радиостанция рлсм-10 - Пульсар

РАДИОСТАНЦИЯ РЛСМ-10
Д.В. Ананьев,
генеральный директор
А.А. Зубриянов,
начальник отдела СПД
Радиостанция РЛСМ-10 – изделие, разработанное на предприятии ООО
«Пульсар-Телеком». Существует две основные модификации радиостанции:
локомотивная и стационарная. Настоящая статья посвящена локомотивной
радиостанции. Локомотивный (возимый) вариант предназначен для
установки на всех типах подвижного состава и работы в сетях поездной
радиосвязи ПРС, станционной радиосвязи СРС, ремонтно-оперативной
радиосвязи РОРС. Радиостанция предназначена для совместной работы с
эксплуатируемой на железных дорогах аппаратурой радиосвязи.
Наряду с традиционными функциями ведения переговоров и передачи
данных в диапазонах КВ и УКВ, радиостанция обеспечивает работу в
диапазоне GSM 900/1800 МГц в режиме переговоров и скоростной передачи
данных, прием сигналов от спутниковых систем навигации ГЛОНАСС и
GPS, имеет развитую систему дистанционного мониторинга. Новая
современная разработка совмещает в себе множество достоинств, речь о
которых речь пойдет в настоящей статье.
В 2008 г. на Южно-Уральской железной дороге успешно проведены
эксплуатационные и приемочные испытания локомотивной радиостанции
РЛСМ-10. По результатам испытаний, радиостанция рекомендована для
применения в ОАО «РЖД».
Предприятие ООО «Пульсар-Телеком» более 12 лет разрабатывает и
производит телекоммуникационное оборудование, успешно применяемое в
ОАО «РЖД». К настоящему времени на железных дорогах широко
используется комплекс оборудования на базе мультисервисного
мультиплексора СМК-30, предназначенный для решения задачи организации
связи железнодорожной станции. Кроме СМК-30, комплекс оборудования
включает в себя различные устройства, такие как: модем и регенератор
линии SHDSL, цифровая студия связи совещаний АЦСС, измерительный
комплекс МДК и др. Все устройства поддерживаются в единой системе
мониторинга и администрирования. В последние годы усилия предприятия
направляются не только на разработки в области проводной связи, но и на
разработки в области беспроводной связи: радиосвязь, GSM, ГЛОНАСС и
GPS.
В настоящее время на предприятии ведется работа над новыми
технологиями для поездной радиосвязи, разрабатывается стационарная
радиостанция нового поколения.
СОСТАВ РАДИОСТАНЦИИ
Конструктивно радиостанция состоит из нескольких блоков. Основной
блок радиостанции – модульный блок радиооборудования МБР, а также
кабельный адаптер АК устанавливаются в шкаф радиооборудования. В
зависимости от типа локомотива, может использоваться схема одинарного
или двойного управления радиостанцией. При одинарном управлении
оборудование рабочего места машиниста устанавливается в одну кабину
локомотива, при двойном управлении – в две кабины. Оборудование кабины
включает в себя пульт управления ПУ с подключенными к нему
микротелефонной трубкой МТТ и громкоговорителем, пульт
дополнительный ПД с подключенной к нему трубкой МТТ. Антенносогласующее устройство АСУ устанавливается вблизи антенны КВ
диапазона. Блоки радиостанции и схема их соединения показаны на рис.1.
Рис.1 Состав оборудования радиостанции РЛСМ-10
Модульный блок радиооборудования МБР состоит из крейта и
съемных модулей. В его состав входят: системный модуль СМ-01 или СМ-02,
модули приемопередатчиков КВ и УКВ диапазонов МПП-02 и МПП-150,
модуль питания МП-110 или МП-12. Конструкция блока обеспечивает
быструю замену модулей при неисправности. Габаритные размеры МБР
286х261х120 мм. Масса не более 9 кг.
Системный модуль выпускается в двух исполнениях: СМ-01 и СМ-02.
Модуль СМ-02 в отличие от СМ-01 имеет встроенный приемопередатчик
стандарта GSM и приемник ГЛОНАСС/GPS, соответствующие разъемы для
подключения антенн. Системный модуль обеспечивает общее управление
радиостанцией, совместную работу всех периферийных модулей, пультов и
дополнительных устройств (ТУ-ТС, АПД, РП).
