Устройство связи наземных станций

Устройство связи наземных станций

Реферат

Изобретение относится к системам связи, предназначено для организации обмена данными между центральной станцией и удаленными от нее периферийными станциями и является усовершенствованием известного устройства, описанного в патенте РФ №2230434.

Известны системы радиосвязи, центральная станция которых, как правило, включает приемник с приемной антенной, демодулятор, блок формирования ответа, модулятор, передатчик с передающей антенной, а также блок вычитания, блок разделения каналов, коммутатор, блок ввода-вывода сигналов запроса и переключатель n приемопередающих станций, которые в свою очередь состоят из приемной антенны, приемника, демодулятора, блока выдачи данных, буферного регистра, модулятора, передатчика с передающей антенной, дешифратора, линии задержки, генератора псевдошумовых сигналов, кодера, дополнительного модулятора и дополнительного передатчика [1, 2, 3].

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство связи наземных станций по патенту РФ №2230434, содержащее центральную и несколько периферийных станций, причем центральная станция содержит соединенные последовательно устройство уплотнения, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования, блок выбора канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, блок распределения каналов и блок разуплотнения, а также регистр адресов, вход которого соединен с выходом блока выбора каналов, а выход - со вторым входом блока распределения каналов, а каждая периферийная станция содержит соединенные последовательно блок выделения служебного сигнала, дешифратор и блок управления, а также блок уплотнения, центральная станция содержит также соединенные между собой дополнительный блок управления и блок регистрации, причем второй вход блока регистрации подключен к выходу блока ранжирования, а выход дополнительного блока управления соединен со вторым входом блока выбора каналов, а между центральной и периферийной станциями введены системы передачи данных в количестве, равном числу периферийных станций, каждая из которых состоит из двух модемов, соединенных между собой каналом связи с ретрансляторами или регенераторами; причем вход модема на стороне центральной станции соединен с одним из выходов блока разуплотнения, а его выход - с соответствующим входом блока уплотнения центральной станции, вход модема на стороне периферийной станции соединен с выходом блока уплотнения периферийной станции, а его выход - с входом блока выделения служебного сигнала [4].

К недостаткам устройства связи наземных станций, выбранного в качестве прототипа, можно отнести следующее:

- отсутствует привязка к конкретному объекту управления;

- проводимые в настоящее время работы по модернизации радиосвязного оборудования центров управления воздушным движением (УВД) Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) Российской Федерации направлены на повышение уровня автоматизации процессов УВД и обеспечения безопасности полетов. Этого можно добиться только за счет модернизации существующих средств связи наземных станций, входящих в автоматизированную систему УВД.

Основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является усовершенствование прототипа в части конкретизации применения и расширения функциональных возможностей устройства: обеспечения регулярного получения информации о состоянии всех радиосредств автоматизированных приемо-передающих центров (АППЦ) - объектов управления периферийных станций, дистанционного управления режимами их работы и контроля их основных параметров.

