Групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами самонаведения

Полезная модель относится к испытательным устройствам и может быть использована в качестве имитатора-тренажера, входящего в состав системы управления объектами самонаведения. Предлагаемая полезная модель построена по модульному принципу, и ее состав определяется количеством реально обслуживаемых объектов управления. Каждый канал имитатора подключен через системный коммутатор к радиальной магистрали для связи системы управления с объектом самонаведения или имитатором объекта самонаведения. Функционально каждый канал имитатора является аналогом объекта самонаведения по входным и выходным сигналам. Реализация этих сигналов в имитаторе-тренажере выполняется в устройстве обработки релейных сигналов и в устройстве кодового обмена микроконтроллером, по сигналам и командам приходящим из системы управления. Предлагаемая полезная модель оперативно обеспечивает контроль правильности функционирования системы по всем включенным в работу каналам, обеспечивает проверки с другими взаимодействующими системами, обеспечивает имитацию неисправностей релейного и кодового обмена, обеспечивает тренировку оператора системы управления. Высокая степень готовности и надежность каждого канала группового имитатора-тренажера достигается за счет автоматического тестирования, включаемого в работу модуля.

Данная полезная модель относится к испытательной аппаратуре, входящей в состав системы управления объектами самонаведения и обеспечивает проведение проверок правильности функционирования системы, отладки алгоритмов работы системы и решаемых задач, обеспечивает тренировку операторов.

Известны устройства, имитирующие аппаратно-программными средствами функции объектов управления, например «Имитатор-тренажер телевизионно-командной системы телеуправления» [1] содержащий управляющий самолет с аппаратурой командного прибора с ручкой управления, радиопередатчик, телеприемник с экраном, а также беспилотный летательный аппарат с аппаратурой наведения в составе радиоприемника, блока телекамеры с гиростабилизатором и телепередатчика, причем радиопередатчик и радиоприемник связаны через эфир по командной радиолинии, а телепередатчик и телеприемник по телевизионной радиолинии.

Недостатком данного тренажера является низкая степень достоверности передаваемой и принимаемой информации в каналах связи.

Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом) полезной модели является «Система для прогнозирования результатов натурных испытаний беспилотного летательного аппарата» [2], содержащая имитатор летательного аппарата, имитатор радиовысотомера, имитатор пункта управления, устройство выработки сигналов управления, кроме того, в систему входят имитатор датчиков угловых скоростей, имитатор измерителя углов, имитатор измерителя линейных ускорений, имитатор рулевых механизмов, имитатор измерителя координат объекта наблюдения, а также задатчик параметров объекта наблюдения, блок контроля пролета и устройство обработки результатов испытаний.

Данная система относится к комплексным испытательным устройствам для разрабатываемых беспилотных летательных аппаратов, а также их систем управления при проведении комплексных испытаний.

Недостатком известной системы является избыточная сложность при использовании ее для отработки алгоритмов устройства выработки сигналов управления летательного аппарата. Кроме того, практически трудно заранее определить точно время встречи летательного аппарата и цели, что становится дополнительным источником ошибок при регистрации результатов испытаний и наглядного их представления.

