Способ радиосвязи с подвижными объектами

 

Изобретение относится к системам радиосвязи с многостанционным доступом. Достигаемым техническим результатом является повышение помехозащищенности линии связи и скрытности обмена данными. Для этого осуществляют постоянное переключение каждый такт на новую рабочую частоту при изменении состава и длительности кадра, смены в каждом кадре номеров временных интервалов, относящихся к одному подвижному объекту, дополнительной обработки данных с датчиков одного подвижного объекта в соседних тактах, позволяющей определить его характеристики, например местоположение и параметры движения, оценить существующую ситуацию и принять решение о достоверности данных, исключения передачи адресных посылок с центральной станции (ЦС) на подвижные объекты, работы приемопередатчиков в каждом кадре обмена на соответствующей частоте, известной подвижным объектам радиосвязи из блока информации ЦС, уменьшения длительности кадра, зависящей от числа ПО, а следовательно, и увеличения темпа обновления информации о подвижных объектах. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к системам радиосвязи с многостанционным доступом.

Известны способы радиосвязи с подвижными объектами, используемые в системах управления воздушным движением (УВД).

В системе связи, адресования и донесений ACARS [1] использован способ радиосвязи, заключающийся в том, что с центральной станции (ЦС), после установления связи с подвижными объектами - воздушными судами (ВС), вошедшими в зону управления, выдается блок информации о заявке на контакт. В нем указывается тип данных с ВС, интересующий потребителя информации, и темп обмена с центральной станцией. Передача данных осуществляется на одной частоте для всех ВС, находящихся в зоне управления (для РФ эта частота равна 131, 725 МГц). Сброс информации с ВС на ЦС осуществляется до выхода его из зоны управления.

К недостаткам этого способа можно отнести следующее.

При одновременном ответе нескольких ВС возможно наличие коллизий, что снижает скорость обмена информацией и достоверность приема данных. Кроме того, работа на постоянно выделенной частоте в некоторых практических случаях, например, в сложной электромагнитной обстановке, приведет к увеличению числа недостоверных сообщений, что также снижает скорость передачи сообщений.

В другой системе автоматизированной связи VDL-4 [2] центральная станция распределяет между воздушными судами 4500 временных слотов, в каждом из которых должен осуществляться обмен данными ЦС с определенным ВС. Общая длительность кадра составляет 1 мин. Через минуту процесс обмена данными возобновляется с сохранением номеров слотов, которые были назначены ЦС в предыдущем кадре.

Недостатком этого аналога является то, что обмен данными осуществляется только на одной рабочей частоте при том, что осуществить запрос дополнительных данных с ВС в течение 1 мин невозможно.

Наиболее близким аналогом является способ радиосвязи с подвижными объектами по авторскому свидетельству №1596468, который и выбран в качестве прототипа.

Способ радиосвязи с подвижными объектами заключается в том, что при обмене информацией с подвижными объектами, находящимися в зоне действия центральной стационарной станции, с нее на частоте f₁ передают на периферийные подвижные станции блок информации, содержащий адрес периферийной станции. При совпадении адреса периферийной станции и передаваемого с центральной станции адреса с периферийной станции на частоте f₂ передают блок информации на центральную станцию. Периодически с центральной станции на частоте f₃ передают синхросигнал для всех периферийных станций. По этому сигналу на каждой периферийной станции случайным образом из конечного набора целых чисел выбирают число, указывающее номер интервала ответа, в котором с периферийной станции передают на частоте f₄ ее адрес на центральную станцию, с которой после неискаженного приема адреса передают на частоте f₃ сигнал подтверждения приема. В случае искаженного приема адреса сигнал подтверждения приема не передают, а на периферийной станции повторяют выбор номера интервала ответа до получения подтверждения правильного принятия адреса. После этого периферийная станция работает на частотах f₁, f₂ в течение сеанса обмена информацией с центральной станцией. По окончании сеанса обмена информацией периферийная станция переходит на работу на частотах f₃ и f₄. Синхросигнал передают в виде кодированного сигнала, представляющего собой адрес центральной станции.

