Многопозиционная система наблюдения за воздушной обстановкой в ДКМВ диапазоне

Информационная управляющая многопозиционная сеть
контроля местоположения воздушных объектов
Изделие 124Л6
Мыс Шмидта
Североморск
Калининград
Москва
Вологда
ПетропавловскКамчатский
Ейск
Монгохто
Развернутые ПОВО
ПОВО, развертываемые в 2021-2023 г.г.
Радиолиния передачи информации ДКМВ диапазона
АЦРЛ
Адаптивная цифровая радиолиния передачи информации ДКМВ диапазона
Владивосток
Информационная управляющая многопозиционная сеть контроля местоположения воздушных объектов
на базе наземного комплекса освещения воздушной обстановки (НКОВО) ДКМВ диапазона (изделие 124Л6)
предназначена для автоматизированного поиска, обнаружения, определения, отображения местоположения
(координат) воздушных объектов (ВО) и для решения задач контроля управлением воздушным движением и
осуществляет:
- автоматический прием от постов освещения воздушной обстановки (ПОВО, изделие 126Л6) и отображение
данных о текущем местоположении (координатах) ВО на фоне картографической информации;
- автоматическое и автоматизированное присвоение информационных признаков отметкам о
местоположении ВО;
- загрузку, хранение и отображение на карте в виде отдельных слоев дополнительных изображений
различного масштаба, архивирование данных, полученных от технических средств ПОВО и плановодиспетчерской информации (далее – ПДИ);
- приём, регистрацию и объединение ПДИ - автоматизированную рассылку ПДИ взаимодействующим ПОВО
в соответствии с зонами ответственности;
- фильтрацию и контекстный поиск по выбранным параметрам элементов ПДИ;
- расчёт и отображение местоположения ВО (трека по плану) на основе поступившей ПДИ.
Изделие 124Л6 позволяет обеспечить:
- автоматизированный поиск, обнаружение, определение координат ВО;
- автоматическое формирование и передачу команд управления изделиям 126Л6 по сопровождению ВО;
- отображение положения ВО;
- выдачу информации о сопровождаемых ВО на взаимодействующие пункты управления авиацией;
- привязку к узлам связи МО РФ по выделенным стационарным линиям связи МО РФ;
- измерение угловых параметров принимаемых сигналов от ВО;
- автоматический и автоматизированный поиск ВО в заданных секторах и районах контроля;
- организацию межпостовой служебной связи через цифровые линии ДКМВ диапазона.
В основу работы изделия 124Л6 положено определение местоположения объекта на основании
измеренного пеленга и задержки отражённого сигнала относительно опорного.
Изделие 126Л6. Функциональная схема
Антенна активная приёмная КВ
АА-50К-ПРМ
Антенна активная передающая КВ
АА-50К-ПРД
Изделие 124Л6 состоит из постов освещения воздушной обстановки (ПОВО, изделие 126Л6),
включающих:
приемную и передающую фазированные антенные решетки (АФАР-ПРМ, АФАР-ПРД);
средства приема, обработки, обнаружения и определения координат (СПООК);
комплекс средств автоматизации и сопряжения (КСАС, изделие – 127Л6);
технологического рабочего места оператора (ТРМО).
В настоящее время в рамках государственного контракта от 02.08.2016 г. (ОКР «ТраекторияВМФ») на аэродромах МА ВМФ (Ейск, Остафьево, Чкаловск, Североморск-3, Федотово) развернуто
пять полносвязанных ПОВО.
ПОВО обеспечивает: одновременное сопровождение 120 ВО, работу в 48 воздушных радиосетях
на дальностях до 2000 км в диапазоне частот 1,5 – 30,0 МГц.
Приемная АФАР предназначена для формирования направленного приема в плоскости 2-D,
пространственной селекции и когерентного сложения КВ сигналов (рабочий диапазон частот –
1,5 … 30 МГц; количество мачт в решетке – 32; число антенных элементов (АЭ) – 64; высота мачты от 6 до 32 м; диаграмма направленности одного АЭ – круговая.