Модуль питания выпускается в двух исполнениях: МПП-110 и МПП12. Модуль МПП-110 обеспечивает питание от сети постоянного тока
напряжением от 35В до 155В. Модуль МПП-12 обеспечивает питание от сети
постоянного тока напряжением от 9В до 36В. Модуль питания имеет два
независимых канала питания. При аварии основного канала, автоматически
происходит переход на резервный канал без нарушения функционирования
радиостанции и единичных сбоев. В модуле питания реализована защита от
провалов и выбросов в сети питания, защита от переполюсовки напряжения.
Модуль приемопередатчика МПП-02 обеспечивает прием и передачу в
диапазоне КВ. Модуль работает в режиме одночастотного симплекса на
любой из двух частот: 2130 и 2150 кГц. К модулю подключается антенна
диапазона КВ через антенно-согласующее устройство АСУ.
Модуль приемопередатчика МПП-150 обеспечивает прием и передачу
в диапазоне УКВ. Модуль работает в режиме одночастотного или
двухчастотного симплекса на любой паре из 172 частот: от 151725 до 156000
кГц с шагом 25 кГц. К модулю подключается антенна диапазона УКВ.
В приемнике модулей МПП-02 и МПП-150 реализованы аттенюатор
ВЧ сигнала, измеритель уровня приема, шумоподавитель, подавитель
импульсных помех. В передатчике контролируется согласованность с
антенной по коэффициенту стоячей волны КСВ, регулируется мощность
передачи. Номинальная мощность передатчика – 10 Вт. Может
использоваться пониженная мощность – 5 Вт или повышенная мощность – 15
Вт.
Антенно-согласующее устройство АСУ предназначено для
согласования передатчика и антенны КВ диапазона, выполнено на основе
микропроцессора. АСУ имеет органы управления: кнопка включения режима
настройки и индикаторы текущего значения КСВ. Для осуществления
настройки достаточно включить режим настройки на пульте управления и
включить режим настройки на АСУ. Поиск оптимального значения КСВ
происходит автоматически в течение от 10 до 120 секунд. При настройке
передатчик работает на средней частоте 2140 кГц и пониженной мощности 5
Вт. Питание АСУ осуществляется от блока МБР.
Адаптер кабельный АК предназначен для стыковки системного модуля
с пультами управления и внешними устройствами - регистратором
переговоров РП, устройствами ТУ-ТС, аппаратурой передачи данных АПД,
персональным компьютером.
Пульт управления ПУ предназначен для ведения переговоров,
конфигурирования и управления работой радиостанции. Пульт крепится на
горизонтальную или вертикальную поверхность, поворотный кронштейн с
четкой и надежной фиксацией обеспечивает любой угол наклона. Пульт
управления имеет следующие органы управления.
Клавиатура. Состоит из 24 клавиш, пленочного типа с подсветкой,
большим ресурсом нажатий и нестираемыми надписями. Клавиши обладают
четким тактильным эффектом. Клавиши имеют следующее назначение:
включение пульта управления, установка рабочего диапазона, включение
режима служебной связи, вызов диспетчера, регулировка громкости,
установка рабочего канала и конфигурирование. В клавиатуру встроены
светодиодные индикаторы, показывающие основные режимы работы
радиостанции. В клавиатуру также встроен датчик освещенности, в
зависимости от условий освещенности автоматически включается и
отключается ночная подсветка клавиатуры.
Дисплей. Графический дисплей 128х64 точки, вакуумнофлюоресцентного типа. В отличие от распространенных ЖК дисплеев,
ваккумно-флюоресцентный дисплей обладает лучшей четкостью восприятия,
работает при низких температурах, имеет широкие углы обзора, длительный
срок службы. Яркость дисплея регулируется автоматически в зависимости от
освещенности, что уменьшает напряжение для глаз. На дисплее отображается
различная информация. В основном режиме на дисплее показываются
режимы работы приемопередатчиков, номера рабочих каналов, измеряемые
значения уровня приема и КСВ, сеть радиосвязи, номер поезда, состояние
исправности радиостанции. Дополнительно может отображаться меню
конфигурирования, информация о версиях, навигационная информация,
осциллограма уровня приема. В зависимости от предпочтений пользователя
количество отображаемой информации гибко настраивается.
Микротелефонная трубка МТТ. Используется для переговоров.
