Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАДИОСТАНЦИЙ НА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТАХ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи для дистанционного контроля технических параметров радиостанций и оценки их работоспособности.

Известно устройство для контроля радиостанций на подвижных объектах [1], содержащее на стационарной станции радиопередающее устройство (РПДУ), радиоприемное устройство (РПМУ), первый управляемый аттенюатор, второй управляемый аттенюатор, первый формирователь сигнала управления, второй формирователь сигнала управления, элемент задержки, формирователь сигнала контроля, блок управления, приемник команд, пороговый блок, приемник сигнала номера станции, блок регистрации, а на подвижной станции антенну, РПМУ и РПДУ, приемник сигнала контроля, пороговый блок, элементы И и ИЛИ, формирователь сигнала номера станции, формирователь команды запуска, измеритель уровня мощности.

Недостатком данного устройства является низкая оперативность контроля.

Известно устройство для контроля радиостанций на подвижных объектах [2], содержащее на стационарной станции РПДУ, РПМУ, первый управляемый аттенюатор, второй управляемый аттенюатор, первый формирователь сигнала управления, второй формирователь сигнала управления, элемент задержки, формирователь сигнала контроля, блок управления, приемник команд, пороговый блок, приемник сигнала номера станции, блок регистрации, блок формирования сигнала номера станции, причем выход второго управляемого аттенюатора соединен со входом РПМУ, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции и входом приемника команд, выходы которого соединены соответственно с третьим входом блока регистрации и входом блока управления, выход которого соединен с входом формирователя сигнала контроля, входом элемента задержки, входом первого формирователя сигнала управления и со вторым управляющим входом второго управляемого аттенюатора, первый управляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя сигнала управления, вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход блока формирования сигнала номера станции и выход формирователя сигнала контроля соединены с входом РПДУ, выход которого соединен со входом первого управляемого аттенюатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала управления, а выход подключен к передающей антенне, второй выход РПМУ соединен с входом порогового блока, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала номера станции, первый и второй входы блока формирования сигнала номера станции соответственно соединены с входом формирователя сигнала контроля и с выходом приемника сигнала номера станции, третий вход служит для ввода информации о номере контролируемой подвижной радиостанции, к входу второго управляемого аттенюатора подключена приемная антенна, а на подвижной станции - антенну, РПМУ и РПДУ, приемник сигнала контроля, пороговый блок, элементы И и ИЛИ, формирователь сигнала номера станции, формирователь команды запуска, измеритель уровня мощности, приемник сигнала номера станции, причем антенна через антенный коммутатор подключается соответственно к выходам измерителя уровня мощности и к входу радиоприемного устройства, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции, а второй и третий выходы соединены соответственно с входом приемника сигнала контроля и входом порогового блока, выход которого соединен с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала контроля, выход элемента И соединен со входом формирователя сигнала номера станции, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя команды запуска, вход которого соединен с выходом приемника сигнала номера станции, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом измерителя уровня мощности, вход которого соединен с выходом РПДУ, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.

