Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования

Авторы патента:


Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования
Распределенная архитектура для радионавигационного оборудования

 


Владельцы патента RU 2483443:

ТАЛЬ (FR)

Изобретение касается распределенной архитектуры для комплекса средств обеспечения воздушной навигации и предназначено для уменьшения веса и/или габаритов кабелей, соединяющих антенны с соответствующими приборами. Существо предложения заключается в том, что, по меньшей мере, часть приемников вынесены на расстояние от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров к соответствующим антеннам, и, по меньшей мере, часть силового питания приборов летательного аппарата обеспечивается от централизованного источника, и это питание стабилизированным постоянным током от централизованного источника распределяется между вынесенными приборами. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение касается распределенной архитектуры для комплекса средств обеспечения воздушной навигации.

Для определения местоположения во время полета относительно неподвижных точек на земле летательный аппарат принимает определенное количество сигналов, излучаемых находящимися в этих точках маяками. Эти сигналы позволяют определить либо расстояние до неподвижной точки, либо направление в горизонтальной плоскости, касательной к земле и содержащей эту точку, либо направление относительно локальной вертикали. Для обработки этих сигналов летательный аппарат оборудован набором антенн, соединенных коаксиальными кабелями с соответствующими приемниками, которые установлены в электронной стойке, находящейся вблизи кабины экипажа.

На фиг.1 показан упрощенный пример расположения антенн, связанных с приборами навигационного оборудования летательного аппарата 1. Эти антенны связаны, например, со следующими приборами: GPS (две антенны), ADF (Automatic Direction Finder - автоматическое устройство определения направления, тоже с двумя антеннами), ELT (Energy Locator Transmitter - передатчик локализации энергии), VOR, ILS-GS (ILS-Glide Slope - ILS определения угла наклона снижения), ILS-LOC (ILS Localizer - ILS локализации), DME-1 и DME-2 (Distance Measuring Equipment - оборудование измерения расстояния), MB (Marker Beacon - радиомаркер) и радиоальтиметр (всего четыре антенны, то есть две принимающих и две излучающих). Все эти антенны соединены коаксиальными кабелями с соответствующими передающими и/или принимающими приборами, сгруппированными в электронной стойке 2.

На чертеже схематично показана часть электронной стойки 2, относящаяся к радионавигационному оборудованию. В состав этого оборудования входят: приемники VOR-1 и 2, передатчики-приемники DME-1 и 2, приемники ILS-LOC и GS 1 и 2, приемники ADF 1 и 2, приемники GPS 1 и 2. Цифровые интерфейсы (не показаны) этих передатчиков и приемников соединены цифровой шиной 3 с центральным компьютером 4. Эти различные передатчики и приемники соединены коаксиальными кабелями (обозначенными на чертеже “coax”) с соответствующими антеннами.

Обработка навигационных сигналов приемниками происходит, кроме всего прочего, в виде визуальной индикации (шкалы, экраны, счетчики, лампочки) и звуковой индикации (закодированные сигналы Морзе, передаваемые маяками и представляющие собой их сигнатуры).

Недостатком этой архитектуры является то, что электронная стойка занимает много места, и что через летательный аппарат проходит большое количество коаксиальных кабелей, которые сами занимают большой объем и имеют большую массу. Кроме того, эти кабели являются дорогостоящими, так как их выбирают для минимизации потерь при передаче информации и обеспечения высокоэффективной экранирующей защиты от электромагнитных возмущений.

Проблему частично можно решить путем замены коаксиальных кабелей на оптоволоконные линии связи, что, хотя и позволяет уменьшить вес и объем кабелей, не решает проблемы объема электронной стойки и требует установки компонентов, уровень интеграции которых мало изучен в области авиации.

Другим фактором, оказывающим влияние на вес, является то, что каждый приемник в настоящее время имеет свой собственный источник питания, то есть электрический преобразователь постоянного напряжения в постоянное, позволяющий получать из энергии, производимой летательным аппаратом (19/37 Впост), все необходимые для работы значения постоянного напряжения (±10 В, ±15 В, ±5 В, 3,3 В).

Объектом настоящего изобретения является архитектура бортового электронного оборудования, содержащего систему обеспечения воздушной навигации и, в случае необходимости, систему датчиков величин, внешних по отношению к летательному аппарату, и систему связи, причем эту архитектуру используют в летательном аппарате, содержащем несколько антенн и датчиков, соединенных с бортовыми приборами летательного аппарата, причем эти антенны и датчики установлены в разных местах, распределенных по его наружной поверхности, при этом упомянутая архитектура должна позволить уменьшить вес и/или габариты кабелей, соединяющих антенны и датчики с соответствующими приборами, а также вес и/или габариты, по меньшей мере, части упомянутых приборов.

