (дескремблирование) битов сообщения в БОКС 9;

– формирование стандартных сообщений и передача их на вход первого вычислителя 21.

С помощью узлов наземной станции 18 в симплексном режиме обеспечиваются следующие функции физического уровня:

– управление частотой передатчика и приемника;

– прием данных приемником;

– передача данных передатчиком;

– услуги уведомления, включая измерение времени приема;

– прослушивание канала.

После идентификации принятых сообщений в блоке канальной обработки сигналов 9, управляемом вычислителем 21, вырабатываются команды включения требуемой частоты передатчика 3 и передаются в эфир сообщения, которые являются необходимыми для обозначения типа (номера) одной из наземных станций центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами, например, скваттерные посылки для воздушных судов гражданской авиации. При поступлении сообщения высшего приоритета с БОС 2 через последовательно соединенные модем 6₁, канал 20₁ связи и модем 5₁ в первый вычислитель 21 оно устанавливается первым на передачу на ВС. До тех пор, пока не переданы приоритетные сообщения, запрещается прохождение менее приоритетных сообщений. Менее срочные сообщения передаются на ВС последовательно во времени в порядке приоритета.

В память вынесенного блока 25 хранения сообщений с помощью вынесенного пульта 23 управления и вычислителя 21 заранее вводятся номиналы частот, вид модуляции, скорость передачи и другие параметры, характерные для каждой из наземных станций и региона размещения наземных станций 18. Базы данных о ВС, параметрах сигналов в радиоканалах и другие данные хранятся в блоках 14 и 25 хранения сообщений, в которые может быть введена дополнительная информация с помощью пультов 16, 23, 36 управления и вычислителей 21 и 34. Обновление информации осуществляется за счет непрерывного обмена сообщениями между вычислителями 21 и 34, блоками 14 и 25 хранения сообщений через модем 5₁, канал 20₁ связи, модем 6₁ и маршрутизатор 11.

С выхода первого вычислителя 21 сообщения через модем 5₁, канал 20₁ связи, модем 6₁, маршрутизатор 11 поступают на блок 10 преобразования форматов блока 2 обработки сообщений. Если расстояние между вычислителем 21 и БОС 2 не превышает величин, заданных в требованиях на используемый интерфейс, то модемы 5₁ и 6₁ могут отсутствовать [7]. В блоке 10 преобразования форматов принятые сообщения преобразуются к формату, необходимому для работы всех узлов БОС 2. Одновременно адреса сообщений сравниваются с данными блока 12 хранения адресной базы. По результатам сравнения выносится решение о трафике сообщения, задаваемом маршрутизатором 11, величине оплаты услуг в блоке 13 тарификации (при необходимости), записи сообщения в первый блок 14 хранения сообщений, индикации его на экранах блоков 15 и 35. Таким образом, обеспечивается автоматический поиск ВС для доставки ему сообщений и получения квитанций об их доставке. В первом блоке 14 хранения сообщений обеспечивается ведение архивов сообщений с учетом категории срочности. Для этого используется оперативная (на время «старения» информации) и долговременная память, например, на 30 суток. Данные оперативной памяти постоянно обновляются. Данные долговременной памяти необходимы для анализа конфликтных ситуаций и оценки правильности расчетов с получателями информации, например, с объектами ГА. Учет трафиков сообщений и соединений абонентов, расчет суммы за оплату услуг осуществляется в блоке 13 тарификации в зависимости от адреса и объема сообщения. Счет потребителю информации выставляется за переданный объем сообщений в заданный интервал времени, например, сутки, по трафику, определяемому блоком 12 хранения адресной базы и маршрутизатором 11. В блоке 12 хранения адресной базы заложены адреса и типы всех сообщений, обрабатываемых в центральной станции, а также адреса обслуживаемых потребителей информации и адреса источников радиолокационных данных, подключенных к БОС 2 через группу из m модемов. Маршрутизатор 11 обеспечивает маршрутизацию сообщений внутри БОС 2, по воздушным и наземным сетям связи, а именно подключение центральной станции через соответствующие модемы 4, по шинам 8 к источникам радиолокационных данных и через блок 10 преобразования форматов и группу из N модемов 37 к потребителям информации, например, для гражданской авиации ГА: служб авиакомпаний и управления воздушным движением. Синхронизация всех процессов обработки сообщений во времени в БОС 2 осуществляется с помощью генератора 17 тактовых импульсов. Запрос данных с ВС осуществляется с помощью пультов 16 и 36 управления БОС 2 или с вынесенного пульта 23 управления наземной станции 18. Запрос данных с ВС потребителем информации осуществляется с помощью передачи сообщения одного из стандартных форматов, например, в соответствии с протоколом Х.25, переданного через последовательно соединенные соответствующий модем 37_i, блок 10 преобразования форматов, маршрутизатор 11, модем 6₁, канал 20₁ связи, модем 5₁, наземную станцию 18. На наземной станции 18 с помощью узлов: БОКС 9, управляемого вычислителем 21, ЦАП 30, второго цифрового фильтра 28 в соответствии с необходимыми для сигналов данной ЛПД процедурами формируется сигнал с малым уровнем боковых лепестков спектра за счет фильтрации для передатчика 3. Усиленный радиосигнал с выхода передатчика 3 через блок высокочастотной развязки 31, обеспечивающую защиту входных цепей приемника 1 от мощных радиосигналов передатчика 3, подается в антенну 32 и по эфиру поступает на ВС. Последняя операция осуществляется, например, при запросе данных с воздушных судов ГА по признаку «последней связи». Вынесенный пульт 23 управления выполняет функции формирования сообщений, передаваемых на ВС, потребителям информации и на БОС 2. При автоматическом использовании наземной станции 18 без обслуживающего персонала блоки 23, 24 могут отсутствовать.

