Модуль тренажа и передачи релейных команд

Авторы патента:

G06F13 - Соединение запоминающих устройств, устройств ввода-вывода или устройств центрального процессора или передача информации или других сигналов между этими устройствами (схемы интерфейса для специальных устройств ввода-вывода G06F 3/00; мультипроцессорные системы G06F 15/16; передача цифровой информации вообще H04L; избирательные устройства H04Q)

Данное техническое решение относится к области вычислительной техники, а именно, к автоматизированным системам управления специального назначения. Модуль тренажа и передачи релейных команд предназначен для работы в составе системного блока ЭВМ "Багет 01 08" специализированной цифровой вычислительной системы (ЦВС). Модуль, совместно с программным обеспечением (ПО) изделия, представляет собой тренировочное устройство, которое обеспечивает работу зенитно-самоходной установки (ЗСУ) в режиме тренировки расчета (оператора поиска-наводчика и оператора дальности) по имитируемой ЦВС первичной радиолокационной обстановке без включения передающего устройства радиолокационного приборного комплекса (РПК) ЗСУ. Модуль выполнен на базе двухслойной печатной платы формата 160×233 мм и занимает в системном блоке ЭВМ одно установочное место. Имитатор радиолокационной обстановки (РЛО) модуля по данным, выдаваемым с ЭВМ, обеспечивает выдачу на аппаратуру РЛС импульсов для формирования на экране индикатора кругового обзора (ИКО) сектора пассивных помех (СПП), сектора местных помех (СМП), сектора шумовых помех (СШП) и пяти отметок целей (ОЦ). При совпадении текущего азимута антенны РЛС с азимутом ОЦ или сектора помех имитатор выдает на РЛС с частотой запуска следующие сигналы амплитудой от 2,4 до 3,8 В: а) импульсы пяти отметок целей длительностью 0,5 мкс с задержкой относительно фронта импульса запуска соответствующей дальности до цели, при попадании угломестного сектора отметки цели в сектор сканирования луча антенны по углу места; б) импульсы сектора пассивных помех (СПП) длительностью пропорциональной разности между конечной и начальной дальностью [DкСПП - DнСПП], задержанные относительно переднего фронта импульса запуска на время, соответствующее дальности DнСПП, при попадании сектора пассивных помех в сектор сканирования луча по углу места; в) импульсы сектора местных помех длительностью пропорциональной разности между конечной и начальной дальностью [DкСМП - DнСМП], задержанные относительно переднего фронта импульса запуска на время, соответствующее дальности DнСМП. Положение помехи по углу места 1_k=0; г) сигнал релейной команды включения сектора шумовых помех. Модуль обеспечивает преобразование поступающих на него от танковой навигационной аппаратуры (ТНА) по цепям "±Х", "±Y" импульсов изменения координат в двоичный код текущих координат X, Y и выдачу их на шину ЭВМ. Обеспечивается установка исходных значений X, Y со стороны ЭВМ. Модуль обеспечивает хранение позиционных кодов релейных команд, формируемых ЭВМ, и выдачу их на блок релейных команд (до восьми команд), а также ввод в ЭВМ команд, поступающих из блока релейных команд (до восьми команд).

Область техники

Данное техническое решение относится к области вычислительной техники, а именно, к автоматизированным системам управления специального назначения.

Уровень техники

Аналогом данного технического решения является УПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ (свидетельство на полезную модель RU 20972 U1, заявка 2001115240/20 от 04.06.2001 г., МПК G01S 13/56, G06F 15/16 H04J 9/00 опубликовано 10.12.2001 г, бюл. 34), а именно, модуль аналого-цифровых преобразователей азимута и эхо и модуль сопряжения с танковой навигационной аппаратурой и каналом связи автоматической системы передачи данных, позволяющей реализовать технические требования, предъявляемые к заявляемому модулю тренажа и передачи релейных команд лишь частично, не в полном объеме. При этом использована устаревшая элементная база, приводящая к неприемлемым эксплуатационным характеристикам.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является ЦИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ (свидетельство на полезную модель RU 20971 U1, заявка 200111631 от 28.05.2001 г., МПК G01S 13/56, G06F 13/00, H04J 9/00, опубликовано 10.12.2001 г., бюл. 34), в составе которого имеются:

модуль релейных команд, который «содержит узел опторазвязок, узел формирования релейных выходов, узел проводных линий связи телекодовой информации, входы и выходы которых являются соответственно входами и выходами модуля»;

