Система радиосвязи с подвижными объектами с применением радиофотонных элементов

Изобретение относится к радиосистемам обмена данными с применением радиофотонных элементов и может быть использовано для передачи данных с бортового датчика высокоскоростной информации подвижного воздушного объекта (ВО) на наземный комплекс (НК). Технический результат состоит в повышении помехозащищенности системы и увеличении дальности устойчивой связи при маневрах воздушного объекта. Для этого введены бортовые передающие антенно-фидерные тракты неискажающих фазово-частотную и амплитудно-частотную характеристики узлов на радиофотонных элементах с малыми потерями мощности радиосигналов, управляемых через бортовой коммутатор с помощью бортового вычислителя, а также за счет введения четырех бортовых широкодиапазонных направленных антенн, формирующих диаграммы направленности каждая в соответствующей четверти сферы, сдвинутой относительно соседних на 90°. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиосредствам обмена данными и может быть использовано для высокоскоростной передачи информации между подвижными воздушными объектами (ВО) и наземными комплексами (НК) в каналах «воздух-земля».

Известна система радиосвязи с подвижными объектами [1], которая состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми в соответствии с заложенными алгоритмами осуществляется обмен данными. В этой системе во время движения подвижные воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземной радиостанцией из канала "воздух-земля" сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ), где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных воздушных объектов, хранящимися в памяти их бортовых вычислителей. При совпадении адреса подвижного воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения подвижных воздушных объектов и состоянии их многочисленных датчиков выводится на один экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ВО. При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ВО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ВО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному подвижному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) воздушных объектов, может быть доставлено N-му ВО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ВО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ВО сообщения анализируются в блоке анализа типа сообщений. После анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления объекта или ретрансляции их на соседний ВО.

В обычном режиме с НК, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ВО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение также отображается на экране монитора АРМ. На ВО после прохождения через бортовые антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного воздушного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется в каком режиме должна работать аппаратура ВО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных.

Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу "воздух-земля" взамен существующей речевой информации. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на блоке регистрации данных ВО и мониторе АРМ НК соответственно. Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ВО обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.

Однако аналогу присущи следующие недостатки, связанные со снижением помехозащищенности радиоканалов, из-за наличия потери мощности радиосигналов в бортовых передающих и приемных антенно-фидерных трактах.

Известна "Система радиосвязи с подвижными объектами" [2]. Система состоит из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных (АПД) к соответствующему первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места. Первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с соответствующим входом вычислителя АРМ. Концентратор подключен к локально-вычислительным сетям (ЛВС), которые в свою очередь соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами наземной направленной антенны, наземному антенному коммутатору, наземной аппаратуре связи, каждому из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входом монитора АРМ. Каждый из В блоков сопряжения состоит из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, выход которого является входом/выходом системы. Наземная направленная антенна через антенный коммутатор соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи. Наземный блок горизонтирования подключен к наземной направленной антенне механическими связями. В вычислителе АРМ в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами воздушных объектов, хранящимися в памяти вычислителя АРМ. При совпадении адреса воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО и состоянии его датчиков, в том числе датчика с высокоскоростной информацией, выводится на экран монитора АРМ НК. В вычислителе АРМ решаются следующие задачи: прием-передача сигналов со второй наземной АПД; прием данных о фактическом положении диаграммы направленности (ДН) наземной направленной антенны и состоянии наземной аппаратуры связи; формирование синхронизирующих сигналов для переключения режимов «передача-прием» антенного коммутатора; сигналов управления: положением ДН наземной направленной антенны по азимуту и углу места, наземным блоком горизонтирования, режимами работы ВО, прием, обработка и вывод на экран монитора АРМ сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов системы, сигналов с выхода наземного приемника сигналов навигационных спутниковых систем; прием-передача данных через блок сопряжения по шине потребителям информации, формирование на экране монитора АРМ картинки в соответствии с принятой с ВО информацией и вспомогательной информацией в виде графических линий, символов и других изображений; отображение квитанций и донесений о режимах работы ВО, НК, АРМ, слежение за местоположением всех ВО в зоне радиосвязи; обеспечение постоянной радиосвязи со всеми N ВО, оптимальное управление их движением; решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций. Для удобства разрешения оператором НК конфликтной ситуации при наличии помеховой обстановки на экран каждого монитора АРМ НК может выводиться положение каждого ВО относительно НК. Для этого, программно, с помощью вычислителя АРМ выделяются части пространства, в которых помеховая ситуация в вероятностном смысле менее напряженная, и через находящиеся там ВО осуществляется трафик. Для отображения тенденции движения каждого ВО на экране монитора АРМ вычислителем АРМ формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ВО и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВО через заданный интервал времени. По мере движения ВО устаревающие отметки стираются. Точка, характеризующая местоположение НК 1, обычно размещается в центре экрана монитора АРМ и ВО, находящиеся вблизи зоны устойчивой радиосвязи, выделяются от остальных, например, цветом отметки на экране монитора АРМ, и для них в вычислителях начинается решение задачи выбора оптимального пути трансляции управляющих сообщений от НК на выбранное ВО.

Набираемое оператором (диспетчером) сообщение для ВО и принятые данные также отображаются на экране монитора АРМ. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ВО обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.

В состав каждого из N подвижных воздушных объектов входят бортовые датчики, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя. Выход бортового вычислителя подключен к входу блока регистрации данных, а вход/выход - к двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом. Бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне. Бортовая аппаратура связи, бортовая направленная антенна, бортовой антенный коммутатор, бортовой блок горизонтирования соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя. Бортовой блок горизонтирования подключен к бортовой направленной антенне механическими связями. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке. Бортовая аппаратура связи через последовательно соединенные бортовой антенный коммутатор, бортовую направленную антенну через эфир подключена к наземной направленной антенне. В режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го ВО соединена по эфиру с бортовой направленной антенной 2-го ВО и так далее до N-го ВО.

