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

1. 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 ГосНИИАС г. Жуковский, 29 августа 2013 г.

2. Содержание • Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА • Применение принципов ИМА в радиосистемах • Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM • Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM

3. Содержание • Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА • Применение принципов ИМА в радиосистемах • Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM • Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM Стр. 3

4. Развитие радиосистем в ходе семейства НИР ИМА Cвязь ИМА-система связи (НПП Полёт) Единая ИМА-система CNS/ATM 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 навигации и посадки (ВНИИРА-Навигатор) Навигация и посадка MMR 1 DME 1 VOR-MB1 MMR 2 DME 2 VOR-MB 2 РВ 1 АРК 1 РВ 2 АРК 2 ИМА-система наблюдения (ВНИИРА-Навигатор) Наблюдение ВОРЛ 1 TAWS ВОРЛ 2 TCAS МетеоРЛС Новые функции

5. 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) 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, одно- или многоканальный, широкополосный Универсальный, многоканальный, широкополосный A429, A708, A818, дискретные, аналоговые Единый AFDX, остальные типы для совместимости Единый AFDX, остальные типы для совместимости • Системный интерфейс: ARINC 600 или специализированный Крейты и модули VITA VPX, выносные блоки ARINC 600 Крейты и модули VITA VPX, выносные блоки ARINC 600 • Конструктив: • 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

6. Содержание • Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА • Применение принципов ИМА в радиосистемах • Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM • Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM Стр. 6

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

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

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

10. Содержание • Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА • Применение принципов ИМА в радиосистемах • Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM • Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM Стр. 10

11. Предпосылки создания единой системы ИМА CNS/ATM • Архитектура ИМА в системах связи, навигации и наблюдения: функциональные приложения реализованы как модули ПО, AFDX является основным системным интерфейсом. • Конструктив VITA VPX опробован для радиосистем. • Создан совмещенный приемопередатчик TCAS/ВОРЛ/АЗН-В в конструктиве ИМА (ВНИИРА-Навигатор). • Отработаны широкополосные приемовозбудители (НПП Полет). • Стык AFDX и протокол VITA 49 опробованы для передачи сигнальных отсчетов между РЧ-узлами и ЦОС Стр. 11

12. Ближайшие работы по созданию единой системы ИМА CNS/ATM • Выработка проектов стандартов по системе ИМА CNS/ATM и ее компонентам • Исследования вариантов архитектуры системы • Разработка унифицированного сигнального процессора для обработки сигналов связи, навигации, наблюдения • Разработка широкополосного многоканального РЧ-узла диапазона МВ для обработки сигналов связи и навигации • Разработка приемопередатчика L-диапазона для обработки сигналов DME, ВОРЛ, TCAS и АЗН-В • Исследования вариантов внутрисистемного интерфейса • Проработка вариантов ОС РВ для задач сигнальной обработки • Разработка алгоритмов и компонентов ПО сигнальной обработки Стр. 12

13. 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, AeroMACS/LTE Ant coupler HF #2 VHF #1 VHF #2 VHF #3 UHF #1 UHF #2 GNSS+ИНС GNSS+ИНС SATCOM AeroMACS/LTE HF #1 VITA 49 (сигнальные отсчеты) Метеонавигационные данные + обзор земной поверхности Данные радиовысотомера МН РЛС РВ #1 РВ #2 РВ #3 РЛС 3 мм ЦОС #1 ЦОС #1 ЦОС #1 ЦОС #2 ЦОС #2 ЦОС #2 МУПД #1 МУПД #1 МУПД #1 Лидар МУПД #2 МУПД #2 МУПД #2 AFDX/IP AFDX/IP AFDX/IP ВИП ВИП ВИП Крейт #2 Крейт #1 Крейт #3 К ядру ИМА и другим бортовым системам: сеть AFDX Перспективы создания объединенной бортовой радиосистемы CNS/ATM на базе технологий ИМА

14. Содержание • Развитие радиосистем связи, навигации и наблюдения в ходе семейства НИР ИМА • Применение принципов ИМА в радиосистемах • Вопросы построения единой ИМА-системы CNS/ATM • Будущее развитие единой ИМА-системы CNS/ATM Стр. 14

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 • 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 Стр. 15

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 • Объединение данных CNS/ATM: • Улучшенная экранная индикация • Выработка рекомендаций экипажу • Повышение качества данных для функции самолетовождения Функции связи • 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 данныхСНС Функции навигации • 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 данныхсдвига ветра Функции наблюдения Стр. 16

17. Будущее развитие: интеграция с техническим видением Предупреждения и сообщения Комбинированное изображение IVS Экранная индикация ИМА-система CNS/ATM Ядро ИМА ФПО индикации ФПО IVS ВОРЛ TCAS РЛС Данныенаблюдения Формирование изображения IVS СПБЗ АЗН ASSAP Предупреждения и сообщения Подготовка данных для IVS Навигационные данные МВ SATCOM БД рельефа FMS ДКМВ CMU LTE Объединение данных CNS Обработанные НД, точки ПП Анализ изображения АВСА Уточненные навигационные данные, предупреждения GNSS GLS ILS MLS VOR DME Датчик видео Датчик ИК1 Датчик ИК2 РЛС ММ • Объединение и совместный анализ всех данных CNS • Дополнение изображения IVS данными наблюдения, предупреждениями и сообщениями • Уточнение навигационных данных на базе анализа изображений

18. Спасибо за внимание! • ФГУП ГосНИИАС • Данилов Владимир Юрьевич • Начальник сектора • Перспективные разработки и комплексирование авионики • Тел. +7 495 789 4603 доб. 1343 • Факс +7 499 157 0747 • Email vudanilov@2100.gosniias.ru • Web: www.gosniias.ru