Автоматизированное рабочее место оператора судовой навигационно-информационной системы

Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора судовой навигационно-информационной системы предназначено для решения задач обеспечения навигационной безопасности судовождения. АРМ содержит вычислительный блок 1, устройство отображения информации 2, основной 3 и резервный 4 адаптеры шины данных, шину данных 5, панель управления 6, включающую в себя клавиатуру 7, координатно-указательное устройство 8, блок кнопок 9 и блок индикации 10, шину 11 входа/выхода вычислительного блока, коммуникационный сервер 12, сервер 13 постобработки навигационных данных, базу данных 14 навигационной информации, сервер 15 обработки распределенной навигационной информации, панель 16 виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему 17, подсистему 18 контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы 19. Шина данных 5 представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть. АРМ выполнен унифицированным с самоорганизующейся архитектурой и возможностью реконфигурации. Обеспечивается интеграция подсистем судна на уровне навигационного, тактического контура, контура управления системой, движением и техническими средствами корабля. Повышается уровень живучести мостиковой системы, содержащей данные АРМ. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к информационно-управляющим системам и предназначена для решения задач обеспечения навигационной безопасности судовождения.

В настоящее время, реализация задач эффективного управления судном требует высокую степень объединения средств автоматизации, концентрации оператора на особо ответственных решениях, создания ему для этого необходимых условий, в том числе для обеспечения повышения навигационной безопасности плавания.

По патенту (RU 2222028, МПК G01S 13/56, G06F 15/16, H04J 9/00 опубл. 20.01.2004) известен управляющий аппаратно-программный комплекс для обработки радиолокационной информации. Данный комплекс предназначен для автоматизированного съема информации от радиолокационной станции и управления подразделениями противовоздушной обороны через автоматизированную систему передачи данных. Автоматизированное рабочее место включает один адаптер локальной вычислительной сети (ЛВС), что понижает надежность системы.

В патенте (RU 2183856, МПК G06F 171:00, G06F 11/00, G06F 11/36, опубл. 20.06 2002) рассмотрено автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора корабельной боевой информационно-управляющей системы или боевой информационно-управляющей системы берегового базирования. В этом рабочем месте датчики подключаются непосредственно к одной из трех ЭВМ, которые производят обработку получаемых данных. К недостаткам данной информационно-управляющей системы относится сложность управления их вычислительным процессом, недостаточная надежность распределения навигационной информации, неудобство подключения новых датчиков и масштабирования системы.

Автоматизированное рабочее место оператора корабельного комплекса управления оружием, описанное в патенте (RU 2273046, МПК G06F 19/00, G06F 15/16, опубл. 27.03.2006), является по технической сущности наиболее близким к предлагаемому автоматизированному рабочему месту и принято в качестве прототипа. Предусматривается три вычислительных блока. Данные от корабельных систем - источников информации и от комплексов корабельного оружия поступают через мультиплексные и последовательные каналы информационного обмена и каналы ЛВС непосредственно на один из вычислительных блоков. Данный способ подключения источников информации понижает надежность системы, и ее масштабируемость.

Задачей полезной модели является создание унифицированного автоматизированного рабочего места оператора судовой навигационно-информационной системы с возможностью его использования на уровне навигационного, тактического контуров и контура управления системой, движением и техническими средствами корабля для повышения уровня живучести мостиковой системы, содержащей данные АРМ.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей АРМ оператора судовой навигационно-информационной системы и повышении его надежности.

Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что АРМ оператора судовой навигационно-информационной системы, содержащий вычислительный блок, устройство отображения информации, основной и резервный адаптеры шины данных, связанные с шиной данных, и панель управления, включающую в себя клавиатуру, координатно-указательное устройство, блок кнопок и блок индикации, связанные с вычислительным блоком шиной входа/выхода вычислительного блока, выполнен унифицированным, а вычислительный блок содержит коммуникационный сервер, сервер постобработки навигационных данных, базу данных навигационной информации, сервер обработки распределенной навигационной информации, панель виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему, подсистему контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы, при этом вход/выход судовых электронных журналов, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной входа/выхода вычислительного блока, первый выход сервера постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера, второй выход сервера постобработки навигационных данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационной информации, первый выход коммуникационного сервера соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй выход - с вторым входом судовых электронных журналов, третий выход - с вторым входом базы данных навигационной информации, вход/выход - с первым входом/выходом подсистемы контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом базы данных навигационной информации, второй выход - с вторым входом коммуникационного сервера, вход/выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационной системы, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход - с вторым входом панели виртуальных навигационных приборов, вход/выход коммуникационного сервера, второй вход/выход интегрированной навигационной системы и вход/выход сервера постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных.