К недостаткам аналога следует отнести то, что снижается помехозащищенность радиоканалов, из-за наличия потери мощности радиосигналов в бортовых передающих и приемных антенно-фидерных трактах, которые искажают форму радиосигналов из-за существующих их фазово-частотных и амплитудно-частотных характеристик.

Известна радиолокационная станция (РЛС) на основе элементов радиофотоники [3, рис. 1]. Она включает в себя следующие основные блоки: синтезатор опорных частот, синхронизатор, передатчик с устройством формирования зондирующего сигнала (УФЗС), систему управления лучом (СУЛ), активную фазированную антенную решетку (АФАР), оптический цифровой приемник, устройства первичной и вторичной обработки и автоматизированное рабочее место.

Для исключения искажения радиосигналов и уменьшения массы оборудования радиочастотные кабели и соединители для них заменены на волоконно-оптические тракты. Зондирующий сигнал формируется на оптической несущей и передается к АФАР по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), что значительно снижает потери в тракте передачи и уменьшает чувствительность радиолокационной станции к внешнему электромагнитному воздействию. Кроме того, схема разводки оптического сигнала позволяет за счет использования радиофотонных элементов снизить энергетические потери в тракте передачи, увеличить стабильность и идентичность оптических характеристик, выделенных групп приемо-передающих каналов АФАР.

Формируемые оптические зондирующие сигналы усиливаются в оптическом усилителе оптического приемо-передающего модуля АФАР, после чего, попадают на перестраиваемую оптическую линию задержки, обеспечивающую угол поворота фазы радиочастотной составляющей для формирования диаграммы направленности АФАР в нужном направлении. Перестраиваемая оптическая линия задержки управляется сигналами, поступающими от системы управления лучами. После попадания оптического импульса на фотодетектор выделяется радиочастотная компонента на выходе фотоприемника, которая поступает на вход цепочки усилителей. После оконечного усилительного каскада радиосигнал через циркулятор попадает на канальный излучатель антенны.

Показано, что на системном уровне радиофотоника позволяет создавать пространственно разнесенные, распределенные посредством волоконно-оптических линий связи радиооптические активные фазированные антенные решетки РЛС, которые имеют существенные преимущества перед традиционными активными фазированными антенными решетками, например, они позволяют реализовать их интеграцию в конструкцию носителей, создавая «интеллектуальную обшивку», например, фюзеляжа самолета, как основу для организации радиолокационных систем большой дальности и радиоэлектронной борьбы [4].

К недостаткам аналога следует отнести то, что аналог предназначен только для радиолокации и не может выполнять функции радиосвязи.

Наиболее близкой по назначению и большинству существенных признаков является "Система радиосвязи с подвижными объектами" [5], которая и принята за прототип. Система состоит из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к соответствующему первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места. Первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к первому монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с соответствующим входом вычислителя АРМ. Концентратор, подключенный к локально-вычислительным сетям, которые в свою очередь подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам наземной направленной антенны, наземному антенному коммутатору, наземной аппаратуре связи, каждому из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входом монитора АРМ. Каждому из В блоков сопряжения, состоящих из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи. Вход/выход канала связи является входом/выходом системы. Наземная направленная антенна через антенный коммутатор соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи. Наземный блок горизонтирования подключен к наземной направленной антенне механическими связями. В режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го подвижного воздушного объекта соединена по эфиру с бортовой направленной антенной 2-го ВО и так далее до N-го ВО. N подвижных воздушных объектов, в состав каждого из которых входят бортовые датчики, приемник сигналов навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя. Выход бортового вычислителя подключен к входу блока регистрации данных, а вход/выход - к двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом. Бортовая аппаратура связи, бортовая направленная антенна, бортовой антенный коммутатор, бортовой блок горизонтирования соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя. Бортовой блок горизонтирования подключен к бортовой направленной антенне механическими связями. Бортовая аппаратура связи через последовательно соединенные бортовой антенный коммутатор, бортовую направленную антенну через эфир подключена к наземной направленной антенне. Бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке. В НК распределитель данных подключен двухсторонними связями к локально-вычислительным сетям, а второй монитор АРМ соединен с соответствующим выходом вычислителя АРМ.

Прототипу присущи недостатки, которыми являются снижение помехозащищенности системы и уменьшение дальности устойчивой связи, а иногда и потеря связи, связанные с искажением формы диаграммы направленности по азимуту, углу места и затенением планером воздушного объекта при крене и тангаже линии прямой (оптической) видимости между бортовой направленной антенной и наземной антенной. Кроме того, потери мощности передаваемых радиосигналов в радиочастотных кабелях антенно-фидерных трактов, их искажения из-за нелинейности фазово-частотной и неравномерности амплитудно-частотной характеристик в заданном диапазоне частот в передающем и приемном трактах искажают радиосигналы, что также уменьшает дальность устойчивой связи и снижает помехозащищенность.