Предлагаемый в качестве полезной модели групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами самонаведения содержит группу модулей, имитирующих работу объектов самонаведения, каждый канал которого соединен с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двухсторонних связей которого соединена с объектами самонаведения, в состав каждого модуля входит устройство обработки релейных сигналов с блоком преобразования релейных сигналов, входы которого соединены с коммутатором, а выход - с входом блока формирования релейных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом электронных ключей с реле, первая группа выходов - с коммутатором, второй вход - с выходом бортового источника питания, на вход которого подключена цепь первичного питания, вторая группа двухсторонних связей коммутатора соединена с устройством кодового обмена, причем по первому кодовому каналу поступает входная информация на регистры приема и ключ сигнала прерывания, а по второму кодовому каналу выдается информация о результатах прохождения режима от регистров выдачи и ключа признака верного приема информации, причем последовательные входы регистров приема и выдачи информации соединены с первым выходом формирователя опорной частоты и отличается тем, что в него введены блок имитации неисправностей релейных сигналов, мультиплексор, блок индикации, дешифратор адреса, кнопка сброса и микроконтроллер, который соединен мультиплексной шиной с регистрами приема и выдачи информации, с мультиплексором, с дешифратором адреса, с блоком индикации и блоком формирования релейных сигналов, второй выход которого соединен с первым входом блока имитации неисправностей, выход которого соединен с блоком индикации, второй вход соединен с выходом дешифратора адреса и первым входом мультиплексора, группа входов которого соединена с электронными ключами с реле, второй вход мультиплексора соединен последовательно с третьим входом блока имитации неисправностей релейных сигналов и первым выходом микроконтроллера, второй выход которого - с ключом признака верного приема информации, а первый, второй и третий входы микроконтроллера соединены соответственно с формирователем опорной частоты, ключом приема сигнала прерывания и кнопкой сброса.

Заявляемая полезная модель позволяет эффективно поддерживать высокую степень готовности к использованию системы управления объектами самонаведения, за счет введения в ее состав группового имитатора-тренажера, который обеспечивает реальное моделирование объектов самонаведения во всех режимах работы.

Задачей полезной модели является возможность обеспечивать постоянную проверку функционирования всех электрических цепей объекта самонаведения, контроль обмена кодовой информацией, решение различных вариантов задач по применению объектов самонаведения.

Полезная модель позволяет во всех режимах работы имитировать реальные неисправности объекта самонаведения и получать адекватную реакцию на них в автоматизированной системе управления.

Эти качества достигаются за счет структурной организации имитатора, выполненного в виде многоканального устройства, в котором объединено n-количество имитаторов с независимым управлением и автоматическим контролем исправности каждого канала при включении его в работу. При этом, отличительной сущностью полезной модели является то, что в нее введены блок имитации неисправностей релейных сигналов, мультиплексор, блок индикации, дешифратор адреса, кнопка сброса и мультиплексор, который через мультиплексную шину соединен с устройствами обработки релейных и кодовых сигналов.

На фиг.1 приведена схема группового имитатора-тренажера, где устройства и блоки имеют следующие обозначения:

1-1n - имитаторы объекта самонаведения;

2 - устройство обработки релейных сигналов;

3 - блок преобразования релейных сигналов;

4 - блок формирования релейных сигналов;

5 - блок имитации неисправностей релейных сигналов;

6 - электронные ключи с реле;

7 - мультиплексор;

8 - устройство кодового обмена;

9 - регистры выдачи информации;

10 - ключ признака верного приема информации (1р);

11 - регистры приема информации;

12 - ключ приема сигнала прерывания;

13 - мультиплексная шина;

14 - блок индикации;

15 - дешифратор адреса;

16 -формирователь опорной частоты;

17 - микроконтроллер;

18 - кнопка сброса;

19-19n - коммутаторы подключения системы управления к объектам самонаведения или к имитаторам объекта самонаведения;

20-20n - группа входов-выходов с объектами самонаведения;

21-21n - группа входов-выходов с имитаторами объектов самонаведения;

22 - радиальная магистраль связи системы управления с объектами самонаведения и имитаторами объектов самонаведения;

23 - цепь первичного питания;

23 - бортовой источник питания.

