2 -я Международная научно-практическая конференция Интегрированная модульная авионика

2 -я Международная научно-практическая конференция «Интегрированная модульная авионика и CNS/ATM» Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА В. Ю. Данилов ФГУП Гос. НИИАС г. Жуковский, 29 августа 2013 г.

Содержание 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 2

Содержание 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 3

Развитие радиосистем в ходе семейства НИР ИМА Р/с МВ 1 Р/с ДКМВ 1 Комплект SATCOM Р/с МВ 2 Р/с ДКМВ 2 Комплект АВСА Р/с МВ 3 CMU ИМА-система связи (НПП Полёт) Cвязь MMR 1 DME 1 VOR-MB 1 MMR 2 DME 2 VOR-MB 2 РВ 1 АРК 1 РВ 2 ИМА-система навигации и посадки (ВНИИРА-Навигатор) АРК 2 Единая ИМАсистема CNS/ATM Навигация и посадка ВОРЛ 1 TAWS ВОРЛ 2 TCAS ИМА-система наблюдения (ВНИИРА-Навигатор) Метео. РЛС Наблюдение Новые функции Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 4

Развитие радиосистем в ходе семейства НИР ИМА (2) Федеративная архитектура: ИМА 1 поколения (отдельные системы связи, навигации и наблюдения): ИМА 2 поколения (единая радиосистема CNS): Обработка данных: В специализированных вычислителях В платформе ИМА в виде приложения (модуля ФПО) Обработка сигналов: В основном аппаратная, в специализированных узлах Аппаратно-программная в специализированных модулях ЦОС Программная в универсальных модулях ЦОС (в виде модуля ФПО) Радиотракт: Специализированный, одноканальный, узкополосный Специализированный, одноили многоканальный, широкополосный Универсальный, многоканальный, широкополосный Системный интерфейс: A 429, A 708, A 818, дискретные, аналоговые Единый AFDX, остальные типы для совместимости Конструктив: ARINC 600 или специализированный Крейты и модули VITA VPX, выносные блоки ARINC 600 Число и вес блоков: До 30 блоков разного типа, До 25 антенн, 2000 соединений, >150 кг До 8 крейтов + 8 блоков, До 20 антенн, 700 соединений, 75 кг 3 крейта + 10 -15 блоков, 13 -17 антенн, 500 соединений, 50 кг Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 5

Содержание 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 6

Применение архитектуры ИМА в радиосистеме Радиотехническая система ИМА ПО обработки сигналов 1 ПО обработки сигналов M Приложение 1 Приложение 2 Приложение N Модульное функциональное ПО Специализированная ОС РВ Модули/блоки РЧ Модули ЦОС ОС РВ ARINC 653 Вычислительные модули Интерфейсные модули Модули общей памяти Графические модули Вычислительная платформа Сеть передачи данных VITA 49 Коммутируемая сеть AFDX Новые компоненты радиотехнической системы ИМА Традиционные компоненты системы ИМА Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 7

Построение типовой радиосистемы ИМА SDR 2 Сигнальные отсчеты ANSI/VITA 49 3 Пакетные данные Протокол приложения Сеть AFDX Модуль ЦОС Модуль (блок) РЧ Встроенные приложения CNS 1 Модем M 3 2 1 Кодек Модем Кодек 2 3 Модем Кодек Аналоговая обработка, ЦАП/АЦП Обработка данных Марщрутизация данных Управление режимами и параметрами M РЧ тракт Буферизация Приемник Передатчик ЦАП/АЦП Процессорный модуль Преобразование формы 1 Вычислительная платформа РТС Обработка сигнала Обработка данных Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Процессорный модуль Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Управление радиосистемой Ядро ИМА Приложения Стр. 8