Передающая АФАР предназначена для формирования нескольких несущих частот связи,
усиления сигналов по мощности и направленного излучения в плоскости 2-D (максимальное число
частот связи - до 8; количество антенных элементов (АЭ) – 8-32 шт.; количество управляемых
передатчиков – 8-32 шт.; мощность сигнала на выходе передатчика - от 30 до 1000 Вт; коэффициент
усиления антенной решетки - 18дБ (8АЭ), 24дБ (16АЭ), 30дБ (32 АЭ); диаграмма направленности
АФАР: по азимуту - 360°; напряжение питания передатчиков - 220 В, 50 Гц.
Тип антенной решетки - кольцевая эквидистантная антенная решетка Используемые формы
кольцевой антенной решетки: однокольцевая (R1) - 8 антенных элементов; двухкольцевая (R1, R2) 16 антенных элементов; трехкольцевая (R1, R2, R3) - 32 антенных элемента
Средства приема, обработки, обнаружения и определения координат
Блок ШЦРПУ-16К
(широкополосное цифровое
радиоприемное устройство)
Спецвычислитель буферизации и первичной
обработки данных
Блок УССЕВ-4
(устройство синхронизации с
системой единого времени)
Спецвычислитель вторичной
обработки данных
Блок УФС-16К
(устройство формирования сигналов)
Средства приема, обработки, обнаружения и определения координат (СПООК):
Блок ШЦРПУ-16К обеспечивает:
- синхронный многоканальный аналоговый прием,
- усиление,
- фильтрация,
- аналого-цифровое преобразование,
- предварительная цифровая обработка,
- формирование выходного потока цифровых данных
для передачи через внешний PCIe.
Блок УССЕВ-4 обеспечивает синхронную работу
входящих в пеленгатор устройств, прием тактового
сигнала и секундных меток от встроенного приемника
спутниковых навигацион-ных систем (СНС). УССЕВ
осуществляет обработку полученного от приемника СНС
сигнала секундных с целью уменьшения его джиттера,
осуществляет привязку к обработанному сигналу
секундных меток внутреннего высокостабильного
генератора, синхронизирует с обработанным сигналом
секундных меток внутренние часы реального времени,
формирует опорные тактовые и управляющие сигналы
для устройств, входящих в состав пеленгатора.
Спецвычислитель
вторичной
обработки
данных предназначен для:
- вторичной обработки сигналов;
- приема сфазированного канала, формирование
сонограммы,;
- записи данных в хранилище и передачи по сети
запрошенных данных.
Спецвычислитель буферизации и первичной
обработки данных предназначен для хранения в
буфере информации о сигнале с каждого антенного
элемента с целью осуществления панорамного
обзора, приема, обработки и пеленгования ИРИ в
отложенном масштабе времени.
Блок УФС-16К предназначен для формирования
рабочего спектра КВ диапазона передаваемого
радиосигнала для каждого антенного элемента с
учетом фазовых сдвигов отдельной несущей частоты
для
образования
независимой
диаграммы
направленности каждой из несущих
Средства автоматизации, сопряжения и отображения информации
о воздушной обстановке
Комплекс средств автоматизации и сопряжения
(КСАС, изделие 127Л6 )
В один комплект рабочего места входит:
- 2 монитора, ПЭВМ КИ, клавиатура,
мышь;
- источник бесперебойного питания;
- кресло оператора;
- несущая конструкция;
- подставка для ног.
Технологическое рабочее место оператора
(ТРМО)
В один комплект рабочего места входит:
- монитор, клавиатура, мышь;
- ПЭВМ (процессор типа Intel Core i9-10900KF,
материнская плата типа ASUS PRIME B460, видеокарта типа GeForce GTX1050Ti);
- источник бесперебойного питания;
- кресло оператора.
КСАС предназначен для оснащения ПОВО с целью отображения на электронной карте местоположения
(координат) воздушных объектов и обеспечивает:
• автоматический прием от технических средств ПОВО информации и отображение данных о текущем
местоположении (координат) ВО на фоне картографической информации;
• отображение идентификационных признаков (идентификаторов) ВО;
• автоматизированное присвоение информационных признаков отметкам о местоположении ВО,
отождествленных в соответствии с принятыми от технических средств ПОВО идентификаторами ВО;
• загрузку, хранение и отображение на карте в виде отдельных слоев дополнительных изображений
различного масштаба;
• приём, регистрацию и объединение планово-диспетчерской информации (ПДИ) в виде планов полетов
воздушных судов (ВС) и формализованных сообщений по обслуживанию воздушного движения (ФС по
ОВД), поступающих от развёрнутых МС ПВД-1;
• автоматизированную рассылку ПДИ взаимодействующим ПОВО в соответствии с зонами
ответственности;
• отображение суточных и текущих планов ИВП в части полетов;
• фильтрацию и контекстный поиск по выбранным параметрам (позывной, регистрационный номер и др.)