Уменьшается дальность связи из-за потери мощности в бортовых передающих и приемных антенно-фидерных трактах, в результате искажения фазово-частотных и амплитудно-частотных характеристик радиосигналов.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехозащищенности системы и увеличение дальности устойчивой связи при маневрах воздушного объекта за счет введения в бортовые передающие и приемные антенно-фидерные тракты узлов на радиофотонных элементах с малыми потерями мощности радиосигналов, неискажающих фазово-частотную и амплитудно-частотную характеристики, управляемых через бортовой коммутатор с помощью бортового вычислителя, а так же за счет использования четырех коммутируемых бортовых широкодиапазонных направленных антенн, каждая из которых формирует диаграммы направленности в соответствующей четверти сферы, сдвинутой относительно соседних на 90°.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами с применением радиофотонных элементов, состоящую из наземного комплекса (НК), содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к соответствующему входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ), один вход которого подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, третий к формирователю типа ретранслируемых сообщений, а выходы - к первому и второму мониторам АРМ, локально-вычислительную сеть (ЛВС), к которой подключены концентратор, распределитель данных, каждое из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входами первого и второго мониторов АРМ, и каждый из В блоков сопряжения, состоящих из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, вход/выход которого является входом/выходом системы, наземной направленной антенны, подключенной через наземную аппаратуру связи к ЛВС и наземный блок горизонтирования, подключенный к наземной направленной антенне механическими связями, N подвижных воздушных объектов (ВО), в состав каждого из которых входят бортовые датчики, бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующим входом бортового вычислителя, выход которого подключен к входу блока регистрации данных, а первый вход/выход - к двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом, второй вход/выход - к бортовой аппаратуре связи, соединенной с входом бортового коммутатора, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом бортового вычислителя, бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне МВ-ДМВ диапазона, причем в режиме ретрансляции передача данных в МВ-ДМВ диапазоне с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке, на каждом ВО дополнительно введены схема определения линии прямой видимости между антеннами ВО и НК, соединенная двухсторонними связями с соответствующим входом/выходом бортового вычислителя, подключенные к выходам бортового коммутатора четыре параллельные ветви, состоящие из последовательного соединенных передающего оптического модуля, многоканальной оптической линии задержки, световода, приемного оптического модуля, усилителя мощности, бортовой направленной антенны, выполненной на базе активной фазированной антенной решетки, причем наземная направленная антенна через эфир подключается к той бортовой направленной антенне, с которой находится в прямой видимости, а четыре управляющих выхода бортового коммутатора соединены с соответствующими входами каждой из четырех многоканальных оптических линий задержки.

На фигуре представлена система радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:

1 - наземный комплекс;

2 - подвижный воздушный объект;

3 - бортовой вычислитель;

4 - бортовые датчики;

5 - бортовой приемник сигналов навигационных спутниковых систем;

6 - блок регистрации данных;

7 - бортовая аппаратура передачи данных;

8 - бортовая радиостанция;

9 - бортовая антенна;

10 - наземная антенна;

11 - наземная радиостанция;

12 - наземная аппаратура передачи данных;

13 - вычислитель АРМ;

14 - наземный приемник сигналов навигационных спутниковых систем;

15 - первый монитор АРМ;

16 - пульт управления АРМ;

17 - анализатор типа принимаемых сообщений;

18 - двунаправленная шина системы управления воздушным объектом;

19 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;

20 - формирователь типа ретранслируемых сообщений;

21 - бортовая аппаратура связи;

22 - бортовой коммутатор;

23 - бортовая направленная антенна;

24 - передающий оптический модуль (ПОМ);

25 - наземная направленная антенна;

26 - наземный блок горизонтирования;

27 - локально-вычислительные сети;

28 - схема определения линии прямой видимости между антеннами 23 ВО и 25 НК 1;

29 - наземная аппаратура связи;

30 - автоматизированное рабочее место;

31 - одна из В вторых наземных АПД блока сопряжения 33;

32 - устройство сопряжения с каналом связи;

33 - блок сопряжения;

34 - вход/выход системы;

35 - концентратор;

36 - распределитель данных;

37 - второй монитор АРМ;

38 - многоканальная оптическая линия задержки;

39 - световод;

40 - приемный оптический модуль (ПРОМ);

41 - усилитель мощности.

Двойными сплошными линиями на фигуре обозначены механические связи. Вспомогательные элементы электропитания, контроля, записи и хранения информации и другие, не влияющие на выполнение цели изобретения, не показаны на фигуре.

Система радиосвязи с ВО 2 работает в автоматическом режиме без вмешательства оператора на выбранных частотах из списка частот, назначенного при планировании связи. Алгоритм работы системы заключается в ее адаптации к постоянно изменяющейся помеховой обстановке, маневрам подвижного воздушного объекта 2 и взаимному положению НК 1 относительно всех антенн 23 ВО 2, находящихся в зоне обслуживания операторов наземного комплекса 1. Эта задача решена путем организации передачи данных с оборудования подвижных воздушных объектов 2 на наземный комплекс 1 одновременно по двум радиоканалам: узкополосному МВ-ДМВ диапазона и широкополосному с более высокой несущей частотой (выше 1,5 ГГц) и использованием направленных бортовых 23 и наземной антенн 25 для организации высокоскоростной передачи информации (по каналу с высокой несущей частотой), определения линии прямой видимости между антеннами 23 ВО 2 и 25 НК 1, выбор из четырех требуемых антенн 23 ВО 2, организации трансляции с ВО 2 высокоскоростной информации на НК 1, распределения принятой информации на основную и вспомогательную (технологическую) и отображения вспомогательной информации на втором мониторе АРМ для освобождения внимания оператора от постоянно всплывающих окон на экране при смене режимов работы бортового оборудования, режимов полета ВО 2, изменения состояния его бортовых датчиков и других явлений. В качестве примера на фигуре показана связь между ВО 2₁ и НК 1 с использованием направленных бортовой 23₁ и наземной антенн 25.

За счет интеграции в конструкцию подвижных воздушных объектов бортовых узлов: коммутатора 22, четырех параллельных ветвей, состоящих из последовательно соединенных передающего оптического модуля 24, многоканальной оптической линии 38 задержки, световода 39, приемного оптического модуля 40, усилителя мощности 41, бортовой направленной антенны 23 создается «интеллектуальная обшивка», например, на фюзеляже самолета [3, 4, 6], что позволяет организовать систему радиосвязи с круговой зоной связи по азимуту. Возможность передачи радиосигналов различных диапазонов с помощью радиофотонных элементов проверена экспериментально, на них основаны перспективные радиоэлектронные средства [3, 4, 6].