Архитектура в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что, по меньшей мере, часть передатчиков и/или приемников выносят ближе к соответствующим антеннам, и тем, что эти вынесенные передатчики и/или приемники соединены линиями цифровой связи с компьютером электронной стойки.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть силового питания приборов летательного аппарата поступает от централизованного источника питания, и этот централизованный источник питания распределяет между вынесенными приборами стабилизированный постоянный ток.

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего подробного описания, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 (уже описана выше) - упрощенная схема примера расположения антенн классического гражданского летательного аппарата.

Фиг.2 (уже описана выше) - частичная блок-схема стойки электронного оборудования летательного аппарата, показанного на фиг.1.

Фиг.3 - упрощенная блок-схема классического приемника летательного аппарата.

Фиг.4 - упрощенная блок-схема приемника, аналогичного показанному на фиг.3, но измененного в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - упрощенная блок-схема стойки приборов летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 - очень упрощенная схема части радионавигационного оборудования летательного аппарата из предшествующего уровня техники.

Фиг.7 - очень упрощенная схема части радионавигационного оборудования летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Решение в соответствии с настоящим изобретением состоит в перемещении, по меньшей мере, части приемников в антенны или рядом с ними. Эти приемники сообщаются с центральным навигационным компьютером через линию цифровой связи, которая имеет массу и объем, ничтожные по сравнению с коаксиальными кабелями. В некоторых случаях этот выигрыш в весе может достигать примерно 90%.

Таким образом, в электронной стойке высвобождается значительная часть объема, так как именно радиочастотная часть РЧ приемников (первый каскад приемников на выходе антенны) обычно занимает самый большой объем. Это позволяет также упростить конструкцию приемников, так как, поскольку они больше не прилегают друг к другу, снижается опасность взаимного создания помех.

Если вынести все передатчики/приемники, электронная стойка будет содержать только центральный компьютер, который сообщается через цифровую шину со всеми вынесенными приемниками, управляет ими, управляет поступающими от них данными для передачи в кабину экипажа необходимого для него комплекса информации.

Согласно другому отличительному признаку настоящего изобретения источник силового питания централизуют для распределения питания стабилизированным постоянным током между приемниками. Действительно, источник питания современных приемников занимает в них существенный объем и требует специальной защиты, чтобы его работа не мешала работе остальной части приемника. Следовательно, это тоже позволяет уменьшить общий объем и массу.

На фиг.3 показана блок-схема классического приемника 5, установленного в электронной стойке, такой как стойка 2. В основном этот приемник 5 содержит в экранированном корпусе 6: усилительный каскад РЧ 7, цифровые схемы 8 обработки (включая схему 9 обработки сигнала, а также схему 10 BITE (Built-in Test Equipment - встроенный прибор тестирования) и логическую схему 11 управления и контроля) и схему 12 силового питания, содержащую трансформатор и цепи стабилизированного питания. Усилительный каскад 7 соединен коаксиальным кабелем 13, как правило, большой длины (несколько десятков метров) с антенной 14. Схемы 8 соединены через цифровую шину с центральным компьютером (таким как компьютер 4, показанный на фиг.2).

Кроме того, в некоторых случаях (приемники ILS, VOR и DME) аналоговый выход аудиосхемы 9 соединен обычным экранированным кабелем 9А с аудиосхемами кабины экипажа.

Согласно изобретению, как показано на фиг.4, приемник, показанный на фиг.3, помещен в шкаф 16 в непосредственной близости от антенны 14 и модифицирован следующим образом. На фиг.4 элементы, идентичные элементам, показанным на фиг.3, обозначены теми же цифровыми позициями. Шкаф 16 содержит усилительный каскад РЧ 7, схемы 8 цифровой обработки и цепь 17 распределения питания постоянным током (содержащую, например, преобразователи постоянного напряжения в постоянное) для питания схем 7 и 8, при этом весь комплекс является менее объемным и намного менее тяжелым, чем в случае классических приемников, таких как приемник, схематично показанный на фиг.3. Цепь 17 соединена обычным экранированным кабелем 18 с общей цепью питания (описана ниже со ссылками на фиг.5) стабилизированным постоянным током электронной стойки летательного аппарата (стойка, аналогичная стойке 2, показанной на фиг.1). В отличие от случая, представленного на фиг.3, схемы 8А цифровой обработки содержат только схему 9 обработки сигнала и схему 10 BITE, при этом логическая схема 11 приемника, показанного на фиг.3, заменена центральной логической схемой, описание которой со ссылками на фиг.3 следует ниже. Как и в случае фиг.3, схемы 8А соединены цифровой шиной 15 с центральным компьютером. Усилительный каскад РЧ 7 соединен очень коротким кабелем 19 (например, длиной в несколько сантиметров или в несколько десятков сантиметров) с антенной 14. Предпочтительно цифровая шина 15 может быть оптической шиной.

