Результат интеллектуальной деятельности: АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС СВЯЗИ

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике передачи и приема аналоговой и дискретной информации и может быть использована для обеспечения руководства (командования) оперативно-тактической, тактической связью и связью взаимодействия, путем автоматизированного формирования и предоставления для использования разнородных трактов связи.

Известна «Система вызова при тревоге и чрезвычайной ситуации» (патент США №6032036, кл. Н04Q 7/20 от 29.02.2000 г.).

Система содержит в своем составе приемные и передающие устройства, устанавливаемые у абонентов и подготавливаемые с помощью физических линий связи к центральному устройству. Каждое приемное абонентское устройство связано при помощи радиосвязи с передатчиками сигналов тревоги. Различные функциональные параметры каждого устройства хранятся в его блоке управления. Эти функциональные параметры могут вводиться, переключаться или видоизменяться дистанционно с центрального устройства в соответствии с процедурой дистанционного управления.

Однако, эта система обладает существенным недостатком, а именно, к каждому абоненту необходимо прокладывать линии связи, что приводит в большинстве случаев к значительным потребностям в линейных кабелях и, кроме того, данная система не обеспечивает автоматизированного формирования разнородных трактов радиосвязи.

Известна «Автоматизированная система интегральной цифровой связи» (патент РФ №2188511 от 27.08.2002 г., кл. 7 Н04В 13/00).

Система предназначена для организации внутренней и внешней связи на кораблях, судах и береговых объектах. Система имеет также и аппаратуру управления радиокомплексом, каналообразующие средства, оконечную аппаратуру, систему цифровой коммутации и управления.

Недостатками такой системы является низкая надежность, т.к. высокая плотность электротехнических и радиотехнических устройств приводит к высокой напряженности электротехнических и магнитных полей широкого спектрального состава. Эти поля, воздействую на электрические цепи системы связи, создают помехи, снижающие разборчивость речи, кроме того наблюдается низкая стабильность показателей качеств АКС в условиях эксплуатации. Система имеет и ряд других недостатков, связанных с сервисностью обслуживания и живучестью.

Наиболее близким к заявляемому комплексу связи по технической сущности решения вопроса является «Автоматизированный комплекс связи». Патент РФ на ПМ №45582 от 10.05.2005 г. Кл. Н04 В 13/00.

Комплекс, состоит из устройства управления, каналообразующих и оконечных средств, приемопередающих средств, устройства открытой и закрытой связи, выполнен в виде двух модулей, разнесенных на 1,5 км, и соединенных между собой посредством дублированных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), при этом, первый модуль представляете собой передающий радиоцентр (ПДРЦ), который содержит оптоволоконный адаптер, первый выход которого соединен с оптоволоконным адаптером приемного центра, а второй вход с коммутатором ИКМ-каналов, который первым входом соединен с системой цифровой коммутации и управления (СЦКУ), а вторым входом через адаптер с блоком коммутации, который, в свою очередь, соединен с СЦКУ и РПДУ, которые соединены с антенно-коммутационным оборудованием, при этом второй модуль представляет собой приемный радиоцентр (ПРЦ), который содержит свой оптоволоконный адаптер, соединенный с коммутатором ИКМ-каналов и с СЦКУ ПРЦ, который первым входом соединен с каналообразующими средствами (КОС), вторым входом с оконечной аппаратурой (OA) и терминалом дежурного по связи (ДС), третьим входом с аварийной подсистемой и четвертым входом с внешними системами, причем аварийная подсистема содержит устройство сигнализации и управления, соединенные с выносными постами связи, связным терминалом, радиопередающими и радиоприемными устройствами, отдельными радиостанциями и адаптером ИКМ-каналов, при этом РПДУ, РПУ и РСТ соединены с антенно-коммутационным оборудованием.

Недостатками прототипа являются недостаточная полнота контроля, так как известный комплекс связи не может осуществлять контроль высокочастотных трактов в функциональном автоматизированном комплексе связи типа «Смерч», при использовании прототипа нарушается целостность контролируемого тракта при проведении контроля, а также ограниченность охвата контролем элементов, входящих в контролируемый тракт (от входа ШАУ до выхода РПУ).