Использование в широкополосных антенно-фидерных трактах СВЧ диапазона ВО 2 не искажающих фазово-частотную и амплитудно-частотную характеристики узлов на радиофотонных элементах, управляемых с помощью бортового вычислителя и коммутация радиосигналов на выбранную с помощью схемы 28 одну из четырех параллельных ветвей, состоящих из узлов: 24, 38-41, 23 позволяет сформировать диаграмму направленности в соответствующей четверти сферы, сдвинутой относительно соседних на 90°.

Расстояние между ВО 2 и НК 1 вычисляется на основании данных о местоположении ВО 2 с узла 5 и неподвижного НК 1, заложенных в ВО 2 при предстартовой подготовке. В случае подвижного НК 1 его координаты передают на ВО 2 по радиолинии МВ-ДМВ диапазона, состоящей из узлов 12, 11, 10, 9, 8, 7. При малом расстоянии между ВО 2 и НК 1, определяемом в бортовом вычислителе 3, уменьшают мощность передаваемых радиосигналов (адаптация по мощности).

Для повышения помехозащищенности передачи данных на ВО 2 с помощью узлов 3, 21, 22, 24, 38-41, 23 в соответствующей четверти сферы воздушного пространства формируется луч узконаправленной (игольчатой) формы в направлении на НК 1, с которым предстоит провести сеанс связи.

На бортовом комплексе 3 связи подвижного объекта радиосигнал СВЧ диапазона от бортовой аппаратуры 21 связи поступает через не искажающие форму и спектр радиосигналов узлы: 24 и многоканальную оптическую линию 38 задержки, управляемые бортовым вычислителем 3, где его распределяют по нескольким каналам с разными фазами, полученными в результате различного времени прохождения их через узел 38. Затем его, подаваемого по нескольким световодам 39 (по числу каналов в многоканальной оптической линии 38 задержки), демодулируют в нескольких приемных оптических модулях 40, усиливают до заданного уровня в усилителе 41 и подают на несколько вибраторов бортовой направленной антенны 23 для формирования диаграммы направленности требуемой формы.

Бортовые направленные антенны 23, размещенные со всех сторон по поверхности подвижного воздушного объекта формируют главный лепесток диаграммы направленности в сторону НК 1. Число узлов 39-41 и 23 в каждой полусфере пространства выбирается с учетом формирования требуемой формы диаграммы направленности в заданном секторе. Благодаря этому, появляются новые возможности системы радиосвязи и достигается сразу несколько преимуществ:

- появляется возможность увеличения дальности устойчивой связи за счет уменьшения потерь мощности радиосигналов в «длинных» бортовых антенно-фидерных трактах при введении узлов на радиофотонных элементах, управляемых с помощью бортовых вычислителя 3 и коммутатора 22.

- отсутствуют потери связи из-за затенения бортовых направленных антенн СВЧ диапазона направления на НК 1 металлическим планером воздушных объектов при крене и тангаже, так как бортовые направленные антенны размещены по всем четырем сторонам подвижного воздушного объекта.

- концепция размещения аппаратуры синтезирования частот, формирования радиосигналов и их задержки в обитаемом отсеке, а усилителей мощности и бортовых направленных антенн в необитаемом отсеке позволяет снизить степень воздействия климатических условий, увеличить стабильность характеристик системы.

При беспомеховой обстановке во время движения подвижные воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом 1 в МВ-ДМВ диапазоне. Принимаемые наземной радиостанцией 11 из канала "воздух-земля" сообщения через аппаратуру 12 передачи данных поступают в вычислитель 13 АРМ 30, построенный, например, на базе ПЭВМ серии «Багет». В вычислителе 13 АРМ 30 в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами воздушных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 13 АРМ. В некоторых случаях НК 1 может обеспечивать обмен данными только с одним ВО. Тогда основная (высокоскоростная) информация, проходящая по каналу, образованному через эфир бортовой направленной антенной 23 и наземной направленной антенной 25, выводится на экраны всех первых мониторов 15 АРМ. При совпадении адреса подвижного воздушного объекта 2 с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО 2_i, состоянии его датчиков и другие распределяются блоком 36 по соответствующим АРМ 30, а в них через вычислитель 13 АРМ - на первый или второй мониторы АРМ 15 или 37.

На экран первого монитора 15 выводятся только данные, необходимые оператору для осуществления качественной и своевременной обработки высокоскоростной информации:

- высокоскоростная информация с выбранного распределителем 36 данных ВО 2 на фоне электронной карты местности;

- курсор, привязанный к точным координатам электронной карты местности;

- граница зоны прямой (оптической) видимости между НК 1 и обслуживаемым ВО 2;

- местоположение обслуживаемого ВО 2 относительно НК 1 и тип работающего датчика высокоскоростной информации.

На экран второго монитора 37 выводятся данные, необходимые оператору для контроля параметров ВО 2 и НК 1:

- сигналы контроля работоспособности оборудования ВО 2 и НК 1;

- точные текущие координаты и параметры движения ВО 2;

- состояние датчиков обслуживаемого ВО 2, характеризующих, например, остаток горючего;

- отметки на электронной карте местности, характеризующие предыдущее местоположение обслуживаемого ВО 2 и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВО через заданный интервал времени;

- оценка качества каналов связи обслуживаемого ВО 2 и наличие источника помех;

- сообщения (сигналы телеуправления), набираемые оператором (диспетчером) с пульта 16 управления АРМ, для обслуживаемого подвижного воздушного объекта 2, например, команда смены используемого бортового датчика 4 высокоскоростной информации (при их наличии на борту ВО в количестве нескольких штук) и другие.

Для одновременного отображения нескольких данных для второго монитора 37 АРМ может быть выбран, например, многоэкранный режим.

