Основные аспекты системы радиосвязи малого надводного корабля.
Анисимов А.Ю.
При нахождении корабля в море, для связи между ним и другими корреспондентами не протянешь телефонный кабель
и не пошлешь связных. Здесь нужна радиосвязь. Без средств радиосвязи невозможно произвести обмен взаимной
информацией между кораблями, между кораблем и берегом, между кораблем и авиацией и т. д. Радиосвязь является
единственным средством обеспечения связи между кораблями в море, между кораблями и береговыми пунктами управления
силами в море. Радиосвязь обеспечивает оперативную передачу любых сообщений на большие расстояния, одновременный
прием сообщений в нужном числе пунктов, в случае необходимости обеспечивает конфиденциальность и является, в настоящее
время, основным средством внешней связи корабля.
1. Основные понятия о системе радиосвязи.
Кораблями, которые находятся в море, необходимо управлять. Под управлением силами следует понимать воздействие на управляемые объекты (корабли), для достижения поставленной цели, т.е. определённую деятельность звеньев различного уровня управления, направленную на подготовку управляемых объектов, планирование, организацию, проведение их действий для выполнения поставленных задач и достижения конечной цели. Средства и люди, выполняющие все функции управления, составляют систему управления. Простейшая система состоит из управляемого объекта (корабля) и органа управления (КПУ), взаимосвязанных потоками информации состояния (от управляемого объекта к органу управления) и командной (директивной) информации (от органа управления к управляемому объекту) и представляет собой контур управления. Реальная система управления содержит множество контуров в различных звеньях управления. В каждом контуре управления и между ними происходит обмен информацией в виде сообщений. Пространственное движение информации в виде сообщений составляют сущность связи как процесса информационного, протекающего в системе управления и соединяющего все составные её части в единое целое. Средства управления по своему назначению и роли в функционировании системы управления объединяются и образуют подсистемы, которые можно рассматривать как самостоятельные системы. В настоящее время выделяют систему органов (пунктов) управления, систему связи и систему освещения обстановки. В системах управления от объектов управления (кораблей) к пунктам управления движется информация состояния, а от пункта управления к управляемым объектам – командная, директивная информация. Устойчивое движение сообщений в одном направлении образует поток информации. Он характеризуется параметрами, которые целесообразно подразделить на первичные и вторичные. Первичные параметры характеризуют поток информации, создаваемый одним источником информации. К ним относятся объём сообщения (число слов, групп) и интенсивность потока (количество сообщений в единицу времени), иногда интервал времени между сообщениями. Эти параметры являются случайными величинами. Вторичные параметры характеризуют поток информации, создаваемый всеми источниками информации в данном направлении. К этим параметрам относят нагрузку: среднечасовую, среднесуточную, в час или сутки наибольшего напряжения. По характеру поступления сообщений потоки подразделяют на регулярные и нерегулярные. Регулярным потокам свойственны заданные величины параметров (например, установлены количество и сроки донесений). Примером нерегулярного потока может служить донесение поисковых сил об обнаружении объекта поиска. Прогнозируют (определяют) потоки информации в каждом направлении по схеме прохождения информации, при этом вначале определяются первичные, а затем вторичные параметры потока. Величины параметров потока информации зависят от множества факторов. Они могут быть получены из анализа статистических данных потоков, циркулирующих в системе управления при решении таких же задач в аналогичных условиях. Кроме того, величины параметров потока информации могут быть получены путём физического, математического моделирования полного или частичного процесса управления при решении поставленных задач в заданных условиях. Моделирование процесса управления кораблями позволяет определить с некоторой степенью приближения количество сообщений за конкретный период действий, необходимость передачи которых вызывается целями и характером действий управляемых единиц (для боевых ситуаций и действиями противника), изменениями обстановки, а также реакцией кораблей и органа управления ими на эти изменения. Все эти сообщения назовём оперативной информацией (И оп.). Как показывает практика, почти всегда возникает необходимость получения полит.информации ( И пол.), в дополнительных рекомендациях, указаниях, разъяснениях, просьбах и т.д. (И д.), а также служебной информации (И сл.). Таким образом, фактически будет передаваться сумма этих потоков, которая и составит поток информации управления:
И упр. = И оп. + И пол. + И д. +И сл.
Анализ потоков информации кораблей и судов показывает, что среднесуточный объём передаваемой информации в направлении берег – море, как правило, значительно больше, чем в направлении море – берег. Радиообмен отличается по классам кораблей, видам и характеру их деятельности.
1. Каналы связи
Пространственное перемещение (движение) информации в системе управления с точки зрения техники связи аналогично как для информации состояния, так и для командной, директивной информации, потому что она всегда движется от пункта передачи в пункт приёма с помощью средств радиосвязи. Необходимо различать два понятия:
сообщение – информация, предназначенная для передачи от одного коррес-пондента другому (текстовой документ, речевое сообщение, карта, данные);
сигнал – изменяющаяся в соответствии с передаваемым сообщением физическая величина, в нашем случае – электрический ток низкой частоты.