Целью изобретения является увеличение полноты контроля за счет «неразрушаемого» контроля, который обеспечивает проверку всего приемного тракта (от антенного входа до выхода с оконечной аппаратуры).

Поставленная цель достигается за счет того, что автоматизированный комплекс связи, состоящий из устройства управления, каналообразующих и оконечных средств, приемопередающих средств, устройства открытой и закрытой связи, выполнен в виде двух модулей, разнесенных на 1,5 км, и соединенных между собой посредством дублированных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), при этом, первый модуль представляете собой передающий радиоцентр (ПДРЦ), который содержит оптоволоконный адаптер, первый выход которого соединен с оптоволоконным адаптером приемного центра, а второй вход с коммутатором ИКМ-каналов, который первым входом соединен с системой цифровой коммутации и управления (СЦКУ), а вторым входом через адаптер с блоком коммутации, который, в свою очередь, соединен с СЦКУ и РПДУ, которые соединены с антенно-коммутационным оборудованием, при этом второй модуль представляет собой приемный радиоцентр (ПРЦ), который содержит свой оптоволоконный адаптер, соединенный с коммутатором ИКМ-каналов и с СЦКУ ПРЦ, который первым входом соединен с каналообразующими средствами (КОС), вторым входом с оконечной аппаратурой (OA) и терминалом дежурного по связи (ДС), третьим входом с аварийной подсистемой и четвертым входом с внешними системами, причем аварийная подсистема содержит устройство сигнализации и управления, соединенные с выносными постами связи, связным терминалом, радиопередающими и радиоприемными устройствами, отдельными радиостанциями и адаптером ИКМ-каналов, при этом РПДУ, РПУ и РСТ соединены с антенно-коммутационным оборудованием, отличающийся тем, что к нему подключена система автоматизированного контроля высокочастотных трактов комплекса, содержащая пульт управления ЭВМ и коммутатор, установленный на пульте управления, при этом коммутатор своими N входами соединен с N радиоприемными устройствами (РПУ), которые, в свою очередь, соединены с широкополосным антенным усилителем типа "Скаляр-Ш", причем выход коммутатора соединен с ЭВМ, а ЭВМ двумя выходами соединена с устройством контроля высокочастотных трактов (УКВТ), а одним выходом с возбудителем типа «Родон», при этом УКВТ последовательно соединен с устройством ввода контрольного сигнала, через который выходы с антенного коммутатора соединены с выходами коммутатора приемных антенн, выход с возбудителя "Родон" через аттенюатор подключен ко входу коммутатора приемных антенн, который соединен с широкополосным антенным усилителем.

Структурная схема автоматизированного комплекса связи приведена на фиг. 1 и фиг. 2.

Она содержит: передающий радиоцентр (ПДРЦ) 1, фиг. 1, приемный радиоцентр (ПРЦ) 2, фиг. 2, соединенные между собой дублированными волоконно-оптическими линиями связи 3.

В качестве резервных линий может быть применен радиорелейный канал (на фигурах не показан).

Передающий радиоцентр 1 состоит из следующих основных элементов:

- адаптера оптоволоконного 4;

- коммутатора ИКМ-каналов 5;

- системы цифровой коммутации и управления 6;

- адаптера 7;

- блока коммутации 8;

- радиопередающих устройств 9;

- антенно-коммутационного оборудования 10. Приемный радиоцентр 2 содержит следующие элементы:

- коммутатор ИКМ-каналов 11;

- адаптер оптоволоконный 12;

- систему цифровой коммутации и управления 13;

- каналообразующие средства 14;

- оконечную аппаратуру 15;

- терминал дежурного по связи 16;

- аварийную подсистему связи 17;

- внешние подсистемы 18;

- терминал связной 19;

- выносные пульты связи 20;

- устройство сигнализации и управления 21;

- радиоприемные устройства 22;

- отдельные радиостанции 23;

- адаптер 24;

- антенно-коммутационное оборудование 25.

Оптоволоконные адаптеры 4 и 12 предназначены для преобразования оптических сигналов в электрические сигналы и наоборот.

Коммутаторы ИКМ-каналов 5 и 11 предназначены для коммутации приемных и передающих импульсно-кодовых модулированных каналов и для сопряжения устройства сигнализации и управления с оптоволоконными и радиорелейными линиями.