В вычислителе 13 АРМ 30 решаются следующие задачи: прием-передача сигналов со второй наземной АПД 31, прием данных о фактическом положении центра диаграммы направленности (ДН) наземной направленной антенны 25 и состоянии наземной аппаратуры 29 связи, формирование синхронизирующих сигналов для переключения режимов «передача-прием» антенного коммутатора 28, сигналов управления положением ДН наземной направленной антенны 25 по азимуту и углу места, наземным блоком 26 горизонтирования, режимами работы ВО, прием и обработка сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов системы, сигналов с выхода наземного приемника 14 сигналов навигационных спутниковых систем, прием-передача данных через блок 33 сопряжения по шине 34 потребителям информации, формирование на экране мониторов 15 и 37 АРМ 30 картинок в соответствии с принятой с ВО 2 высокоскоростной информацией и вспомогательной информацией в виде графических линий, символов и других изображений, отображение квитанций и донесений о режимах работы ВО 2, НК 1, АРМ 30, распределение данных с ВО 2 с помощью блока 36 по соответствующим АРМ 30 и мониторам 15 и 37, переключение с помощью блоков 16 и 36 режима работы второго монитора в режим работы первого монитора 15 при выходе последнего из строя, слежение за местоположением всех ВО 2 в зоне радиосвязи, обеспечение постоянной радиосвязи с работающими ВО 2, оптимальное управление их движением, решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций.

Бортовой вычислитель 3 осуществляет прием-передачу сигналов с наземного НК 1, прием данных о фактическом положении центра ДН каждой из четырех бортовых направленных антенн 23, построенных по принципу передающих фазированных антенных решеток и состоянии бортовой аппаратуры 21 связи; формирование сигналов для установки времени задержки в каждой из четырех многоканальных оптических линий 38 задержки переключения бортового коммутатора 22; управления положением ДН бортовой направленной антенны 23 по азимуту и углу места, для расчета местоположения подвижного НК 1; управления режимами работы оборудования ВО, прием и обработку сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов ВО с передачей результата обработки на НК 1, обработки данных с выхода бортового приемника 5 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем; прием-передачу данных по шине 18 соответствующим потребителям информации, подготовки данных для определения линии прямой видимости между антеннами 23 ВО и 25 НК 1 и выбора антенны для связи, формирование на экране блока 6 регистрации данных картинки в соответствии с принятой с НК 1 информацией и вспомогательной информацией с узлов ВО 2 в виде графических линий, символов и других изображений, отображение команд управления с НК 1 режимами работы узлов ВО 2, слежение за местоположением НК 1 и всех ВО 2 в зоне радиосвязи, обеспечение постоянной радиосвязи по каналам связи МВ-ДМВ диапазона с заданными с НК 1 подвижными воздушными объектами 2 (с учетом обеспечения возможности ретрансляции сообщений на другие ВО 2), оптимальное управление движением собственного ВО 2, решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций.

Эти операции выполняются программно с помощью дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 АРМ или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в «обрамление» указанных вычислителей, и могут быть использованы в качестве резервных. Все АРМ 30 идентичны по структуре и программному обеспечению. Пульт 16 управления АРМ, предназначенный для выполнения известных операций [7], может состоять, например, из клавиатуры и манипулятора графического. Число АРМ 30 определяется требуемой производительностью операторов (диспетчеров), числом ВО 2, потребителей информации и объемом потребляемой ими информации. Бортовой вычислитель 3 может состоять из нескольких процессоров, объединенных общей шиной. Все АРМ 30 соединены между собой и с другими блоками системы с помощью локально-вычислительных сетей 27. ЛВС 27 может состоять из нескольких интерфейсов со своими физическими линиями, например, МКИО, Ethernet, RS-232 и других [8, 9].

Для линии связи СВЧ диапазона в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиочастотам могут быть выбраны, например, диапазоны LDRCL - (1710-1850) МГц, RCL - (7125-8500) МГц или другие, имеющие характерные окна радиопрозрачности атмосферы. Особенностью широкополосной радиолинии связи СВЧ диапазона, состоящей из узлов: 21, 22, 24, 38, 39, 40, 41, 23, 25, 29, является то, что в наземной и бортовой аппаратуре связи 29 и 21 для повышения помехозащищенности могут использоваться, например, кодирование передаваемых данных, комбинированные методы модуляции, способы борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн, а также направленные антенны 23 и 25 с узкой формой ДН (1-10)°, представляющие собой фазированные антенные решетки, подаваемые на элементарные вибраторы ФАР с бортовой аппаратуры 21 связи через узлы 38, 39, 40, 41, 28 радиосигналы фазируются с помощью изменения времени прохождения радиосигналов через многоканальные оптические линии 39 задержки, управляемые сигналами с соответствующих выходов бортового коммутатора 22 [3, 10, 11]. Сигналы управления многоканальными оптическими линиями 39 задержки формируются в схеме 28 определения линии прямой видимости между антеннами ВО и НК с помощью бортового вычислителя 3 и через бортовой коммутатор 22 подаются на управляющие входы, многоканальных оптических линий 38 задержки.

Для повышения помехозащищенности из-за доступности бортового вычислителя 3 к атакам противника предлагается представить аппаратуру связи 21 (29) в составе, например, из передатчика (приемника) СВЧ диапазона и соответствующей аппаратуры обработки и передачи данных. Кодирование передаваемых данных может быть осуществлено, например, с помощью сверточного кодирования по Витерби с мягким решением и использованием модифицированной решающей обратной связи [12, 13, 14]. Для борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн может быть использован, например, широкополосный сигнал и прием разнесенных во времени сигналов по схеме «РЕЙК», в которой обеспечивается разделение и адаптивное весовое сложение сигналов в динамике профиля многолучевости [12, 13, 14]. В радиостанции для создания широкополосного сигнала может быть использован, например, метод непосредственной модуляции сигнала промежуточной частоты фазоманипулированной псевдослучайной последовательностью. В некоторых вариантах может быть использована псевдослучайная перестройка несущей частоты.