В общем случае сигнал может быть низкочастотным (после обработки в оконечной аппаратуре) и высокочастотным (после обработки высокочастотной аппаратурой).Совокупность средств радиосвязи, участвующих в передаче и приёме сообщения, составляют канал связи. Канал связи включает в себя полный набор аппаратуры связи, средствкоммутации (т.е. физическое соединение цепей аппаратуры связи) и среды распространения сигнала. В канал связи входят средства, предназначенные:
а) преобразовать сигналы, которыми "записано" передаваемое сообщение на передающем пункте, в сигналы, применяемые в данном канале связи;
б) передать сигналы по линии связи от пункта передачи к пункту приёма;
в) преобразовать сигналы, применяемые в канале связи на приёмном пункте, в сигналы удобные для восприятия адресатом.
На передающем пункте преобразование сигналов включает три операции: смену физической природы сигнала, кодирование и модуляцию. Кодирование – это построение сигнала по определённому принципу, коду, принятому в данном канале. Каждой передаваемой цифре, букве, символу соответствует некоторая комбинация различимых элементарных сигналов, по которым можно однозначно восстановить цифру, букву, символ. Такое правило сопоставления символов комбинациям элементарных сигналов называют кодом. Модуляция – это воздействие кодированного сигнала, несущего информацию в соответствии с передаваемым сообщением, на некоторый параметр сигнала – переносчика информации от пункта передачи в пункт приёма.
На приёмном пункте преобразование сигналов включает четыре операции: селекцию, детектирование, декодирование и смену физической природы сигналов.
В общем случае аппаратура связи на каждой станции одинакова и её можно разделить на четыре группы:
1. Оконечная аппаратура (ОА), иногда оконечный аппарат. Оконечная аппаратура предназначена для ввода сообщений в канал связи при передаче и для вывода при приёме. Существуют простые ОА (пост радиста оператора ПРО, выносной пост ТФ связи ВПС, телеграфный аппарат и т.п.) и специальные ОА, в которых сообщение подвергается дополнительной обработке (терминал оператора). С физической точки зрения ОА осуществляет преобразование сообщения в электрический сигнал низкой частоты при передаче и обратное преобразование при приёме.
2. Специальная аппаратура (СА). СА предназначена для засекречивания сообщений при передаче и рассекречивания при приёме. Очевидно, что такая обработка не позволяет противнику прочитать перехваченные сообщения. Каналы связи, в которых используется СА, называются закрытыми.
3. Высокочастотная аппаратура (ВЧ). Аппаратура ВЧ предназначена для обеспечения энергетического контакта между корреспондентами, без которого невозможна передача сообщений, и модуляции (демодуляции) переносчика сообщений. К ВЧ аппаратуре относятся радиопередатчики, радиостанции, радиоприёмники, станции спутниковой связи, радиорелейные станции т.п. ВЧ аппаратуру, в соответствии с ГОСТ В 23609–79, называют каналообразующей аппаратурой.
4. Антенно-фидерные устройства (АФУ) - предназначены для улучшения энергетических характеристик канала связи за счёт согласования со средой распространения сигнала.
ВЧ аппараты и антенны выбирают в зависимости от необходимого диапазона связи (ДС), который, в свою очередь, определяется условиями связи корреспондентов. Условия связи – достаточно широкое понятие, включающее дистанцию связи, среду, в которой находятся корреспонденты, требования по скрытности связи от противника и т.п. Определяющим условием при выборе диапазона связи является дистанция связи, что объясняется особенностями распространения радиоволн в различных диапазонах. В общем случае для радиосвязи с кораблями используются следующие диапазоны связи:
1) сверхдлинные волны (СДВ) – передача на частотах от 3 до 30 кГц. Применяется в сетях оповещения и для связи с подводными лодками.
2) длинные волны (ДВ) – передача на частотах от 30до 300 кГц. Диапазон в военно-морской связи не используется.
3) средние волны (СВ) – передача на частотах от 0,3 до 3 МГц. Связь возможна на дистанциях до 1000 км. Диапазон СВ имеет ограниченное применение.
4) короткие волны (КВ) – передача на частотах от 3 до 30 МГц. Связь возможна из любых районов плавания корабля. Сильная зависимость качества связи от состояния ионосферы. Диапазон КВ имеет наиболее широкое применение в военно-морской связи.
5) ультракороткие волны (УКВ) – передача на частотах от 30 до 300 МГц. Связь возможна на дистанциях прямой видимости. Высокое качество связи. Возможность передачи сообщений с высокой скоростью. Диапазон широко применяется для тактической связи.