Согласно фиг.1 радиальная магистраль 22 системы управления подключается через коммутатор 19 к группе входов-выходов 20 с объектом самонаведения или к группе входов-выходов 21 с имитатором объекта самонаведения 1, при этом группа входных релейных связей соединена с блоком преобразования релейных сигналов 3, выход которого соединен с блоком формирования релейных сигналов 4, второй вход которого соединен с мультиплексной шиной 13, а первый выход - с первым входом электронных ключей с реле 6, первая группа релейных выходов которого соединена через группу входов-выходов 21 с коммутатором 19, вторая группа релейных выходов - с мультиплексором 7, а второй вход - с выходом бортового источника питания 24, вход которого соединен с цепью первичного питания 23, первый вход блока имитации неисправностей 5 соединен со вторым выходом блока 4, второй вход соединен последовательно с первым входом мультиплексора 7 и первым выходом дешифратора адреса 15, третий вход - последовательно со вторым входом мультиплексора и первым выходом микроконтроллера 17, а выход - с первым входом блока индикации 14, второй вход которого - со вторым выходом дешифратора адреса, причем микроконтроллер через мультиплексную шину 13 соединен с блоком индикации 14, дешифратором адреса 15, мультиплексором 7, регистрами выдачи 9, регистрами приема 11, второй выход микроконтроллера соединен со входом ключа признака верного приема информации 10, а первый, второй и третий входы микроконтроллера соединены соответственно с ключом приема сигнала прерывания 12, кнопкой сброса 18 и формирователя опорной частоты 16, второй выход которого последовательно соединен с регистрами выдачи 9 и приема 11, коммутатор 19 через группу входов-выходов 21 соединен группой связей кодового обмена с выходами регистров выдачи 9 и ключа признака верного приема информации 10, а также со входами регистров приема 11 и ключом приема сигнала прерывания 12.

Связи в остальных имитаторах объекта самонаведения 1.1-1n аналогичны рассмотренному имитатору 1.

В предлагаемой полезной модели упрощается аппаратное и программное управление групповым имитатором, при этом повышается надежность работы имитационной аппаратуры. Высокий уровень надежности обеспечивается автоматическим тест-контролем, включаемого в работу

модуля (канала). Автономная проверка на исправность проводится каждый раз по включению питания модуля или нажатием кнопки сброс 18. Результат автономной проверки выводится в блок индикации 14 на индикаторы «Тест прошел» - «Тест не прошел». Проверке подвергаются блок имитации неисправностей 5, электронные ключи с реле б, дешифратор адреса 15, микроконтроллер 17, мультиплексор 7, мультиплексная шина 13, приемный и передающий кодовые каналы 8.

После включения питания модуля (или нажатия кнопки сброс 18) микроконтроллер 17 выдает команды на блок имитации неисправностей 5 для последовательного включения и выключения электронных ключей с реле 6. Каждое изменение состояния реле считывается микроконтроллером 17 с мультиплексора 7, после чего сравнивается ожидаемый и полученный результат.

В случае положительного результата проверки срабатывания реле, в блоке индикации 14 загорается индикатор «Тест прошел», в случае несоответствия результата - загорается индикатор «Тест не прошел».

Не зависимо от результата проверки релейной части схемы проверяется устройство кодового обмена 8. Микроконтроллер 17 записывает в регистры 9 выдающей схемы 32-х разрядное слово, включает приемную схему кодового канала на прием и выдает команду на выдачу. После получения прерывания от приемной схемы, микроконтроллер считывает из регистров 11 приемной схемы полученное слово и сравнивает его с заданным. В случае полного соответствия принятого слова выданному, в блоке индикации 14 загорается индикатор «1р». При выявлении несоответствия или при отсутствии прерывания индикатор «1р» остается в выключенном состоянии.

Рассмотрим режим тренировки, который позволяет обеспечить подготовку операторов к работе в штатных режимах. При включении системы управления в режим «Тренировка» подключается группа входов-выходов 21 с имитатором и блокируется группа входов-выходов 20 с объектом самонаведения.

Взаимодействие системы управления с имитатором осуществляется по двум кодовым и одному релейному каналам обмена. По первому кодовому каналу в имитатор через регистры приема 11 транслируется информация для выставки инерциальной системы, информация полетного задания, параметры системы управления.