Это достигается тем, что в устройстве связи наземных станций, содержащем центральную и несколько периферийных станций, причем центральная станция содержит соединенные последовательно блок уплотнения, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования, блок выбора канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, блок распределения каналов и первый блок разуплотнения, а также регистр адресов, вход которого соединен с выходом блока выбора каналов, а выход - со вторым входом блока распределения каналов, соединенные между собой первый блок управления и блок регистрации, причем второй вход блока регистрации подключен к выходу блока ранжирования, а выход первого блока управления соединен со вторым входом блока выбора каналов, а каждая периферийная станция содержит соединенные последовательно блок выделения служебного сигнала, дешифратор и второй блок управления, а также блок уплотнения, кроме того, центральная станция связана с каждой периферийной станцией системой передачи данных (СПД), состоящей из двух модемов, соединенных между собой каналом связи с ретрансляторами или регенераторами, причем вход модема на стороне центральной станции соединен с одним из выходов первого блока разуплотнения, а его выход - с соответствующим входом блока уплотнения центральной станции, вход модема на стороне периферийной станции соединен с выходом блока уплотнения периферийной станции, а его выход - с входом блока выделения служебного сигнала, дополнительно введены в центральной станции блок речевых сообщений, соединенный с блоком переключения дополнительных каналов связи, имеющий вход управления, в периферийной станции - второй блок разуплотнения, блок выбора приоритета управления «Местное - дистанционное» с входом управления, блок переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, n радиостанций с антенно-фидерными устройствами, блок коммутации речевых сообщений, m блоков речевых сообщений с пультами управления, блок контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры, причем контрольные выходы радиостанций подключены одновременно к входам блока контроля и блока уплотнения, выход первого блока управления через второй блок разуплотнения подключен одновременно к входам управления радиостанций, входы-выходы речевых и дискретных сигналов m блоков речевых сообщений с пультами управления через блок коммутации речевых сообщений подключены к соответствующим входам-выходам речевой информации блока переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, входы-выходы которого соединены с соответствующими входами радиостанций, (n+1)-й вход блока контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры соединен с выходом блока коммутации речевых сообщений, (n+2)-й его вход - с выходом блока переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, (n+3)-й его вход - с выходом второго блока разуплотнения, а (n+b+3)-е его входы - с выходами b датчиков автоматизированного приемопередающего центра, выход блока контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры соединен с (m+1)-м входом блока уплотнения, (n+1)-й выход второго блока разуплотнения соединен с входом блока выбора приоритета управления «Местное - дистанционное», имеющего вход управления, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, кроме того, входы-выходы блока переключения дополнительных каналов связи, имеющего вход управления, через соответствующие каналы связи подключены к (n+m+k)-M входам-выходам блока переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи каждой из периферийных станций, где k - число каналов связи, подводимых к периферийным станциям со стороны блока переключения дополнительных каналов связи с входом управления, расположенного на центральной станции.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства связи наземных станций. Двойными линиями показаны связи между блоками устройства по речевым сообщениям.

Устройство связи наземных станций содержит несколько периферийных станций 1, 2 и соответствующие системы 3 передачи данных (СПД), центральную станцию 4, блок 5 уплотнения, первый блок 6 управления, блок 7 регистрации, модуляторы-демодуляторы (модемы) 8, первый блок 9 разуплотнения, блок 10 распределения каналов, блок 11 измерения качества сигнала, блок 12 ранжирования, блок 13 выбора канала, шифратор 14, блок 15 формирования служебного сигнала, регистр 16 адресов, канал 17 связи с ретранслятором или регенератором, блок 18 выделения служебного сигнала, дешифратор 19, второй блок 20 управления, блок 21 речевых сообщений, блок переключения 22 дополнительных каналов связи 24 с входом управления 23, второй блок 25 разуплотнения, блок 26 выбора приоритета управления «Местное - дистанционное» с входом управления 27, блок 28 переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, п радиостанций 29 с антенно-фидерными устройствами, блок 30 коммутации речевых сообщений, m блоков 31 речевых сообщений с пультами управления, блок 32 контроля с входом-выходом 33 для подключения сервисной аппаратуры.

Устройство связи наземных станций функционирует следующим образом. Основным объектом в устройстве является центральная станция 4, называемая специалистами ЕС ОрВД центральным модулем системы контроля и дистанционного управления автоматизированных приемопередающих центров (АППЦ), с которой управляющие воздействия через соответствующие СПД 3 передаются на периферийные станции 1, 2, выходные сигналы которых поступают на объект управления - оборудование АППЦ: второй блок 25 разуплотнения, блок 26 выбора приоритета управления 27 «Местное - дистанционное» с входом управления, блок 28 переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи, n радиостанций 29 с антенно-фидерными устройствами, блок 30 коммутации речевых сообщений, m блоков 31 речевых сообщений с пультами управления, блок 32 контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры. Эти блоки входят в состав периферийных станций 1, 2. С выхода оборудования периферийных станций 1, 2 снимаются сигналы, характеризующие состояние АППЦ и через соответствующие СПД 3 передаются на центральную станцию для отображения на экране блока 7 регистрации. Для обмена речевыми сообщениями с блока 21 речевых сообщений с экипажами воздушных судов через радиостанции 29 одной из периферийных станций 1, 2, находящейся на наименьшем удалении, используется блок 22 переключения дополнительных каналов связи 24 с входом управления 23. Из-за недопустимости управления одним ВС с двух направлений одновременно наиболее приоритетное направление выбирается с помощью блока 26 выбора приоритета управления «Местное - дистанционное» с входом управления 27, управляющего режимами работы блока 28 переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи.