6) дециметровые волны (ДЦВ) – передача на частотах выше 300 МГц. Характеристика диапазона аналогична УКВ. Применяется для работы в каналах тактической связи и спутниковой связи.
Малые корабли использут в основном УКВ, ДЦВ и КВ радиосвязь.
Технические параметры средств радиосвязи определяют и технические параметры каналов связи, что позволяет сопоставлять каналы связи, но только аналогичные. Однако при анализе и синтезе систем связи, решении вопросов организации и использования связи необходимо сравнивать различные каналы связи по их параметрам и возможности применения для обеспечения управления в данных условиях. В теории и практике морской связи для этого используют следующие основные показатели канала связи:
- дальность связи;
- диапазон частот;
- виды связи (род работ) – телефонная, телеграфная буквопечатающая, передача данных и др.;
- скорость передачи;
- пропускная способность;
- полоса частот занимаемая каналом;
- помехоустойчивость;
- масса, габариты средств и площадь, требуемая для их установки;
- потребляемая мощность
2. Состав системы радиосвязи
Для осуществления внешней связи каждый корабль имеет необходимые средства связи, организованное объединение которых с обслуживающим персоналом составляет на кораблях боевые части связи. Выше было сказано, что корабль должен иметь постоянную связь с береговыми пунктами управления. На берегу средства связи и персонал связи составляют станции, центры и узлы связи. Станции объединяют средства связи для двусторонней связи. Центры связи объединяют обычно одинаковые средства связи или средства одного вида связи (приёмный радиоцентр – ПРЦ, передающий радиоцентр – ПДРЦ и т.д.) Узлы связи (УС) включают различные виды связи, могут включать в себя станции и центры радиосвязи, при этом ПРЦ и ПДРЦ, как правило, находятся от пунктов управления (ПУ) и друг от друга на расстояниях, обеспечивающих качественный радиоприём при одновременной работе радиоприёмных и радиопередающих устройств, а также для обеспечения скрытности и живучести. Иногда ПРЦ и ПДРЦ составляют единый радиоцентр (РЦ). Расположенные на удалении ПРЦ, ПДРЦ и ПУ соединяются многоканальными линиями межцентровой связи, каналы которых предназначены для передачи сообщений, а также для соединения оконечных устройств, находящихся на ПУ с приёмниками ПРЦ и передатчиками ПДРЦ, для дистанционного управления средствами контроля и других служебных целей. Таким образом, средства ПУ, подразделений ПРЦ, ПДРЦ, РЦ образуют организационно-техническое объединение для связи с кораблями, именуемое часто системой радиосвязи с кораблями.Береговые станции, центры связи, узлы связи пунктов управления (УС ПУ) различных уровней соединены линиями связи между собой, образуя так называемую береговую систему связи. Естественно, что системы связи с кораблями и береговая система связи тесно взаимосвязаны. Таким образом, под системой радиосвязи следует понимать совокупность узлов, центров, станций, линий связи обеспечивающих береговые пункты управления, подразделения связи кораблей, организованную для обмена информацией при выполнении поставленных задач. Или, другими словами, совокупность всех сил и технических средств радиосвязи, объединённых общностью организации и порядка использования, составляют систему связи. Современная система связи – это также единство технической политики в построении системы, разработке и эксплуатации всех элементов. Система связи должна обладать живучестью, гибкостью, помехоустойчивостью и, конечно, пропускной способностью.
Cистема радиосвязи должна обеспечить непрерывное, круглосуточное и круглогодичное управления силами в море, т.е. она должна быть постоянно действующей системой связи. Военно-морская система радиосвязи должна обеспечить:
• сбор информации от многочисленных сил и средств, действующих на воде, под водой в воздухе на больших удалениях от командных пунктов;
• распределение принятой информации между командными пунктами и внутри их;
• передачу приказаний, распоряжений и команд своим силам и информации взаимодействующим войскам;
• оповещение своих сил об обстановке на море и действиях противника.
Радиосвязь может организовываться по радионаправлениям и радиосетям. Применение того или иного способа либо его разновидности в каждом отдельном случае зависит от конкретных условий обстановки, назначения данной связи, степени ее важности, специфики боевых действий корабля (соединения кораблей), характера и особенностей организации управления, потребности в обмене информацией. При выборе способа радиосвязи учитывается необходимость маскировки от радиоразведки противника и защиты от его радиопомех, наличия радиосредств и других факторов.