Недостатком данного устройства является невозможность количественной оценки качества функционирования контролируемых радиостанций и, следовательно, их работоспособности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля радиостанций подвижных объектов [3], содержащее на стационарной станции радиопередающее устройство, радиоприемное устройство, первый управляемый аттенюатор, второй управляемый аттенюатор, первый формирователь сигнала управления, второй формирователь сигнала управления, элемент задержки, формирователь сигнала контроля, блок управления, приемник команд, пороговый блок, приемник сигнала номера станции, блок регистрации, блок формирования сигнала номера станции. Выход второго управляемого аттенюатора соединен с входом радиоприемного устройства, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции и входом приемника команд, выходы которого соединены соответственно с третьим входом блока регистрации и входом блока управления. Выход блока управления соединен с входом формирователя сигнала контроля, входом элемента задержки, входом первого формирователя сигнала управления и вторым управляющим входом второго управляемого аттенюатора. Первый управляющий вход второго управляемого аттенюатора соединен с выходом второго формирователя сигнала управления, вход которого соединен с выходом элемента задержки. Выход блока формирования сигнала номера станции и выход формирователя сигнала контроля соединены с входом радиопередающего устройства, выход которого соединен с входом первого управляемого аттенюатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала управления, а выход подключен к передающей антенне. Второй выход радиоприемного устройства соединен с входом порогового блока, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала номера станции. Первый и второй входы блока формирования сигнала номера станции соответственно соединены с входом формирователя сигнала контроля и с выходом приемника сигнала номера станции, третий вход служит для ввода информации о номере контролируемой подвижной радиостанции. К входу второго управляемого аттенюатора подключена приемная антенна, а на подвижной станции - антенна, радиоприемное устройство и радиопередающее устройство, приемник сигнала контроля, пороговый блок, элемент И и элемент ИЛИ, формирователь сигнала номера станции, формирователь команды запуска, измеритель уровня мощности, приемник сигнала номера станции, причем антенна через антенный коммутатор подключается соответственно к выходам измерителя уровня мощности и входу радиоприемного устройства, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции, а второй и третий выходы соединены соответственно с входом приемника сигнала контроля и входом порогового блока. Выход порогового блока соединен с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала контроля. Выход элемента И соединен с входом формирователя сигнала номера станции, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя команды запуска. Вход формирователя команды запуска соединен с выходом приемника сигнала номера станции, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом измерителя уровня мощности, вход которого соединен с выходом радиопередающего устройства. Вход радиопередающего устройства соединен с выходом элемента ИЛИ. На подвижной станции вход измерителя частоты соединен с выходом радиопередатчика, а выход измерителя частоты - с первым входом блока идентификации, второй вход которого соединен с выходом измерителя уровня мощности. Управляющий выход формирователя команды запуска соединен с управляющим входом блока идентификации, выход которого подключен через антенный коммутатор к антенне.

К недостаткам прототипа относятся:

- устройство предназначено для контроля только одной подвижной радиостанции, поэтому не эффективно используется оборудование стационарной радиостанции;

- процесс «прием-передача» при контроле на подвижной радиостанции никаким узлом не управляется;

- не учитывается расстояние между стационарной и подвижной радиостанциями, которое влияет на уровень мощности принимаемого радиосигнала и может внести дополнительные ошибки при оценке оценки параметров и работоспособности структурных элементов системы;

- блок идентификации, структура которого представлена в прототипе, является устройством контроля, поэтому он не может обеспечить передачу радиосигнала от передающего устройства к антенному коммутатору;