В варианте вынесенные приемники могут быть встроены в антенны (которые в этом случае представляют собой “интеллектуальные антенны”). В настоящее время антенну такого типа защищают куполом, закрепленным на “обшивке” летательного аппарата снаружи, и соединяют очень коротким кабелем (например, длиной в несколько сантиметров) с децентрализованным модулем INM (Integrated Navigation Module - встроенный навигационный модуль), расположенным внутри обшивки летательного аппарата в непосредственной близости от нее, причем этот модуль соединен цифровой шиной с соответствующим централизованным приемником.

На фиг.5 схематично показан пример выполнения части электронной стойки летательного аппарата, относящейся к радионавигации и к датчикам величин, внешних по отношению к летательному аппарату, причем эта часть стойки формируется в результате трансформации всех приемников в соответствии с настоящим изобретением (эти приемники являются такими же, как приемник, показанный на фиг.4). Эта стойка 20 в основном содержит центральный компьютер 21, центральную логическую схему 22 управления и связи с комплексом вынесенных приемников и устройство 23 централизованного питания вынесенных приемников. Логическая схема 22 соединена через цифровую шину 25 со всеми вынесенными приемниками. Через кабель 24 устройство 23 питания получает силовое питание от главного источника энергии летательного аппарата и направляет через магистраль 26 стабилизированный постоянный ток на все вынесенные приемники. Таким образом, существенно уменьшается объем и вес устройства питания энергией радионавигационных приемников за счет того, что индивидуальные устройства питания приемников (которые для каждого централизованного приемника содержали свой собственный источник стабилизированного питания и свой собственный трансформатор) заменены единым устройством питания для всех вынесенных приемников. Кроме того, снижаются риски возмущений, которые создавали устройства (12) питания приемников согласно предшествующего уровня техники.

На фиг.6 и 7 соответственно показано различие между известным радионавигационным оборудованием и оборудованием в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.6 показаны только две антенны 27 и 28 (и, в частности, обтекатели, закрывающие эти антенны) радионавигационной системы, причем эти антенны соединены соответственно индивидуальными коаксиальными кабелями 29, 30 с соответствующим индивидуальным приемником 31, 32. Цифровые выходы этих приемников соединены через шину 33 с компьютером 34 стойки 35 (которая может быть стойкой 2, показанной на фиг.1) летательного аппарата. Как было указано выше, недостатком этой известной архитектуры является необходимость в наличии такого же числа коаксиальных кабелей, как и количество антенн (или датчиков физических величин), которое может быть большим, как схематично показано на фиг.1. Обычно кабели 29 и 30 имеют большую длину и, следовательно, существенно увеличивают вес летательного аппарата.

На фиг.7 схематично показана архитектура в соответствии с настоящим изобретением с двумя разными вариантами выполнения приемников и соответствующих антенн, показанными на одном чертеже. Эти антенны вместе со своими обтекателями обозначены позициями 36, 37. Антенна 36 соединена очень коротким коаксиальным кабелем 38 (например, длиной около десяти сантиметров) с приемником 39, в данном случае INM (Integrated Navigation Module - интегрированный навигационный модуль), находящимся внутри обшивки летательного аппарата в непосредственной близости от нее, и данным приемником является приемник, показанный на фиг.4. Антенна 37 является антенной с встроенным приемником, то есть связанный с ней приемник 40 (имеющий архитектуру приемника, показанного на фиг.4) встроен в обтекатель антенны. Разумеется, это возможно, только если приемник 40 предусмотрен для работы при очень низких температурах, таких как температуры воздуха на большой высоте, например, порядка -60°С. Разумеется, летательный аппарат должен быть оборудован либо приемниками типа приемника 39, либо типа приемника 40.