В первом вычислителе 21 осуществляется формирование, адресная коммутация и распределение сообщений, циркулирующих между узлами наземной станции 18 по адресу (типу) сообщения. Сообщения с ВС при наличии квитанции об их правильном приеме поступают на блоки 14 и 25 хранения сообщений, а сообщения для ВС – на блок 9 обработки канальных сигналов. Аналогичные указанным выше операции могут быть осуществлены и в других наземных станциях 18. Наблюдение за текущим состоянием сети связи со всеми абонентами центральной станции проводится в блоке 10 преобразования форматов по квитанциям, поступающим с (m+M+N) соответствующих модемов 4_i, 6_i, 37_i в форме подтверждения на полученное с центральной станции сообщение. Структура полученной квитанции сравнивается с одной из заложенных в блоке 12 хранения адресной базы и после анализа соответствия выносится решение о работоспособности удаленного объекта.

В БОС 2 осуществляется объединение цифровых потоков со всех источников информации, сопрягаемых с центральной станцией. Это позволяет получить полную информацию о воздушной обстановке с привязкой к глобальному времени в выделенной области управления. Для вывода данных о состоянии воздушного пространства может быть использован, например, принцип отображения на «большом» экране объединенных трасс полета с выводом экстраполированных районов конфликтных ситуаций и постепенным снижением яркости «устаревших» по времени отметок.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами объединяет со всех сопрягаемых источников информации данные о местоположении ВС и другие параметры для формирования на блоке 35 изображения, характеризующего состояние воздушной обстановки над всей заданной областью управления воздушным движением. По изображению на экране блока 35 регистрации воздушной обстановки, выполненного, например, в виде широкоформатного настенного табло, с помощью блока 22 сигнализации о нарушениях режима полета можно выявить все конфликтные ситуации в выделенной области управления воздушным движением. Отметки на экранах блоков 15 и 35 от различных видов ВС можно выделить, например, цветом: отечественные – зеленым, иностранные – желтым, самолеты государственной авиации – белым. Определение порога тревоги (наличия конфликтной ситуации) в блоке 22 сигнализации о нарушениях режима полета осуществляется автоматически и заблаговременно программными методами путем анализа потоков сообщений о местоположении ВС и параметрах их движения. Ожидаемый район конфликтной ситуации на экранах блоков 15 и 35 выделяется по цвету, а соответствующие отметки от ВС подчеркиваются мерцанием. При наличии конфликтной ситуации или нарушении режимов полета на экранах блоков 15 и 35 автоматически открывается окно. Для этого программно с помощью второго вычислителя 34 выделяется часть экрана (пространства) рядом с местом события или в районе, где воздушная обстановка в вероятностном смысле менее напряженная. Для отображения тенденции движения ВС вторым вычислителем 34 формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ВС и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВС через заданный интервал времени. По мере движения ВС устаревающие отметки стираются.

Поступающие данные с воздушного судна через соответствующие узлы наземных станций 18 и БОС 2 автоматически передаются адресатам, в качестве которых могут выступать, например, центры УВД, авиакомпании, различные службы ГА и другие объекты.