В качестве антенны 25 могут быть использованы, например, активные фазированные антенные решетки или параболические антенны с электромеханическим управлением положением центра ДН. Сектор сканирования луча ДН антенны 25 по азимуту 360°, по углу места - практически от 0 до 180° (без учета углов закрытия и особенностей связи при углах места вблизи 90°). Управление положением ДН выполняется, например, программно с помощью вычислителя 13 и дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислитель 13 АРМ или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в «обрамление» указанного вычислителя. Сохранение положения центра ДН в направлении на выбранный ВО 2 системы при маневрах НК 1 обеспечивается с помощью блока 26 горизонтирования, управляемого с помощью данных с вычислителя 13. Наведение центра ДН осуществляется путем нахождения с помощью схемы 28 пространственного вектора между ВО 2 и НК 1 системы и направления по нему центров ДН соответствующих ВО 2 системы. Для этого с учетом тенденции (экстраполяции) движения с привязкой к единому всемирному времени используются точные координаты ВО 2 и НК 1, вычисляемые по выходным навигационным сигналам приемников 5 и 14 глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS [7, 15]. Для защиты антенн 23 и 25 от внешних воздействий могут быть использованы, например, радиопрозрачные укрытия, не показанные на фигуре. Для варианта использования на НК 1 параболических антенн с электромеханическим управлением положением центра ДН под радиопрозрачным укрытием размещают устройства сканирования наземной антенны 25 по азимуту и углу места, соответствующие датчики, блок 26 горизонтирования и для уменьшения потерь радиосигнала в антенно-фидерном тракте наземную аппаратуру 29 связи.

Информация блоков 12, 14, 20 обрабатывается в вычислителе 13 одного из АРМ, например, первого. Полученные по ЛВС 27 данные распределяются между остальными вычислителями 13 АРМ 30 и, при необходимости, передаются через одну из В вторых наземных АПД 31 блока 33 сопряжения и устройство 32 сопряжения с каналом связи блока сопряжения 33 по шине 34 соответствующему потребителю информации. Сообщения от потребителя информации на вычислители 13 АРМ 30 и ВО 2 передаются через те же узлы, но в обратном порядке. В зависимости от объема требуемой информации для обработки и формирования сообщений потребителю могут быть использованы несколько АРМ 30. Обмен данными по ЛВС 27 организуется известными способами с помощью концентратора 35, который может быть выполнен, например, в виде оконечного устройства для интерфейса МКИО [8, 9].

При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО 2, или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи программно определяется один из ВО 2, который назначается ретранслятором сообщений по радиолинии МВ-ДМВ диапазона, условно обозначенный на фигуре цифрой 2₁. Ретрансляция данных осуществляется в МВ-ДМВ диапазоне. При постоянном изменении дальности между взаимодействующими ВО 2 в качестве ретранслятора может быть определен любой из N подвижных воздушных объектов, местоположение которого оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ВО 2. В этом случае автоматически или оператором АРМ 30 назначается ВО 2₁, который в течение определенного времени будет использоваться в качестве ретранслятора. По анализу местоположения и параметров движения остальных ВО 2 в вычислителе 13 АРМ определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному воздушному объекту.

Узлы 7, 8, 9, составляющие основу бортового комплекса связи МВ-ДМВ диапазона, и узлы 10, 11, 12, составляющие основу наземного комплекса связи МВ-ДМВ диапазона, для повышения надежности связи могут быть зарезервированы. Тогда один из входов/выходов бортового вычислителя 3 должен быть подключен ко второй цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 7, 8, 9, а на НК 1 один из входов/выходов наземного вычислителя 13 любого из АРМ 30 также должен быть подключен к соответствующей второй цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 12, 11, 10. В этом случае в наземном вычислителе 13 одного из АРМ, определенного ведущим, осуществляются операции оценки достоверности информации, принимаемой с ВО 2 по двум МВ-ДМВ каналам, выбора и обработки наиболее ценной, достоверной информации.

Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) подвижных воздушных объектов 2, может быть доставлено N-му ВО 2_N. Для этого на НК 1 в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номер ВО 2₁, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов 2_i, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые данные обрабатываются в блоке 17 анализа типа сообщений подвижного воздушного объекта 2. Если сообщение предназначено для данного ВО 2, то после анализа решается вопрос о направлении данных на блок 6 регистрации данных или по двунаправленной шине 18 на систему управления ВО, не указанную на фигуре, или, при работе в режиме ретрансляции, о передаче данных на соседний ВО 2_i. Для исключения коллизий минимизируется число разрядов в передаваемом сообщении, а ретрансляция данных осуществляется последовательно во времени.

При обмене данными по линиям «воздух-земля», «воздух-воздух», особенно при наличии помеховой обстановки, снижения достоверности передачи данных в МВ-ДМВ диапазоне управление трафиком радиосигнала осуществляется с наземного вычислителя 13 в соответствии с алгоритмом, заключающемся в том, что на передающей стороне соответствующего ВО 2 наводят диаграмму направленности антенны на диаграмму направленности антенны приемной стороны НК 1 и передают сигналы. На приемной стороне известными способами [5, 6] определяют достоверность передачи информации. Полученную оценку передают в обратном направлении. Эти данные с привязкой к единому времени и координатам (местоположению) ВО 2 запоминаются для дальнейшего использования в процессе связи. Затем на передающей стороне оценивают уровень достоверности передачи информации, приходящей с направления приемной стороны. При низкой достоверности с помощью обработки данных о положении всех ВО 2, хранимых в наземном вычислителе 13, выбирают другой маршрут ретрансляции. В следующий момент времени диаграммы направленности передающей антенны и антенны приемной стороны устанавливаются друг на друга в соответствии с выбранным маршрутом.