элементов ПДИ;
• расчёт и отображение местоположения ВС (трека по плану) на основе поступившей ПДИ.
ТРМО предназначено для:
• обеспечения интерфейсной системы контроля работоспособности и диагностики всего ПОВО;
• отображения траекторий ЛА на карте с возможностью фильтрации параметров отображения (связь карты
с базой данных формуляров);
• ведение базы данных (формуляры на ИРИ) с возможностью сортировки и фильтрации по различным
параметрам;
• регистрации ФПО как от своего ПОВО, так и формуляров пришедших от других ПОВО;
• кластеризация приходящих ФПО от разных ПОВО с целью объединения ФПО относящихся к одному
выходу в эфир ИРИ.
Совместное использование с ПОВО бортовых транспондеров ДКМВ и адаптивной цифровой радиолинии
передачи данных позволяет организовать систему наблюдения за воздушной обстановкой на технологии
автоматического независимого воздушного наблюдения
Мобильная радиостанция «ТРАНСПОНДЕР- КВ»
Изделие
ТС-КВ
предназначено
для
обеспечения
взаимодействия ЛА в ДКМВ диапазоне с наземными
подсистемами освещения (контроля) воздушной обстановки
и бортовыми средствами (комплексами) связи других ЛА.
Изделие ТС-КВ является специализированным дополнительным автоматическим средством приема-передачи
актуальной служебной информации (бортовой номер
воздушного судна, принадлежность, данные по маршруту,
экипажу и т.п.).
Технические характеристики
Диапазон рабочих частот, МГц
Ячейка
усилителя
мощности
Ячейка РМ, блок
питания и
нагреватель
Радиомодем
РМ-138 Dsab
Ячейка экрана
и крышки
транспондера
Значение
1.5…32
Чувствительность приемника, дБм
100
Дискретность настройки по частоте, Гц
1
Время перестройки частоты, мс,
не более 1
Время переключения с приема на
передачу, мс
10
Полоса пропускания на уровне минус 3 дБ,
кГц
60
Выходная мощность в классе А, Вт
не менее 300
Скорость передачи информации, бит/с
88…211728 бит
Входное и выходное сопротивления, Ом
50
Напряжение питания, В
+27
Потребляемая мощность, Вт
1300
Масса изделия в сборе, кг
22.5
Контроль полета ВП-021мк с изделием «Транспондер-М» в опытном районе
Функциональный состав оборудования АЦРЛ
ПОТРЕБИТЕЛЬ в части
радиопеленгации и
сопровождения ИРИ в КВ
диапазоне
Приемо-передающий тракт КВ радиолинии базовой комплектации
1
64
2
1
1
2
2
БЛОК АКТИВНЫХ
ДЕЛИТЕЛЕЙ
64
64
БЛОК
МНОГОКАНАЛЬНОГО
ДИАГРАММООБРАЗОВАНИЯ (64Х1)
БЛОК
РАДИОМОДЕМОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА
1
2
64
.
АУ
АУ
АУ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Назначение: АЦРЛ предназначена для обеспечения
адаптированной к условиям распространения
радиоволн и помеховой обстановке КВ радиосвязи
между объектами
ПРДУ
ПРДУ
Приемная активная антенная
решетка
ПРДУ
Решаемые задачи: прием/передача данных в
пакетном режиме; ведение телефонной радиосвязи;
передача информации потребителям; обеспечение
задач радиомониторинга и радиоконтроля
Передающая активная
фазированная антенная
решетка
Состав оборудования приемного поста: Приемная активная антенная решетка; блок активных делителей; блок
диаграммообразования; блок радиомодемов; рабочее место оператора
Состав оборудования передающего поста: передающая активная ФАР
На слайде отражена функциональная схема дополнительного оборудования для наземного поста
ПОВО с применением технологии расширения технических возможностей изделия 124Л6.
Отражена возможность включения оборудования радиолинии «Элан-КВ» с применением
индивидуального аналогового диаграммобразующего устройства для канала построения
радионаправления цифровой связи.