Недостатками прототипа являются необходимость наличия на ВС и подвижных объектах одновременно четырех приемопередатчиков; наличие периодически излучаемого с ЦС на частоте f₃ радиосигнала, что ухудшает электромагнитную обстановку в зоне радиосвязи, а также сложный алгоритм обмена данными между ЦС и подвижными объектами из-за необходимости синхронизации системы с ЦС.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности линии связи и скрытности обмена данными.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиосвязи с подвижными объектами, заключающемся в передаче с центральной станции (ЦС) блока информации, содержащего заложенные в него данные, приеме его на подвижных объектах (ПО) и передаче с подвижных объектов информационного сигнала, содержащего подтверждение о приеме блока информации с ЦС и данных с датчиков подвижного объекта, задержанного относительно принятого с центральной станции блока информации, в состав информационного блока с центральной станции вводят кодовые группы вида работ, типа запрашиваемых данных, номинала рабочей частоты на следующий кадр обмена и времени начала следующего кадра, данные в информационном сигнале с каждого из подвижных объектов распределяют по временным интервалам, в зависимости от номера, определяемого кодовой группой вида работ, начиная от момента времени, задаваемого кодовой группой времени начала следующего кадра, взаимную синхронизацию во времени центральной станции и подвижных объектов осуществляют с помощью временной шкалы глобальной навигационной системы, длительность кадра Т определяют, исходя из назначения системы радиосвязи, но не более

Т=(1+Nn)·τ+t при τ≥mσ_t,

где N - число ПО, n - число разрядов в сообщении с ПО, t - максимальное суммарное время распространения радиосигнала по линии "ЦС-ПО-ЦС" и удвоенной длительности сообщения с ЦС, σ_t - относительная среднеквадратичная ошибка определения текущего интервала времени, τ - длительность единичной посылки информации, m - коэффициент (больше единицы), зависящий от назначения системы радиосвязи.

Способ радиосвязи с подвижными объектами реализуют следующим образом. При обмене информацией с подвижными объектами (ПО), находящимися в зоне действия центральной станции (ЦС), в начальный момент времени с нее на частоте f₁ передают подвижным объектам блок информации, содержащий вид работы, тип данных, время начала работы, номинал рабочей частоты на следующий кадр обмена. В заранее настроенных на известную частоту приемных устройствах ПО осуществляют прием, обработку блока информации и выдачу на ЦС на частоте f₂, определенной на ПО по информации с ЦС, ответного блока информации, подтверждающего качество приема блока информации с ЦС и необходимые данные с датчиков подвижного объекта. Данные с каждого подвижного объекта передают в соответствующем временном интервале, номер которого для каждого кадра определяют по принятой кодовой группе вида работы. В соответствии с сообщением, принятым с ЦС, в ПО на следующий кадр или на несколько следующих кадров выбирают один из вариантов работы, благодаря тому, что ЦС и ПО работают в едином заранее известном алгоритме обмена данными. Например, осуществляют передачу блока информации в заданные (с помощью блока информации с ЦС) моменты времени. Начало интервала привязывают к точному времени начала работы, переданному с ЦС в кодовой группе времени начала следующего кадра. Затем с ЦС на подвижные объекты в зоне радиосвязи на частоте f₃ выдают сообщение, а с ПО в соответствующих временных интервалах передают сообщение на частоте f₄ и так далее. Входящие в зону радиосвязи подвижные объекты, имеющие точный план привязки частот к эталонному времени, осуществляют обмен данными с ЦС, начиная со следующего кадра. Взаимную синхронизацию во времени ЦС и подвижных объектов осуществляют с помощью временной шкалы глобальной навигационной системы, например GPS, ГЛОНАСС или других более мощных источников эталонного времени. Время выдачи с ЦС нового блока информации определяют, исходя из назначения системы радиосвязи, но не позднее, чем через интервал