Трафик данных, взаимодействующие с ЦС воздушные суда, состояние удаленных наземных станций и модемов с каналами связи, сопрягаемых источников радиолокационной информации и получателей информации отображаются на соответствующих блоках 15 и 35 в режиме реального времени. Графический интерфейс предоставляет детальную информацию в любом из фрагментов выделенной области управления, в которой воздушная обстановка в вероятностном смысле наиболее напряженная, а также дает оператору возможность запустить тестирование удаленного абонента, провести необходимые операции по установлению или отключению модема с каналом связи, вывести на экраны статистические данные. Блок 14 хранения сообщений имеет накопители для хранения данных, с возможностью резервирования, а также обеспечивает распечатку данных на внешнем принтере. Блок 10 преобразования форматов и маршрутизатор 11 выполняют известные функции локальной вычислительной сети и информационно-логического сопряжения выходов вычислителя 21 с соответствующими узлами БОС 2 и через соответствующие модемы с разнесенными наземными станциями, источниками и потребителями информации. Протокол логического уровня для каждого интерфейса – входа/выхода 33 станции для потребителей информации разрабатывается в соответствии со структурой передаваемой информации. В каждом пакете этих протоколов присутствует контрольная сумма, при несовпадении которой с рассчитанной по принятому сообщению пакет игнорируется.

Во втором вычислителе 34 известными методами [5, 8] осуществляется решение задач навигации, связи и локации, например, в интересах управления воздушным движением, в том числе операция третичной обработки информации, заключающаяся в объединении параметров траекторий, относящихся к одной и той же цели, но полученных по измерениям различных источников информации. При совместной обработке радиолокационной данных и навигационных сообщений с воздушных судов информации каждого источника (радиолокатора или наземной станции 18) присваивается вес в зависимости от ее ценности, определяемой точностью и временем измерения координат ВС i-м источником, и постоянно осуществляется подстройка структуры центральной станции для ее оптимизации с учетом тенденции развития воздушной ситуации. Затем осуществляется операция вторичной обработки радиолокационной информации. Она заключается в объединении и отождествлении отметок, например, сообщений автоматического зависимого наблюдения с ВС, относящихся к одному и тому же воздушному судну, но выданных разными источниками информации или выданных одним источником, но в разные моменты времени. В результате вторичной обработки информации образуется множество траекторий целей [5, 8]. Полученная точная информация о местоположении воздушных судов с привязкой к глобальному времени поступает потребителям информации, например, в центры управления воздушным движением или другие объекты.

Результатом третичной обработки информации во втором вычислителе 34 БОС 2 является множество объединенных и отождествленных траекторий целей, которые отображаются на экранах блоков 15 и 35. При необходимости на экранах блоков 15 и 35 могут быть отображены формуляры сопровождения ВС, например, со следующей информацией: номера рейса, сигналов бедствия; нападения на экипаж и потери радиосвязи, текущих координат, путевой скорости, тенденции изменения высоты, остатка топлива и других. Отображение ВС на экранах блоков 15 и 35 осуществляется в виде цветных символов с обозначением тенденции движения. Цвет символа должен соответствовать степени угрозы воздушной ситуации. Для уточнения высоты полета ВС в соответствующем эшелоне с помощью второго вычислителя 34 может быть использован известный способ отображения точного местоположения ВС над земной поверхностью, воссозданной с помощью цифровой трехкоординатной карты местности [3, 4].

На момент подачи заявки разработаны алгоритмы работы центральной станции. Блоки 1-18 по назначению и структуре одинаковые с прототипом. Они могут быть реализованы на известных серийных элементах и узлах. Введенные блоки и шины 18-37 также могут быть реализованы на известных микросхемах и серийной аппаратуре. Функции блоков 9-17, 22-25, 27, 28, 34-36 могут быть выполнены программно и конструктивно с помощью ЭВМ и входящих в ее состав узлов и дополнительных модулей.

К преимуществам заявляемой центральной станции следует отнести:

увеличение числа обслуживаемых воздушных судов с разным бортовым оборудованием;

обеспечение потребителей информации, например, диспетчеров служб УВД, данными о местоположении и других параметрах ВС в воздушном пространстве даже там, где радиолокационная структура отсутствует или нецелесообразна;

обеспечение непрерывного сопровождения ВС и автоматического контроля воздушного пространства в выделенной области управления;

контроль выполнения плана полета иностранными ВС, находящимися вблизи крупных промышленных центров, атомных станций и других объектов, для предотвращения террористических актов;

создание единой карты местонахождения иностранных ВС в выделенной области управления с выводом при необходимости параметров их движения;

предсказание конфликта и потенциальных нарушений норм эшелонирования;

управление полетом ВС за счет выработки оптимальных бесконфликтных разрешений для обеспечения топливосберегающих трасс полетов;

получение потребителями информации точных сведений о намерениях экипажа, высоте полета, обстановке на борту, остатке топлива и других параметрах ВС;

обеспечение коррекции направления движения ВС при нарушении плана полета;

создание единой карты местонахождения в выделенной области управления и трасс полета отечественных, иностранных воздушных судов гражданской авиации и самолетов государственной авиации с выводом при необходимости параметров их движения и других характеристик;

отображение на экранах блоков 15 и 35 информации о воздушной обстановке в соответствующей области управления и ее фрагментах с учетом динамики развития ситуации в соседних секторах;

автоматический контроль выполнения плана полета ВС и наличия конфликтных ситуаций в воздухе, например, нарушение государственной границы, уход с трассы, вход в запретную для полетов зону, нарушение эшелона полета, захват воздушного судна и другие;

возможность организации на БОС ситуационного антитеррористического центра, так как по обрабатываемой на нем информации легко определить номер рейса, начальный и конечный пункты маршрута и другие параметры.