Рассмотрим работу устройства более подробно. Оператор центральной станции 4 наблюдает за состоянием оборудования соответствующих периферийных станций 1, 2 по текущим данным, выводимым на экран блока 7 регистрации при выработке соответствующей команды с первого блока 6 управления. При необходимости изменения режимов работы оборудования периферийной станции 1 или 2 с блока 6 управления выдается необходимая команда, функция которой отображается на экране блока 7 регистрации. Эта команда поступает также на блок 13 выбора канала, преобразуется в шифраторе 14 и блоке 15 формирования служебного сигнала к виду, необходимому для блока 10 распределения каналов. Одновременно с блока 13 выбора канала данные о выбранном канале (периферийной станции) поступают на регистр 16 адресов, в котором каждому из каналов ставится в соответствие код, необходимый для управления блоком 10 распределения каналов. Через первый блок 9 разуплотнения сообщение подается на вход модема 8 СПД 3, подключенной к выбранной периферийной станции. Модем 8 обеспечивает надежную связь при низком соотношении сигнал/шум. Пройдя канал 17 связи с ретранслятором или регенератором, модем 8, сообщения поступают на блок 18 выделения служебного сигнала, где выбираются данные, предназначенные данной периферийной станции 1 (2). Выделенное сообщение преобразуется в дешифраторе 19 и втором блоке 20 управления и поступает на вход второго блока 25 разуплотнения. С (n+1)-го выхода второго блока 25 разуплотнения соответствующая команда поступает на вход блока 26 выбора приоритета управления «Местное - дистанционное», имеющего вход управления 27. Входом управления 27 задается приоритет выбора соответствующего радиоканала радиостанции 29 для передачи речевой информации с блока 31 речевых сообщений с пультами управления периферийной станции 1 (2) или с блока 21 речевых сообщений центральной станции 4. Команда на вид приоритета подается на управляющий вход блока 28 переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи. В блоке 28 переключения «Местное - дистанционное» речевых каналов связи обеспечивается жесткая привязка входов-выходов радиостанций 29 (радиоканалов) с антенно-фидерными устройствами к входам-выходам блоков 31 речевых сообщений с пультами управления периферийной станции 1 (2) или с блока 21 речевых сообщений центральной станции 4. В соответствии с принятой командой происходят изменения режимов работы блоков периферийной станции 1 (2) или ее структуры. Эти изменения в виде параллельного формата данных, поступающих с n радиостанций 29 с антенно-фидерными устройствами и блока 32 контроля, через блок 5 уплотнения соответствующей периферийной станции 1 (2), СПД 3 поступают на вход блока 5 уплотнения центральной станции 4. Затем после оценки состояния СПД 3 в блоке 11 измерения качества сигнала квитанции и донесения о режимах работы оборудования соответствующей периферийной станции 1 (2) поступают через блок 12 ранжирования на вход блока 7 регистрации для отображения в удобном для оператора виде. В блоке 12 ранжирования осуществляется расстановка полученных данных в зависимости от их важности. Наиболее приоритетные сообщения, например, характеризующие аварийную ситуацию на периферийной станции 1 (2), отображаются на блоке 7 регистрации с использованием визуальной или звуковой сигнализации для привлечения внимания оператора. При отсутствии приоритетных, например аварийных сообщений, и управляющих воздействий с первого блока б управления данные с блока 12 ранжирования непрерывно с заданным темпом обновляются в блоке 7 регистрации и могут быть выведены для отображения или документирования. Приоритетные сообщения, квитанции и донесения о состоянии оборудования периферийной станции 1 (2) по запросу с блока 6 управления автоматически с помощью блока 12 ранжирования выводятся на экран блока 7 регистрации. В регистре 16 адресов хранится весь список периферийных станций 1, 2 с соответствующими рабочими частотами и другими характеристиками.