Аналоговое ДОУ (блок БМДО) позволяет существенно увеличить избирательность и селекцию
канала связи по отношению к варианту широкополосного РПУ по технологии SDR.
За счет аналогового блока активных делителей сигнала (БАД) и ДОУ с высокоизбирательным
приемником радиомодема удается существенно повысить помехозащищенность канала связи и
обеспечить использование одной приемной ФАР для построения динамического множества
направлений связи по азимуту и углу места (до 121 направления).
Введение в контур управления ДОУ узкополосного пеленгатора также существенно увеличивает
устойчивость формирования пеленга на источник сигнала.
На слайде отображена схема построения активной ФАР с передачей по цифровому оптическому
каналу информационного сигнала и управления от радиомодема к антенным синтезаторами.
Такое решение позволяет повысить эффективность пространственного сложения мощности
излучателей и практически сравняться с теоретическим значением. Например, для 8 элементной
кольцевой решетки подтвержден коэффициент усиления ФАР в 17,98 дБ.
Кроме того, такой вариант передачи сигнала от радиомодема к мощному усилителю исключил
сопутствующие помехи и наводки на соединительных элементах для аналоговых схем построения
Блок активных делителей
Приемная и передающая ФАР АЦРЛ
Блок активных делителей (БАД) предназначен
для деления (по мощности) поступающих на его
входы радиосигналов
Основные характеристики БАД: рабочий диапазон
частот - 1.5…30 МГц; количество входных ВЧ разъемов 64; количество подключаемых потребителей – 3;
коэффициент усиления – не менее 1 дБ; напряжение
питания – 220 В, 50 Гц; потребляемая мощность – не
более 600 ВА; средняя наработка на отказ – не менее
6000 час; масса -14 кг
Блок многоканального диаграммообразования АЦРЛ
Блок
БМДО
предназначен
для
пространственной селекции КВ сигналов и
их когерентного сложения с управлением
по фазе и амплитуде в полосе приема
Модуль входного
усилителя/ делителя
Модуль ДОУ-16
Модуль управления
и суммирования
Основные характеристики БМДО: рабочий диапазон частот - 1,5 ... 32 МГц; коэффициент усиления ФАР до 18 дБ; пространственное сложение в плоскости 2-D; количество подключаемых антенных элементов
(АЭ)- до 64; коэффициент усиления модуля МВУ - 3 дБ; количество каналов одного ДОУ – 16; количество
направлений связи в блоке - до 4; электропитание - 220В, частотой 50-400 Гц; максимальная мощность
потребления - 400 Вт для 64 АЭ; масса – 18 кг
На слайде приведены составные части тракта построения схем расширения. Все узлы и модули
выполнены в стандарте «Евромеханика» и позволяют обеспечить полную взаимозаменяемость
оборудования на уровне субблоков.
Отличительной особенностью построения ДОУ является использование прецизионной
коммутационной платы крейта для построения четырехканального ДОУ по направлениям в одном
блоке БМДО. В коммутационной плате выполняет оптимального согласование и соединения 4-х
модулей 16 канального ДОУ, полученное при ее изготовлении. Это позволило обеспечить надежность
построения 4-х 64 канальных ДОУ для 4-х направлений связи.
В силу построения антенного элемента приемной ФАР способом взаимно когерентного
размещения и последующей обработки сигналов, названное построение аналогового тракта сигнала
при сложении сигналов выдерживается с высокой фазовой точностью.
Управление ДОУ выполняется в цифровом виде по азимуту и углу места с точностью до 0,01
градуса фазы для учета погрешностей изготовления антенных элементов решетки на алгоритм
формирования оптимального сигнала.
Управление ДОУ выполняется от пеленгатора или задается в ручную оператором связи.
Блок активных делителей построен специальным образом для получения возможности
расширения сигнала от одного антенного элемента ФАР для 121 источников радиосигнала,
эквивалентных входному радиосигналу. При дальнейшем увеличении числа возможного деления на
входное соотношение сигнал-шум начинают сказываться собственные шумы усилителя.
Функция деления сигналов от антенного элемента также заложена в блоке БМДО. Входной сигнал
делится на 5 направлений, для собственных 4-х ДОУ в крейте и один (пятый) транзитный сигнал
передается на последующий блок БМДО для построения последующих каскадов из ДОУ.
