Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами

Реферат

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для организации цифровой связи в системах автоматизированного обмена данными в каналах «воздух - земля» и «земля - земля».

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 (ПО) в части мониторинга всей сети связи и работы с ПО, снабженными разнообразной бортовой аппаратурой передачи данных (АПД).

Наиболее близкой к заявляемому объекту является центральная станция (ЦС) системы радиосвязи с подвижными объектами - воздушными судами (ВС), 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, вход 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 линии передачи данных по каналу «воздух-земля», так как в нем имеется только по одному приемнику и передатчику. Поэтому станцией могут быть обслужены только часть ВС, находящихся в зоне управления;

- операции обработки сигналов: демодуляция и дальнейшая обработка, модуляция и предшествующая обработка для каждой из ЛПД, например, VDL режимов 1, 2, 3, 4 и ACARS, разные из-за различия в форме сигнала, скорости его передачи, виде кодирования и скремблирования и т.п. [8]. Аппаратная реализация узлов, выполняющих указанные функции БОКС, нецелесообразна, так как это приведет к значительному ухудшению технических и эксплуатационных характеристик станции;

- операции обработки сигналов выполнены на известных дискретных элементах: И, ИЛИ, НЕ, регистрах сдвига, ОЗУ и других. Однако для программной реализации этих операций в n каналах требуется меньше аппаратных и энергетических затрат (экономия средств);

- вход передатчика и выход приемника ЛПД могут быть по видеочастоте, например, для сигналов системы ACARS, так и на промежуточной частоте, например, для сигналов режимов VDL-2 и VDL-3 [5]. Эти сигналы имеют различные спектры, требуют разную полосу частот для эффективного приема сообщений. Поэтому обработать такую информацию в аналоговом виде в одном устройстве практически невозможно.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение числа обслуживаемых воздушных судов с разным бортовым оборудованием линии передачи данных по каналу «воздух-земля» за счет постоянного слежения за наличием и уровнем радиосигналов в каналах, использования процедур сканирования (при отсутствии радиосигнала в соответствующем канале) в гибкоперестриваемых и широкодиапазонных приемниках и передатчиках каналов основной и резервной наземных станций.

Указанный технический результат достигается тем, что в центральную станцию системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащая приемник, блок обработки сообщений (БОС), передатчик, группу из 2 m модемов, (2m+1)-й и (2m+2)-й модемы, блок обработки канальных сигналов (БОКС), блок блокировки приема, выход которого подключен к входу приемника, первый вход/выход БОС последовательно соединен через (2m+2)-й с (2m+1)-м модемом, 2m входов/выходов БОС через 2m соответствующих модемов являются низкочастотными входами/выходами станций, начальная установка генератора тактовых импульсов и блока преобразования форматов в БОС осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала «Сброс», m - суммарное число сопрягаемых наземных станций в зоне, в БОС 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 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, 2m входов/выходов маршрутизатора 11 соединены с соответствующими входами/выходами 2m модемов, введены аналогичная основной резервная наземная станция, причем резервная наземная станция подключена двухсторонними связями к БОС через (2m+3)-й модем, введенные в основную и резервную наземные станции вычислители соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами БОКС, входы/выходы вычислителей наземных станций через соответствующие модемы соединены с входами маршрутизатора, (2m+1)-го модема, введенных второго пульта управления, второго блока отображения, второго блока хранения сообщений, аналогичного вычислителя, расположенного в резервной наземной станции, и через последовательно соединенные (2m+1)-й и (2m+2)-й модемы с БОС, шина управления вычислителя двухсторонними связями подключена к соответствующим входам/выходам приемника, передатчика, блока блокировки приема, первого и второго цифровых фильтров, аналого-цифрового преобразователя, цифроаналогового преобразователя, выход БОКС через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, второй цифровой фильтр, передатчик, высокочастотную развязку 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, вход/выход блока преобразования форматов является входом/выходом станции для потребителей информации.