В блоке 32 контроля периферийной станции 1, (2) осуществляется сбор, обработка и объединение данных, поступающих по (b+3)-м входам с блоков 25, 28, 30, а также с вспомогательных узлов, не показанных на чертеже: датчиков напряжения источников первичного питания, перехода на резервное оборудование, включения/выключения сигнальных огней, состояния устройств по наличию дискретных сигналов с датчиков охранной, пожарной сигнализации, уровня подзарядки аккумуляторных батарей, состояния заградительных огней и других.

На центральной станции 4 в блоке 7 регистрации хранятся данные по конфигурации каждой периферийной станции и динамике их функционирования. В блоке 10 распределения каналов информационное сообщение с блока 15 объединяется с адресным сообщением блока 16. В первом блоке 9 разуплотнения цифровое сообщение преобразуется к выбранному формату данных в соответствии с протоколом сопряжения станций 1, 2, 4 и СПД 3. Периферийные станции 1, (2) не комплектуются монитором и клавиатурой, что обеспечивает дополнительный уровень защиты аппаратуры, так как доступ персонала, не имеющего полномочий для работы с оборудованием периферийной станции, в этом случае закрыт. Для проведения работ по конфигурации периферийной станции, а также при необходимости проведения других работ может быть применен, например, сервисный терминал, в качестве которого используется подключаемая к входу-выходу 33 блока 32 контроля переносная ЭВМ типа "Notebook" с программным обеспечением, представляющим собой версию программного обеспечения центральной станции. Циклический опрос центральной станцией 4 всех периферийных станций 1 (2) обеспечивает полный контроль ее зоны обслуживания. Все изменения режимов работы отображаются на экране блока 7 регистрации. В антенно-фидерных устройствах могут быть использованы частотно-развязывающие устройства, позволяющие уменьшить число антенн. Повышение качества управления и контроля, показателей надежности устройства обеспечивается применением резервных радиостанций 29, СПД 3 и каналов связи 24.

Дополнительные каналы связи 24 между центральным и периферийными модулями, как и каналы 17 связи с ретрансляторами или регенераторами, могут быть организованы:

- при помощи выделенных каналов с различными видами уплотнения;

- за счет каналов и оборудования ISDN.

Устройство связи наземных станций обеспечивает сбор, обработку и отображение информации о техническом состоянии оборудования удаленных периферийных станций 1, 2, СПД 3 и управления конфигурацией технических средств, входящих в их состав, а именно:

- непрерывный автоматический контроль состояния оборудования;

- постоянную индикацию работоспособности периферийных станций независимо от операций, совершаемых на блоках речевых сообщений с пультами управления;

- оперативное управление оборудованием периферийных станций в автоматическом и ручном режимах посредством ввода соответствующих команд с клавиатуры пульта 6 управления;

- автоматическую реконфигурацию АППЦ при отказах его элементов;

- ручную конфигурацию с использованием диалогового меню;

- сбор статистических данных об отказах оборудования и трафике речевых сообщений по каждому каналу;

- отображение результатов автоматического контроля на системном дисплее с указанием на отображаемой структурно-функциональной схеме АППЦ места отказа до уровня типового элемента замены и одновременную регистрацию результатов контроля с фиксацией места, даты и времени отказа;

- регистрацию и документирование всех действий оператора;

- индикацию состояния устройств по наличию дискретных сигналов (наличие первичного питания, состояние охранной, пожарной сигнализации, уровня подзарядки аккумуляторных батарей, состояние заградительных огней и другие).

