Комплекс тактической связи «Стрела»

Обеспечение информационного обеспечения и управления специального подразделения MЧС, включая связь, навигацию, выдачу сведений об обнаруженных объектах, выработку данных для применения специальных средств с целью повышения их эффективности в условиях проведения спасательных операций во время техногенных и природных катастроф.

Увеличенный радиус действия радиосвязи, в том числе в городской застройке при прохождении радиосигнала через железобетонные конструкции.

Возможность организации сети связи, как между командиром подразделения и группами, так и между любым участником группы.

Устройство связи обеспечивает определение координат с привязкой к электронной карте местности, передачу голосовых команд или цифровых сообщений (режим пейджер).

Дополнительными функциями устройства связи могут быть средства для мониторинга состояния сотрудника МЧС или интерфейс связи со спецтехникой, используемой в подразделении.

Основные характеристики КТС «Стрела»

1. Дальность работы: 3-5 км в городских условиях.

2. Дальность работы: 10-15 км в полевых условиях.

3. Мощность передатчика: 50-100мВт.

4. Автономное электропитание: от 1 до 2 месяцев.

5. Диапазон рабочих частот: 433,92 МГц ±0,2%; 868,7-869,2 МГц.

6. Скорость передачи данных: 10 - 150 Кбит/сек.

7. Габаритные размеры радиомодуля: 50х40х6мм.

ТТХ	КТС «Стрела»	Примечание
Дальность взаимодействия комплекса (точка-точка)	3-15 км	В различных условиях применения
Защищенный канал связи	Есть	Реализуется по требованиям Заказчика
Ресурс работы радиостанции от аккумулятора	240 ч	Зависит от функционала радиостанции
Сервисные функции	USB интерфейс	Возможность передачи данных на смартфон или ноутбук через USB интерфейс
Вес базового комплекта	0,1-0,5 кг	Зависит от комплектации
Режим передачи сообщений	Без задержки
Геолокация	GPS/ГЛОНАСС
Интерфейс сопряжения со специальной техникой	Есть	Реализуется по требованиям Заказчика
Зарядное устройство	Есть
Работа по расписанию	Есть
Подключение датчиков жизнеобеспечения	Есть	Реализуется по требованиям Заказчика
Защита от радиопомех	Есть

Боевой комплекс КТС «Стрела» выполнен в двух вариантах: «Командир» (для оснащения командиров отделений и взводов) и «Боец» (для отдельных военнослужащих). Вариант «Боец», являющийся базовым, оснащен приемопередатчиком L-радиостанцией и устройством отображения данных. Последнее крепится на запястье военнослужащего или специальном разгрузочном жилете и имеет встроенный приемник, цифровой магнитный компас, монохромный жидкокристаллический дисплей и клавиши управления. Данное устройство обеспечивает вывод на экран информации о местоположении военнослужащего, координат контрольных точек маршрута движения, а также обмен формализованными текстовыми сообщениями. Устройства синхронизируются с помощью часов реального времени. Для вызова «абонента» предусмотрен миниатюрный вибромотор. В состав устройства входит энергонезависимая память, позволяющая фиксировать все действия и перемещения бойца. Журнал событий может передаваться на устройство «командир» по запросу.

Все устройства имеют возможность определения координат в системе GPS/ГЛОНАСС. Данные GPS передаются на командное устройство с заранее установленным интервалом или их передача может полностью отключаться.

В разрабатываемой системе предусмотрена возможность записи видео на накопитель объемом 32 Гб, обеспечивая непрерывную видеозапись в течении 8 часов. Предусмотрена возможность передачи отдельных кадров видеозаписи по радиоканалу. При этом передача одной картинки может занимать от 10 до 20 секунд. В разрабатываемой системе предусмотрена возможность передачи речевых сообщений или озвучивание стандартных команд, записанных в памяти устройства. Каждое оконечное устройство имеет возможность переключаться в режим ретранслятора и таким образом увеличивать дальность связи на необходимую для связи с абонентом дистанцию. В системе предусмотрена возможность подключения различных периферийных устройств по модульному принципу и число таких устройств ограничивается только весом общей экипировки бойца. Для реализации такого подхода в системе предусмотрено подключение отдельного интерфейсного модуля. Система может обеспечивать дистанционное включение на экипировке бойца различные исполнительные устройства. Начиная от устройств ведения огня и заканчивая устройствами для реанимации или оказания первой необходимой помощи. В любом оконечном устройстве предусмотрена возможность подключения приборов регистрации жизнедеятельности бойца.

Командирский вариант устройства «Командир», в отличие от базового, имеет возможность наращивания своей конфигурации, подключением портативного планшетного компьютера (КПК) с расширенными вычислительными возможностями. Предустановленное в нем ПО позволяет отображать на экране электронную карту района боевых действий взвода (отделения) с указанием на ней условными символами как своего местоположения, так и других военнослужащих и соседних (взаимодействующих) подразделений, а также основные разведсведения о силах и средствах противника. Положение карты на экране автоматически ориентируется в соответствии с данными цифрового магнитного компаса. Для отображения информации с различной степенью детализации обеспечивается ее масштабирование.