Технический результат достигается также тем, что:

координатно-указательное устройство выполнено в виде манипулятора типа «Trackball»;

что блок кнопок панели управления выполнен с возможностью включения/выключения АРМ и переключения режимов работы АРМ;

блок индикации панели управления выполнен с возможностью отображения состояния и режима работы АРМ;

устройство отображения информации выполнено в виде LCD TFT дисплея;

шина данных представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть, подключение к которой осуществляется с помощью управляемых сетевых коммутаторов.

Технический результат в части расширения функциональных возможностей обеспечивается выполнением АРМ в унифицированном виде, за счет введения в состав вычислительного блока сервера постобработки навигационных данных, коммуникационного сервера, сервера обработки распределенной навигационной информации, интегрированной навигационной системы, судовых электронных журналов, базы данных навигационной информации, панели виртуальных навигационных приборов и подсистемы контроля состояния технических средств АРМ с их взаимосвязями. Выполнение АРМ в унифицированном виде обеспечивает интеграцию подсистем судна на уровне навигационного, тактического контура, контура управления системой, движением и техническими средствами корабля.

Технический результат в части повышения надежности обеспечивается использованием резервированного обмена информацией по шине данных, а также синхронизацией локальных баз данных интегрированной навигационной системы и коммуникационного сервера.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена структурная электрическая схема АРМ оператора судовой навигационно-информационной системы.

На чертеже введены обозначения:

1 - вычислительный блок;

2 - устройство отображения информации;

3 - основной адаптер шины данных;

4 - резервный адаптер шины данных;

5 - шина данных;

6 - панель управления;

7 - клавиатура;

8 - координатно-указательное устройство;

9 - блок кнопок;

10 - блок индикации;

11 - шина входа/выхода вычислительного блока.

12 - коммуникационный сервер;

13 - сервер постобработки навигационных данных;

14 - база данных навигационной информации;

15 - сервер обработки распределенной навигационной информации;

16 - панель виртуальных навигационных приборов;

17 - интегрированная навигационная система;

18 - подсистема контроля состояния технических средств АРМ;

19 - судовые электронные журналы.

Автоматизированное рабочее место оператора судовой навигационно-информационной системы содержит вычислительный блок 1, устройство отображения информации 2, основной 3 и резервный 4 адаптеры шины данных, связанные с шиной данных 5, панель управления 6, включающую в себя клавиатуру 7, координатно-указательное устройство 8, блок кнопок 9 и блок индикации 10, связанные с вычислительным блоком 1 шиной 11 входа/выхода вычислительного блока, коммуникационный сервер 12, сервер 13 постобработки навигационных данных, базу данных 14 навигационной информации, сервер 15 обработки распределенной навигационной информации, панель 16 виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему 17, подсистему 18 контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы 19. Вход/выход судовых электронных журналов 19, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов 16 и второй вход/выход подсистемы 18 контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной 11 входа/выхода вычислительного блока. Первый выход сервера 13 постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера 12, второй выход сервера 13 постобработки навигационных данных соединен с входом сервера 15 обработки распределенной навигационной информации. Первый выход коммуникационного сервера 12 соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов 16, второй выход - с вторым входом судовых электронных журналов 19, третий выход - с вторым входом базы данных 14 навигационной информации, вход/выход - с первым входом/выходом подсистемы 18 контроля состояния технических средств АРМ. Первый выход сервера 15 обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом 14 базы данных навигационной информации, второй выход - с вторым входом коммуникационного сервера 12, вход/выход сервера 15 обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационной системы 17, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов 19, второй выход - с вторым входом панели виртуальных навигационных приборов 16. Вход/выход коммуникационного сервера 12, второй вход/выход интегрированной навигационной системы 17 и вход/выход сервера постобработки навигационных данных 13 соединены с первыми входами/выходами основного 3 и резервного 4 адаптера шины данных.

Координатно-указательное устройство 7 выполнено в виде манипулятора типа «Trackball».

Блок кнопок 9 панели управления 6 выполнен с возможностью включения/выключения АРМ и переключения режимов работы АРМ.

Блок индикации 10 панели управления 6 выполнен с возможностью отображения состояния и режима работы АРМ.

Устройство отображения информации 2 выполнено в виде LCD TFT дисплея.

Шина данных 5 является средой передачи информации и представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть, подключение к которой осуществляется с помощью управляемых сетевых коммутаторов (на чертеже не обозначены) (Хилл Б. Полный справочник по Cisco: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2006. - 1088 с.).

