2-я Международная научно-практическая конференция «Интегрированная модульная авионика и CNS/ATM»

2-я Международная научно-практическая конференция«Интегрированная модульная авионика и CNS/ATM»

г. Жуковский, 29 августа 2013 г.

В. Ю. ДаниловФГУП ГосНИИАС

Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА


Стр. 2

1. Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА

2. Применение принципов ИМА в радиосистемах

3. Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM

4. Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM

Содержание


Стр. 3







Навигация и посадка

ИМА-система наблюдения

(ВНИИРА-Навигатор)

ИМА-система связи (НПП Полёт)

Cвязь

Стр. 4

Развитие радиосистем в ходе семейства НИР ИМА

Р/с МВ 2 Р/с ДКМВ 2

Р/с МВ 1 Р/с ДКМВ 1

Р/с МВ 3

КомплектSATCOM

Комплект АВСА

MMR 2 DME 2

MMR 1 DME 1 VOR-MB 1

VOR-MB 2

АРК 1

АРК 2РВ 2

РВ 1

Наблюдение

ВОРЛ 2

МетеоРЛС

ВОРЛ 1 TAWS

TCAS

CMU

ИМА-система навигации и посадки (ВНИИРА-Навигатор)

Единая ИМА-система

CNS/ATM

Новые функции


Стр. 5

Развитие радиосистем в ходе семейства НИР ИМА (2)

Обработка данных:

Обработка сигналов:

Радиотракт:

Системный интерфейс:

В основном аппаратная, в специализированных узлах

Специализированный, одноканальный, узкополосный

A429, A708, A818, дискретные, аналоговые

В специализированных вычислителях

Федеративная архитектура:

Конструктив: ARINC 600 или специализированный

Число и вес блоков:До 30 блоков разного типа,До 25 антенн, 2000 соединений, >150 кг

ИМА 1 поколения (отдельные системы связи, навигации и наблюдения):

ИМА 2 поколения (единая радиосистема

CNS):

Аппаратно-программная в специализированных модулях ЦОС

Специализированный, одно- или многоканальный, широкополосный

Единый AFDX, остальные типы для совместимости

В платформе ИМА в виде приложения (модуля ФПО)

Крейты и модули VITA VPX, выносные блоки ARINC 600

До 8 крейтов + 8 блоков,До 20 антенн,700 соединений, 75 кг

Программная в универсальных модулях ЦОС (в виде модуля ФПО)

Универсальный, многоканальный, широкополосный

Единый AFDX, остальные типы для совместимости

В платформе ИМА в виде приложения (модуля ФПО)