Все приемники радионавигационной системы, такие как приемник 39 (или 40), соединены с цифровой шиной 41, которая, в свою очередь, соединена с логической управляющей схемой компьютера 34 стойки 35, и эта логическая схема и компьютер показаны, например, на фиг.5, а стойка 35 аналогична стойке 2, показанной на фиг.1.

Таким образом, можно отметить, что архитектура, показанная на фиг.7, отличается меньшей сложностью, чем классическая архитектура, показанная на фиг.6, и в первую очередь намного меньшим весом и габаритами, чем классическая архитектура, в частности, за счет использования цифровых шин вместо коаксиальных кабелей.

1. Распределенная архитектура для комплекса средств обеспечения воздушной навигации летательного аппарата, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть передатчиков и/или радионавигационных приемников (39, 40) вынесены на расстояние от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров к соответствующим антеннам (14, 36, 37), причем эти вынесенные передатчики и/или радионавигационные приемники соединены линиями (15, 25, 41) цифровой связи с компьютером (21) на электронной стойке (35) летательного аппарата.

2. Архитектура по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть силового питания приборов летательного аппарата поступает от централизованного источника (23) питания, и этот централизованный источник питания распределяет (26) между вынесенными приборами питание стабилизированным постоянным током.

3. Архитектура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что линии цифровой связи являются оптическими шинами.

4. Архитектура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть передатчиков и/или радионавигационных приемников (40) встроена в соответствующую антенну (37).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области связи в авиации, и может быть использовано, в частности, для обеспечения несинхронных обменов цифровыми сообщениями между информационной системой самолета и информационной системой авиационной компании на земле.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к осуществлению связи между мобильным аппаратом и множеством приемопередатчиков, и может быть использовано в системе мобильной спутниковой связи.

Изобретение относится к радиотехнике, к экранированию сигналов для системы мобильной связи, в частности, на воздушном судне. .

Изобретение относится к радиоэлектронным системам связи с использованием радиоизлучения при размещении станции в наземном мобильном объекте и может быть использовано в качестве земной станции (ЗС) системы спутниковой связи.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к осуществлению связи между подвижным устройством и множеством приемопередатчиков, и может быть использовано в спутниковой системе связи.

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к способам приема на объектах радиосигналов наземной шестипунктовой передающей системы, и может быть использовано преимущественно для однозначного определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации.
Изобретение относится к спасательным и поисковым средствам для терпящих бедствие на воде. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам и способам спутниковой связи, и может быть использовано для обеспечения связи низкоорбитальных космических аппаратов с наземной станцией

Изобретение относится к средствам связи, а именно к организации радиолинии связи, и может быть использовано для постановки ретранслятора при организации радиолинии связи