Изготовлена из высококачественного ударопрочного пластика, удобно
располагается в руке, не скользит. Имеет тангенту для включения передачи,
кнопки оперативной регулировки громкости в динамике трубки. Кнопки с
резиновым покрытием, не скользят, легко нажимаются. В трубке встроен
датчик Холла для определения положения трубки в держателе: снята или
установлена. Безконтактный датчик Холла повышает надежность и
увеличивает срок службы.
Громкоговоритель. Мощностью 4 Вт, предназначен для прослушивания
радиоканала в режиме приема.
Пульт дополнительный ПД предназначен для проведения переговоров
и управления с ограниченными возможностями. Клавиатура пульта состоит
из 8 клавиш, изготовлена по технологии аналогично клавиатуре ПУ. С
помощью клавиш ПД выполняется: установка рабочего диапазона,
включение режима служебной связи, вызов диспетчера. В клавиатуру также
встроен датчик освещенности. Микротелефонные трубки ПД и ПУ
полностью взаимозаменяемы.
ПОДСИСТЕМА ГЛОНАСС/GPS
Системный модуль радиостанции в модификации СМ-02 имеет
встроенный приемник навигационных сигналов от спутников и разъем для
подключения антенны. Приемник параллельно обрабатывает сигналы от
спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, на основе их получает
навигационные данные. Одна из систем может иметь приоритет
относительно другой или может включаться запрет на обработку данных
одной из систем. Навигационные данные включают координаты объекта
(радиостанции) – широта, долгота, высота над уровнем моря; скорость
движения объекта; единые мировые дата и время; количество доступных
спутников, от которых есть прием сигнала. Полученная навигационная
информация может использоваться для различных целей.
Координаты радиостанции используются в системе мониторинга и
администрирования для отображения положения радиостанции (локомотива)
на географической карте.
Координаты также могут использоваться при работе системы
автоматического изменения параметров конфигурации радиостанции в
зависимости от места нахождения локомотива. Суть работы системы в
следующем. Указываются координаты точек (широта и долгота),
расположенных по пути следования локомотива, при проходе которых
автоматически происходит смена тех или иных параметров радиостанции на
заданные значения. Это могут быть такие параметры, как: рабочий диапазон
и рабочие частоты, мощность передатчика и аттенюатор приемника, и др.
Смена некоторых параметров может сопровождаться информационным
звуковым сигналом машинисту.
Координаты вместе с датой и временем указываются в журнале
аварийных событий радиостанции.
Точность вычисления координат на основе сигналов систем ГЛОНАСС
и GPS составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Скорость движения локомотива может использоваться в системе
мониторинга и администрирования для отображения и анализа графика
движения.
Дата и время используются для синхронизации внутренних часов
радиостанции, а также могут использоваться для выдачи сигналов точного
времени машинисту, на регистратор переговоров или дополнительным
устройствам.
Количество доступных спутников, от которых ведется прием сигналов
в данный момент времени анализируется для определения точности
позиционирования. Координаты объекта и скорость движения теряют
точность при количестве доступных спутников менее 4.
Вся информация, полученная на основе сигналов систем ГЛОНАСС и
GPS может быть передана в пакетах мониторинга через сотовую сеть GSM,
так и в кодограммах мониторинга по радиоканалам КВ и УКВ диапазонов.
Кроме того на основе этих данных могут формироваться информационные
сигналы для машиниста, выдаваемые на громкоговоритель или дисплей ПУ и
для внешних устройств, выдаваемые в интерфейсы регистратора
переговоров, ТУ-ТС, АПД, Ethernet.
ПОДСИСТЕМА GSM
Системный модуль радиостанции РЛСМ-10 в модификации СМ-02
имеет встроенный приемопередатчик стандарта GSM и разъем для
подключения антенны. SIM карта устанавливается в специальное гнездо
системного модуля. Поддерживаются стандарты E-GSM-900 и DCS-1800.
Приемопередатчик может работать в режимах переговоров и передачи
данных.
