центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами

Формула изобретения

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащая последовательно соединенные приемник, демодулятор и блок дешифраторов адреса, а также передатчик, генератор импульсов, n таймеров, счетчик загрузки системы, блок задания приоритетов, счетчик числа приоритетных сообщений, последовательно соединенные формирователь сигнала включения передачи, блок хранения сигнала передачи, блок регистрации данных, блок выдачи данных, n элементов И, n счетчиков импульсов, n ключей, блок управления, n первых, n вторых формирователей импульсов, третий, четвертый формирователи импульсов, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, где n - число обрабатываемых сообщений с подвижных объектов, причем сигнальный выход блока дешифраторов адреса соединен с входами ключей, выходы которых через четвертый элемент ИЛИ соединены с сигнальным входом блока управления, входы сравнения блока дешифратора адреса соединены с входом ,блока задания приоритетов, входами счетчиков импульсов и входами “Сброс” n линий задержки, выходы которых через соответствующие таймеры соединены с первыми входами соответствующих элементов И, выходы которых соединены с входами задержки соответствующих счетчиков импульсов, выходы которых через соответствующие вторые формирователи импульсов соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом “Сброс” счетчика подвижных объектов, вход записи которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого через соответствующий первый формирователь импульсов соединен с выходом сравнения блока дешифраторов адреса, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами n элементов И, выход счетчика подвижных объектов соединен через третий элемент ИЛИ с входом счетчика загрузки системы, выход которого соединен с управляющим входом блока задания приоритетов и вторым входом блока управления, первый выход которого через третий формирователь импульсов соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом блока включения передатчика на передачу, выходы блока задания приоритетов соединены с входами управления первых ключей, отличающаяся тем, что в нее введены блок обработки сообщений (БОС), группа из m модемов, (m+1)-й и (m+2)-й модемы, блок адресной коммутации, блок блокировки приема, вход которого является высокочастотным входом станции, а выход подключен к входу приемника, управляющий вход блока блокировки приема подключен к выходу блока формирования сигнала “Включение передачи”, первый вход-выход БОС через последовательно соединенные (m+2)-й и (m+1)-й модемы, блок адресной коммутации соединен с выходом блока управления, выход блока адресной коммутации подключен к входу блока хранения сигналов передачи, m выходов БОС через m соответствующих модемов являются низкочастотными выходами станции, начальная установка блоков задания приоритетов и управления, генератора тактовых импульсов БОС, счетчика загрузки системы осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала “Сброс”, в блоке обработки сообщений блок преобразования форматов соединен двухсторонними связями с (m+2)-м модемом, маршрутизатором, блоком хранения адресной базы, блоком тарификации, блоком хранения сообщений, блоком отображения, пультом управления, генератор тактовых импульсов подключен к синхровходам блока преобразования форматов, маршрутизатора, блока хранения адресной базы, блока тарификации, блока хранения сообщений, блока отображения, пульта управления, блок хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором и блоком тарификации, m входов-выходов маршрутизатора соединены с соответствующими m модемами.

Описание изобретения к патенту

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

Известна система радиосвязи с подвижными объектами, содержащая в наземной приемопередающей станции приемник, демодулятор, дешифратор сообщений, буферный регистр адресов подвижных объектов, первый элемент И, дешифратор приоритетов сообщений, блок таймеров приоритетных сообщений, блок регистров приоритетных сообщений, коммутатор-распределитель сообщений, счетчик числа подвижных объектов, счетчик загрузки системы, генератор тактовых импульсов свободного доступа, формирователь временного окна, генератор тактовых импульсов адресного опроса, линию задержки, второй элемент И, ключ свободного доступа, блок выдачи данных как источник информации, ключ адресного опроса, буферный запоминающий блок, счетчик числа переспросов, генератор импульсов сброса, блок регистрации данных, модулятор и передатчик, модем наземной связи, датчик местоположения, преобразователь формата данных, пульт управления наземной приемопередающей станции [1].

К недостаткам данной системы следует отнести отсутствие возможности выполнения функций центральной станции радиосвязи с подвижными объектами (ПО) в части мониторинга всей сети связи.

Наиболее близкой к заявляемому объекту является центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащая последовательно соединенные приемник, демодулятор и блок дешифраторов адреса, а также передатчик, генератор импульсов, n таймеров, счетчик загрузки системы, блок задания приоритетов, счетчик числа приоритетных сообщений, последовательно соединенные формирователь сигнала включения передачи, блок хранения сигнала передачи, блок регистрации данных, блок выдачи данных, n элементов И, n счетчиков импульсов, n ключей, блок управления, n первых, n вторых формирователей импульсов, третий, четвертый формирователи импульсов, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, запоминающий блок, где n число обрабатываемых сообщений с подвижных объектов [2].

