Цифровой вычислительный комплекс системы управления
Полезная модель относится к области вычислительной техники и является одним из элементов систем управления.
Полезная модель предназначена для приема информации от внешних источников, ее преобразования, решения задач по использованию оружия, контроля хода его предстартовой подготовки, формированию информации для отображения на пульте оператора системы.
Техническим результатом является создание цифрового вычислительного комплекса с более широкими функциональными возможностями.
Цифровой вычислительный комплекс содержит основную и резервную часть, каждая из которых включает в себя ЭВМ, контроллеры и блоки сопряжения с источниками информации и обеспечивающими системами и элементы внешней радиальной информационной сети, обеспечивающие связь с периферийными приборами сопряжения с объектами управления. 1 о.п. ф-лы, 1 ил.
Данная Полезная модель относится к вычислительной технике, является составной частью системы управления подвижного ракетного комплекса и предназначена для приема информации от внешних источников, ее обработки, организации работы системы управления в различных режимах.
Известна система автоматизированного управления оружием [1], содержащая системную шину, посредством которой процессор через определенные устройства сопряжения взаимодействует с источниками информации, обеспечивающей системой, формирует задание для объекта управления и ведет его предстартовую подготовку.
Основными недостатками системы являются:
- отсутствие резерва по всем составляющим узлам;
- не обеспечивается залповая стрельба, т.е. система обеспечивает проведение предстартовой подготовки только одного изделия.
Известна многопроцессорная корабельная управляющая вычислительная система [2], в структуре которой можно выделить три основных составляющих:
- пульт управления;
- ядро системы (цифровой вычислительный комплекс);
- аппаратура сопряжения с объектами управления.
Цифровой вычислительный комплекс (ЦВК) включает в себя две группы устройств взаимодействующих внутри группы соответственно через первую и вторую внутреннюю интерфейсную сеть. Первая группа устройств содержит процессор, контроллер сопряжения с первой внешней интерфейсной сетью и блоки ввода данных от обеспечивающих систем и сопрягается с пультом управления. Вторая группа устройств содержит процессор, контроллеры сопряжения с первой и второй внешней интерфейсной сетью и блоки ввода данных от обеспечивающих систем и сопрягается с пультом управления (ПУ) и устройствами взаимодействия с объектами управления.
Основными недостатками системы являются:
- отсутствие резерва узлов ЦВК;
отсутствие аппаратных средств сопряжения с оконечными устройствами ПУ.
Известна командно-стрельбовая информационно-управляющая система берегового базирования [3], содержащая цифровой вычислительный контур, содержащий в себе ЭВМ, блоки цифрового ввода/вывода, внутреннюю интерфейсную магистраль, блоки сопряжения с первой и второй магистралями информационного обмена, блок релейного обмена.
Данному цифровому вычислительному контуру присущи недостатки ЦВК системы [2].
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому цифровому вычислительному комплексу является ЦБК корабельной системы выработки данных и управления [4], содержащий устройство сопряжения с источниками информации и обеспечивающими системами и внешнюю радиальную информационную сеть (ВРИС), включающие в свой состав первые и вторые (основные и резервные) блоки релейных сигналов, блоки последовательных интерфейсов, контроллеры релейного обмена, контроллеры последовательного интерфейса, коммутаторы радиальных каналов связи (РКС) внешней радиальной информационной сети, ЭВМ, состоящим из центрального процессора (ЦП), перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), первого и второго контроллеров внешней радиальной информационной сети и первой и второй внутренней информационной сети.
Основным недостатком прототипа является отсутствие средств сопряжения с основным и выносным пультами управления системы управления подвижного ракетного комплекса.
Задачей заявляемого технического решения является создание цифрового вычислительного комплекса системы управления подвижного ракетного комплекса, обеспечивающего сопряжение с оконечными устройствами основного пульта управления, выносным пультом управления (ВПУ), периферийными приборами сопряжения с объектами управления данной системы и с внешними источниками информации и обеспечивающими системами.