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

1 - приемник;

2 - блок обработки сообщений (БОС);

3 - передатчик;

4 - группа из 2 m модемов;

5 - (2m+1)-й модем;

6 - (2m+2)-й модем;

7 - блок блокировки приема;

8 - вход/выход на m наземных станций;

9 - блок обработки канальных сигналов;

10 - блок преобразования форматов;

11 - маршрутизатор;

12 - блок хранения адресной базы;

13 - блок тарификации;

14 - первый блок хранения сообщений;

15 - первый блок отображения;

16 - первый пульт управления;

17 - генератор тактовых импульсов;

18 - основная наземная станция;

19 - резервная наземная станция;

20 - (2m+3)-й модем;

21 - вычислитель;

22 - М канальных блоков;

23 - 2-й пульт управления;

24 - 2-й блок отображения;

25 - 2-й блок хранения сообщений;

26 - шина управления вычислителя;

27 - 1-й цифровой фильтр;

28 - 2-й цифровой фильтр;

29 - аналого-цифровой преобразователь;

30 - цифроаналоговый преобразователь;

31 - высокочастотная развязка;

32 - антенна;

33 - входы/выходы станции для потребителей информации.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами, к которым относятся и воздушные суда, функционирует следующим образом. В каждой наземной станции 18 (19) имеется М канальных блоков 22. Число каналов М в наземных станциях 18 и 19 определяется необходимостью одновременной работы с ВС в разных режимах и интенсивностью движения в данной зоне обслуживания. Сформированные на ВС сообщения последовательно во времени через последовательно соединенные антенну 32, высокочастотную развязку 31, блок 7 блокировки приема поступают на приемник 1, затем преобразуются в АЦП 29 в дискретные сигналы, фильтруются в первом цифровом фильтре 27 для подавления паразитных составляющих в спектре принятого сигнала и в виде последовательности импульсов подаются в БОКС 9 для обработки. При управлении с вычислителя 21 по шине 26 управления блокировка приемника 1 может быть включена, например, при симплексном обмене данными в канале или отключена, если приемник используется в режиме оценки целостности передаваемого сообщения (режимы VDB, VDL-4). Приемник 1 наземной станции 18 (19) обеспечивает прием сигнала в линиях передачи данных «воздух-земля». Демодуляция, декодирование, оценка качества сигнала и передача полученных сообщений в БОС 2 осуществляется с помощью узлов: АЦП 29, первого цифрового 27 фильтра, БОКС 9, управляемого вычислителем 21. Такие процедуры осуществляются непрерывно при наличии 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, БОКС 9, 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. Все логические операции выполняются программно в вычислителе 21.

Затем цифровая последовательность обрабатывается в БОКС 9 с использованием управляющих сигналов с 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 формируется строб, в течение которого начинают поступать счетные импульсы для обработки принятых сообщений. При совпадении поступающего в сообщении с ВС адреса и адреса, хранящегося во втором блоке 25 хранения сообщений, увеличивается число подвижных объектов, записанных ранее, на единицу. Далее в БОКС 9 формируется счетные импульсы в стробе, в течение которого должны обрабатываться принятые сообщения. При наличии радиосигнала в канале определяется приоритет сообщения, необходимый, например, для изменения режимов функционирования БОКС 9 и вычислителя 21.

Если за время τ (для каждого типа ЛПД свое) сообщение не принято или принято с ошибкой, т.е. подвижный объект не вышел на связь или вышел из зоны устойчивой радиосвязи, то полученное ранее число подвижных объектов уменьшается на единицу. Если за время τ вновь в канале обнаружится радиосигнал, то указанная выше процедура повторяется. При несовпадении адресов с заданными диспетчерами с пультов 16 и 23, заложенными в блоках 14 и 25 хранения сообщений или при наложении сообщений от нескольких ВС дальнейшая обработка сигналов в БОКС 9 не производится.

В вычислителе 21 постоянно определяется степень загрузки системы путем оценки числа обработанных сообщений за заданный интервал времени. Если загрузка отсутствует, то формируется команда о переходе приемника 1 на сканирующий по частоте режим работы. Данные о числе принятых сообщений отображаются на экране блока 24 отображения данных и при необходимости могут быть выведены на экран первого блока 15 отображения данных в блоке 2 обработки сообщений. Для координации работы всех узлов наземной станции 18 (19) используется шина 26 управления вычислителя 21, которая подключена двухсторонними связями 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 (19) подается программно на БОКС 9 с вычислителя 21, а в БОС 2 - на генератор 17 тактовых импульсов и блок 10 преобразования форматов только в начале работы для установки в «Нуль» соответствующих блоков.