Пример реализации нескольких функций в радиосистеме ИМА Радиотехническая система ИМА ПО обработки сигналов ILS-г ПО настройки РЧ узла MMR ФПО приёмника MMR (конфигурация с внешним ГНСС) ПО обработки сигналов VDB ПО MMR ПО VOR-MB ПО обработки сигналов ILS-к ПО настройки РЧ узла VOR-MB ПО обработки сигналов VOR ПО обработки сигналов MB ФПО приёмника VOR-MB ПО обработки сигналов АМ ПО р/с VHF Настройка конфигурации Модуль РЧ 30… 336 МГц ПО обработки сигналов VDR-0 ФПО коммутации Vo. IP ПО обработки сигналов VDL-2 ФПО CMF ПО обработки сигналов VDL-4 ПО настройки РЧ узла VHF ФПО сетевого уровня VDL ФПО АВСА Разделение ресурсов Специализированная ОС РВ для обработки сигналов ОС РВ ARINC 653 Универсальный модуль ЦОС Вычислительный модуль общего назначения Сеть передачи данных VITA 49 Коммутируемая сеть AFDX Вычислительная платформа радиосистемы ИМА Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 9

Содержание 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 10

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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 11

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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 12

Пример архитектуры единой системы ИМА CNS/ATM Передача и прием: речь/данные ДКМВ и МВ Прием: VOR, ILS, MKR, VDB, ADF Передача и прием: ВОРЛ, TCAS, АЗН-В, DME Прием: GNSS, SBAS Прием на несколько антенн + уточнение по датчикам ИНС Передача и прием: речь/данные SATCOM, Aero. MACS/LTE Ant coupler Aero. MACS/LTE SATCOM GNSS+ИНС UHF #2 UHF #1 VHF #3 VHF #2 VHF #1 HF #2 HF #1 VITA 49 (сигнальные отсчеты) ЦОС #2 МУПД #1 МУПД #2 AFDX/IP ВИП ВИП Крейт #1 Метеонавигационные данные + обзор земной поверхности РВ #3 ЦОС #1 ЦОС #2 Лидар ЦОС #1 РВ #2 РВ #1 РЛС 3 мм МН РЛС ЦОС #1 Крейт #2 Данные радиовысотомера Крейт #3 К ядру ИМА и другим бортовым системам: сеть AFDX Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 13

Содержание 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 14

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 • Сокращение числа антенн • Улучшение радиочастотных характеристик • Переход от выносных радиоблоков к активным антенным системам • Унификация вычислительной платформы ядра ИМА и радиосистемы Обработка сигналов: • • • Развитие специальных ОС РВ для сигнальной обработки Оптимизация архитектуры ЦОС В перспективе – унификация ЦОС и процессоров общего назначения Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 15

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 Функции связи Объединение данных CNS/ATM: • Улучшенная экранная индикация • Выработка рекомендаций экипажу Функции навигации • Повышение качества данных для функции самолетовождения 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 Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Функции наблюдения Стр. 16

Будущее развитие: интеграция с техническим видением Предупреждения и сообщения РЛС СПБЗ АЗН ASSAP МВ ДКМВ SATCOM CMU LTE АВСА GNSS GLS ILS MLS VOR DME Объединение данных CNS TCAS Подготовка данных для IVS ИМА-система CNS/ATM ВОРЛ Комбинированное изображение IVS Экранная индикация ФПО индикации ФПО IVS Данные наблюдения Формирование изображения IVS Предупреждения и сообщения Навигационные данные Уточненные навигационные данные, предупреждения FMS БД рельефа Обработанные НД, точки ПП Ядро ИМА Датчик видео Датчик ИК 1 Анализ изображения Датчик ИК 2 РЛС ММ Объединение и совместный анализ всех данных CNS Дополнение изображения IVS данными наблюдения, предупреждениями и сообщениями Уточнение навигационных данных на базе анализа изображений Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 17

Спасибо за внимание! ФГУП Гос. НИИАС Данилов Владимир Юрьевич Начальник сектора Перспективные разработки и комплексирование авионики Тел. Факс Email Web: +7 495 789 4603 доб. 1343 +7 499 157 0747 vudanilov@2100. gosniias. ru www. gosniias. ru Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА Стр. 18