Указанная цель достигается тем, что в цифровой вычислительный комплекс, состоящий из первых и вторых (основных и резервных) блоков релейных сигналов, блоков последовательного интерфейса, контроллеров релейного обмена, контроллеров последовательного интерфейса, коммутаторов радиальных каналов связи внешней радиальной информационной сети, ЭВМ, состоящих из ЦП, ППЗУ, ОЗУ, первого и второго контроллеров внешней радиальной информационной сети и первой и второй внутренней информационной сети, дополнительно введены в состав первой и второй ЭВМ второе ППЗУ, контроллер видеомонитора, контроллер клавиатуры, контроллер графического манипулятора, контроллер флеш-памяти, блок управления резервом и контроллер выносного пульта управления, при этом:
в первой (второй) ЭВМ ЦП двунаправленными связями сопрягается с контроллером флеш-памяти, ОЗУ, контроллером ВПУ, через первую внутреннюю информационную сеть (ВИС 1) взаимодействует с первым ППЗУ, контроллером клавиатуры, контролером графического манипулятора, блоком управления резервом, контроллером релейного обмена и контроллером последовательного интерфейса, а через вторую внутреннюю
информационную сеть (ВИС 2) - с первым и вторым контроллером внешней радиальной информационной сети, контроллером видеомонитора, вторая двунаправленная связь которого поступает на второе ППЗУ, вторые двунаправленные связи контроллера флеш-памяти, блока управления резервом, вход контроллера клавиатуры и контроллера графического манипулятора, выход контроллера видеомонитора поступают на соответствующие устройства ПУ, радиальными каналами связи первый и второй контроллер ВРИС сопрягаются соответственно с первым и вторым (основным и резервным) коммутатором РКС, контроллер ВПУ второй двунаправленной связью сопрягается с ВПУ;
первые (вторые) контроллер релейного обмена и контроллер последовательного интерфейса второй двунаправленной связью сопрягаются соответственно с первыми (вторыми) блоком релейных сигналов и блоком последовательных интерфейсов, имеющих внешние связи с источниками информации и обеспечивающими системами;
первый и второй коммутатор радиальных каналов связи имеет 16 выходных радиальных каналов связи с приборами сопряжения с объектами управления.
Предложенная структура цифрового вычислительного комплекса системы управления подвижного ракетного комплекса расширяет его функциональные возможности и обеспечивает значительное сокращение аппаратных средств пульта управления.
Последнее обстоятельство является довольно существенным для подвижного ракетного комплекса, поскольку пульт оператора располагается в кабине водителя подвижного средства, и в части минимизации габаритных размеров к нему предъявляются жесткие требования.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена структурная схема цифрового вычислительного комплекса.
На фиг.1 обозначены:
1 - первая ЭВМ;
2 - вторая ЭВМ;
2.1 - первое ППЗУ;
2.2 - контроллер клавиатуры;
2.3 - контроллер графического манипулятора;
2.4 - блок управления резервом;
2.5 - контроллер флеш-памяти;
2.6 - ОЗУ;
2.7 - ЦП;
2.8 - контроллер ВПУ;
2.9 - первый контроллер ВРИС;
2.10 - второй контроллер ВРИС;
2.11 - второе ППЗУ;
2.12 - контроллер видеомонитора;
2.13 - ВИС1;
2.14 - ВИС 2;
3 - ВРИС;
3.1 - первый коммутатор РКС;
3.2 - второй коммутатор РКС;
4.1 - первый контроллер релейного обмена;
4.2 - второй контролер релейного обмена;
5.1 - первый блок релейных сигналов;
5.2 - второй блок релейных сигналов;
6.1 - первый контроллер последовательного интерфейса;
6.2 - второй контроллер последовательного интерфейса;
7.1 - первый блок последовательных интерфейсов;
7.2 - второй блок последовательных интерфейсов.