К недостаткам прототипа следует отнести:

- не обеспечивается маршрутизация сообщений по воздушным и наземным сетям;

- не осуществляется ведение динамически изменяемой адресной базы данных подвижных объектов и получателей информации в целях маршрутизации;

- не осуществляется преобразование форматов сообщений в соответствии с особенностями требований информационно-логического сопряжения получателей информации;

- не обеспечивается тарификация, а также контроль и управление удаленными наземными станциями радиосвязи;

- отсутствует представление в реальном масштабе времени воздушной обстановки для всех зон радиосвязи, в которых обеспечивается мониторинг сети;

- не осуществляется поддержка функции передачи извещений о доставке сообщений;

- отсутствует ведение архивов сообщений, проходящих через поставщика услуг, и очередей с учетом категории срочности.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами в части обеспечения мониторинга сети всех зон радиосвязи заданной области воздушного пространства, а именно: маршрутизации сообщений по воздушным и наземным сетям; ведения архивов сообщений, проходящих через центральную станцию, и очередей с учетом категории срочности; наблюдения за текущим состоянием сети связи; учета графиков сообщений и соединений абонентов; обеспечения автоматического поиска подвижного объекта для доставки ему сообщений.

Указанный технический результат достигается тем, что в центральную станцию системы радиосвязи с подвижными объектами, содержащую последовательно соединенные приемник, демодулятор и блок дешифраторов адреса, а также передатчик, генератор импульсов, n таймеров, счетчик загрузки системы, блок задания приоритетов, счетчик числа приоритетных сообщений, последовательно соединенные формирователь сигнала включения передачи, блок хранения сигнала передачи, блок регистрации данных, блок выдачи данных, n элементов И, n счетчиков импульсов, n ключей, блок управления, n первых, n вторых формирователей импульсов, третий, четвертый формирователи импульсов, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, где n число обрабатываемых сообщений с подвижных объектов, причем сигнальный выход блока дешифраторов адреса соединен с входами ключей, выходы которых через четвертый элемент ИЛИ соединены с сигнальным входом блока управления, входы сравнения блока дешифратора адреса соединены с входом задания приоритетов, входами счетчиков импульсов и входами “Сброс” n линий задержки, выходы которых через соответствующие таймеры соединены с первыми входами соответствующих элементов И, выходы которых соединены с входами задержки соответствующих счетчиков импульсов, выходы которых через соответствующие вторые формирователи импульсов соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом “Сброс” счетчика подвижных объектов, вход записи которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого через соответствующий первый формирователь импульсов соединен с выходом сравнения блока дешифраторов адреса, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами n элементов И, выход счетчика подвижных объектов соединен через третий элемент ИЛИ с входом счетчика загрузки системы, выход которого соединен с управляющим входом блока задания приоритетов и вторым входом блока управления, первый выход которого через третий формирователь импульсов соединен с вторым третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом блока включения передатчика на передачу, выходы блока задания приоритетов соединены с входами управления первых ключей, введены блок обработки сообщений (БОС), группа из m модемов, (m+1)-й и (m+2)-й модемы, блок адресной коммутации, блок блокировки приема, вход которого является высокочастотным входом станции, а выход подключен к входу приемника, управляющий вход блока блокировки приема подключен к выходу блока формирования сигнала “Включение передачи”, первый вход-выход БОС через последовательно соединенные (m+2)-й и (m+1)-й модемы, блок адресной коммутации соединен с выходом блока управления, выход блока адресной коммутации подключен к входу блока хранения сигналов передачи, m выходов БОС через m соответствующих модемов являются низкочастотными выходами станции, начальная установка блоков задания приоритетов и управления, генератора тактовых импульсов БОС, счетчика загрузки системы осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала “Сброс”, при этом в блоке обработки сообщений блок преобразования форматов соединен двухсторонними связями с (m+2)-м модемом, маршрутизатором, блоком хранения адресной базы, блоком тарификации, блоком хранения сообщений, блоком отображения, пультом управления, генератор тактовых импульсов подключен к синхровходам блоком преобразования форматов, маршрутизатора, блока хранения адресной базы, блока тарификации, блока хранения сообщений, блока отображения, пульта управления, блок хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором и блоком тарификации, m входов-выходов маршрутизатора соединены с соответствующими m модемами.