Таким образом, предлагаемая центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами позволит повысить информативность потребителей информации за счет обработки данных со всех источников информации о местоположении подвижных воздушных объектов и их характеристик, создания объединенной картинки о воздушной ситуации в нескольких зонах управления воздушным движением.

Литература

1. Патент РФ №2195774, М. кл. Н04В 7/26, 2002.

2. Патент РФ №2245001, М. кл. Н04В 7/26, 2005 (прототип).

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

4. Б.И.Кузьмин. Сети и системы цифровой электросвязи, часть 1 Концепция ИКАО CNS/ATM. Москва – Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.

5. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М.Тепляков и др. Под ред. И.М.Теплякова. – М.: Радио и связь, 1982, 282 с.

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

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

8. С.З.Кузьмин. Цифровая обработка радиолокационной информации. – М.: Сов. радио, 1967, 356 с.

Формула изобретения

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами (ПО), содержащая блок обработки сообщений (БОС) и соединенные с входами/выходами БОС m модемов для соединения с источниками информации, причем в блоке обработки сообщений блок преобразования форматов соединен двухсторонними связями с маршрутизатором, блоком хранения адресной базы, блоком тарификации, первым блоком хранения сообщений, первым блоком отображения, первым пультом управления, генератор тактовых импульсов по шине синхронизации подключен к синхровходам блока преобразования форматов, маршрутизатора, блока хранения адресной базы, блока тарификации, первого блока хранения сообщений, первого блока отображения, первого пульта управления, блок хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором и блоком тарификации, m входов/выходов маршрутизатора соединены с соответствующими входами/выходами первой из групп m модемов, отличающаяся тем, что в нее введены М наземных станций, причем каждая наземная станция содержит приемник, передатчик, блок обработки канальных сигналов (БОКС), модем наземной станции, блок блокировки приема, выход которого подключен к входу приемника и каждая из М наземных станций через последовательно соединенные один из М соответствующих каналов связи и один из М модемов двухсторонними связями подключена к БОС, первый вычислитель в каждой наземной станции соединен двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами БОКС, модема наземной станции, вынесенных пульта управления, блока отображения, блока хранения сообщений и через последовательно соединенные модем наземной станции, соответствующие канал связи и один из М модемов подключен к соответствующему входу/выходу маршрутизатора блока обработки сообщений, шина управления вычислителя наземной станции двухсторонними связями подключена к соответствующим входам/выходам приемника, передатчика, блока блокировки приема, первого и второго цифровых фильтров, аналогово-цифрового преобразователя, цифроаналогового преобразователя, выход БОКС через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, второй цифровой фильтр, передатчик, блок высокочастотной развязки подключен к антенне, которая, в свою очередь, через последовательно соединенные высокочастотную развязку, блок блокировки приема, приемник, аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр подключена к входу БОКС, в БОС m входов/выходов маршрутизатора подключены к первым входам/выходам m соответствующих модемов, вторые входы/выходы которых являются входами/выходами центральной станции для источников информации, соответствующие входы/выходы блока преобразования форматов подключены к первым входам/выходам третьей группы из N модемов, вторые входы/выходы которых являются входами/выходами центральной станции для потребителей информации, соответствующие В входы/выходы блока преобразования форматов подключены к соответствующим входам/выходам В блоков отображения и В пультов управления, соответствующий вход/выход маршрутизатора подключен к первому входу/выходу второго вычислителя, второй, третий, четвертый входы/выходы которого подключены к блоку регистрации воздушной обстановки, пульту управления блоком регистрации воздушной обстановки и блока сигнализации о нарушениях режима полета соответственно, генератор тактовых импульсов по шине синхронизации подключен также к синхровходам В блоков отображения, В пультов управления, второго вычислителя, блока регистрации воздушной обстановки и пульта управления блоком регистрации воздушной обстановки соответственно, m – число сопрягаемых источников информации о местоположении ПО в воздушном пространстве, N – число сопрягаемых потребителей информации, М – число наземных станций, В – число блоков отображения и соответствующих им пультов управления в БОС.

РИСУНКИ