На фиг.1:
Основную часть ЦВК составляют ЭВМ 1, коммутатор РКС 3.1, контроллер релейного обмена 4.1, блок релейных сигналов 5.1, контроллер последовательного интерфейса 6.1 и блок последовательных интерфейсов
7.1.
Резервную часть ЦВК составляют ЭВМ 2, коммутатор РКС 3.2, контроллер релейного обмена 4.2, блок релейных сигналов 5.2, контроллер последовательного интерфейса 6.2 и блок последовательных интерфейсов
7.2.
Примечание. Понятие основная (резервная) часть в данном случае указано условно. В процессе функционирования каждая из них, может быть основной или резервной.
Во второй ЭВМ 2 ЦП 2.7 двунаправленными связями сопрягается с контроллером флеш-памяти 2.5, ОЗУ 2.6, контроллером ВПУ 2.8, через ВИС1 2.13 взаимодействует с первым ППЗУ 2.1, контроллером клавиатуры 2.2, контроллером графического манипулятора 2.3, блоком управления резервом 2.4, вторым контроллером релейного обмена 4.2 и вторым контроллером последовательного интерфейса 6.2, а через ВИС 2 2.14 - с первым 2.9 и вторым 2.10 контроллерами ВРИС, контроллером видеомонитора 2.12, вторая двунаправленная связь которого поступает на второе ППЗУ 2.11, вторые двунаправленные связи контроллера флеш-памяти 2.5, блока управления резервом 2.4, вход контроллера клавиатуры 2.2 и контроллера графического манипулятора 2.3, выход контроллера видеомонитора 2.12 поступают на соответствующие устройства ПУ, радиальными каналами связи первый 2.9 и второй 2.10 контролеры ВРИС сопрягаются соответственно с первым 3.1 и вторым 3.2 коммутатором РКС, а, контроллер ВПУ 2.8 второй двунаправленной связью сопрягается с ВПУ 1.
Примечание. Состав и информационные связи первой ЭВМ 1 идентичны составу и информационным связям второй ЭВМ 2;
первый 4.1 (второй 4.2) контроллер релейного обмена, первый 6.1 (второй 6.2) контроллер последовательного интерфейса второй
двунаправленной связью сопрягаются соответственно с первым 5.1 (вторым 5.2) блоком релейного обмена и первым 7.1 (вторым 7.2) блоком последовательных интерфейсов, имеющих внешние связи с источниками информации и обеспечивающими системами;
первый 3.1 (второй 3.2) коммутаторы РКС имеют по 16 радиальных каналов связи с приборами сопряжения с ОУ.
Предлагаемый цифровой вычислительный комплекс работает следующим образом.
Включение комплекса осуществляется оператором с пульта управления. После подачи питания каждая из ЭВМ осуществляет тестирование как собственной, так и сопрягаемой аппаратуры, и на состязательных условиях определяет, какая из них будет основной или резервной. В ЦВК возможно принудительное назначение режима работы ЭВМ с пульта управления. По завершению тестирования ЦВК передает на ПУ сообщение о готовности к работе. Работа ЦВК определяется видом (режимом) работы системы. И в этом случае она сводится к:
- приему и выполнению команд от ПУ;
- приему, обработке информации от внешних источников;
- взаимодействию с обеспечивающими системами;
- анализу информации о целях и решению задач досягаемости;
- распределению объектов управления по целям;
- формированию полетных заданий для объектов управления;
- передачу полетных заданий в приборы сопряжения с объектами управления;
- контролю предстартовой подготовки объектов управления;
- отображению хода предстартовой подготовки на пульте управления и т.д.
Обработка информации в ЭВМ 2 осуществляется ЦП 2.7, ОЗУ 2.6, ВИС 1 2.13 и ППЗУ 2.1.
Прием команд от ПУ происходит по тракту контроллер клавиатуры 2.2 (контроллер графического манипулятора 2.3) - ВИС 1 2.13 - ЦП 2.7.
