Наземно-спутниковый радиоканал связи робототехнического комплекса

Авторы патента:

Полезная модель относится к области дистанционного управления робототехническими комплексами с получением телеметрической и мультимедийной информации из района выполнения задачи и может быть использована для передачи сигналов как через основной наземный, так и резервный спутниковый радиоканал связи при отсутствии радиовидимости. Техническим результатом полезной модели является обеспечение непрерывного функционирования мобильного робототехнического комплекса при отсутствии радиовидимости с использованием резервного спутникового канала связи. Наземно-спутниковый радиоканал связи робототехнического комплекса содержит базовый блок, включающий пульт оператора 1, блок обработки информации 2, оборудование спутниковой связи 3, спутниковую антенну 4, приемо-передающее устройство 5, антенну наземного радиоканала 6, орбитальный спутниковый ретранслятор сигналов 7, бортовой блок, включающий спутниковую антенну 8, оборудование спутниковой связи 9, антенну наземного радиоканала 10, приемопередающее устройство 11 и блок обработки информации 12. Наземно-спутниковый радиоканал связи робототехнического комплекса обеспечивает надежное управление при выполнении задач в зонах отсутствия радиовидимости. Илл.1

Известны радиотехнические комплексы, выполняющие задачи в зонах радиоактивного, химического и бактериологического заражений, при тушении пожаров, обезвреживании взрывоопасных предметов и т.д. В этом случае, для обеспечения безопасности оператора, осуществляется дистанционное управление комплексом при выполнении задач в условиях изменяющегося взаимодействия с окружающей средой.

Управление робототехническим комплексом по кабелю характеризуется высокой надежностью, однако, при этом дальность передачи информации ограничена несколькими сотнями метров, что не всегда приемлемо. Дальность управления робототехническим комплексом по радиоканалу составляет несколько километров, что существенно расширяет возможности по выполнению задач с обеспечением безопасности оператора.

Однако, управление по радиоканалу предполагает отсутствие препятствий на радиотрассе, экранирующих распространение радиоволн, отсутствие зон радиотени, например, при сложном рельефе местности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является, выбранный в качестве прототипа наземный радиоканал мобильного робототехнического комплекса МРК-РП, предназначенного для тушения локальных пожаров при ликвидации последствий аварий, отягощенных химическим и радиационным загрязнением.

(Развитие, технология и эффективность применения робототехники в чрезвычайных ситуациях. Под ред. Северова Н.В. Часть 1. Монография. - Химки: АГЗ МЧС России, 2010. -702 с.

Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1104 с.)

Наземный радиоканал связи комплекса состоит из базового блока, содержащего пульт оператора, блок обработки информации, приемопередающее устройство и электрическую антенну, а также бортового блока транспортного средства, содержащего электрическую антенну, приемопередающее устройство и блок обработки информации. Дальность действия наземного радиоканала комплекса - до одного километра на открытой местности.

Наиболее существенным недостатком наземного радиоканала комплекса является отсутствие радиосвязи и потеря управления комплексом при его входе в зону отсутствия радиовидимости.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение непрерывного функционирования мобильного робототехнического комплекса при отсутствии радиовидимости с использованием резервного спутникового канала связи.

Данный технический результат достигается тем, что в состав системы управления мобильного робототехнического комплекса вводится резервный спутниковый канал связи, обеспечивающий бесперебойную передачу (прием) сигналов при работе комплекса в зоне отсутствия радиовидимости.

На фиг. представлена схема наземно-спутникового радиоканала связи робототехнического комплекса, содержащего базовый блок, включающий пульт оператора 1, блок обработки информации 2, оборудование спутниковой связи 3, спутниковую антенну 4, приемо-передающее устройство 5, антенну наземного радиоканала 6, а также орбитальный спутниковый ретранслятор сигналов 7 и бортовой блок, включающий спутниковую антенну 8, оборудование спутниковой связи 9, антенну наземного радиоканала 10, приемопередающее устройство 11 и блок обработки информации 12.

Наземно-спутниковый канал связи робототехнического комплекса работает следующим образом.

В режиме передачи информации «база - борт» с использованием пульта оператора 1 выдается команда управления на блок обработки информации 2, где осуществляется ее кодирование. Низкочастотный кодированный сигнал в режиме подключения наземного радиоканала «наземный РК» поступает на приемо-передающее устройство 5, где в режиме «передача база» осуществляется модуляция высокочастотного колебания, после усиления сформированного сигнала он поступает в антенну наземного радиоканала 6 и излучается в пространство. Антенна наземного радиоканала бортового блока комплекса 10 преобразует энергию электромагнитных волн в высокочастотные электрические колебания, которые в режиме «прием борт» поступают на приемо-передающее устройство 11. Здесь осуществляется усиление, преобразование сигнала по частоте и демодуляция. Затем низкочастотный сигнал поступает на блок обработки информации 12, где осуществляется его декодирование и выдается соответствующий управляющий сигнал на приборы или механизмы транспортного средства.

