Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи

Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи относится к техническим средствам обучения, построенным на базе ЭВМ, и может быть использован для автоматизации обучения специалистов связи. Тренажер содержит индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. В пульт преподавателя входят персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Кроме того, между пультом преподавателя и индивидуальными устройствами тестирования включена коммутационная панель, а в каждое индивидуальное устройство тестирования введено несколько органов управления. За счет использования коммутационной панели осуществляется распределение соединительных линий, отходящих от компьютера, создается удобство в подключении к компьютеру индивидуальных устройств тестирования. Введением в них органов управления достигается имитация построения станций спутниковой связи.

Изобретение относится к техническим средствам обучения, построенным на базе ЭВМ, и может быть использовано для автоматизации обучения специалистов связи эксплуатации станции спутниковой связи, а также для дидактических исследований.

Известен компьютерный комплекс радиотелеграфистов (журнал МО СССР "Техника и вооружение" 10, 1989 г., стр.10-11 и 12, 1990 г., стр.10-12), содержащий микро ЭВМ с вмонтированной интерфейсной платой, пульт управления радиоклассом и установленные на рабочих местах обучаемых датчики кодов Морзе, подключенные к микро ЭВМ.

Основным недостатком комплекса является невозможность обучения специалистов эксплуатации станции спутниковой связи. В комплексе нет мультиплексирования в передаче сигналов от вычислительной машины, в результате чего для его монтажа требуется большое количество соединительных линий, что усложняет конструкцию.

Известен комплекс для контроля знаний обучаемых (авт. св. 2163731), содержащий персональный компьютер, индивидуальные устройства тестирования и блоки сопряжения. Каждое устройство тестирования содержит однокристальную микро ЭВМ, оперативное и постоянное запоминающие устройства, буквенно-цифровой индикатор, блок сопряжения с преобразователем сигналов, клавиатуру и звуковой сигнализатор.

Основными недостатками этого комплекса являются сложность конструкции, затрудняющая монтаж класса для обучения группы специалистов, и неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.

Известен класс для обучения телеграфистов и радиотелеграфистов (патент 73527), который содержит индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. В пульт преподавателя входят персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования, программно управляемого формирователя адресных команд, генератора сообщений и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Каждое индивидуальное устройство тестирования содержит переключатель режимов работы, головные телефоны (наушники), телеграфный аппарат, телеграфный ключ, датчик кода Морзе, устройства сопряжения с преобразователем сигналов.

Основными недостатками класса для обучения телеграфистов и радиотелеграфистов являются сложность конструкции и неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является интерактивный лекционный класс (патент 66583), содержащий индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. Пульт преподавателя включает персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Каждое индивидуальное устройство тестирования выполнено в виде одиночной кнопки.

Основными недостатками интерактивного лекционного класса является неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание простой и удобной в эксплуатации конструкции для автоматизированного обучения группы специалистов по эксплуатации станции спутниковой связи.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.

Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи содержит индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. В пульт преподавателя входят персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Кроме того, между пультом преподавателя и индивидуальными устройствами тестирования включена коммутационная панель, а в каждое индивидуальное устройство тестирования введено несколько органов управления.

За счет использования коммутационной панели осуществляется распределение соединительных линий, отходящих от компьютера, создается удобство в подключении к компьютеру индивидуальных устройств тестирования. Введением в них органов управления достигается имитация построения станций спутниковой связи.

На фиг.1 изображена структурная схема тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи; на фиг.2 - вариант схемы коммутационной панели; на фиг.3 - схема одного из индивидуальных устройств тестирования; на фиг.4 - рисунок передней панели одного из индивидуальных устройств тестирования.

Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи (фиг.1) содержит М одинаковых индивидуальных устройств тестирования 1 в составе 1.1-1.М и пульт преподавателя 2 в составе персонального компьютера 3, дисплея 4, мультимедийного проектора 5 и преобразователя сигналов 6. Преобразователь сигналов 6 содержит блок сопряжения с компьютером 7, блок сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования 8, программно управляемый коммутатор устройств тестирования 9 и электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 10. В состав тренажера входит также коммутационная панель 11, включенная между индивидуальными устройствами тестирования и пультом преподавателя.