Т=(1+Nn)τ+t при τ≥mσ_t,

где N - максимальное число ПО, ожидаемое в зоне радиосвязи, n - число разрядов в сообщении с ПО, t - максимальное суммарное время распространения радиосигнала по линии "ЦС-ПО-ЦС" и удвоенной длительности сообщения с ЦС, σ_t - относительная среднеквадратичная ошибка определения текущего времени, Т - время кадра, τ - длительность единичной посылки информации, m - коэффициент (больше единицы), зависящий от назначения системы радиосвязи. Это условие определяет устойчивый прием и обработку данных обмена. Вариант дальнейшей работы на следующий кадр или на несколько следующих кадров на ЦС определяют по результатам оценки принятой с ПО информации в предыдущих кадрах. Принятую информацию на ЦС проверяют на достоверность и затем по данным с датчиков подвижного объекта в последующем кадре определяют наличие невозможных комбинаций, характеризующих, например, аварийное состояние подвижного объекта, ухудшение параметров приемопередатчиков, нахождение объекта на границе зоны действия ЦС, перемещение подвижного объекта за время кадра на расстояние, которое невозможно преодолеть при заданных скоростях ПО и другим параметрам. На основании этих проверок принимают решение о достоверности принимаемой информации. В соответствии с рассмотренным выше алгоритмом связи средства ПО работают на передачу только в отведенные интервалы времени, а в остальное время - на прием. Поэтому после приема и обработки информации на соответствующем ПО используют сообщения других ПО, находящихся в зоне устойчивой связи ЦС. Данные с ЦС подают потребителю информации тем чаще, чем меньше длительность кадра, что позволяет отобразить на ЦС и потребителе информации более точные сведения о подвижных объектах в зоне радиосвязи.

Преимущества заявляемого способа в части повышения помехоустойчивости радиосвязи обеспечивают за счет:

- постоянного переключения каждый такт на новую рабочую частоту при изменении состава и длительности кадра;

- смены в каждом кадре номеров временных интервалов, относящихся к одному подвижному объекту;

- дополнительной обработки данных с датчиков одного подвижного объекта в соседних тактах, позволяющей определить его характеристики, например, местоположение и параметры движения, оценить существующую ситуацию и принять решение о достоверности данных;

- исключения передачи адресных посылок с ЦС на подвижные объекты;

- работы приемопередатчиков в каждом кадре обмена на соответствующей частоте, известной подвижным объектам радиосвязи из блока информации ЦС;

- уменьшения длительности кадра, зависящей от числа ПО, а следовательно, и увеличения темпа обновления информации о подвижных объектах.

Источники информации

1. Б.И.Кузьмин. Сети и системы цифровой электросвязи, ч. 1: Концепция ИКАО CNS/ATM. М.-СПб.: ОАО "НИИЭР", 1999, 206 с.

2. Автоматическое зависимое наблюдение - радиовещательное. Информационный документ, версия 1.0 - М.: Гос НИИАС, 1998, 39 с.

3. Авторское свидетельство №1596468, МКИ Н 04 В 7/26, 1990 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ радиосвязи с подвижными объектами, заключающийся в передаче с центральной станции (ЦС) блока информации, содержащего заложенные в него данные, приеме его на подвижных объектах (ПО) и передаче с подвижных объектов информационного сигнала, содержащего подтверждение о приеме блока информации с ЦС и данных с датчиков подвижного объекта, задержанного относительно принятого с центральной станции блока информации, отличающийся тем, что в состав информационного блока с центральной станции вводят кодовые группы вида работ, типа запрашиваемых данных, номинала рабочей частоты на следующий кадр обмена и времени начала следующего кадра, данные в информационном сигнале с каждого из подвижных объектов распределяют по временным интервалам в зависимости от номера, определяемого кодовой группой вида работ, начиная от момента времени, задаваемого кодовой группой времени начала следующего кадра, взаимную синхронизацию во времени центральной станции и подвижных объектов осуществляют с помощью временной шкалы глобальной навигационной системы, длительность кадра Т определяют исходя из назначения системы радиосвязи, но не более

Т=(1+Nn)τ+t при τ>mσ_t,

где N - число ПО;

n - число разрядов в сообщении с ПО;

t - максимальное суммарное время распространения радиосигнала по линии ЦС - ПО - ЦС и удвоенной длительности сообщения с ЦС;

σ_t - относительная среднеквадратичная ошибка определения текущего интервала времени;

τ - длительность единичной посылки информации;

m - коэффициент (больше единицы), зависящий от назначения системы радиосвязи.

2. Способ радиосвязи с подвижными объектами по п.1, отличающийся тем, что рабочую частоту радиосвязи для каждого подвижного объекта определяют по предыдущей кодовой группе вида работы блока информации с центральной станции.

3. Способ радиосвязи с подвижными объектами по п.1, отличающийся тем, что по информационным сигналам соседних кадров каждого подвижного объекта на центральной станции судят о его состоянии и характеристиках линии радиосвязи.