Названное построение тракта радиосигнала ДОУ позволяет дополнительно обеспечить работу
аналоговых и цифровых приемников различных производителей от одного поля ФАР
Блок радиомодемов АЦРЛ
Модуль
радиомодема
Модуль
измерения
фазы и
опорного
генератора
Модуль
преобразования
Модуль
источника
питания
Основные характеристики БРМ:
рабочий диапазон частот -1.5...30 МГц;
количество радиомодемов в блоке - от 1 до 8;
чувствительность радиоканала - не хуже минус 107 дБм;
дискретность перестройки по частоте -1 Гц;
полоса пропускания преселектора - 60 кГц (-3дБ);
подавление побочных каналов приема - не менее 95 дБ;
скорость передачи информации при вероятности ошибки в 1
бите - не менее10-3... 10-4 в соответствии с таблицей;
стабильность частоты опорного генератора - 0,01Гц/сутки
(2х10-12);
абсолютная ошибка измерения фазы сигнала - не более 0,1°;
электропитание - 220 В 50(400) Гц;
потребляемая мощность (при 8 радиомодемах) - до 600 Вт;
масса -10 кг
Блок радиомодемов (БРМ) предназначен для приема и аналогово-цифровой
обработки КВ сигналов, обеспечения
работы модулятора и демодулятора
радиомодема,
измерения
фазы
передающей
АФАР,
формирования
опорного сигнала и преобразования
сигнала радиомодема в цифровой вид
для оптической линии передачи к АФАР
Таблица
Полоса
рабочих
частот, кГц
Отношение
сигнал/шум,
дБ
Скорость канальная,
бит/с
3
6
4 000
3
25
19 000
6
6
8 000
10
25
56 000
20
25
115 200
20
47
max 210 000
На слайде изображен состав блока радиомодемов и входящих модулей. Модулей радиомодема
РМ-138 можно разместить в крейте 8 штук и организовать 8 направлений цифровой радиосвязи.
В радиолинии «Элан-КВ» канал приема от ФАР образуется с помощью блока БАД, БМДО и РМ-138.
На передачу канал образован путем формирования 8 информационных сигналов от блоков РМ-138 в
цифре и их совместной передачи с управляющим сигналом для синтезатора усилителя мощности по
оптическому каналу передачи в сторону активной ФАР от модуля преобразования.
В блоке БРМ установлен рубидиевый стандарт частоты, который может раздаваться внешним
потребителям в аналоговом и цифровом виде.
В модуле измерения фазы сигнала выполняется оценка фазы излучения по радиоэфиру от каждого
элемента ФАР, которая в последствии учитывается в алгоритме формирования направления
излучения информации на несущей частоте.
В таблице приведены реальные цифры скорости работы по результатам работы радиомодема на
канале связи в различных полосах. Потенциальные скорости модема до 10 бит на 1 Гц рабочей
полосы при необходимой энергетике в радиоканале связи.
Полоса рабочего сигнала модема устанавливается по заданию, однако в назначенной полосе
может использоваться не вся ее ширина, а только необходимая для передачи информации или же
зафиксированная оператором связи.
Алгоритм работы радиомодема адаптивный, при вхождении модемов в связь выполняется оценка
возможной скорости передачи относительно установленной, что позволяет применить различные
алгоритмы управления радиолинией под конкретный заказ. Блок радиомодемов может быть
размещен от активной ФАР на удалении до 50 и более км по оптическому каналу, в зависимости от
используемого модуля SFP в модуле преобразования.
Алгоритм модема может быть вынесет из изделия в удаленное рабочее место с вычислителем, так
называемый софтверный модем, который продолжает управление аналоговой частью узлов модуля
по цифровому каналу
Состав средств автоматического независимого воздушного наблюдения
в ДКМВ диапазоне
БМДО
БРМ
Приемная и передающая ФАР АЦРЛ
Адаптивная цифровая радиолиния
передачи данных ДКМВ
БАД
Базовое оборудование технологии АНВН включает:
- наземные посты освещения воздушной обстановки (НПОВО) ДКМВ диапазона;
- центральный пост;
- адаптивную цифровую радиолинию передачи данных ДКМВ;
- бортовые терминалы связи ДКМВ диапазона (транспондер).
11
КВ транспондер
Технология и принцип работы АНВН
12