Радионаправлеиие – способ организации радиосвязи только между двумя конкретными корреспондентами. В зависимости от назначения радионаправления могут быть постоянно действующими, дежурными, резервными и скрытными. Связь по радионаправлению может обеспечиваться на одной или двух частотах. При работе на одной частоте возможна только симплексная работа (передача и прием каждым корреспондентом ведутся поочередно). При наличии двух частот связь может осуществляться также и в полудуплексном (имеется возможность в любой момент перебить своего корреспондента) или дуплексном (связь между двумя корреспондентами, при которой оба имеют возможность одновременно вести как передачу, так и прием) режиме при определенном разносе частот передатчика и приемника. Применение радионаправлений во всех случаях обеспечивает необходимую быстроту и простоту установления связи, а также увеличивает скорость передачи сообщений при обмене. Способ организации связи по радионаправлениям применяется прежде всего в тех случаях, когда появляется необходимость в организации особо важных связей и потребность в передаче большого количества сообщений. Основным недостатком данного способа является повышенный расход радиосредств на пункте управления, от которого организуется связь по радионаправлениям, и частот, необходимых для установления этих связей.
Радиосеть – способ организации радиосвязи между тремя и более корреспондентами с использованием одной частоты. В каждый момент радиосвязь ведется между двумя стациями или одной, главной, станцией со всеми (циркулярная связь). Как и радионаправления, радиосети могут быть постоянно действующими, дежурными, резервными и скрытными. Назначение каждой из них в общем случае аналогично назначению соответствующих радионаправлений.
Состав радиосети определяется в каждом отдельном случае ее назначением. Как правило, при двустороннем обмене одна радиосеть не должна иметь более 5 радиостанций. В тех радиосетях, в которых связь поддерживается только путем передачи коротких команд, распоряжений, донесений и сигналов, число радиостанций может быть большим. К таким радиосетям могут быть отнесены некоторые радиосети взаимодействия, радиосети оповещения и др. В общем случае организация связи по радиосетям является более сложной по сравнению с организацией связи по радионаправлениям. Работа в радиосети в зависимости от ее назначения может быть организована па общей частоте или различных частотах приема и передачи, на одной вызывной и нескольких рабочих частотах, на частотах передатчиков (комбинированная радиосеть), на частотах дежурного приема.
При подготовке канала связи для передачи или приёма сообщений связисты используют документы по организации связи. Каждый корабль получает распоряжение по связи, т.е.указание, в каких радиосетях осуществлять работу, в зависимости от назначенных ему задач. Понятие "радиосеть" определяет набор радиоданных применяемых для связи с заданным корреспондентом, включающих в себя рабочие частоты, время их действия, диапазон и вид связи, применяемые рода работ, позывные корреспондентов, и ряд других данных, необходимых для связи. По радиосети связь одновременно может поддерживаться только между двумя станциями, входящими в радиосеть, при этом остальные радиостанции могут слышать их работу. По радиосети может осуществляться связь одной, главной станцией, со всеми остальными (циркулярная передача). Если корреспонденту А одной сети необходимо связаться с корреспондентом Б другой сети, то он "входит" в его радиосеть, т.е. использует для радиосвязи данные корреспондента Б.
Радиосеть (радионапрвление) имеет имя, которое состоит из номера радиосети и двух цифр, определяющих диапазон (ДС) и вид связи (ВС). Номер радиосети записывается в том виде, как он указан в таблице радиочастот. Коды ДС: 1 – СДВ; 2 – ДВ; 3 – СВ; 4 – КВ; 5 – УКВ; 6 – ДЦВ
Коды ВС: 1 – ТГО; 2 – ТГЗ; 3 – ТФО; 4 – ТФЗ; 5 – БПО; 6 – БПЗ; 7 – ПДО; 8 – ПДЗ (О – открытая, т.е. не зашифрованная связь; З – закрытая т.е. зашифрованная радиосвязь). Коды ДС И ВС являются условными и могут потребоваться при разработке программного обеспечения для управления комплексом связи. Имя радиосети начинается с указания номера радиосети ХХХХ , который может состоять из четырех десятичных цифр в соответствии с документам по связи и двух десятичных цифр УУ обозначающих вид связи и диапазон связи. Для обозначения вида связи и диапазона связи должны использоваться коды определенные выше по тексту.
В настоящее время радиосвязь в направлениях "корабль- корабль", " корабль-берег"," берег-корабль" осуществляется в телефонных каналах, в открытом и засекреченном режимах, в КВ и УКВ диапазонах радиосвязи, а также в слуховых,открытых и закрытых. телеграфных каналах и в телеграфных буквопечатающих, открытых и закрытых, каналах в КВ диапазоне радиосвязи.
Радиосвязь между двумя или несколькими корреспондентами может осуществляться непосредственно, либо через промежуточные пункты ретрансляции. Промежуточные пункты используются в тех случаях, когда расстояние между корреспондентами превышает дальность действия радиостанций и непосредственная связь между ними не обеспечивается. Кроме того, они могут применяться с целью радио маскировки, защиты радиосвязи от преднамеренных помех противника, при неблагоприятных условиях прохождения радиоволн. Наиболее часто в военно-морской связи ретрансляция применяется для радиосвязи на УКВ диапазоне.