При взаимодействии с обеспечивающими системами прием/передача информации идет по тракту блок релейных сигналов 5.2 - контроллер релейного обмена 4.2 - ВИС 1 2.13 - ЦП 2.7, а при взаимодействии с источниками информации задействован тракт блок последовательных интерфейсов 7.2 - контроллер последовательного интерфейса 6.2 - ВИС 1 2.13 - ЦП 2.7.
Взаимодействие между ЭВМ 2 и ЭВМ 1/приборами сопряжения с ОУ происходит по тракту ЦП 2.7 - ВИС 2 2.14 - контроллер ВРИС 2.9 (2.10) -коммутатор РКС 3.2 (3.1) - и далее соответствующие устройства в ЭВМ 1/приборах сопряжения с ОУ.
Выдача информации на отображение происходит по тракту ЦП 2.7, ОЗУ 2.6, ППЗУ 2.1 - контроллер видеомонитора 2.12, ППЗУ 2.11,
Взаимодействие с ВПУ происходит по цепи ЦП 2.7 - контроллер ВПУ 2.8.
Вариант взаимодействия устройств ЦВК рассмотренный выше предполагает, что в режиме основной работает ЭВМ 2. В случае, когда в режиме основной будет работать ЭВМ 1 будут задействованы одноименные узлы ЭВМ 1 и сопрягаемые с ней блоки ЦВК.
Представленные материалы на полезную модель позволяют сделать заключение, что с учетом существующих технологий, наличия современной элементной базы, задача изготовления и использования ЦВК системы управления подвижного ракетного комплекса вполне решаема, а предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.
Источник информации
1. Патент РФ №56673 кл. G06F 15/00, 2006 г.
2. Патент РФ №2169943 кл. G06F 15/00, 2000 г.
3. Патент РФ №20798 кл. G06F 15/00, 2000 г.
4. Патент РФ №41382 кл. G06F 15/00, 2004 г.
Цифровой вычислительный комплекс, содержащий первые и вторые (основные и резервные) блоки релейных сигналов, блоки последовательных интерфейсов, контроллеры релейного обмена, контроллеры последовательного интерфейса, коммутаторы радиальных каналов связи внешней радиальной информационной сети, ЭВМ, каждая из которых содержит центральный процессор, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, первый и второй контроллеры внешней радиальной информационной сети и первую и вторую внутренние информационные сети, отличающийся тем, что в состав первой и второй ЭВМ дополнительно введены второе перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, контроллер видеомонитора, контроллер клавиатуры, контроллер графического манипулятора, контроллер флеш-памяти, блок управления резервом и контроллер выносного пульта управления, при этом в первой (второй) ЭВМ центральный процессор двунаправленными связями сопрягается с контроллером флеш-памяти, оперативным запоминающим устройством, контроллером выносного пульта управления, через первую внутреннюю информационную сеть взаимодействует с первым перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, контроллером клавиатуры, контроллером графического манипулятора, блоком управления резервом, контроллером релейного обмена и контроллером последовательного интерфейса, а через вторую внутреннюю информационную сеть - с первым и вторым контроллерами внешней радиальной информационной сети, контроллером видеомонитора, вторая двунаправленная связь которого поступает на второе перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, вторые двунаправленные связи контроллера флеш-памяти, блока управления резервом, вход контроллера клавиатуры и контроллера графического манипулятора, выход контроллера видеомонитора поступают на соответствующие устройства пульта управления, радиальными каналами связи первый и второй контроллеры внешней радиальной информационной сети сопрягаются соответственно с первым и вторым коммутаторами радиальных каналов связи, контроллер выносного пульта управления второй двунаправленной связью сопрягается с выносным пультом управления; первый (второй) контроллер релейного обмена и контроллер последовательного интерфейса второй двунаправленной связью сопрягается соответственно с первым (вторым) блоком релейных сигналов и блоком последовательных интерфейсов, имеющих внешние связи с источниками информации и обеспечивающими системами; первый (второй) коммутатор радиальных каналов связи имеет 16 выходных радиальных каналов связи с приборами сопряжения с объектами управления.