Операции модуляции и демодуляции выполняются в блоке обработки канальных сигналов 9 с использованием управляющих сигналов с вычислителя 21. После обработки в БОКС 9 в 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 (19) формирование радиосигналов для передачи сообщений по каналу «воздух - земля» осуществляется в следующем порядке:

- прием стандартного сообщения с вычислителя 21;

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

- модуляция и фильтрация сигналов передача их на вход передатчика 3.

После идентификации принятых сообщений в блоке канальной обработки сигналов 9, управляемом вычислителем 21, вырабатываются команды включения требуемой частоты передатчика 3 и сообщения, которые являются необходимыми для обозначения типа (номера) центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами, например, скваттерные посылки для воздушных судов гражданской авиации. При поступлении сообщения высшего приоритета с БОС 2 через модемы 6 и 5 в 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 второго блока 25 хранения сообщений с помощью второго пульта 23 управления и вычислителя 21 заранее вводятся номиналы частот, вид модуляции, скорость передачи и другие параметры, характерные для каждого из каналов и региона размещения наземных станций 18 и 19. Базы данных о ВС, параметрах сигналов в радиоканалах и другие данные хранятся в первом и втором блоках 14 и 25 хранения сообщений, в которые может быть введена дополнительная информация с помощью пультов 16, 23 управления и вычислителя 21. Обновление информации осуществляется за счет непрерывного обмена сообщениями между вычислителем 21 и первым блоком 14 хранения сообщений через модемы 5, 6, 20 и маршрутизатор 11.

С выхода вычислителя 21 сообщения через (2m+1)-й и (2m+2)-й 5 и 6 модемы поступают в БОС 2 через маршрутизатор 11 на блок 10 преобразования форматов. Если расстояние между вычислителем 21 и БОС 2 не превышает величин, заданных в требованиях на используемый интерфейс, то модемы 5 и 6 могут отсутствовать. 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 графике сообщения, задаваемом маршрутизатором 11, величине оплаты услуг в блоке 13 тарификации, записи сообщения в первый блок 14 хранения сообщений, индикации его на первом блоке 15 отображения. 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. Учет графиков сообщений и соединений абонентов, расчет суммы за оплату услуг осуществляется в блоке 13 тарификации в зависимости от адреса и объема сообщения. Счет получателю 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 ВС, сопрягаемых периферийных станций системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей информации. Маршрутизатор 11 обеспечивает маршрутизацию сообщений по воздушным и наземным сетям связи, а именно подключение к центральной станции через соответствующие модемы 4 по шинам 8 наземных станций 18 (19) системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей 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 тактовых импульсов 17. Запрос данных с ВС осуществляется с помощью первого пульта 16 управления БОС 2 или со второго пульта 23 управления наземной станции 18 (19). Запрос данных с ВС потребителем информации осуществляется с помощью сообщения одного из стандартных форматов, например, в соответствии с протоколом Х.25, переданного через соответствующий модем 4, маршрутизатор 11, блок 10 преобразования форматов, последовательно соединенные (2m+2)-й и (2m+1)-й модемы 6 и 5 на наземную станцию 18 (19). На наземной станции 18 (19) с помощью узлов: БОКС 9, управляемого вычислителем 21, ЦАП 30, второго цифрового фильтра 28 в соответствии с необходимыми для данной ЛПД процедурами формируется сигнал для передатчика 3 с малым уровнем боковых лепестков спектра за счет фильтрации. Усиленный радиосигнал с выхода передатчика 3 через высокочастотную развязку 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 по признаку «последней связи». Второй пульт 23 управления выполняет функции формирования сообщений, передаваемых на ВС, потребителям информации и на соседние наземные станции. При автоматическом использовании наземной станции 18 (19) без обслуживающего персонала блоки 23, 24, 25 могут отсутствовать.