- не ведется учет контролируемых радиостанций.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы радиосвязи в части оценки параметров и работоспособности структурных элементов стационарной и подвижных радиостанций системы по совокупности сигналов, излучаемых и принимаемых радиостанциями, при этом достигнутый уровень качества функционирования может быть оценен по качеству передачи тестовых и/или информационных сигналов по прямому и обратному каналам связи.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее на стационарной станции первое радиопередающее устройство, первое радиоприемное устройство, первый управляемый аттенюатор, второй управляемый аттенюатор, первый формирователь сигнала управления, второй формирователь сигнала управления, элемент задержки, формирователь сигнала контроля, блок управления, приемник команд, первый пороговый блок, приемник сигнала номера станции, первый блок регистрации, первый блок формирования сигнала номера станции, причем выход второго управляемого аттенюатора соединен с входом первого радиоприемного устройства, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции и входом приемника команд, выходы которого соединены соответственно с третьим входом первого блока регистрации и входом блока управления, выход которого соединен с входом формирователя сигнала контроля, входом элемента задержки, входом первого формирователя сигнала управления, соответствующим входом первого радиоприемного устройства и вторым управляющим входом второго управляемого аттенюатора, первый управляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя сигнала управления, вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход первого блока формирования сигнала номера станции и выход формирователя сигнала контроля соединены с входом первого радиопередающего устройства, выход которого соединен с входом первого управляемого аттенюатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала управления, а выход подключен к передающей антенне, второй выход первого радиоприемного устройства соединен с входом первого порогового блока, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала номера станции, первый и второй входы первого блока формирования сигнала номера станции соответственно соединены с входом формирователя сигнала контроля и с выходом приемника сигнала номера станции, третий вход служит для ввода информации о номере контролируемой подвижной радиостанции, к входу второго управляемого аттенюатора подключена приемная антенна, а на подвижной станции - блок идентификации, приемопередающую антенну, второе радиоприемное устройство и второе радиопередающее устройство, приемник сигнала контроля, второй пороговый блок, элемент И, первый элемент ИЛИ, второй формирователь сигнала номера станции, формирователь команды запуска, измеритель уровня мощности, приемник сигнала номера станции, причем приемопередающая антенна через антенный коммутатор подключается соответственно к входу второго радиоприемного устройства, первый выход которого соединен с входом приемника сигнала номера станции, а второй и третий выходы соединены соответственно с входом приемника сигнала контроля и входом второго порогового блока, выход которого соединен с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с выходом приемника сигнала контроля, выход элемента И соединен со входом второго формирователя сигнала номера станции, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя команды запуска, вход которого соединен с выходом второго приемника сигнала номера станции, вход которого соединен с первым выходом второго радиопередающего устройства, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, вход измерителя частоты соединен со вторым выходом второго радиопередающего устройства, а выход измерителя частоты соединен с первым входом блока идентификации, второй вход которого соединен с выходом измерителя уровня мощности, управляющий вход формирователя команды запуска соединен с выходом блока идентификации, дополнительно введены на стационарной станции - первый вычислитель, подключенный двухсторонними связями к первому пульту управления, блоку регистрации, первому блоку памяти, первому блоку формирования сигнала номера станции, первому радиопередающему устройству, первому радиоприемному устройству, второму управляемому аттенюатору, блоку управления, выход которого через второй элемент ИЛИ подключен к входу первого формирователя сигнала контроля, выход первого вычислителя соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход первого приемника глобальной навигационной спутниковой системы с антенной подключен к входу первого вычислителя, на подвижной станции - второй вычислитель, подключенный двухсторонними связями к второму пульту управления, второму блоку регистрации, второму блоку памяти, формирователю команды запуска, второму блоку формирования сигнала номера станции, второму радиопередающему устройству, второму радиоприемному устройству, антенному коммутатору, выход второго приемника глобальной навигационной спутниковой системы с антенной подключен к входу второго вычислителя, выход второго вычислителя соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход блока идентификации подключен также к соответствующему входу второго вычислителя, управляющий вход антенного коммутатора подключен к третьему выходу второго радиопередающего устройства, стационарная станция может быть подключена для контроля любой из к подвижных станций.

На фигуре представлена структурная схема устройства для контроля радиостанций подвижных объектов и введены обозначения.

Стационарная станция 42:

1 - первое радиопередающее устройство;

2 - первое радиоприемное устройство;

3 - первый управляемый аттенюатор;

4 - второй управляемый аттенюатор;

5 - первый формирователь сигнала управления;

6 - второй формирователь сигнала управления;

7 - элемент задержки;

8 - формирователь сигнала контроля;

9 - блок управления;

10 - приемник команд;

11 - первый пороговый блок;

12 - приемник сигнала номера станции;

13 - первый блок регистрации;

14 - первый блок формирования сигнала номера станции;

27 - передающая антенна;

28 - приемная антенна;

31 - первый вычислитель;

32 - первый приемник глобальной навигационной спутниковой системы с антенной;

33 - первый пульт управления;

34 - первый блок памяти;

35 - второй элемент ИЛИ;

43 - вход для ввода информации о номере контролируемой подвижной радиостанции 41.