Программно управляемый коммутатор устройств тестирования 9 содержит N одинаковых ключевых элементов 9.1-9.N. Управление этим коммутатором осуществляется с помощью блока сопряжения 7 по программе компьютера 3. Выходной сигнал каждого ключевого элемента коммутатора устройств тестирования 9 по адресным линиям воздействует на коммутационную панель 11, которая распределяет сигналы для управления индивидуальными устройствами тестирования 1.

Одноименные выходы индивидуальных устройств тестирования 1 объединены и через коммутационную панель 11 создают по линиям данных сигналы, воздействующие на блок сопряжения 8, в котором формируются данные о состоянии индивидуальных устройств тестирования, передаются в блок сопряжения с компьютером 7 и в память компьютера 3. Результаты обработки данных компьютер отображает на дисплее 4 и мультимедийном проекторе 5.

Электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 10, входящее в состав преобразователя сигналов 6, предназначено для записи программы в блок сопряжения 7 после включения питания компьютера 3.

Реализация коммутационной панели 11 и соединений ее с индивидуальными устройствами тестирования 1 на примере использования 8-битных линий данных (1-8) осуществляется по схеме, показанной на фиг.2. Шестнадцать адресных линий (9-24) перераспределяются в коммутационной панели для управления шестью индивидуальными устройствами тестирования 1.1-1.6. Каждая адресная линия подготавливает к опросу 8 бит данных. В индивидуальных устройствах тестирования используется по 21 органу управления. Первые пять индивидуальных устройства тестирования (1.1-1.5) используют по 3 адресных линии, соответствующие числам битов данных 8+8+5=21. Шестое индивидуальных устройство тестирования 1.6 использует пять адресных линий, соответствующие остаточным числам битов данных 3+3+3+3+3=15 и одну отдельную адресную линию. В итоге индивидуальное устройство тестирования 1.6 управляет 15+8=23 битами данных (лишние два бита не используются, являются резервными).

Реализация индивидуальных устройств тестирования 1 (фиг.1) может быть осуществлена на примере схемы, показанной на фиг.3 для индивидуального устройства тестирования 1.1.

Основными элементами схемы являются органы управления (S1-16, S17, S18-20, S21-24), моделирующие кнопки, тумблеры и кабельные разъемы станции спутниковой связи. Индивидуальные устройства тестирования могут быть реализованы в виде отдельных макетов, например с рисунком передней панели, показанной на фиг.4. Обозначения органов управления этого рисунка соответствуют надписям органов управления в схеме фиг.3.

Органы управления S1-16 (фиг.3) моделируют 15 кнопок блока ВПУ и кнопку НАС (фиг.4). Органы управления S18-20 (фиг.3) моделируют тумблеры включения питания блоков БСП, ПП и БППП (фиг.4). Органы управления S17 и S21-24 (фиг.3) моделируют соответствующие кабельные разъемы блоков (фиг.4).

Полупроводниковые диоды VD1-21 в схеме (фиг.3) обеспечивают развязку органов управления между собой, в результате чего при наличии 24-х линий (8 - данные, плюс 16 - адреса) по программе компьютера происходит независимый съем информации от 8×16=128 органов управления, т.е от 128/21=6 индивидуальных устройств тестирования. Коэффициент экономии в кабельных соединениях при подобной организации съема информации составляет 128/24=5,3. При использовании 32-битного съема информации и 24-х адресных линий коэффициент экономии в кабельных соединениях составит большую величину: (32х24)/(32+24)=13,7. Это будет соответствовать 768/21=36 индивидуальным устройствам тестирования.

Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи работает следующим образом.

После включения питания персональный компьютер 3 (фиг.1) подает команду блоку сопряжения с компьютером 7 на запись программы, хранящейся в электрически перепрограммируемом постоянном запоминающем устройстве 10, после чего переходит к получению данных от индивидуальных устройств тестирования 1, при котором протекают следующие процессы.