В вычислителе 21 осуществляется формирование, адресная коммутация и распределение сообщений, циркулирующих между узлами наземной станции 18 (19) по адресу (типу) сообщения. Сообщения с ВС и квитанции об их правильном приеме поступают на первый и второй 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 m других наземных станциях системы радиосвязи с подвижными объектами. Наблюдение за текущим состоянием сети связи производится в блоке 10 преобразования форматов по квитанциям, поступающим с 2m соответствующих модемов 4 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. Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами объединяет удаленные сопрягаемые наземные станции системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей информации в единую сеть и обеспечивает доставку сообщений от ВС к адресатам, среди которых, например, для гражданской авиации могут быть службы ГА, автоматизированные рабочие места диспетчеров УВД и компьютеры авиакомпаний. Поступающие данные с воздушного судна через один из N канальных блоков 22 наземной станции 18 (19), вычислитель 21, модемы 5 и 6, 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 ВС, состояние удаленных наземных станций и модемов с каналами связи отображаются на первом блоке 15 в режиме реального времени. Графический интерфейс предоставляет детальную информацию, а также дает оператору возможность запустить тестирование удаленного получателя информации, провести необходимые операции по установлению или отключению модема с каналом связи, вывести на экран статистические данные. Первый блок 14 хранения сообщений имеет накопители для хранения данных, с возможностью резервирования, а также обеспечивает распечатку данных на внешнем принтере. Блок 10 преобразования форматов выполняет роль устройства информационно-логического сопряжения выходов вычислителя 21 разнесенных наземных станций через модемы 4, 6 и 5, маршрутизатор 11 с входами/выходами 33 станции для потребителей 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 пакет игнорируется.

При интенсивном движении в зоне обслуживания ВС с разнообразной бортовой АПД при полном использовании оборудования основного канала, при необходимости, для работы на частоте приема, не используемой в основной наземной станции 18, можно использовать канал из резервной наземной станции 19.

При отсутствии в канале радиосигналов на основной и резервной частотах вычислитель с помощью шины управления 26 осуществляет сканирование по частоте приемника 1 по другим известным фиксированным рабочим частотам каналов передачи данных «воздух - земля» для определения наличия в них информации. Подключение каждого из каналов обмена осуществляется на время, необходимое для анализа в нем сообщения. В наземной станции 18 (19) осуществляется сканирование каналов, на которых воздушные суда ведут передачу сообщений в эфир. В приемнике 1 используется алгоритм поиска излучения как один из способов определения состояния канала (свободен или занят). Для обнаружения радиосигнала приемник осуществляет оценку нижнего порога шума, основываясь на измерении мощности сигнала в канале независимо от обнаружения нужной обучающей последовательности. Наличие сигнала в канале характеризуется значением мощности, зафиксированной в канале, превышающим оценку нижнего порога шума. Для обнаружения на физическом уровне занятых каналов могут быть использованы, например, следующие процедуры:

- обнаружение обучающей последовательности: канал считается занятым, если обнаруживается обучающая последовательность, за которой следует флажок - метка кадра данных;

- измерение мощности на канале: независимо от способности наземной станции 18 (19) обнаружить значимую обучающую последовательность, канал считается занятым после возрастания мощности на канале до четырехкратного значения нижнего порога шума в течение половины интервала времени оценки канала.

Станция 18 (19) использует следующие способы для определения перехода состояния канала от занятого к свободному:

- измерение продолжительности передачи: после обнаружения обучающей последовательности состояние занятости канала для каждого типа ЛПД определенной длительности. Впоследствии он считается освободившимся по результатам измерений мощности на канале;

- измерение мощности на канале: канал считается свободным, если мощность на канале падает ниже двухкратного значения нижнего порога шума в течение половины интервала времени оценки канала.

Частоты М приемников при сканировании изменяются синхронно по заранее известным для данного региона рабочим точкам, например, со сдвигом (N-M) позиций, где N - число возможных (в зоне обслуживания) режимов ЛПД. При обнаружении радиосигнала сканирование прекращается и начинается прием и обработка сообщения. В некоторых случаях канальный блок 22 может быть постоянно закреплен за определенной ЛПД, в которой осуществляется непрерывный обмен данными между абонентами центральной станции. В зоне обслуживания с высокой интенсивностью полетов ВС за каждой ЛПД может быть постоянно закреплен определенный канальный блок 22.

С помощью узлов наземной станции 18 (19) 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.

Повышение эксплуатационной надежности в ЦС обеспечивается следующим образом. Если вычислитель 21 получает от БОКС 9 уведомление, что в данный момент времени на ВС было отправлено сообщение, а на ВС оно не было принято и эта ситуация продолжается достаточно долго, то в вычислителе 21 принимается решение о выходе из строя соответствующего элемента и с помощью двусторонней связи между вычислителями 21 наземных станций 18 и 19 инициируется переход на резервную наземную станцию 19 с выдачей информации о неисправности. Для обеспечения бесперебойной работы наземные станции 18 и 19 резервируются по принципу горячего резерва. Выход из строя одного элемента станции не нарушает ее работоспособности.