По второму кодовому каналу из имитатора через регистры 9 выдается информация о результатах прохождения режима в виде одного слова о исправности (неисправности) бортового комплекса. Система управления анализирует принятое слово и, при положительном результате, продолжает выполнение заданного режима, при отрицательном исключает имитатор объекта самонаведения из дальнейшей работы. Прием и выдача информации в устройстве кодового обмена 8 осуществляется 32-х разрядным последовательным кодом на частоте 50 Кбит/с.

Достоверность принимаемой информации достигается следующими видами контроля, выполняемыми в микроконтроллере 17:

- контроль каждого слова на четность;

- контроль массива по частной контрольной сумме;

- контроль массивов по общей контрольной сумме.

При отрицательном результате контроля, передача массива повторяется, но не более 2-х раз, после чего имитатор объекта самонаведения исключается из работы.

Взаимодействие системы управления с имитатором по релейному каналу осуществляется в виде команд, поступающих в устройство обработки релейных сигналов 2:

- включить питание;

- включить телеметрическую аппаратуру;

- контроль бортового комплекса и двигателя;

- снять блокировку рабочих цепей;

- включить бортовой источник питания;

- пуск объекта самонаведения.

Из имитатора через электронные ключи и реле 6 выдаются в систему управления релейные сигналы:

- о наличии объекта самонаведения;

- о его комплектации;

- о состоянии блокировки рабочих цепей;

- о включении бортового источника питания;

- о старте объекта самонаведения.

В режиме «Тренировка» оператору системы управления представляется возможность моделировать различные виды неисправностей объекта самонаведения. Для чего в начале режима в мультиплексор имитатора записывается информация о виде и времени заданной неисправности.

Все команды и сигналы в имитатор выдаются напряжением питания постоянного тока ±27 В. Вся информация о ходе выполнения режима, включая информацию о нарушении во взаимодействии с имитатором, документируется в центральном приборе системы управления для дальнейшего анализа.

Источники информации принятые во внимание:

1. ПМ РФ №23116, кл. МПК G 09 B 9/44, 30.01.2002 Бюл. №14.

2. ПМ РФ №15146, кл. МПК G 09 B 9/00, 14.06.2000 Бюл. №26.

Групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами самонаведения, содержащий группу модулей, имитирующих работу объектов самонаведения, каждый канал которого соединен с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двухсторонних связей которого соединена с объектами самонаведения, в состав каждого модуля входит устройство обработки релейных сигналов с блоком преобразования релейных сигналов, входы которого соединены с коммутатором, а выход - с входом блока формирования релейных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом электронных ключей с реле, первая группа выходов - с коммутатором, второй вход - с выходом бортового источника питания, на вход которого подключена цепь первичного питания, вторая группа двухсторонних связей коммутатора соединена с устройством кодового обмена, причем по первому кодовому каналу поступает входная информация на регистры приема и ключ сигнала прерывания, а по второму кодовому каналу выдается информация о результатах прохождения режима от регистров выдачи и ключа признака верного приема информации, причем последовательные входы регистров приема и выдачи информации соединены с первым выходом формирователя опорной частоты, отличающийся тем, что в него введены блок имитации неисправностей релейных сигналов, мультиплексор, блок индикации, дешифратор адреса, кнопка сброса и микроконтроллер, который соединен мультиплексной шиной с регистрами приема и выдачи информации, с мультиплексором, с дешифратором адреса, с блоком индикации и блоком формирования релейных сигналов, второй выход которого соединен с первым входом блока имитации неисправностей, выход которого соединен с блоком индикации, второй вход соединен с выходом дешифратора адреса и первым входом мультиплексора, группа входов которого соединена с электронными ключами с реле, второй вход мультиплексора соединен последовательно с третьим входом блока имитации неисправностей релейных сигналов и первым выходом микроконтроллера, второй выход которого - с ключом признака верного приема информации, а первый, второй и третий входы микроконтроллера соединены соответственно с формирователем опорной частоты, ключом приема сигнала прерывания и кнопкой сброса.