По программе компьютера 3 блок сопряжения с компьютером 7 поочередно создает импульсы, обеспечивающие с помощью коммутатора устройств тестирования 9 подключение к блоку сопряжения 8 через коммутационную панель 11 одной из N групп органов управления устройств тестирования 1 в составе К штук. В зависимости от того, замкнуты или разомкнуты цепи этих органов управления, на выходах коммутационной панели 11 и входах блока сопряжения 8 создается та или иная двоичная кодовая комбинация из К элементов. В память компьютера 3 с помощью блока сопряжения с компьютером 7 за один цикл последовательно записывается N штук К - битных слов. В итоге происходит слежение в дискретные моменты времени с требуемой частотой, определяемой программой компьютера 3, за состоянием устройств тестирования 1, число которых М может быть равно наименьшему целому частному от деления произведения N и К на число органов управления в каждом индивидуальном устройстве тестирования.

Анализ результатов слежения за состоянием органов управления осуществляется компьютером 3 в реальном масштабе времени. С использованием графических и текстовых отображений на дисплее 4 и мультимедийном проекторе 5, звуковых сообщений и распечаток выдаются индивидуальные данные о выполненных манипуляциях с органами управления, оценки за выполнения заданий, рекомендации по устранению погрешностей, рейтинговые данные о состязании и т.п.

Использование тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи возможно в самых различных режимах, определяющихся компьютерной программой. Основными из этих режимов могут быть режимы обучения, подсказки и контроля.

В режиме обучения задача обучаемых состоит в точном выполнении голосовых или текстовых команд компьютера. Например, звучит команда компьютера "Включить питание приемопередатчика". Обучаемые тумблер "Сеть" блока ПП на макете (фиг.4) должны поставить в верхнее положение. Если действие выполнено правильно, то компьютер подает следующую команду. При неправильном действии предусматривается соответствующая реакция компьютера.

В режиме «подсказка» обучаемые самостоятельно осуществляют выполнение задач по настройке станции спутниковой связи. Компьютер по результатам выполнения отдельных операций одобряет действия обучаемых или осуществляет подсказки в случае неверных операций.

Например, обучаемым поставлена задача по подготовке станции к включению для работы с оконечной аппаратурой при питании от сети переменного тока 220В.

Наиболее оптимальным порядком действий был бы следующий:

- проводом заземления соединить клемму "" блока БСП и штырь заземления "ШЗ";

- подключить питающий кабель к разъемам "ВЫХ. 27В" блока БСП и "Х2" блока БППП;

- постоянную линию связи подключить к разъемам "Х29" блока ПП и "ПЛС" блока ВПУ;

- подключить кабель к разъемам "Х28" блока ПП и "ОА" блока ТЛФ;

- подключить питающий кабель 220В к разъему "ВХ.220" блока БСП и сетевой розетке "~220В".

Причем первые из этих пунктов допустимо выполнять в произвольном порядке, а последний пункт 8 должен быть строго заключительным.

Если обучаемый это правило нарушит, то компьютер отреагирует подсказкой "Ваши действия неправильные, отключите питающий кабель от сети и выполните вначале все другие кабельные соединения!".

В режиме контроля обучаемые выполняют задание с последующей оценкой, без каких либо промежуточных реакций со стороны компьютера. Итоговые оценки определятся по нескольким критериям. Могут учитываться полнота выполнения задачи, оптимальность действий по настройке, время выполнения задачи и т.п. Компьютер может сообщить о грубых нарушениях в действиях обучаемого, дать команду на отстранение от выполнения задачи и рекомендовать перейти к режиму обучения.

Рассмотренные режимы работы тренажера программно могут быть реализованы моделированием работы, как направлений, так и сетей спутниковой связи. Причем возможен выбор для индивидуальных устройств тестирования в качестве корреспондентов самого компьютера, либо других обучаемых.

Технические возможности тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи апробированы в совокупности с программным обеспечением ("Тренажерный комплекс станции спутниковой связи". РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007610120 от 09.01.2007 г.)

Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи, содержащий индивидуальные устройства тестирования, пульт преподавателя, состоящий из персонального компьютера, дисплея, проектора и преобразователя сигналов, включающего блок сопряжения с компьютером, блок сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно-управляемый коммутатор устройств тестирования и электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, отличающийся тем, что между пультом преподавателя и индивидуальными устройствами тестирования включена коммутационная панель для распределения соединительных линий, отходящих от компьютера, а в каждое индивидуальное устройство тестирования введено несколько органов управления.