На фиг.1 приведена структурная схема центральной станции системы радиосвязи с подвижными объектами, на фиг.2 - структурная схема блока обработки сообщений.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами содержит последовательно соединенные приемник 1, демодулятор 2 и блок 3 дешифраторов адреса, блок 4 задания приоритетов, n таймеров 5, первые n линий 6 задержки, n элементов И 7, n счетчиков 8 импульсов, генератор 9 импульсов, n первых 10 и n вторых 11 формирователей импульсов, первый 12 и второй 13 элемент ИЛИ, счетчик 14 числа подвижных объектов, третий элемент ИЛИ 15, счетчик 16 загрузки системы, первые n ключей 17, четвертый элемент ИЛИ 18, третий формирователь 19 импульсов, блок 20 управления, передатчик 21, счетчик числа приоритетных сообщений, последовательно соединенные блок 22 формирования сигнала включения передачи, блок 23 хранения сигнала передачи, четвертый формирователь 24 импульсов, элементы 25 совпадения, блок 26 адресов, сдвигающий регистр27. Блок управления 20 содержит вторые линии 28 задержки, вторые ключи 29, четвертые формирователи 30, счетчик 31 числа приоритетных сообщений, третий ключ 32, запоминающий блок 33, k дешифраторов 34 типов сообщений, блок 35 обработки сообщений (БОС), группу из m модемов 36, (m+1)-й 37 и (m+2)-й 38 модемы, блок 39 адресной коммутации, блок 40 блокировки приема, вход которого является высокочастотным входом станции, а выход подключен к входу приемника 1, управляющий вход блока 40 блокировки приема подключен к выходу блока 22 формирования сигнала "Включение передачи", первый вход-выход БОС 35 через последовательно соединенные (m+2)-й 38 и (m+1)-й 37 модемы, блок 39 адресной коммутации соединен с выходом блока 20 управления, выход блока 39 адресной коммутации подключен к входу блока 23 хранения сигналов передачи, m выходов БОС 35 через m соответствующих модемов 36 являются низкочастотными выходами станции, начальная установка блоков задания приоритетов 4 и управления 20, генератора 48 тактовых импульсов, БОС 35, счетчика 16 загрузки системы осуществляется путем подачи на соответствующие входы сигнала “Сброс”, m - суммарное число сопрягаемых станций радиосвязи в зоне и получателей информации, в БОС блок 41 преобразования форматов соединен двухсторонними связями с (m+2)-м модемом 38, маршрутизатором 42, блоком 43 хранения адресной базы, блоком 44 тарификации, блоком 45 хранения сообщений, блоком 46 отображения, пультом 47 управления, генератор 48 тактовых импульсов подключен к синхровходам блока 41 преобразования форматов, маршрутизатора 42, блока 43 хранения адресной базы, блока 44 тарификации, блока 45 хранения сообщений, блока 46 отображения, пульта 47 управления, блок 44 хранения адресной базы соединен двухсторонними связями с маршрутизатором 42 и блоком 44 тарификации, m входов-выходов маршрутизатора 42 соединены с соответствующими m модемами 36.

Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами функционирует следующим образом. Сформированные на подвижном объекте сообщения последовательно во времени поступают на приемник 1, обрабатываются в демодуляторе 2 и в виде последовательности импульсов подаются в дешифратор 3 адреса. Затем цифровая последовательность продвигается по сдвиговому регистру 27. Фазирование счетчика 8_i, i=1,..., n осуществляется импульсами с выхода соответствующей схемы 25 совпадения. При совпадении поступающего адреса и адреса, хранящегося в блоке 26 адресов, срабатывает соответствующая схема 25 совпадения. Сигнал с ее выхода через первый формирователь 10 импульсов, первый элемент ИЛИ 12 увеличивает в счетчике 14 числа подвижных объектов записанную ранее величину на единицу. Одновременно сигнал с выхода схемы 25 совпадения сбрасывает счетчик 8 и через первую линию 6 задержки запускает таймер 5, который срабатывает и открывает на время соответствующий элемент И 7, через который в счетчик 8 начинают поступать счетные импульсы с генератора 9 импульсов. Если за время i-я схема 25 совпадения не срабатывает, т.е. подвижный объект не вышел на связь (вышел из зоны устойчивой радиосвязи), то счетчик 9 заполнится и сформированный на его выходе импульс через второй формирователь 11 импульсов, второй элемент ИЛИ 13 поступает на вычитающий вход счетчика 14 подвижных объектов. Если за время i-я схема 25 совпадения вновь срабатывает, то импульс с выхода данной схемы совпадения обнулит счетчик 8_i и через элемент задержки 6 вновь запускает таймер на время . При несовпадении адресов с заданными диспетчером или при наложении сообщений от нескольких ПО на выходе схем 25 совпадения сигналы отсутствуют. Одновременно сигнал с выхода схемы 25 совпадения поступает на вход блока 4 задания приоритетов, который имеет несколько режимов функционирования и меняет режимы опроса ключей 17 в зависимости от сигнала на управляющем входе блока 4 задания приоритетов. Счетчик 16 загрузки системы используется для оценки числа обработанных сообщений за заданный интервал времени. Данные о числе принятых сообщений отображаются на блоке 46 отображения данных в блоке 35 обработки сообщений. Выход счетчика 16 загрузки системы подключен к входам блока 4 задания приоритетов и блока 20 управления. Команда “Сброс” подается на блок 4 задания приоритетов, счетчик 16 загрузки системы, генератор 48 тактовых импульсов БОС 35 и блок 20 управления только в начале работы для установки в “Нуль” регистров и счетчиков соответствующих блоков.