Подвижная станция 41:

15 - второе радиопередающее устройство;

16 - приемник сигнала контроля;

17 - второй пороговый блок;

18 - первый элемент ИЛИ;

19 - второй формирователь сигнала номера станции;

20 - формирователь команды запуска;

21 - измеритель уровня мощности;

22 - элемент И;

23 - второе радиоприемное устройство;

24 - приемник сигнала номера станции;

25 - измеритель частоты;

26 - блок идентификации;

29 - приемопередающая антенна;

30 - антенный коммутатор;

36 - второй вычислитель;

37 - второй приемник глобальной навигационной спутниковой системы с антенной;

38 - второй пульт управления;

39 - второй блок регистрации;

40 - второй блок памяти.

Устройство работает следующим образом. При включении (подаче питания) все узлы оборудования стационарной 42 и всех (к штук) подвижных станций 41 устанавливается в нулевое состояние. Исходные данные по контролю могут быть введены с помощью пультов управления 33 и 38 или по входу 43. В начале работы второй формирователь 6 сигнала управления выдает на управляющий вход второго управляющего аттенюатора 4 сигнал, при котором его затухание минимально. При подаче управляющего сигнала на формирователь 20 сигнала запуска (осуществляется оператором подвижной станции с помощью пульта 38 управления) включается радиопередающее устройство 15. Мощность и частота сигнала излучаемого радиопередающего устройства 15 измеряется измерителем 21 уровня мощности и измерителем 25 частоты. Значение мощности и частоты с измерителя 21 уровня мощности и измерителя 25 частоты поступают на вход блока 26 идентификации, в котором происходит оценивание измеренных информационных параметров выходных радиосигналов контролируемого радиопередающего устройства 15, сравниваются с требуемыми и принимается решение по результатам сравнения во втором вычислителе 36 контролируемого и эталонного радиоустройства. Если результаты отрицательные, то выносится решение о переключении передающего устройства на другую частоту с помощью второго вычислителя 36. Результаты контроля отображаются на экране второго блока 39 регистрации и заносятся во второй блок 40 памяти. На выходе блока 26 идентификации формируется сигнал на формирователь 20 команд запуска, который генерирует команду, свидетельствующую о требуемом качестве функционирования системы. Сигнал, содержащий информацию об исправности радиопередающего устройства 15 с выхода формирователя 20 команд запуска, через первый элемент ИЛИ 18, поступает на модуляционный вход радиопередающего устройства 15 и, пройдя антенный коммутатор, открытый с помощью второго вычислителя 36 и приемопередающую антенну, излучается в пространство. Этот радиосигнал подвижной станции после приемной антенны 28 принимается и детектируется радиоприемным устройством 2 стационарной станции, выделяется приемником 10 команд и результат контроля радиопередающего устройства 15 фиксируется на экране блока 13 регистрации и заносится в первый блок 34 памяти. После этого с блока 9 управления передаются команды, по которым включается формирователь 8 сигнала контроля, причем команда включения сигнала контроля поступает также на блок 14 формирования сигнала номера станции и первый формирователь 5 сигнала управления, а через время задержки t₃, определяемое элементом 7 задержки, включается второй формирователь 6 сигнала управления. Формирователь 8 сигналов контроля включает радиопередающее устройство 1, несущая частота