Система цифровой коммутации и управления 6и 13 предназначена для обеспечения коммутации оконечной аппаратуры на каналообразующие средства, а также для управления каналообразующими средствами и антенно-коммутационным оборудованием. СЦКУ обеспечивает:

преобразование поступающих на ее входы аналоговых сигналов в цифровые потоки формата Е0 или Е1; коммутацию цифровых потоков;

обратное преобразование цифровых потоков в исходный аналоговый формат.

Адаптеры 7 и 24 обеспечивают передачу и прием информации по стыку G703, т.е. сопряжение СЦКУ с оптоволоконной линией.

Блок коммутации 8 состоит из твердотельных матриц (узлов), основанных на технике временной коммутации и предназначен для коммутации информационных сигналов и команд управления.

Радиопередающие и радиоприемные устройства 9 служат для передачи и приема информации и состоят из ДВ-СВ-КВ приемников и системы KB передатчиков.

Антенно-коммутационное оборудование 10 и 25 состоит из коммутатора переключения антенн и набора ДВ-СВ-КВ антенн.

Каналообразующие средства 14 служат для образования каналов связи и предоставления их потребителю, а также для дистанционного управления и коммутации информационных стыков.

В оконечную аппаратуру 15 входит аппаратура передачи данных, телефонные и телеграфные аппараты, факсимильные аппараты и др.

Терминал дежурного по связи 16 предназначен для обеспечения ввода команд управления автоматизированным комплексом связи, а также отображение его технического состояния.

Аварийная подсистема связи 17 предназначена для формирования аварийных трактов связи в случае выхода из строя системы цифровой коммутации и управления.

Внешние системы включают в себя: ДВ-СВ-КВ приемники, ДВ-СВ-КВ передатчики, систему поисковой и спасательной связи и др.

Терминал связной 19 служит для ведения связи по телеграфным каналам связи.

ВПС 20 служит для ведения радиотелефонной связи.

Устройство сигнализации и управления 21 предназначено для обеспечения управления РПУ, РПДУ и РСТ с ВПС и терминалом связи, а также о сигнализации и неисправных средствах.

Радиоприемные устройства 22 служат для приема поступающей аналоговой и дискретной информации.

Отдаленные радиостанции 23 обеспечивают тактические линии связи «берег-корабль» в пределах прямой видимости. Они установлены и поддерживают разнесенную по двум путям связь на восьми каналах одновременно без взаимной интерференции. Каждый канал может

обеспечивать речевую связь и передачу данных (включая тактические линии связи).

Автоматизированный комплекс связи работает следующим образом. Команды управления формируются терминалом ДС и передаются по стыку RS-232 в СЦКУ. В соответствии с этими командами СЦКУ управляет каналообразующими средствами и АК, а также коммутирует низкочастотные информационные стыки КОС на оконечную и специальную аппаратуру. Ответные сообщения от КОС через СЦКУ передаются на терминал ДС для анализа и отображения.

Для обеспечения взаимозаменяемости средств связи в случае их выхода из строя взаимодействие между OA, специальной аппаратурой и КОС осуществляется через СЦКУ. Взаимодействие составных частей АКС (кроме коммутации высокочастотных цепей) определяется взаимодействием между СЦКУ и:

- АК в части дистанционного управления;

- КОС в части дистанционного управления и коммутации информационных стыков;

- специальной аппаратуры и OA в части коммутации информационных стыков;

- терминалами ДС в части управления работой СЦКУ. Внутрисистемное взаимодействие регламентируется в части:

- управления - схемой подключения и протоколом информационно-технического сопряжения;

- коммутации - схемой подключения и характеристиками коммутируемых сигналов. Технические средства, взаимодействующие с СЦКУ:

- антенный коммутатор (АК) Ю-627 - стык управления ИРПС;

- АК УКМ-1000 - стык управления RS-232;

- АК К-667-366 - стык управления «провод-команда»;

- антенна К-625 - стык управления «провод-команда»;

- РПДУ Р-63 8-1 -4 - стык управления ИРПС;

- РПДУ «Щепка» - стык управления ИРПС;

- РСТ Р-999К - стык управления - ИРПС и др.