Изобретение относится к области дистанционного управления бортовой регистрирующей аппаратурой (БРА) космических аппаратов (КА). Техническим результатом является повышение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения возможности подключать различные детекторы. Удаленная система сбора и обработки данных для бортовой регистрирующей аппаратуры включает: блок функциональной группы буферных магистральных усилителей (ФГБМУ), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), два независимых кварцевых генератора, функциональную группу коммутации (ФГК), накопительное запоминающее устройство (НЗУ), штатный и технологические узлы командно-информационного интерфейса (УКИИ), систему локальных термодатчиков, функциональная группа модулей питания (ФГМП), при этом штатный и технологический УКИИ имеют выходной интерфейс для подключения скоростного канала передачи информации (КИИ) и входной интерфейс для подключения служебного канала управления. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системе цифровой обработки для полезных нагрузок спутников связи, и может быть использовано в системах спутниковой связи с множеством направленных лучей. Технический результат заключается в осуществлении модульного подхода к конструкции и воплощению интегрированного процессора для систем спутниковой связи с множеством направленных лучей таким образом, что общий интегрированный процессор содержит большое количество идентичных интегрированных модулей процессора, а также в обеспечении поддержки требований к системе и трафику в широком диапазоне задач. Для этого количество модулей интегрированного процессора выбрано в соответствии с характеристиками антенны и ширины полосы восходящей линии и нисходящей линии определенной миссии, в связи с характеристиками модуля интегрированного процессора, и каждый модуль интегрированного процессора содержит каскад цифровой обработки, содержащий множество входных и выходных портов, A/D и D/A преобразователи и средство цифровой обработки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системам спутниковой связи, в частности к низкоорбитальной системе спутниковой связи, использующей легкие спутники, функционирующие на низких околоземных орбитах. Технический результат заключается в обеспечении глобальной непрерывной связи между абонентами, возможности реализации мобильной телефонии и высокоскоростной передачи данных в любых точках земного шара при использовании минимально необходимого (оптимального) количества легких спутников в системе и минимальной стоимости создания системы спутниковой связи. Для этого искусственные спутники Земли сформированы в две группировки спутников связи, одна из которых состоит из N спутников связи, где N - целое число, и расположена на n околоземных орбитах высотой менее 2000 км с наклоном 0°…30°, по N/n спутников на каждой орбите, другая группировка состоит из M спутников связи, где M - целое число, и расположена на m околоземных орбитах высотой менее 2000 км с наклоном 60°…90°, по M/m спутников на каждой орбите, при этом долготы восходящих узлов орбит внутри каждой группировки отличаются соответственно на 360/n и 360/m градусов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к сбору и передаче спутниковых данных, и может быть использовано для передачи изображений на Землю и наблюдений Земли. Технический результат заключается в обеспечении возможности сбора и передачи больших объемов данных, а также отсутствии необходимости использования центрального сервера для обработки и хранения данных. Для этого изобретение, касающееся системы для сбора и передачи спутниковых данных, содержащей спутники (1, 100) и наземные приемные станции (50, 51, 52, 53, 54), отличается тем, что содержит для каждых данных, получаемых одной из приемных станций (50, 51, 52, 53, 54), называемой принимающей станцией, с орбитального уровня: средства определения приемной станции (50, 51, 52, 53, 54), называемой станцией, предназначенной для таких данных, которая должна сохранить такие данные, и наземную цифровую сеть для передачи таких данных от принимающей станции к приемной станции, предназначенной для таких данных. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области дистанционного управления бортовой регистрирующей аппаратурой (БРА) космических аппаратов (КА). Техническим результатом является повышение удобства и надежности одновременного подключения к устройству различной бортовой регистрирующей аппаратуры. Предлагаемая система управления, сбора и обработки данных с БРА КА включает, по меньшей мере, один блок БРА, связанный, по меньшей мере, двумя каналами связи с блоком управления и обработки данных (БУОД), который связан с бортовой аппаратурой КА по, по меньшей мере, одному каналу связи для последующего сброса информации на Землю. БУОД включает: устройство сопряжения, автономное таймерное устройство, одноплатный компьютер, систему принудительного охлаждения, систему термодатчиков, блок запоминающего устройства, блок синхронной передачи данных, блок вторичного питания и систему трансляции команд и распределения питания. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области телекоммуникаций в авиации и, более конкретно, к системе маршрутизации сообщений адресно-отчетной системы авиационной связи (ACARS) в направлении множества передающих сред, предназначенной для установки на борту летательного аппарата, содержащей: базу данных, содержащую множество профилей маршрутизации, при этом каждый профиль представляет собой список, указывающий уровень приоритета для каждой передающей среды; средства выбора для извлечения из запроса на отправку сообщения ACARS идентификатора профиля маршрутизации и для выбора в профиле маршрутизации, хранящемся в базе данных и соответствующем указанному идентификатору, передающей среды в зависимости от уровня приоритета, после чего выбранную таким образом указанную передающую среду используют для передачи указанного сообщения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в спутниковых системах связи и наблюдения. Спутниковая система связи и наблюдения содержит от 1 до 7 спутников с аппаратурой связи и наблюдения. Спутники размещены на эллиптических орбитах с критическим наклонением и апогеем орбиты в полушарии с областью наблюдения с орбитальным периодом, зависящим от длительности солнечных суток и количества спутников в системе. Изобретение позволяет уменьшить количество спутников для периодического обзора географических областей в заданное местное время. 10 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи с применением спутников-ретрансляторов на высокой, например, геостационарной орбите и предназначено для преимущественного использования в глобальных космических системах ретрансляции и связи, осуществляющих информационный обмен с космическими и наземными абонентами. Технический результат состоит в повышении оперативности доставки информации от космических абонентов, а также обеспечении централизованного управления каналами ретрансляции и связи космической системы ретрансляции. Для этого система построена с возможностью передачи информации с космического абонента через спутники-ретрансляторы, для чего спутники-ретрансляторы содержат бортовую ретрансляционную аппаратуру для передачи информации между космическими абонентами и наземными пунктами приема и передачи информации, космические абоненты содержат аппаратуру для передачи и приема информации через спутники-ретрансляторы, наземные пункты приема и передачи информации содержат аппаратуру для информационного обмена с космическими абонентами через спутники-ретрансляторы, система построена с возможностью централизованного контроля и управления каналами ретрансляции и связи. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх