Способ передачи информации в сети с наземными и космическими абонентами

 

Изобретение относится к системам передачи информации и может найти применение в спутниковых системах связи, при управлении космическими аппаратами. Целью изобретения является повышение надежности передачи информации абонентам в сложных условиях. Указанная цель достигается за счет обеспечения возможности использования нескольких путей (маршрутов) передачи информации абонентам. Для передачи информации используются находящиеся на орбитах космические аппараты различного целевого назначения и наземные станции, которые в совокупности образуют сеть с наземными и космическими абонентами. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к системам передачи информации и может найти применение в спутниковых системах связи, при управлении космическими аппаратами (КА).

В настоящее время передача управляющей информации на низкоорбитальные КА производится либо непосредственно с наземных станций (командно измерительных пунктов), либо через специальные спутники-ретрансляторы (1, 2, 3).

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ передачи информации на КА через спутник-ретранслятор системы TDRSS (4), при котором для обеспечения передачи информации на КА-абонент наземная станция системы TDRSS наводит свою антенну в область нахождения спутника-ретранслятора и передает ему сигнал момента начала передачи информации КА-абоненту и сигналы, характеризующие местоположение (сигналы координат) КА-абонента на момент начала передачи ему информации, спутник-ретранслятор наводит передающую антенну в область нахождения КА-абонента на момент начала передачи ему информации, и в момент начала передачи наземная станция TDRSS принимает информацию от источника сообщения (центра управления КА-абонента), передает ее на спутник-ретранслятор, который передает ее КА-абоненту.

Недостатком данного способа является достаточно низкая надежность передачи информации абонентам в сложных условиях, например, при выходе из строя наземной станции, спутника-ретранслятора, появлении сильных помех в радиоканале "наземная станция спутник-ретранслятор".

Целью изобретения является повышение надежности передачи информации абонентам в сложных условиях. Это достигается за счет обеспечения возможности использования нескольких путей (маршрутов) передачи информации абонентам. Для передачи информации используются находящиеся на орбитах КА различного целевого назначения и наземные станции, которые в совокупности образуют сеть с наземными и космическими абонентами.

Для передачи по сети информационного сообщения абоненту-получателю составляется маршрут передачи с учетом состояния абонентов, наличия ресурсов и условий радиосвязи (в том числе радиовидимости). Служебная информация, необходимая абонентам для организации передачи по маршруту, передается по сети вместе с информационным сообщением.

Прием сигналов абонентами сети осуществляется с использованием антенны, имеющей достаточно широкую диаграмму направленности и не требующую ориентации в направлении передающего абонента, а передача осуществляется с использованием требующей наведения узконаправленной антенны.

Для передачи информации в сети по предлагаемому способу выполняются следующие операции: наземный абонент сети a) принимает от источника сообщения сигнал адреса абонента-получателя, сигнал длительности интервала времени, необходимого для передачи информационного массива сигналов между двумя абонентами сети, сигнал максимально допустимого момента времени получения информационного массива сигналов абонентом-получателем; б) формирует массив сигналов маршрута, по которому информационный массив сигналов может быть передан по сети и принят абонентом-получателем до максимально допустимого момента времени его получения, и включающий в свой состав сигналы адресов абонентов сети, через которых будет передаваться информационный массив сигналов, сигнал адреса абонента-получателя и соответствующие им сигналы моментов времени начала передачи им информации и сигналы их координат в пространстве на моменты начала передачи им информации; в) наводит передающую антенну в область нахождения первого входящего в маршрут абонента сети по сигналам его координат на момент начала передачи ему информации; г) в момент начала передачи принимает от источника сообщения информационный массив сигналов и последовательно передает массив сигналов маршрута и информационный массив сигналов; до получения абонентом-получателем информационного массива сигналов абоненты сети, которые по условиям радиовидимости способны принимать переданные сигналы, принимают массив сигналов маршрута, выделяют и сравнивают сигналы адресов, входящих в маршрут абонентов сети, с сигналами собственных адресов; входящий в маршрут абонент сети, кроме приема массива сигналов маршрута, а) принимает информационный массив сигналов; б) выделяет из массива сигналов маршрута и сравнивать с сигналом собственного адреса сигнал адреса абонента-получателя;
в) при несовпадении сигналов собственного адреса с сигналом адреса абонента-получателя:
выделяет сигналы адреса очередного, входящего в состав маршрута абонента сети, которому будет передаваться информация, момента времени начала передачи ему информации и его координат в пространстве на момент начала передачи ему информации;
наводит передающую антенну в область нахождения абонента-сети, которому будет передаваться информация, по сигналам его координат на момент начала передачи ему информации, и в момент начала передачи последовательно передает массив сигналов маршрута и информационный массив сигналов.