Для последовательного выполнения этих операций в заданный момент времени определяется текущее местоположение всех ВО 2 и НК 1, вычисляются в наземном вычислителе 13 экстраполяционные точки нахождения соответствующих ВО 2 системы во время планируемого сеанса связи, осуществляется взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн НК 1 и первого (в порядке обслуживания) ВО 2 и слежение за ним во время движения. Затем проводят обмен данными между соответствующими объектами системы, и после получения подтверждения о приеме эту процедуру повторяют со вторым ВО 2 и так далее. При совпадении направления на i-й ВО 2 с направлением на источник помех (в высокоскоростном СВЧ диапазоне), положение которого определено в наземном вычислителе 13 по результатам оценки достоверности принятой информации со всех ВО 2, вычисляется оптимальный маршрут передачи данных на i-й ВО 2 по каналам МВ-ДМВ через другие подвижные воздушные объекты, работающие в режиме ретрансляции. В НК 1 и в выбранных для ретрансляции ВО 2 с помощью соответствующих вычислителей осуществляется взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн и слежение за соответствующими объектами во время их движения. Для этого с наземного вычислителя 13 НК 1, имеющего больший объем информации о воздушной ситуации в своей зоне ответственности по сравнению с бортовыми вычислителями 3 ВО 2, постоянно осуществляется обмен соответствующими сообщениями со всеми ВО 2.

После получения на НК 1 подтверждения о достоверном приеме информации на ВО 2 в вычислителе 13 АРМ 30 автоматически формируется следующее сообщение в адрес управляемого ВО 2. Это сообщение, пройдя по той же рассмотренной ранее цепочке, но только в обратном порядке, поступает на соответствующий бортовой вычислитель 3 и, при необходимости, отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных.

Для удобства разрешения оператором НК 1 конфликтной ситуации при наличии помеховой обстановки на экран первого монитора 15 АРМ 30 НК 1 может выводиться положение обслуживаемого ВО 2 относительно НК 1. Для этого, программно, с помощью вычислителя 13 АРМ выделяются части пространства, в которых помеховая ситуация в вероятностном смысле менее напряженная, и через находящиеся там ВО 2 осуществляется трафик. Для отображения тенденции движения каждого ВО 2 на экране второго монитора 37 АРМ вычислителем 13 АРМ 30 формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ВО 2 и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВО 2 через заданный интервал времени. По мере движения ВО 2 устаревающие отметки стираются. Положение трассы полета всех ВО 2 в зоне обслуживания НК 1 сохраняются в памяти соответствующих вычислителей 13 АРМ на заданный период времени.

При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ВО 2 в соответствии с категориями срочности, принятыми в системе радиосвязи с воздушными объектами, в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранный ВО 2_i с учетом времени реакции ВО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов. Принимаемая на ВО 2_i информация отображается на экране бортового блока 6 регистрации данных в виде буквенно-цифровых символов или в виде точек и векторов.

Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В вычислителях 3 и 13 определяется время "старения" информации, и, если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно "стирается" и посылается запрос на повторную передачу сообщения.

В обычном режиме в беспомеховой обстановке с НК 1, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ВО 2 путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) с любого из пультов 16 управления АРМ 30 сообщение отображается на экране второго монитора 37 АРМ и параллельно на НК 1 после прохождения сигнала через вычислитель 13 АРМ 30, аппаратуру передачи данных 12, радиостанцию 11, антенну 10 и на ВО 2 - через бортовые: антенну 9, радиостанцию 8, аппаратуру передачи данных 7 поступает в бортовой вычислитель 3, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом ВО 2. Если адреса совпадают, то сообщение передается в блок 17 анализа типа ретранслируемого сообщения для дешифрации служебной части полученного сообщения и определения режима работы аппаратуры ВО 2. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя 3 и при необходимости выводится на экран блока 6 регистрации данных, который может быть выполнен в виде монитора или другого устройства отображения.

В зависимости от числа подвижных воздушных объектов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в системе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями и эффективного управления полетом ВО 2. При изменении помеховой обстановки, взаимного положения НК 1 и ВО 2, нарушения режима полета подвижного воздушного объекта и других параметров в вычислителях 3 и 13 автоматически формируется предупреждающий сигнал о возможном «обрыве» связи, информация о котором выводится на экраны блока 6 регистрации данных и второго монитора 37 АРМ. Визуальная картинка может быть усилена звуковым эффектом. При использовании определенного формата заголовка сообщения с выхода бортовых формирователей 19 типа ретранслируемых сообщений может быть использован режим свободного доступа со стороны других подвижных воздушных объектов 2 или режим выделения временного интервала для организации обмена данными с наземным комплексом 1.

В результате анализа состояния и загрузки каналов радиосвязи МВ-ДМВ и СВЧ диапазонов в вычислителе 13 АРМ 30 НК 1 определяется число столкновений сообщений в каналах связи, и, когда это число превышает предельно допустимое, система переходит в режим адресного опроса для упорядочения работы канала передачи данных «воздух-земля». Для того, чтобы избежать столкновений в радиоканале связи при одновременной передаче несколькими объектами, вычислителями 3 и 13 может осуществляться, например, контроль радиосигналов при воздействии на радиостанцию преамбулы или заголовка (служебной части сообщений). Подготовленное сообщение с ВО 2 передается только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того, чтобы разнести во времени моменты выхода на связь подвижных воздушных объектов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал занят, в вычислителях 3 и 13 может формироваться, например, псевдослучайная задержка передачи сообщений от воздушных объектов 2 и НК 1 - для каждого объекта своя.