В режиме переговоров приемопередатчик используется для
переговоров машиниста и диспетчера. При этом диапазон GSM выступает в
роли резервного канала связи, когда связь по КВ и УКВ диапазонам
отсутствует. Для вызова диспетчера машинист выбирает диапазон GSM в
качестве рабочего клавишей «GSM», затем нажимает одну из вызывных
клавиш «ДСП», «ЛОК», «ДНЦ1» или «ДНЦ2» на пульте управления. Для
каждой клавиши конфигурируется номер вызываемого абонента. Диспетчер
также может вызвать локомотив по номеру установленной в радиостанцию
SIM карты. При приеме вызова радиостанция автоматически «снимает
трубку», речь диспетчера прослушивается в громкоговорителе. В случае,
если канал GSM используется только как запасной канал связи, при приеме
вызова работает лишь световая индикация, GSM имеет низкий приоритет
относительно КВ и УКВ для избежания помех в работе машиниста. В
отличие от традиционных радиоканалов GSM организует дуплексный канал
связи.
Фактически радиостанция имеет функции встроенного сотового
телефона. Предусмотрена возможность передачи текстовых SMS сообщений.
В отличие от обычного телефона имеются достоинства: контролируется
исправность приемопередатчика, машинист совершает минимум действий
при работе.
В режиме передачи данных GSM дает широкие возможности для
организации дистанционного мониторинга и управления радиостанцией. При
этом диапазоны КВ и УКВ остаются свободными для переговоров. Кроме
того, через GSM может осуществляться передача данных от внешних
устройств, подключенных к радиостанции по интерфейсам RS-232 и Ethernet.
Скорость передачи данных на порядки превышает возможную скорость
передачи по радиоканалам с помощью частотных посылок.
СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА
И УПРАВЛЕНИЯ
При существующем способе дистанционного мониторинга
локомотивная радиостанция передает свои идентификационные данные –
номер локомотива и номер поезда, тип и заводской номер, а также код
общего состояния радиостанции – исправность или неисправность одного из
блоков. Передача осуществляется по радиоканалам КВ и УКВ диапазонов
кодограммами по 8 символов, где каждый символ – частотная посылка
длительностью 15 мс. Данные мониторинга передаются в рабочем канале
периодически 1 раз в несколько десятков минут или при посылке вызова
машинистом. Недостатки такого метода очевидны: информация передается
редко, низкая информативность передаваемой информации, используется
канал переговоров.
С одной стороны, программное обеспечение радиостанции РЛСМ-10
предусматривает возможность развития существующих алгоритмов
мониторинга путем введения более детальной информации о состоянии
радиостанции, полных инвентарных данных, навигационных данных
ГЛОНАСС и GPS. С другой стороны, предлагается современное решение
организации мониторинга по цифровым каналам через сотовую сеть GSM.
Система мониторинга и управления радиостанции РЛСМ-10 позволяет
дистанционно получить полный доступ к радиостанции с рабочего места
оператора через сотовую сеть GSM (Рис.2). Компьютер оператора
подключается к сети с помощью модема, радиостанция имеет встроенный
приемопередатчик GSM. Связь осуществляется по скоростному протоколу
передачи данных GPRS.
Рис.2 Применение подсистем GSM и ГЛОНАСС/GPS
Программное обеспечение АРМ оператора радиостанции отображает
географическую карту местности и доступные радиостанции. Для каждой
радиостанции отображается состав оборудования – все модули, их
инвентарные данные, версии встроенного программного обеспечения.
Контроль технического состояния радиостанции выполняется постоянно в
реальном времени. При этом оператору доступна информация с
максимальной степенью детализации: журнал событий устройства,
статистика ошибок и сбоев, питающие напряжения, уровни сигналов НЧ,
уровень приема и КСВ трактов ВЧ, управляющие сигналы от внешних
устройств. Статистика сбоев позволяет предупредить возникновение
неисправности.
При аварии в работе оборудования или единичном сбое АРМ
автоматически оповещает оператора о происшедшем событии, ведется
журнал событий. С помощью журнала могут выявляться неправильные
действия машиниста, приводящие к отсутствию связи, с целью исправления
ошибок в работе.
Система также позволяет дистанционно управлять работой
радиостанции. Оператор может изменять параметры конфигурации или
контролировать их изменение машинистом по мере движения локомотива.
Это могут быть такие параметры, как рабочий диапазон и рабочие частоты,
мощность передатчика и аттенюатор приемника. В случае серьезного сбоя,
например, сигнал передачи от внешнего устройства постоянно активен, есть
возможность отключить его обработку.
Таким образом, система позволяет оператору полностью
контролировать работу радиостанции в движущемся локомотиве.
Одновременно могут работать несколько рабочих мест оператора.