Взаимодействие между составными частями АКС, размещенными как на ПРЦ, так и на ПДРЦ, осуществляется по проводным линиям связи.

Связь между ПРЦ и ПДРЦ осуществляется по оптоволоконной и радиорелейной линиям. По этим линиям связи передаются как информационные сигналы, так и команды управления.

Для уменьшения количества каналов связи данные сигналы упаковываются в единый цифровой поток. Такую упаковку производит СЦКУ при обмене информацией между своими стойками. Цифровой поток, формируемый СЦКУ, имеет код HDB3 и скорость передачи информации 2,048 Мбит/с по стыку G-703, волновое сопротивление которого -120 Ом.

Основным критерием выбора оптоволоконной и радиорелейной линий связи между ПРЦ и ПДРЦ является наличие стыка G-703, обеспечивающего передачу кода HDB3 со скоростью 2,048 Мбит/с.

Диапазоны частот связи, используемые в АКС для формирования трактов связи:

- ДВ-КВ-0,1-60 Мгц;

- КВ-1,5-30 Мгц;

- MB 1-30-87 Мгц;

- МВ2-100-174 Мгц;

- ДМВ - 220-400 Мгц. К внешним системам, с которыми взаимодействует АКС, относятся:

- комплекс средств автоматизации (КСА) М-27, который осуществляет взаимодействие с аппаратурой Т-625-2, входящей в состав АКС;

- аппаратура МКСМ-2.1, которая передает или принимает данные радиолокоционной обстановки;

- проводные каналы, по которым передаются (принимаются) сигналы ТЛФЗ от внешней спец. аппаратуры Т-614;

- проводные каналы, на которые коммутируются канальные стыки аппаратуры Т-614, входящей в состав АКС, (под проводными каналами подразумеваются любые каналы наземной связи).

КСА М-27 является оконечной аппаратурой передачи данных. Аппаратура Т-625-2 обеспечивает защиту и маршрутизацию этих данных.

СЦКУ коммутирует КОС на канальные стыки аппаратуры Т-625-2, обеспечивая формирование радиоканала «берег-корабль».

Аппаратура МКСМ-2.1 передает (принимает) данные радиолокационной обстановки по стандартным ТЛФ каналам в KB, МВ2 и ДМВ диапазонах в виде тональных посылок частотой 1700±400 Гц.

Проводные каналы, по которым поступает информация от внешней аппаратуры Т-614, коммутируются СЦКУ на КОС так же, как и канальный стык аппаратуры Т-614, входящей в состав АКС.

Коммутация канального стыка аппаратуры Т-614 в проводной канал осуществляется так же, как коммутация этого стыка на КОС.

Контроль выполнения команд управления осуществляется терминалом ДС при выдаче команд в СЦКУ и СЦКУ при выдаче команд в КОС и АК следующим образом:

- после выдачи каждой команды запускается программный таймер, отсчитывающий время, необходимое для выполнения команды;

- при наличии ответного сообщения о выполнении команды до истечения времени, установленного по таймеру, подается следующая команда или формируется сообщение о завершении выполнения операции;

- по истечению времени, установленного по таймеру, или получении ответного сообщения о невыполнении команды, на дисплее терминала ДС отображаются причины возникновения неисправности, а также вариант дальнейших действий ИУС (повторить команду, продолжить выполнение программы или завершить операцию).

Контроль коммутации низкочастотных информационных цепей производится СЦКУ следующим образом:

- после формирования коммутационной точки сигнальный процессор модуля, передающего информацию, передает в модуль, принимающий информацию, тестовый сигнал;

- сигнальный процессор модуля, принимающего информацию, анализирует полученный сигнал и, если параметры сигнала соответствуют норме, то он передает в центральный модуль сообщение о выполнении коммутации;

- центральный модуль передает сообщение о выполнении коммутации в терминал ДС.

Время от момента изменения состояния КОС до отображения этого изменения на дисплее терминал ДС не более 1 с.

ДС может вывести на дисплей терминала ДС общую картину, отображающую все составные части АКС.

Результаты контроля КОС используются программой терминала ДС для формирования трактов связи.

Контроль оптоволоконной и радиорелейной линий связи производится СЦКУ путем проверки наличия синхросигнала, который передается в служебном канале цифрового потока Е1 ИКМ-канала.