Для формирования массива сигналов маршрута наземный абонент сети последовательно формирует все маршруты (последовательности абонентов сети), по которым информационный массив сигналов может быть передан по сети и принят абонентом-получателем до максимально допустимого момента времени его получения и выбирает из них маршрут, обеспечивающий самое быстрое получение информационного массива сигналов абонентом-получателем.

Очередной маршрут формируется путем рекуррентной процедуры добавления в последовательность абонентов сети (в маршрут) одного из еще не вошедших в нее абонентов, которому по условиям радиосвязи (в том числе радиовидимости), состояния и наличия ресурсов может быть передан через входящих в маршрут абонентов сети и которым до максимально допустимого момента может быть получен информационный массив сигналов. Формирование маршрута заканчивается, когда абонент сети, добавленный в маршрут последним, является абонентом-получателем.

Новыми, не входящими в способ-прототип, являются следующие операции:
прием от источника сообщения сигналов адреса абонента-получателя, длительности интервала времени, необходимого для передачи информационного массива сигналов между двумя абонентами, максимально допустимого момента времени получения информационного массива сигналов абонентом-получателем;
формирование массива сигналов маршрута и его передача;
прием сигналов маршрута абонентами сети;
выделение и сравнение ими сигналов адресов абонентов маршрута с сигналами собственных адресов;
выделение и сравнение сигнала адреса абонента-получателя с сигналом собственного адреса абонента;
выделение сигналов адреса очередного абонента маршpута, момента начала передачи ему информации и его координат.

Более обобщенной по отношению к соответствующей операции способа-прототипа, допускающей выполнение как для космического, так и для наземного абонента, является проводимая абонентами сети, входящими в маршрут, операция наведения передающей антенны в область нахождения абонента сети, которому будет передаваться информация.

Операция приема информационного массива сигналов может проводиться как космическими, так и наземными абонентами сети, входящими в маршрут, в отличие от соответствующей операции способа-прототипа, проводимой космическим абонентом.

Указанные новые операции, отличия ряда операций от соответствующих операций способа-прототипа, а также новая последовательность выполнения операций обуславливают новизну предлагаемого способа.

Пример передачи информации в сети по предлагаемому способу.

Сеть состоит из двух наземных абонентов (NN 1,2), не имеющих между собой связи, и трех космических абонентов (NN 3,4,5). Источник сообщений имеет связь только с абонентом 1.

Абонент 1
а) принимает от источника сообщения сигнал адреса абонента-получателя 5, сигнал длительности интервала времени (1 мин), необходимого для передачи информационного массива сигналов (ИМС) между двумя абонентами, сигнал максимально допустимого момента времени (60 мин) получения ИМС абонентом 5;
б) формирует массив сигналов маршрута, по которому ИМС может быть передан абоненту N 5 на основе данных об интервалах времени, в течение которых возможен обмен информацией между абонентами сети с учетом их состояния, наличия ресурсов и условий радиосвязи, и координат абонентов в пространстве на эти моменты времени. Данные о возможных интервалах времени обмена (в минутах) в течении 70 минут от начала процесса передачи представлены в таблице.