Блоки 1-17 по назначению и структуре одинаковые с прототипом. Они могут быть реализованы на известных серийных элементах и узлах. Введенные блоки 18-32 могут быть реализованы на известных микросхемах и серийной аппаратуре. Функции блоков 9-14, 17, 25, 27, 28 могут быть выполнены программно с помощью ЭВМ. Построение гибкоперестриваемых и широкодиапазонных приемников и передатчиков известно, например, радиостанция M3TR (М3-multiband, multimode, multifunction) компании Rohde&Schwarz со сменой режима работы за счет загрузки соответствующего ПО [6, 7].

К преимуществам заявляемого устройства следует отнести:

- увеличение числа обслуживаемых воздушных судов с разным бортовым оборудованием линии передачи данных по каналу «воздух - земля»;

- использование процедур сканирования в приемниках для поиска радиосигнала на соответствующих рабочих частотах;

- повышение эксплуатационной надежности за счет автоматического переключения программными методами наземных станций на резерв при отказах оборудования.

Таким образом, предлагаемая центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами позволит обеспечить обмен сообщениями между воздушными судами, снабженными различным оборудованием линий передачи данных канала «воздух - земля», за счет использования процедур постоянного слежения за наличием и уровнем радиосигналов в каналах гибкоперестриваемых и широкодиапазонных приемников и передатчиков в основных и резервных многорежимных наземных станциях, входящих состав центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами.

Литература

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

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

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

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

5. А.В.Кейстович, Л.М.Вдовин. Требования к характеристикам многорежимной наземной станции для организации ОВЧ линий передачи данных «воздух - земля». / Сборник статей V Международной научно-технической конференции «Кибернетика и технологии XXI века». Воронеж, 2004, с.495-500/.

6. Программа SPEAKeasy. Международный симпозиум по современным технологиям радиосвязи. Научно-исследовательская лаборатория ROME ВВС США. // Internet / - 2002 г.

7. Тактическое оборудование связи JTR предусматривает обеспечение нужд войск спец. назначения. // Internet, file: //B:\Speak\Jtrs.htm 26.02.2002.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащая основную наземную станцию в составе приемника, передатчика, (2m+1)-го модема, блока обработки канальных сигналов (БОКС) и блока блокировки приема, выход которого подключен к входу приемника, а также содержащая блок обработки сообщений (БОС), группу из 2m модемов, (2m+2)-й модем, причем первый вход/выход БОС последовательно соединен через (2m+2)-й с (2m+1)-м модемом соответственно, 2m входов/выходов БОС через 2m соответствующих модемов являются низкочастотными входами/выходами наземных станций, начальная установка генератора тактовых импульсов и блока преобразования форматов в БОС осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала "Сброс", где m - суммарное число сопрягаемых наземных станций в зоне, в БОС 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 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, 2m входов/выходов маршрутизатора соединены с соответствующими входами/выходами 2m модемов, отличающаяся тем, что в нее введены аналогичная основной резервная наземная станция, причем резервная наземная станция подключена двухсторонними связями к БОС через (2m+3)-й модем, введенные в основную и резервную наземные станции вычислители соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами БОКС, (2m+1)-го модема, введенных второго пульта управления, второго блока отображения, второго блока хранения сообщений и через последовательно соединенные (2m+1)-й и (2m+2)-й модемы с БОС, причем вычислители наземных станций имеют двустороннюю связь между собой, а входы/выходы вычислителей наземных станций через соответствующие модемы соединены с входами/выходами маршрутизатора, шина управления вычислителя 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, высокочастотную развязку подключен к антенне, которая через последовательно соединенные высокочастотную развязку, блок блокировки приема, приемник, аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр подключена к входу БОКС, вход/выход блока преобразования форматов является входом/выходом станции для потребителей информации, причем число канальных блоков в каждой наземной станции определяется необходимостью одновременной работы с воздушными судами в разных режимах и интенсивностью движения в данной зоне обслуживания.