Контроль прохождения сигналов в трактах передачи данных производится аппаратарурой Т-625-2 после формирования тракта связи.

Установка режима и запуска процедуры контроля производится с клавиатуры пульта ПБ060, входящего в состав Т-625-2.

В режиме контроля аппаратуры Т-625-2 передает в ПРД канал сформированного тракта связи рекуррентную последовательность и одновременно производит контроль принимаемой рекуррентной поел едо вател ьности.

Результаты контроля с оценкой качества канала отображаются на дисплее пульта ПБ060.

Для обеспечения формирования аварийных трактов связи в полном объеме, на АКС к устройству сигнализации и управления 21 подключается еще одно РПДУ и РПУ, размещаемые на ПДРЦ 1. Подключение осуществляется через оптоволоконную или радиорелейную линии.

Сопряжение устройства сигнализации и управления 21 с этими линиями осуществляется через адаптер 7, коммутатор ИКМ-каналов 5 и блок коммутации 8.

На фиг. 3 показана функциональная схема системы, она содержит:

26 - пульт управления;

27 - ЭВМ;

28 - коммутатор;

29 - устройство контроля высокочастотных трактов (УКВТ);

30 - устройство ввода контрольного сигнала;

31 - антенный коммутатор комплекса связи;

32 - KB радиопередатчик типа «Факел»;

33 - возбудитель радиопередатчика типа «Родон»;

34 - аттенюатор;

35 - коммутатор приемных антенн;

36 - широкополосный антенный усилитель типа «Скаляр-Ш»;

37 - N радиоприемных устройств.

Пульт управления (26) представляет собой автоматизированное рабочее место оператора.

ЭВМ (27) служит для формирования тестовой комбинации, осуществляет управление устройством УКВТ (29), то есть выдает команды на УКВТ для настройки его генератора на частоту приемника в соответствующем режиме, производит запуск операции контроля, оценку правильности принятого сообщения, отображение результатов контроля и его документирование.

Коммутатор (28) служит для коммутации соответствующих радиоприемных устройств.

Устройство контроля высокочастотных трактов (29) представляет собой генератор контрольных сигналов различных диапазонов (например, KB, СДВ, СНЧ и т.д.) с дистанционно управляемым аттенюатором выходного сигнала.

Устройство ввода контрольного сигнала (30) представляет собой ответвитель, который обеспечивает ввод в сформированные высокочастотные тракты.

Антенный коммутатор (31) служит для подключения антенн комплекса связи к радиоприемным или радиопередающим трактам.

Радиопередатчик KB диапазона (32) используется в организации радиопередающего тракта.

Возбудитель KB радиопередатчика типа «Родон» (33) используется в качестве контрольного генератора для проверки работоспособности приемопередающих трактов KB диапазона в режимах буквопечатающей (БПЧ) и сверхбыстродействующей (СБД) связи. Использование возбудителя «Родон» в качестве контрольного генератора открывает возможности его применения в качестве резервного варианта для проверки работоспособности радиоприемных трактов KB диапазона в различных вариантах их использования.

Отличительной особенностью проверки приемных трактов с помощью возбудителя (ВУ) от проверки с использованием УКВТ (29) является то, что в этом случае настройка ВУ, после запроса состояния РПУ в контролируемом тракте, будет производиться не автоматически, а оператором с пульта управления (26) ЭВМ (27). Другое отличие состоит в том, что операция контроля производится однократно, при фиксированном положении органов настройки внешнего аттенюатора.

Аттенюатор (34) служит для регулировки выходного сигнала от возбудителя типа «Родон», при использовании последнего в качестве контрольного генератора для проверки работоспособности приемопередающих трактов в режиме радиолинии типа «Интеграл».

Радиопередатчик KB диапазона типа «Факел» (33) используется для организации каналообразующего тракта.

Широкополосный антенный усилитель типа "Скаляр-Ш" обеспечивает работу нескольких РПУ от одной антенны.

Коммутатор приемных антенн (35) служит для коммутации соответствующих антенн.

Радиоприемные устройства (37) подвергаются настройке и контролю в соответствующих режимах работы.

Задачей контроля является проверка правильности формирования соответствующего тракта и работоспособности канальных средств путем подачи на его вход контрольного сигнала и сравнение текста принятого сообщения с текстовой комбинацией.