Осуществляется разграничение прав доступа для операторов, право
управления может передаваться по мере движения локомотива.
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАДИОСТАНЦИИ
Подсистема ГЛОНАСС/GPS. Встроенный приемник сигналов
спутниковых систем навигации ГЛОНАСС и GPS позволяет использовать
полученные данные (координаты локомотива, точное время) для выдачи
сигналов машинисту, на внешние устройства, для автоматического
изменения параметров радиостанции в зависимости от места нахождения,
для привязки к географической карте при дистанционном мониторинге
радиостанции.
Подсистема GSM. Встроенный приемопередатчик сотовой сети
стандарта GSM дает дополнительный канал связи, который может
использоваться для резервной связи с машинистом, скоростной передачи
данных от внешних устройств, дистанционном мониторинге и управлении
радиостанцией. Преимущества по сравнению с обычным сотовым
телефоном: удобство при работе машиниста, постоянный контроль
исправности.
Многофункциональная система мониторинга. Позволяет обеспечить
полный дистанционный контроль технического состояния и
конфигурирование радиостанции. Передача информации от радиостанции на
АРМ оператора осуществляется через сеть GSM. Оператор одновременно
контролирует несколько радиостанций. На АРМ отображается
географическая карта и доступные радиостанции, их инвентарные данные и
версии ПО. Состояние радиостанции выводится с максимальной степенью
детализации: напряжения, уровень приема и КСВ, сигналы внешних
устройств. Оператор может отследить предотказное состояние радиостанции
с привязкой к географической карте и организовать своевременную замену
оборудования без задержки поезда.
Удобный пульт управления. Пульт управления радиостанции имеет
высокие показатели эргономики. Пульт крепится на горизонтальную и
вертикальную поверхность, поворотный кронштейн обеспечивает любой
угол наклона. Трубка изготовлена из качественного ударопрочного
материала, удобно держится в руке, не скользит. Дисплей пульта вакуумнофлюоресцентного типа с повшенной четкостью изображения сохраняет
работоспособность при низких температурах, имеет большой угол обзора.
Имеется автоматическая регулировка яркости. Подсветка клавиатуры пульта
включается автоматически в зависимости от освещенности в кабине.
Современные технологии производства. Модули радиостанции
построены на современной элементной базе, использованы последние
разработки в области микроэлектронных компонентов. В основе каждого
модуля – микропроцессор, внутренние каналы связи – цифровые. Также
используется цифровая обработка сигналов на DSP. Благодаря этому
достигаются малые габариты и модульность конструкции, увеличиваются
функциональные возможности и качество изделия. В итоге появляется
экономический эффект - уменьшается цена оборудования.
Высокая надежность. Система питания имеет два независимых
канала, при аварии основного происходит автоматический переход на
резервный, при этом не нарушается работа радиостанции. Все параметры
конфигурации хранятся в энергонезависимой памяти. Резервная копия
параметров также хранится на компьютере АРМ оператора радиостанции,
что позволяет оперативно заменить блок радиостанции с сохранением
параметров конфигурации. Высокая степень контроля технического
состояния совместно с системой мониторинга позволяют предупредить
неисправность. Реализованы алгоритмы защиты от случайного
переконфигурирования радиостанции машинистом с пульта управления.
Аппаратура и программное обеспечение полностью разработано
специалистами Пульсар-Телеком с использованием высоких технологий и
без участия сторонних производителей.
Бесплатное сопровождение. Техническое сопровождение проводится
предприятием бесплатно в течение всего периода эксплуатации
оборудования и включает в себя обновление версий программного
обеспечения, консультации эксплуатационного персонала, гарантийное
обслуживание. Ремонт оборудования выполняется только на предприятии
изготовителе.
Гарантия на изделие – 5 лет.
Предприятие продолжает работу по совершенствованию оборудования
и программного обеспечения. Высокая гибкость системы позволяет улучшать
существующие алгоритмы и добавлять новые функции путем смены
программного обеспечения. Смена версии ПО производится без разборки
оборудования с помощью компьютера АРМ, подключенного к радиостанции
через интерфейс Ethernet. Программное обеспечение АРМ ЦСПД, которое
включает АРМ оператора радиостанции, является единым для всего
выпускаемого предприятием оборудования. Система управления и
мониторинга радиостанции РЛСМ-10 предусматривает интеграцию в ЕСМА.