Последовательно формируются все маршруты передачи, по которым ИМС может быть передан по сети абонентом N 1 и принят абонентом 5 не позже 60 минут от начала передачи:
1 маршрут (последовательность абонентов): 1-3 2 5;
2 маршрут 1 3 4 5;
3 маршрут 1 3 5.

Моменты получения ИМС абонентом 5 при передаче по 1 маршруту 36 мин, по 2 маршруту 11 мин, по 3 маршруту 21 мин. (отсчет времени здесь и дальше производится от начала передачи). Выбирается маршрут 2, обеспечивающий самое быстрое получение ИМС абонентом 5.

Моменты начала передачи информации по маршруту 2:
от абонента 1 к абоненту 3 2 мин;
от абонента 3 к абоненту 4 3 мин;
от абонента 4 к абоненту 5-10 мин.

в) наводит передающую антенну в область нахождения абонента 3 через 2 мин;
г) принимает от источника сообщения ИМС;
д) в 2 мин последовательно передает массив сигналов маршрута и ИМС.

Переданные абонентом 1 сигналы способен принять только абонент 3, который
а) выделяет и сравнивает адреса абонентов маршрута с собственным адресом;
б) принимает и запоминает ИМС вместе с массивом сигналов маршрута;
в) выделяет и сравнивает с собственным адресом адрес абонента-получателя 5;
г) выделяет адрес очередного абонента маршрута абонента 4, момента времени начала передачи ему информации 3 мин, и его координат в пространстве на момент начала передачи ему информации;
д) наводит передающую антенну в область нахождения абонента 4 в момент 3;
e) в 3 мин последовательно передает массив сигналов маршрута и ИМС.

Далее абонент 4 аналогично принимает и передает информацию абоненту 5 в момент времени 10 мин. Абонент 5, также как и абонент 3, выполняет операции а), б), в) и на этом процесс передачи заканчивается.

Реализация способа возможна в настоящее время на базе использования существующих средств передачи информации.

Способ позволяет повысить надежность передачи информации абонентам в сложных условиях не меньше, чем на 30%

Формула изобретения

Способ передачи информации в сети с наземными и космическими абонентами, заключающийся в том, что источник информации формирует информационный сигнал абоненту-получателю и сигналы его координат на момент начала передачи, передает их наземному абоненту, наземный абонент наводит передающую антенну в область нахождения промежуточного абонента и передает ему информационный сигнал и сигналы координат абонента-получателя в момент начала передачи абоненту-получателю, промежуточный абонент наводит передающую антенну в область нахождения абонента-получателя и передает ему информационный сигнал в заданный момент времени, отличающийся тем, что источник информации формирует адресный сигнал абонента-получателя, сигналы длительности интервала времени передачи между каждой парой промежуточных абонентов, сигнал максимально допустимого момента времени получения информационного сигнала абонентом-получателем, наземный абонент принимает сигналы, сформированные источником информации, и формирует последовательность адресных сигналов промежуточных абонентов и абонента-получателя, интервал времени передачи абоненту-получателю информационного сигнала посредством которых будет минимален, формирует для каждого промежуточного абонента сигнал момента времени начала передачи ему сигналов и его координаты на этот момент времени, осуществляет последовательную передачу сформированных сигналов в заданный момент времени посредством наведенной в зону нахождения первого промежуточного абонента передающей антенны, который при приеме сравнивает полученную последовательность адресных сигналов промежуточных абонентов и абонента-получателя с собственным адресом, при несовпадении собственного адреса с адресным сигналом абонента-получателя определяет из полученных сигналов адресный сигнал следующего за ним промежуточного абонента, сигнал момента времени начала передачи этому абоненту и сигналы его координат на этот момент времени и в соответствии с этими сигналами осуществляет передачу сигналов следующему абоненту.