Унифицированный АРМ функционирует следующим образом. Данные от корабельных систем - источников навигационных данных, включая данные от источников радиолокационной информации, поступают через шину данных 5 на обработку в сервер 13 постобработки навигационных данных. Сервер 13 постобработки навигационных данных представляет собой средство для приема навигационных данных их обработки и передачи в базу данных 14 навигационной информации, через коммуникационных сервер 12, и в сервер 15 обработки распределенной навигационной информации. Коммуникационный сервер 12 обеспечивает обработку сообщений о тревогах, хранение и синхронизацию данных, общих для АРМ, и проверку состояния шины данных 5. При использовании нескольких унифицированных АРМ в составе мостиковой системы коммуникационный сервер 12 обеспечивает синхронизацию своих локальных баз данных между АРМ по шине данных 5. База данных 14 навигационной информации предназначена для хранения навигационной информации и информации о радарных целях, проходящей через коммуникационный сервер 12 и сервер 15 обработки распределенной навигационной информации. Сервер 15 обработки распределенной навигационной информации представляет собой средство для взаимодействия интегрированной навигационной системы 17 с остальными элементами вычислительного блока. Интегрированная навигационная система 17 представляет собой электронную картографическую навигационно-информационную систему и радиолокационный дисплей. При использовании нескольких унифицированных АРМ в составе мостиковой системы интегрированная навигационная система 17 обеспечивает синхронизацию полученных навигационных данных, радиолокационной информации, процессов и времени между АРМ. Таким образом, все АРМ работают с синхронизованными по времени навигационными данными. Панель виртуальных навигационных приборов 16 предназначена для вывода требуемого списка навигационных параметров из базы данных 14 навигационной информации в виде графической, текстовой и числовой информации на устройство 2 отображения информации. Подсистема контроля состояния технических средств АРМ 18 обеспечивает отображение структурной организации собственного оборудования АРМ и используется для диагностики возникших в данный момент неисправностей. Судовые электронные журналы 19 представляют собой средство для регистрации и отображения навигационной информации. Они обеспечивают прием и регистрацию параметров движения корабля от коммуникационного сервера 12.

Оператор АРМ выполняет все операции по контролю и управлению с помощью клавиатуры 4, координатно-указательное устройства 5. Информация выводится на устройство отображения информации 3.

Операции включения/выключения АРМ и переключения режимов работы (например, тренировочный и боевой режимы) осуществляется с помощью переключателя на блоке кнопок 6 панели управления 2. Результат выполнения АРМ этих операций отображается на индикаторах блока индикации 7 панели управления 2.

Благодаря синхронизации, обеспечиваемой системой 13 и сервером 16, и унификации АРМ повышается отказоустойчивость мостиковой системы, содержащей данный АРМ, за счет возможности реконфигурации, т.е. передачи функций (плановой или аварийной) одного АРМ на другие. Живучесть возрастает пропорционально количеству АРМ и делает информационные потоки устойчивыми, так как нарушение работоспособности любого из АРМ не приводит к потере потока исходных данных.

Разработанный унифицированный АРМ обладает расширенными функциональными возможностями, что обеспечивает интеграцию подсистем судна на уровне навигационного, тактического контура, контура управления системой, движением и техническими средствами корабля, и обеспечивает повышение уровня живучести мостиковой системы, содержащей данные АРМ. За счет использования резервированного обмена информацией по шине данных повышается надежность работы АРМ.

1. Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора судовой навигационно-информационной системы, содержащее вычислительный блок, устройство отображения информации, основной и резервный адаптеры шины данных, связанные с шиной данных, и панель управления, включающую в себя клавиатуру, координатно-указательное устройство, блок кнопок и блок индикации, связанные с вычислительным блоком шиной входа/выхода вычислительного блока, отличающееся тем, что АРМ выполнено унифицированным, а вычислительный блок содержит коммуникационный сервер, сервер постобработки навигационных данных, базу данных навигационной информации, сервер обработки распределенной навигационной информации, панель виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему, подсистему контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы, при этом вход/выход судовых электронных журналов, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной входа/выхода вычислительного блока, первый выход сервера постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера, второй выход сервера постобработки навигационных данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационной информации, первый выход коммуникационного сервера соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй выход - с вторым входом судовых электронных журналов, третий выход - с вторым входом базы данных навигационной информации, вход/выход - с первым входом/выходом подсистемы контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом базы данных навигационной информации, второй выход - с вторым входом коммуникационного сервера, вход/выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационной системы, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход - с вторым входом панели виртуальных навигационных приборов, вход/выход коммуникационного сервера, второй вход/выход интегрированной навигационной системы и вход/выход сервера постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных.

2. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что координатно-указательное устройство выполнено в виде манипулятора типа «Trackball».

3. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что блок кнопок панели управления выполнен с возможностью включения/выключения АРМ и переключения режимов работы АРМ.

4. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что блок индикации панели управления выполнен с возможностью отображения состояния и режима работы АРМ.

5. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что устройство отображения информации выполнено в виде LCD TFT дисплея.

6. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что шина данных представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть, подключение к которой осуществляется с помощью управляемых сетевых коммутаторов.