В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только НК 1. Если воздушные объекты 2 сформировали для передачи сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные подвижные воздушные объекты в МВ-ДМВ диапазоне и в СВЧ диапазоне о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении, и случайным образом в выделенных им временных слотах распределяют передаваемые сообщения. На каждом из ВО 2 в бортовом вычислителе 3 оценивается уровень принимаемого радиосигнала в радиоканале и с использованием для выбора интервалов передачи точных по времени импульсов синхронизации с выхода приемников глобальных навигационных спутниковых систем. При совпадении расчетного интервала передачи с установленной очередностью подвижный воздушный объект 2 начинает передачу собственного пакета данных в выделенном интервале времени.

Навигационные сообщения с выходов приемников 5 и 14 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS, записываются в память вычислителей 3 и 13 с привязкой к глобальному времени. В вычислителях 3 и 13 эти данные используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО в зоне радиосвязи НК 1, а также для ориентирования в пространстве диаграмм направленности антенн 23 и 25 ВО 2 и НК 1 соответственно, в том числе при мобильном исполнении НК 1. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ВО 2 в вычислителе 3 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ВО 2.

На момент подачи заявки разработаны алгоритмы и программное обеспечение заявляемой системы радиосвязи. Узлы и шины 1-27, 29-37 одинаковые с прототипом. Оборудование, реализующее функции узла 28, выпускается серийно. Вводимые узлы 38-41 могут быть выполнены на известных серийных элементах [10, 11]. Вычислители 3 и 13 могут быть выполнены, например, на плате процессорной 5066-586-133MHz-1 MB, 2 MB Flash CPU Card фирмы Octagon Systems и ЭВМ типа «Багет-01-07» ЮКСУ.466225.001 соответственно.

В качестве бортовых направленных антенн могут быть использованы, например, набор ленточных, наклеиваемых на борт планера ВО, симметричных вибраторов (обшивка планера в месте размещения предполагается диэлектрической), одна из половинок которого одновременно является радиатором, отводящим тепло от усилителя мощности, конструктивно совмещенным с этой половинкой.

Использование заявляемой системы радиосвязи с подвижными объектами с применением радиофотонных элементов позволяет повысить помехозащищенность системы и увеличить дальность устойчивой связи при маневрах воздушного объекта за счет введения на ВО четырех АФАР и в бортовые передающие антенно-фидерные тракты радиофотонных элементов с малым затуханием, не искажающих фазово-частотную и амплитудно-частотную характеристики.

Литература:

1. Патент РФ №2195774.

2. Патент РФ №2309543.

3. Митяшев М.Б К реализации технологий радиофотоники в АФАР радиолокационных комплексов. // Вестник СибГУТИ. 2015. №2. С. 178-190.

4. https://fpi.defence.ru/article/fpi-sozdaet-radiofotonnie-radari-kotorie-smogut-obnaruzhit-bespilotniki/

5. Патент РФ №2544006 (прототип).

6. КРЭТ: новые радары смогут заглянуть в самолет на удалении 500 км / http://ria.ru/defense_safety/20151230/1351540463.html.

7. AC №1401626 M. кл. H04B 7/26, H04L 27/00, БИ №21, 1988.

8. Эрглис. Интерфейсы открытых систем. - М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 256 с.

9. Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 350 с.

10. Зайцев Д.Ф, Нанофотоника и ее применение. М.: Фирма АКТЕОН. 2011. - 427 с.

11. Белоусов А.А., Вольхин Ю.Н., Гамиловская А.В., Дубровская А.А., Тихонов Е.В. О применении методов и средств радиофотоники для обработки сигналов дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн // Прикладная фотоника. 2014. №1. С. 65-86.

12. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М. Тепляков и др. Под ред. И.М. Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982.

13. Уильям К. Ли. Техника подвижных систем связи. - М., Радио и связь, 1985,-391 с.

14. Бортников В.В., Ананченков С.С. Помехоустойчивость двоичных сигналов в марковском канале с замираниями. - Изв. вузов MB и ССО СССР, Радиотехника, 1984, т. 24, №10, С. 78-80.

15. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, - 76 с.

Система радиосвязи с подвижными объектами с применением радиофотонных элементов, состоящая из наземного комплекса (НК), содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных к соответствующему входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ), один вход которого подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, третий к формирователю типа ретранслируемых сообщений, а выходы - к первому и второму мониторам АРМ, локально-вычислительную сеть (ЛВС), к которой подключены концентратор, распределитель данных, каждое из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входами первого и второго мониторов АРМ, и каждый из В блоков сопряжения, состоящих из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, вход/выход которого является входом/выходом системы, наземной направленной антенны, подключенной через наземную аппаратуру связи к ЛВС, и наземный блок горизонтирования, подключенный к наземной направленной антенне механическими связями, N подвижных воздушных объектов (ВО), в состав каждого из которых входят бортовые датчики, бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующим входом бортового вычислителя, выход которого подключен к входу блока регистрации данных, а первый вход/выход - к двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом, второй вход/выход - к бортовой аппаратуре связи, соединенной с входом бортового коммутатора, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом бортового вычислителя, бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне МВ-ДМВ диапазона, причем в режиме ретрансляции передача данных в МВ-ДМВ диапазоне с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке, отличающаяся тем, что на каждом ВО введены схема определения линии прямой видимости между антеннами ВО и НК, соединенная двухсторонними связями с соответствующим входом/выходом бортового вычислителя, подключенные к выходам бортового коммутатора четыре параллельные ветви, состоящие из последовательного соединенных передающего оптического модуля, многоканальной оптической линии задержки, световода, приемного оптического модуля, усилителя мощности, бортовой направленной антенны, выполненной на базе активной фазированной антенной решетки, причем наземная направленная антенна через эфир подключается к той бортовой направленной антенне, с которой находится в прямой видимости, а четыре управляющих выхода бортового коммутатора соединены с соответствующими входами каждой из четырех многоканальных оптических линий задержки.