Сообщения в виде последовательности импульсов поступают на сигнальный вход блока 20 управления, выполненного по структуре аналогично, как и в прототипе, на вторые n-линий 28 задержки и на k дешифраторов 34 типа сообщений. Тип сообщения несет в себе информацию о его назначении, например для воздушных судов: аварийные сигналы, сообщения автоматического зависимого наблюдения, данные обмена “пилот-диспетчер”. В общем случае может быть k типов сообщений, которые разделяются по приоритетам. Признаки типов сообщений с выходов четвертых формирователей 30₁-30_k поступают на вход блока 23 хранения сигналов передачи, где вырабатывается соответствующее сообщение для передачи данных подвижному объекту. Если для сообщения не требуется ответное слово, то в это время могут формироваться для передатчика 21 сообщения, посылки которых являются необходимыми для обозначения типа (номера) центральной станции системы радиосвязи с наземными объектами, например скваттерные посылки для воздушных судов гражданской авиации. При поступлении сообщения высшего приоритета срабатывает дешифратор 34₁ типа сообщения и через соответствующий формирователь 30 ₁ импульсов открывает ключ 29₁, через который информация заносится в запоминающий блок 33, при этом содержимое реверсивного счетчика 31 числа приоритетных сообщений увеличивается на единицу. Менее срочные сообщения (с приоритетом от 2 до k) после прохождения последовательно во времени, как они сформированы для передачи с подвижного объекта, обрабатываются аналогично рассмотренным выше блокам 28 и 29. До тех пор, пока не переданы приоритетные сообщения с запоминающего блока 33, на выходе счетчика 31 числа приоритетных сообщений присутствует высокий уровень, который разрешает прохождение через третий ключ 32 импульсов “считывания”. После передачи каждого приоритетного сообщения импульсов на вычитающий вход счетчика 31 приоритетных сообщений поступает импульс, возвращающий его в исходное состояние. С выхода блока 20 управления сообщения через блок 39 адресной коммутации, (m+2)-й 38 и (m+1)-й 37 модемы поступают в БОС 35 на блок 41 преобразования форматов. Если расстояние между блоком 20 и БОС 35 не превышают величин, заданных в требованиях на используемый интерфейс, то модемы 37 и 38 могут отсутствовать. В блоке 41 преобразования форматов принятые сообщения преобразуются к формату, необходимому для работы всех узлов БОС 35. Одновременно адреса сообщений сравниваются с данными блока 43 хранения адресной базы. По результатам сравнения выносится решение о графике сообщения, задаваемом маршрутизатором 42, величине оплаты услуг в блоке 44 тарификации, запись сообщения в блок 45 хранения сообщений и при необходимости индикация его на блоке 46 отображения и формирование ответного сигнала. Таким образом обеспечивается автоматический поиск подвижного объекта для доставки ему сообщений и получение квитанций о его доставке. В блоке 45 хранения сообщений обеспечивается ведение архивов сообщений с учетом категории срочности. Для этого имеется оперативная (на время “старения” информации) и долговременная (например, на 30 суток) память. Данные оперативной памяти постоянно обновляются. Данные долговременной памяти необходимы для анализа конфликтных ситуаций и оценки правильности расчетов с получателями информации. Учет трафиков сообщений и соединений абонентов, расчет суммы за оплату услуг осуществляется в блоке 45 тарификации в зависимости от адреса и объема сообщения. Счет получателю информации выставляется за заданный интервал времени, например сутки, по графику, определяемому блоком 43 хранения адресной базы и маршрутизатором 42. В блоке 43 хранения адресной базы заложены адреса и типы всех сообщений, обрабатываемых в центральной станции, а также адреса обслуживаемых ПО, сопрягаемых периферийных станций системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей информации. Маршрутизатор 42 обеспечивает маршрутизацию сообщений по воздушным и наземным сетям связи, а именно, подключение к центральной станции через модемы 36 периферийных станций системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей информации, например службы авиакомпаний и УВД. Синхронизация всех процессов обработки сообщений в БОС 35 осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов 48. Запрос данных с ПО производится с пульта 47 управления центральной станции или с помощью команды управления, переданной через соответствующий модем 36, маршрутизатор 42, блок 41 преобразования форматов, последовательно соединенные (m+2)-й 38 и (m+1)-й 37 модемы, блок 39 адресной коммутации на блок 23 хранения сигнала передачи. Последняя операция осуществляется, например, при запросе данных с ПО по признаку “последней связи”. Блок 39 адресной коммутации предназначен для распределения сообщений, циркулирующих между блоком 20 управления и БОС 35 по адресу (типу) сообщения. Сообщения с ПО и квитанции об их правильном приеме поступают на запоминающий блок блока 20 управления, а сообщения для ПО - на блок 23 хранения сигнала передачи для передачи их в эфир. Аналогичные указанным выше операции могут быть осуществлены и в периферийных станциях системы радиосвязи с подвижными объектами. Наблюдение за текущим состоянием сети связи производится в блоке 41 преобразования форматов по квитанциям, поступающим с соответствующих модемов 36 в форме подтверждения на полученное с центральной станции сообщение. Структура полученной квитанции сравнивается с одной из заложенных в блоке 43 хранения адресной базы и после анализа соответствия выносится решение o работоспособности удаленного объекта. Центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами объединяет удаленные сопрягаемые периферийные станции системы радиосвязи с подвижными объектами и получателей информации в единую сеть и обеспечивает доставку сообщений от ПО к адресатам, среди которых, например, для гражданской авиации (ГА) могут быть службы ГА, автоматизированные рабочие места диспетчеров УВД и компьютеры авиакомпаний. Поступающие данные с ПО через блок управления 20 автоматически обрабатываются и передаются адресатам, в качестве которых могут выступать, например, центры УВД, авиакомпании, различные службы ГА и другие объекты. Трафик данных, взаимодействующие ПО, состояние удаленных периферийных станций и каналов связи отражается на блоке 46 в режиме реального времени. Графический интерфейс предоставляет детальную информацию, а также дает оператору возможность запустить тестирование удаленного получателя информации, провести необходимые операции по установлению или отключению канала связи, вывести статистические данные. Блок 45 хранения сообщений имеет накопители для хранения данных с возможностью резервирования, а также обеспечивает распечатку данных на внешнем принтере.