которого промодулирована сигналом контроля. Выходное напряжение первого формирователя 5 сигнала управления, например, линейно нарастает, при этом уменьшается затухание первого управляемого аттенюатора 3, а следовательно, постепенно повышается величина излучаемой через передающую антенну 28 стационарной станцией мощности. Сигнал контроля, пройдя приемопередающую антенну 29, открытый с помощью второго вычислителя 36 антенный коммутатор 30, принимается радиоприемным устройством 23 подвижной станции 41. Затем в приемнике 16 сигнала контроля и в пороговом блоке 17 при достижении входным сигналом заданного уровня вырабатываются дискретные сигналы, поступающие на вход элемента И 22, и на его выходе появляется сигнал, включающий формирователь 19 сигнала номера, и через второй элемент ИЛИ 18 радиопередающее устройство 15 переводится в режим передачи номера подвижной станции 41. После запуска первого формирователя 5 сигнала управления через время, определяемое элементом 7 задержки, включается второй формирователь 6 сигналов управления. Время задержки должно соответствовать в сумме времени, которое необходимо подвижной станции 41 для переключения из режима приема в режим передачи и срабатывания приемника 12 сигнала номера станции. Выходным напряжением второго формирователя 6 сигнала управления регулируется величина затухания второго управляемого аттенюатора 4, то есть изменяется коэффициент передачи сигнала от антенны к радиоприемному устройству 2. Если чувствительность контролируемого радиоприемного устройства 23 соответствует норме, то номер подвижной станции 41 принимается на стационарной станции 42 и декодируется приемником 12 сигнала номера станции при известном расстоянии между станциями 41 и 42, рассчитанном с помощью вычислителей 31 и 36 по данным приемников 32 и 37 глобальных навигационных спутниковых систем с антеннами [4], и таком значении затухания второго управляемого аттенюатора 4, которому при исправном радиопередающем устройстве 15 соответствует уровень сигнала на входе радиоприемного устройства 2 ниже порога срабатывания порогового блока 11. В этом случае блок 13 регистрации фиксирует исправность радиоприемного устройства 23 с номером проверяемой подвижной станции 41 и эти данные в соответствующие блоки 34 и 40 (в случае наличия обмена данными между станциями 41 и 42). Если чувствительность радиоприемного устройства 23 ниже нормы, то срабатывание порогового блока 17 происходит при большем уровне мощности на выходе первого управляемого аттенюатора 3, то есть в более поздний момент времени. Затухание второго управляемого аттенюатора 4 в этом случае меньше и при декодировании номера подвижной станции 41 на выходе порогового блока 11 формируется сигнал, свидетельствующий о неисправности проверяемого радиоприемного устройства 23, что фиксируется в первом вычислителе 31 и блоке регистрации 13 и передается через узлы 1, 3, 27, 29, 23 во второй вычислитель 36 и в соответствующем виде отображаются на экране блока 39 регистрации подвижной станции 41. Кроме того, номер контролируемой в данный момент времени станции 41 с выхода приемника 12 сигнала номера станции поступает в блок 14 формирования сигнала номера станции и через него первый вычислитель 31 транслируется в блок 34 памяти, где он запоминается. Так функционирует устройство при удаленном контроле каждой из к подвижных станций 41 (контроль по инициативе подвижной станции).