Крейты и модули VITA VPX, выносные блоки ARINC 600

3 крейта + 10-15 блоков,13-17 антенн,500 соединений, 50 кг


Стр. 6







Модульное функциональное ПО

Стр. 7

Применение архитектуры ИМА в радиосистеме

Коммутируемая сеть AFDX

Приложение 1 Приложение 2 Приложение N

Вычислительная платформа

Вычислительные модули

Интерфейсные модули

Модули общей памяти

ОС РВ ARINC 653

Графические модули

Радиотехническая система ИМА

Модули ЦОСМодули/блоки РЧ

ПО обработки сигналов M

ПО обработки сигналов 1

Специализированная ОС РВ

Сеть передачи данных VITA 49

Традиционные компоненты системы ИМАНовые компоненты радиотехнической системы ИМА


Стр. 8

РЧ тракт Ядро ИМАВычислительная платформа РТС

Модуль (блок) РЧ

1

2

3

Модуль ЦОС

Модем Кодек

Процессорный модуль



Процессорный модуль

Приложение 1



Управление радиосистемой

Марщрути-зация

данных

Буф

ериз

ация

Пре

обра

зова

ние

фор

мы

23

123

123

123

Сигнальные отсчетыANSI/VITA 49

1

Пакетные данныеПротокол приложенияСеть AFDX

Обработка данных

M M M M

1

2

3

M

Встроенные приложения

CNS

Построение типовой радиосистемы ИМА SDR

Аналоговая обработка, ЦАП/АЦП

Обработка сигнала Обработка данных Приложения

Управление режимами и параметрами

Приемник Передатчик

ЦАП/АЦП


Радиотехническая система ИМА

Вычислительная платформа радиосистемы ИМА

Стр. 9

Пример реализации нескольких функций в радиосистеме ИМА

Коммутируемая сеть AFDX

Вычислительный модуль общего назначения

ОС РВ ARINC 653

Универсальный модуль ЦОСМодуль РЧ 30…336 МГц

Специализированная ОС РВ для обработки сигналов

Сеть передачи данных VITA 49

ПО MMR

ПО обработки сигналов ILS-кПО

настройки РЧ узла MMR

ФПО приёмника MMR (конфигурация с внешним ГНСС)

ПО VOR-MB

ФПО приёмника VOR-MBПО обработки сигналов VORПО настройки

РЧ узлаVOR-MB

ПО обработки сигналов ILS-г

ПО р/с VHF

ПО обработки сигналов АМ

ПО настройки РЧ

узла VHF

ФПО сетевого уровня VDL

ПО обработки сигналов VDB

Разделение ресурсов

Разделение ресурсов

ПО обработки сигналов MB

ПО обработки сигналов VDR-0

ПО обработки сигналов VDL-4

ПО обработки сигналов VDL-2

ФПО коммутации VoIP

ФПО CMF

ФПО АВСА

Настройка конфигурации


Стр. 10







Стр. 11

Предпосылки создания единой системы ИМА CNS/ATM

1. Архитектура ИМА в системах связи, навигации и наблюдения: функциональные приложения реализованы как модули ПО, AFDX является основным системным интерфейсом.

2. Конструктив VITA VPX опробован для радиосистем.

3. Создан совмещенный приемопередатчик TCAS/ВОРЛ/АЗН-В в конструктиве ИМА (ВНИИРА-Навигатор).

4. Отработаны широкополосные приемовозбудители (НПП Полет).

5. Стык AFDX и протокол VITA 49 опробованы для передачи сигнальных отсчетов между РЧ-узлами и ЦОС


Стр. 12

Ближайшие работы по созданию единой системы ИМА CNS/ATM

1. Выработка проектов стандартов по системе ИМА CNS/ATM и ее компонентам

2. Исследования вариантов архитектуры системы

3. Разработка унифицированного сигнального процессора для обработки сигналов связи, навигации, наблюдения

4. Разработка широкополосного многоканального РЧ-узла диапазона МВ для обработки сигналов связи и навигации

5. Разработка приемопередатчика L-диапазона для обработки сигналов DME, ВОРЛ, TCAS и АЗН-В

6. Исследования вариантов внутрисистемного интерфейса

7. Проработка вариантов ОС РВ для задач сигнальной обработки

8. Разработка алгоритмов и компонентов ПО сигнальной обработки


Стр. 13Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА

ЦОС #1

ЦОС #2

МУПД #1

МУПД #2

AFDX/IP

ВИП

Крейт #1 Крейт #2

UH

F #2

HF #1

HF #2

VHF #2

VITA 49 (сигнальные отсчеты)

К ядру ИМА и другим бортовым системам: сеть AFDX

Пример архитектуры единой системы ИМА CNS/ATM

Крейт #3

ЦОС #1

ЦОС #2

МУПД #1

МУПД #2

AFDX/IP

ВИП

ЦОС #1

ЦОС #2

МУПД #1

МУПД #2

AFDX/IP

ВИП

Ant coupler

UH

F #1

GN

SS+ИН

С

GN

SS+ИН

С

SATCOM

AeroMACS/LTE

МН

РЛС

РВ #2

РВ #1

РВ #3Передача и прием: речь/данные ДКМВ и МВ

Прием: VOR, ILS, MKR, VDB, ADFПередача и прием:

ВОРЛ, TCAS, АЗН-В, DMEПрием: GNSS, SBAS

Прием на несколько антенн + уточнение по датчикам ИНС

Передача и прием: речь/данные SATCOM,

AeroMACS/LTE

Метеонавигационные данные + обзор земной поверхности

Данные радиовысотомера

VHF #3

VHF #1

РЛС 3 м

м

Лидар


Стр. 14







Стр. 15

Будущее развитие: улучшение характеристик

Антенный и радиочастотный тракт:• Разнесенные антенные схемы• Антенные решетки• Расширение полосы РЧ тракта, АЦП-ЦАП свыше 1 ГГц• Активные антенные системы

Обработка сигналов:• Развитие специальных ОС РВ для сигнальной обработки• Оптимизация архитектуры ЦОС• В перспективе – унификация ЦОС и процессоров общего назначения

• Сокращение числа антенн• Улучшение радиочастотных характеристик• Переход от выносных радиоблоков к активным антенным системам• Унификация вычислительной платформы ядра ИМА и радиосистемы


Стр. 16

Будущее развитие: новые функции

Метеонавигационная РЛС с расширенной функциональностью

• Полный набор функций МН РЛС по ARINC 708• Трехмерная обработка метеонавигационных данных• Обзор подстилающей поверхности с высоким разрешением• Исполнение ИМА: выносной блок антенны/РЧ + ПО обработки сигнала РЛС + функциональное ПО обработки метеонавигационных данных

Высокоточный датчик ГЛОНАСС/GPS:

• Работа в СНС ГЛОНАСС, GPS, GALILEO• Прием поправок SBAS WAAS, EGNOS, СДКМ…• Разнесенный прием на 3/4 антенны• Возможность объединения с датчиком ИНС• Исполнение ИМА: компактные выносные модули + ПО обработки сигналов СНС + функциональное ПО обработки данных СНС

Лазерный измеритель скорости ветра

• Обнаружение приземного сдвига ветра• Обнаружение турбулентности при ясном небе• Обнаружение спутного следа• Дополнение датчиков технического видения• Исполнение ИМА: выносной блок лазера + ПО обработки сигналов + функциональное ПО обработки данных сдвига ветра

Функции связи

Функции навигации

Функции наблюдения

Объединение данных CNS/ATM:

• Улучшенная экранная индикация

• Выработка рекомендаций

экипажу

• Повышение качества данных для

функции самолетовождения


Стр. 17

Ядро ИМА

ФПО IVS

Будущее развитие: интеграция с техническим видением

Датчик видео Датчик ИК1 Датчик ИК2 РЛС ММ

Формирование изображения IVS

Комбинированное изображение IVS

ИМА-система CNS/ATM

МВ

ДКМВ

SATCOM

CMU

АВСА

ВОРЛ

СПБЗ

TCAS

АЗН ASSAP

GNSS

MLS

GLS

VOR DME

ILS

РЛС

Объ

един

ение

дан

ных

CNS

FMS Обработанные НД, точки ПП

Анализ изображения

Навигационные данные

Данные наблюдения

Предупреждения и сообщения

Уточненные навигационные данные, предупреждения

ФПО индикации

Экранная индикация

Предупреждения и сообщения

Объединение и совместный анализ всех данных CNSДополнение изображения IVS данными наблюдения, предупреждениями и сообщениямиУточнение навигационных данных на базе анализа изображений

LTE

БД рельефаП

одго

товк

а да

нны

х дл

я IV

S


Стр. 18

Спасибо за внимание!

ФГУП ГосНИИАС

Данилов Владимир Юрьевич

Начальник сектораПерспективные разработки и комплексирование авионики

Тел. +7 495 789 4603 доб. 1343Факс +7 499 157 0747Email [email protected]: www.gosniias.ru

Documents

2-я Международная научно-практическая конференция «Интегрированная модульная авионика и CNS/ATM»