Сигналы от датчиков и мультимедийная информация бортового блока в режиме передачи информации «борт - база» поступают в блок обработки информации 12, где осуществляется их кодирование и передача в приемопередающее устройство 11. После модулирования несущего колебания низкочастотным кодированным сигналом в режиме «передача борт» он передается в антенну наземного радиоканала 10 и излучается в пространство. Этот сигнал принимается антенной наземного радиоканала базового блока 6, после преобразований сигнала в режиме «прием база» в приемо-передающем устройстве 5 он поступает в блок обработки информации 2. После декодирования сигнал передается на пульт оператора для соответствующей индикации и оповещения оператора об обстановке в районе выполнения задачи.

Если в ходе выполнения задачи аппаратура бортового блока окажется в зоне отсутствия радиовидимости, то передача информации по наземному радиоканалу прекращается, и блок обработки информации 2 автоматически осуществляет переключение информации в базовом блоке на спутниковый канал, то есть переход в режим работы «спутниковый РК базы».

При этом в блоке обработки информации 2 вырабатывается управляющий сигнал, который в режиме «передача база» поступает в оборудование спутниковой связи 3 и далее на спутниковую антенну 4. Сигнал управления через спутниковый ретранслятор сигналов 7, принимаемый в режиме «прием РТ» передается в режиме «передача РТ» на спутниковую антенну бортового блока 8 и с нее в режиме «прием борт» на оборудование спутниковой связи бортового блока 9. С выхода оборудования спутниковой связи 9 управляющий сигнал поступает в блок обработки информации 12, который автоматически осуществляет переключение потока передаваемой информации в бортовом блоке на спутниковый канал, то есть переход в режим работы «спутниковый РК борта». Таким образом, в зоне отсутствия радиовидимости автоматически осуществляется переключение потоков информации с наземного на резервный спутниковый радиоканал.

При выходе транспортного средства из зоны отсутствия радиовидимости, работающая в режиме дежурного приема аппаратура наземного радиоканала базового блока комплекса, фиксирует появление зондирующего сигнала с бортового блока по наземному радиоканалу. Блок обработки информации 2 автоматически переключает базовый блок в режим «наземный РК базы» и выдает управляющий сигнал в режиме «передача база» по наземному радиоканалу, по которому блок обработки информации 12 осуществляет обратное переключение передачи потока информации со спутникового на наземный радиоканал в бортовом блоке, то есть переход в режим «наземный РК борта».

Таким образом, наземно-спутниковый радиоканал связи робототехнического комплекса обеспечивает надежное управление при выполнении задач в зонах отсутствия радиовидимости.

Наземно-спутниковый радиоканал связи робототехнического комплекса, содержащий базовый блок с пультом оператора, выход в режиме "передача база" (вход в режиме "прием база") пульта оператора соединен с входом (выходом) блока обработки информации, выход 2 блока обработки информации в режиме "передача база" (вход в режиме "прием база") в варианте коммутации "наземный РК базы" соединен с входом в режиме "передача база" (выходом в режиме "прием база") приемопередающего устройства, выход в режиме "передача база" (вход в режиме "прием база") приемопередающего устройства соединен с входом в режиме "передача база" (выходом в режиме "прием база") антенны наземного радиоканала, бортовой блок с антенной наземного радиоканала, выход в режиме "прием борт" (вход в режиме "передача борт") антенны наземного радиоканала соединен с входом в режиме "прием борт" (выходом в режиме передача борт") приемопередающего устройства, выход приемопередающего устройства в варианте коммутации "наземный РК борта" соединен с входом 2 блока обработки информации в режиме "прием борт" (выходом в режиме "передача борт"), выход в режиме "передача база" (вход в режиме "прием база") антенны наземного радиоканала базового блока соединен с входом в режиме "прием борт" (выходом в режиме "передача борт") антенны наземного радиоканала бортового блока, выход в режиме "прием борт" (вход в режиме "передача борт") блока обработки информации бортового блока является выходом (входом) наземно-спутникового радиоканала связи робототехнического комплекса, отличающийся тем, что в базовом блоке выход 1 блока обработки информации в режиме "передача базы" (вход в режиме "прием база") соединен с входом в режиме "передача база" (выходом в режиме "прием база") оборудования спутниковой связи в варианте коммутации "спутниковый РК базы", выход в режиме "передача база" (вход в режиме "прием база") оборудования спутниковой связи соединен с входом в режиме "передача база" (выходом в режиме "прием база") спутниковой антенны, выход в режиме "передача база" (вход в режиме "приема база") спутниковой антенны соединен с входом в режиме "прием РТ" (выходом в режиме "передача РТ") орбитального спутникового ретранслятора сигналов, в бортовом блоке вход в режиме "прием борт" (выход в режиме "передача борт") спутниковой антенны соединен с выходом в режиме "передача РТ" (входом в режиме "прием РТ") орбитального спутникового ретранслятора сигналов, выход в режиме "прием борт" (вход в режиме "передача борт") спутниковой антенны соединен с входом в режиме "прием борт" (выходом в режиме "передача борт") оборудования спутниковой связи, выход в режиме "прием борт" (вход в режиме "передача борт") оборудования спутниковой связи в варианте коммутации "спутниковый РК борта" соединен с входом 1 блока обработки информации в режиме "прием борт" (выходом в режиме "передача борт").