Таким образом, на центральной станции в автоматическом режиме имеется информация о состоянии всех удаленных периферийных станций 1, 2, СПД 3 и появляется возможность дистанционного управления и контроля удаленных объектов. Это подтверждает возможность решения устройством новой задачи - привязки к конкретному объекту управления, важному для народного хозяйства.

Литература

1. А.с. №1411985, H 04 В 7/26, 1986.

2. А.с. №1401626, H 04 В 7/26, 1986.

3. Патент РФ №2050695, H 04 В 7/26, 1995.

4. Патент РФ №2230434, H 04 В 7/24, 2004 (прототип).

Устройство связи наземных станций, содержащее центральную и несколько периферийных станций, причем центральная станция содержит соединенные последовательно блок уплотнения, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования, блок выбора канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, блок распределения каналов и блок разуплотнения, а также регистр адресов, вход которого соединен с выходом блока выбора каналов, а выход - со вторым входом блока распределения каналов, второй выход первого блока управления соединен с первым входом блока регистрации, причем второй вход блока регистрации подключен к выходу блока ранжирования, а выход первого блока управления соединен со вторым входом блока выбора каналов, а каждая периферийная станция содержит соединенные последовательно блок выделения служебного сигнала, дешифратор и второй блок управления, а также блок уплотнения, кроме того, центральная станция связана с каждой периферийной станцией системой передачи данных (СПД), состоящей из двух модемов, соединенных между собой каналом связи с ретрансляторами или регенераторами, причем вход модема на стороне центральной станции соединен с одним из выходов блока разуплотнения, а его выход - с соответствующим входом блока уплотнения центральной станции, вход модема на стороне периферийной станции соединен с выходом блока уплотнения периферийной станции, а его выход - с входом блока выделения служебного сигнала, отличающееся тем, что в него дополнительно введены в центральной станции блок речевых сообщений, соединенный с блоком переключения дополнительных каналов связи, имеющий вход управления, в периферийной станции - второй блок разуплотнения, блок выбора приоритета управления «Местное-дистанционное» с входом управления, блок переключения «Местное-дистанционное» речевых каналов связи, n радиостанций с антенно-фидерными устройствами, блок коммутации речевых сообщений, m блоков речевых сообщений с пультами управления, блок контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры, причем контрольные выходы радиостанций подключены одновременно к входам блока контроля и блока уплотнения, выход второго блока управления через второй блок разуплотнения подключен одновременно к входам управления радиостанций, входы-выходы речевых и дискретных сигналов m блоков речевых сообщений с пультами управления через блок коммутации речевых сообщений подключены к соответствующим входам-выходам речевой информации блока переключения «Местное-дистанционное» речевых каналов связи, входы-выходы которого соединены с соответствующими входами радиостанций, (n+1)-й вход блока контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры соединен с выходом блока коммутации речевых сообщений, (n+2)-й его вход - с выходом блока переключения «Местное-дистанционное» речевых каналов связи, (n+3)-й его вход - с выходом второго блока разуплотнения, а (n+b+3)-и его входы - с выходами b датчиков автоматизированного приемо-передающего центра, выход блока контроля с входом-выходом для подключения сервисной аппаратуры соединен с (m+1)-м входом блока уплотнения, (n+1)-й выход второго блока разуплотнения соединен с входом блока выбора приоритета управления «Местное-дистанционное», имеющего вход управления, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения «Местное-дистанционное» речевых каналов связи, кроме того, входы-выходы блока переключения дополнительных каналов связи, имеющего вход управления, через соответствующие каналы связи подключены к (n+m+k)-м входам-выходам блока переключения «Местное-дистанционное» речевых каналов связи каждой из периферийных станций, где k - число каналов связи, подводимых к периферийным станциям со стороны блока переключения дополнительных каналов связи с входом управления, расположенного на центральной станции.