Управление действиями бойцов осуществляется с командного устройства, которое в свою очередь является частью сетевой системы более высокого порядка. Команды передаются в виде цифрового кода, а на оконечном устройстве после приема команды включается звуковой генератор шаблонов команд и параллельно на экране оконечного устройства отображается шаблон команды. Обе эти возможности могут отключаться не зависимо одна от другой. При этом обеспечивается максимальная дальность связи с оконечными устройствами, которая в сельской местности может составлять от 10 до 15 км, а в условиях плотной городской застройки от 3 до 5 км.

На основе собственной разработки приемо-передающего модуля, включающего прикладное программное обеспечение управляющего микроконтроллера ATMega128 и однокристальные трансиверы Semtech на аппаратном уровне, позволяющее создавать системы с возможностью беспроводной передачи данных на расстояния до 15 км (в зависимости от особенностей рельефа местности).

Приемопередатчики LoRa со сверхдальним радиусом действия: • это широкий диапазон рабочих частот, обеспечивающий гибкость применения и включающий не требующие лицензирования ISM-частоты 433, 868 и 915 МГц: 137–1020 МГц (у SX1276 и SX1277), 137–525 МГц (у SX1278) и 137–960 МГц (у SX1279); • использование двух входных/выходных каналов для работы на разных частотах.

Отличная чувствительность приема (до -148 дБм) и выходная мощность передатчиков, программируемая до +20 дБм с шагом 1 дБ, позволяют обеспечить энергетический бюджет канала связи в 168 дБ.

Малое собственное энергопотребление - до 13,8 мА в режиме приема (при максимальной полосе пропускания) и 29 мА в режиме передачи при выходной мощности +13дБм — значительно увеличивает срок бесперебойной службы беспроводного модуля.

В спящем режиме потребляется не более 100 нА, при этом гарантируется сохранение содержимого внутренних управляющих регистров.

Трансиверы SX1276/7/8/9 обладает отличными показателями по интермодуляционным искажениям третьего порядка (IIP3). При максимальном усилении и чувствительности этот показатель составляет -11 дБм, что в сочетании с избирательностью по соседнему каналу (не менее 72 дБ) и избирательностью по зеркальному каналу (не менее 66 дБ) позволяет получить наиболее устойчивое и надежное решение для различных условий эксплуатации.

Превосходная чувствительность (до -148 дБм) — ключевая характеристика LoRa-устройств компании Semtech, достигаемая благодаря применению одноименного метода модуляции. Этот способ модуляции предполагает использование технологии расширения спектра, при которой данные кодируются широкополосными ЛЧМ-импульсами с частотой, увеличивающейся или уменьшающейся на некотором временном интервале. В отличие от технологии прямого расширения спектра такое решение делает приемник устойчивым к отклонениям частоты от номинального значения и упрощает требования к тактовому генератору.

С учетом максимальной разрешенной выходной мощности отдельных трансиверов бюджет канала связи составляет 168 дБ, что позволяет организовать гарантированную линию связи на расстояниях до 15 км в сельской местности и до 5 км в условиях плотной городской застройки. Для сравнения: максимально возможная дальность передачи данных интеллектуальных приборов учета с использованием GFSK-модуляции составляет не более 1–2 км.

Следует также отметить, что технология расширения спектра совместно с применяемой упреждающей коррекцией ошибок, восстанавливающей искаженные биты данных, позволяет повысить отношение сигнал/шум и обеспечить работу в условиях импульсных помех. Например, при использовании коэффициента расширения SF=12 демодулятор LoRa может работать при соотношении сигнал/шум на входе радиоприемного тракта равным –20 дБ. Здесь отрицательные значения указывают на возможность принимать сигнал ниже уровня собственных шумов. Коррекция ошибок требует внесения небольшой избыточности, связанной с дополнительным кодированием данных в передаваемом пакете. LoRa-устройства стабильно функционируют в условиях воздействия сильных интерференционных помех от субгигагерцовых сигналов оборудования стандартов 4G/LTE. Так, уровень подавления внутриполосных интерференционных помех у SX1272 на 25 дБ лучше по сравнению с компонентами с частотной манипуляцией.

Еще одной отличительной чертой являются превосходные селективные возможности приемников. Типовые значения соответствующих показателей будут рассмотрены далее применительно к конкретным устройствам.

В системах автоматизации часто вынужденно приходится применять ячеистую топологию сети для организации надежного канала связи с узлами, удаленными от координатора. В этом случае разработчикам необходимо рассмотреть варианты питания, а также обеспечить маршрутизацию, автоматическое распознавание, самовосстановление и исключение отказа всей сети в результате выхода из строя одного узла, что является непростой задачей как на уровне протокола, так и на уровне «железа».

Приемопередатчики LoRa со сверхдальним радиусом действия гарантируют простоту развертывания сети, поскольку ориентированы на использование топологии «звезда» — простейшей архитектуры с наименьшей задержкой, не требующей транзитной передачи данных через ретрансляторы.

Предлагаемые компанией Semtech микросхемы трансиверов серии SX127x для конечных узлов имеют ультранизкое собственное энергопотребление от 9,7 мА в режиме приема и 200 нА в режиме ожидания со сверхбыстрым переходом в рабочий режим, поэтому они рекомендованы для устройств с батарейным питанием. Адаптивный механизм выбора скорости передачи данных позволит увеличить срок службы батарей, улучшить емкость, пропускную способность и масштабируемость сети.