Блоки 1-34 по назначению и структуре одинаковые с прототипом. Они могут быть реализованы на известных серийных элементах и узлах. Введенные блоки 35-48 могут быть реализованы на известных микросхемах и серийных узлах. Функции блоков 3-20 и 23-35, 39-48 могут быть выполнены программно с помощью ЭВМ.

К преимуществам заявляемого устройства следует отнести:

- обеспечение маршрутизации сообщений по воздушным и наземным сетям в пределах территории РФ с помощью динамически изменяемой адресной базы данных подвижных объектов и получателей информации;

- автоматически программными методами осуществляется тарификация, а также контроль и управление удаленными наземными станциями радиосвязи;

- использование сообщений автоматического зависимого наблюдения позволяет обеспечить представление в реальном масштабе времени воздушной обстановки для всех зон радиосвязи, в которых обеспечивается мониторинг сети и поддержку функции передачи извещений о доставке сообщений;

- введенные узлы позволяют осуществить ведение архивов сообщений, проходящих через центральную станцию системы радиосвязи с подвижными объектами, и очередей с учетом категории срочности.

Таким образом, предлагаемая центральная станция системы радиосвязи с подвижными объектами позволит собирать информацию о существующих соединениях подсети воздух-земля в зонах радиосвязи, в которых обеспечивается мониторинг сети с целью:

- наблюдения за текущим состоянием сети связи;

- учета трафика сообщений;

- учета трафика соединений абонентов;

- обеспечения автоматического поиска воздушного судна для доставки ему сообщений.

Литература

1. Патент РФ №2195774, М. кл. Н 04 В 7/26, 2002.

2. А/с №2050695, М. кл. Н 04 В 7/26, 1995 (прототип).