При управлении контролем со стационарной станции 42 устройство работает следующим образом. В блок 14 формирования сигнала номера станции вводится (через третий вход 42 или с пульта 33 управления через первый вычислитель 31) условный номер станции, контроль которой необходимо осуществить. Блок 14 формирования номера станции контролирует наличие сигнала на выходе формирователя 8 сигнала контроля. В случае отсутствия цикла контроля, с выхода блока 14 формирования сигнала номера станции на вход радиопередающего устройства 1 поступает команда на включение радиопередающего устройства 1 на излучение и вводится сигнал номера контролируемой станции 41. Сигнал о номере контролируемой подвижной станции 41 с выхода радиопередающего устройства 1 через первый управляемый аттенюатор 3, антенны 27 и 29, антенный коммутатор 30 поступает на вход радиоприемного устройства 23 контролируемой подвижной станции 41, детектируется и поступает в приемник 24 номера станции, где происходит сравнение принятого условного номера с номером, присвоенным данной подвижной станции. Если номера совпадают, то на выходе приемника 24 сигнала номера станции формируется команда, которая поступает на вход формирователя 20 команды запуска и включает его. Далее устройство функционирует так же, как при управлении контролем с подвижной станции 41.

В случае наличия цикла контроля, блок 14 формирования номера станции через время задержки t₃ осуществляет новый цикл контроля. И, если цикл контроля отсутствует, то работа устройства осуществляется так, как это было описано выше. Время задержки t₃ выбирается равным максимальной длительности цикла контроля одного подвижного объекта.

В другом варианте использования устройства с учетом того, что все радиостанции работают в режиме единого времени, для тестирования каждой контролируемой подвижной станции 41 отводится соответствующий интервал времени. В случае приема на стационарной станции 42 сигнала о неисправности оборудования одной из подвижных станций 41 циклическое тестирование программно с помощью первого вычислителя 31 прекращается и начинается оценка параметров соответствующей станции 41 и выносится решение, например, о переходе на резерв или на другую рабочую частоту.

Введенные узлы: вычислители 31 и 36, пульты управления 33 и 38, блок регистрации 39, блоки памяти 34 и 40 могут быть выполнены, например, на мобильном вычислительном комплексе ИНФОПРО МВК-2 ТЖКЛ.466216.002, а элемент ИЛИ - на серийной микросхеме, например, серии 1533.

Приемники 32 и 37 глобальной навигационной спутниковой системы с антеннами могут быть выполнены, например, на устройствах типа Jupiter 12 GPS Receiver TU 35-D410.

Измеритель 25 частоты может быть реализован, например, по схеме, представленной на фиг. 3 прототипа.

Блок 26 идентификации может быть реализован, например, по схеме, представленной на фиг. 5 прототипа. Отличие состоит только в том, что выход блока 26 идентификации подключается не к антенне, а к соответствующему входу второго вычислителя 36 и к управляющему входу формирователя 20 команды запуска.

Заявляемое изобретение имеет следующие преимущества:

- за счет применения во всех станциях 41 и 42 приемников глобальной навигационной спутниковой системы с антеннами создается сеть абонентов, имеющих единое время, что упрощает процесс контроля и оценки параметров подвижных станций 41, а также при оценке их параметров позволяет учитывать расстояние между стационарной и подвижной радиостанциями, рассчитывать в первом вычислителе 31 дополнительные потери мощности принимаемого радиосигнала и более точно оценивать параметры и, следовательно, работоспособности структурных элементов;

- в первом вычислителе 31 в блоке регистрации стационарной станции 42 имеется полная информация о состоянии всех контролируемых подвижных станциях 41, которая может быть выведена на экран блока 13 регистрации стационарной станции 42;

- устройство позволяет контролировать в автоматическом режиме с помощью первого вычислителя 31 не одну, а заданное число подвижных станций 41;

- процесс «прием-передача» при контроле на подвижной станции управляется с помощью второго вычислителя 36.

Приведенные ссылки и сравнение заявляемого устройства с другими аналогами показывает, что вновь введенные узлы известны специалистам в области техники связи. Данное устройство существенно отличается от известных аналогов в области техники связи, явным образом не следует из уровня техники, является нетрадиционным, поэтому соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». Изобретение имеет существенные отличия от прототипа. Введенные узлы: два вычислителя, два пульта управления, второй блок регистрации, два блока памяти, второй элемент ИЛИ, два приемника глобальной навигационной спутниковой системы с антеннами с их связями свидетельствуют о соблюдении условия патентоспособности «новизна». Заявляемая система может быть реализована программно с применением существующих серийных устройств, используемых в технике связи и вычислительной технике, и является промышленно применимой.

На чертеже проиллюстрирован лишь один из вариантов осуществления изобретения и его не следует считать ограничивающим объем изобретения, поскольку оно может иметь другие, такие же эффективные варианты осуществления и изобретение не ограничено ими, так как в него могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки изобретения.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1185626.

2. Авторское свидетельство СССР №1499515.

3. Патент РФ №2142203 (прототип).

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