Работа

Алгоритм контроля системы состоит из следующих, последовательно выполняемых операций:

1. Запрос состояния настройки РПУ (37), входящего в проверяемый тракт.

2. Считывание параметров состояния и записывание их в памяти ЭВМ(27).

3. Выдача команды с ЭВМ (27) на УКВТ (29) для настройки его генератора на частоту РПУ в соответствующем режиме.

4. Передача контрольного текста на информационный вход УКВТ (29).

5. Прием этого текста ЭВМ (27) и его сравнение с образцом.

6. Отображение результатов контроля на дисплее ПУ (26) ЭВМ (27) и фиксация в памяти ЭВМ (27) этих результатов с указанием даты, времени, рабочей частоты и режима работы.

Операции по запросу состояния настройки РПУ (37), входящего в проверяемый тракт, считывание параметров состояния и записывание их в память ЭВМ (27) и выдача команды с ЭВМ (26) на УКВТ (29) для настройки его генератора на частоту РПУ в соответствующем режиме выполняются по стыку ИРПС со скоростью 9600 бит/с. Общий объем обмена данными является величиной переменной и находится в пределах 200 бит. С учетом интервалов между приемом и передачей данных по цепям дистанционного управления, равным 0,1с, общее время обмена данными составляет 1-2 секунды.

Передача и прием контрольного текста производится со скоростью 100 и 500 бит/с, соответственно для работы в режимах. При контрольном тексте, состоящем из 55 знаков, в режиме СБД с учетом структуры сообщений в этой линии время передачи контрольного сообщения составляет 4 секунды. Время, затрачиваемое на выполнение операции отображения результатов контроля на дисплее ПУ (26) ЭВМ (27) и фиксацию в памяти ЭВМ этих результатов, в расчет можно не принимать. Таким образом, общее время, затрачиваемое на проведение однократной операции контроля работоспособности приемного тракта при режиме в работе радиолинии СБД порядка 6 секунд.

Порядок проведения контроля в KB диапазоне.

При необходимости контроля N-го тракта, например того, в состав которого входит KB РПУ (12), ЭВМ (27) производит запрос состояния этого РПУ, фиксирует в своей оперативной памяти снятие показателя по частоте настройки, режиму работы (класс принимаемых излучений, скорость передачи).

Следующим шагом является передача команды для настройки УКВТ (29) в соответствии с показателями, считанными с РПУ. Предварительно по цепи дистанционного управления (ДУ) аттенюатором, встроенным в УКВТ (29) устанавливается первоначальный уровень контрольного сигнала. При этом исходный уровень контрольного сигнала на входе РПУ находится в пределах, превышающих номинальную чувствительность в соответствующем режиме в 5-10 раз. Для KB РПУ этот уровень составляет 5-10 мкВ.

После выполнения вышеуказанных операций производится передача контрольного сообщения, сличение полученного сообщения с образцом и вывод

результатов контроля дисплей ЭВМ (27 увеличение полноты контроля за счет «неразрушаемого» контроля, который обеспечивает проверку всего приемного тракта (от антенного входа до выхода с оконечной аппаратуры) и фиксируются в памяти ЭВМ (дата, время, режим, положение аттенюатора).

При неудовлетворительном результате проверки тракта уровень контрольного сигнала повышается на 20 дБ и операция контроля повторяется. При положительном результате канал считается условно годным к использованию, но требующим проведения дополнительных работ по техническому обслуживанию аппаратуры, входящей в тракта (коммутаторов, ШАУ, РПУ). При отрицательном результате контроля канал считается неисправным.

Основным принципом предлагаемой полезной модели для функционального АКС способа проверки работоспособности высокочастотных трактов, является неразрушающий контроль, при котором проведение контрольных операций не связано с нарушением коммутации предварительно сформированных рабочих передающих и приемных трактов.

Использование заявляемого автоматизированного комплекса связи позволяет повысить полноту контроля за счет «неразрушаемого» контроля, который обеспечивает проверку всего приемного тракта (от антенного входа до выхода с оконечной аппаратуры), а также качество каналов передачи информации, надежность и живучесть аппаратурного комплекса при одновременном расширении его функциональных возможностей.