тренировочный модуль, который «содержит схему сравнения адреса модуля, дешифратор адреса регистра, первый шинный формирователь, первые входы которых подключены к системной шине, второй шинный формирователь, входы которого соединены с выходами модуля релейных команд, переключатель адреса, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения адреса модуля, регистры слова, два входа которых соединены соответственно с выходом дешифратора адреса регистра и первого и второго шинных формирователей, регистр команд, входы которого подключены к выходам первого и второго шинных формирователей, а выход - к первому выходу модуля, счетчик Х и счетчик Y, три входа которых соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей, дешифратора адреса регистра и третьей группой входов модуля (от модуля релейных команд), а выходы с входами регистров слова и команд, генератор с автоподстройкой, первый счетчик , соединенный с выходом генератора с автоподстройкой, схему управления, входы которой являются четвертыми входами модуля, а два выхода соединены соответственно с входом генератора с автоподстройкой и вторым входом первого счетчика , второй счетчик D, два входа которого соединены с пятым входом модуля, первая схема сравнения и вторая схема сравнения D, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков и D, а вторые входы - с выходом регистров слова, выходной формирователь, два входа которого соединены с выходами первой и второй D схем сравнения, а выход является вторым выходом модуля, подключенным к радиолокационной станции»;

узел формирования релейных выходов, «содержит m каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного согласующего каскада на триггере Шмидта, формирователя вытекающего тока и реле, вход и выход соответственно входного согласующего каскада и реле являются входом и выходом узла.

Недостатком прототипа является избыточность и усложненность схемного решения, реализация требуемых функций в нескольких конструктивных единицах, применение устаревшей элементной базы.

Сущность полезной модели

Известный модуль тренажа и передачи релейных команд, содержит шинные формирователи модификатора адреса (ШФ-D1), шинные формирователи адреса электронной вычислительной машины ЭВМ (ШФ-D2, D3), шинные формирователи служебных сигналов магистрали VME (Ф-D8, ШФ-D6), шинные формирователи данных ЭВМ (ШФ-D4, D5), подключенные к магистрали VME, входные формирователи сигналов электромагнитного модуля замены ЭМЗ устройства ввода-вывода Р909 (ШФ-D9, D10.1) и выходные формирователи сигналов ЭМЗ устройства ввода-вывода Р909 (ШФ-D10.2, D18), соединенные соответственно в входом и выходом модуля для подключения к устройству ввода-вывода Р909, входные формирователи сигналов танковой навигационной аппаратуры ТНА (ШФ-D12), соединенные с выходами модуля +Х, -X, +Y, -Y для подключения к ТНА, входные формирователи сигналов радиолокационной станции РЛС (ШФ-D11), соединенные со входами модуля для подключения к РЛС, импульс начала качания ИНК, импульс качания ИК, импульс конца качания ИКК, импульс запуска ИЗ, генератор, управляемый напряжением (G-D16), первые входы которого соединены с первыми выходами входных формирователей сигналов РЛС, счетчик угла места антенны (Cч.-D7), вход которого соединен с выходом генератора G-D16, узел сравнения углов места секторов отметок и секторов помех с текущим углом места луча антенны (Cч.-D7), два входа которого соединены соответственно с выходом счетчика угла места антенны (Cч.-D7) и входом модуля угла места , автогенератор несущей частоты 12 МГц (G-D13), счетчик текущей дальности (CчD-D7), два входа которого соединены соответственно со вторым выходом входных формирователей сигналов РЛС (ШФ-D11) и автогенератора несущей частоты 12 МГц (G-D13), узел сравнения дальности отметок с текущей дальностью развертки, два входа которого соединены соответственно с выходом счетчика текущей дальности (CчD-D7) и входом модуля сигнала дальности D, формирователь выходных сигналов имитатора (Ф-D14, D15), два входа которого соединены соответственно с выходами узла сравнения угла места (Cч.-D7) и узла сравнения дальности (CD-D7), а выход с выходом модуля для подключения сигналов имитатора радиолокационной обстановки РЛО, отметка цели ОЦ, сектор пассивных помех СПП, сектор местных помех СМП, сектор шумовых помех СШП.

Целью создания заявляемого технического решения является разработка компактного мобильного изделия на современных электрорадиоэлементах для использования в мобильных средствах с приемлемыми массо-габаритными параметрами.

Модуль дополнительно содержит программируемую логическую интегральную схему ПЛИС, в которой реализованы схема выбора модуля (ВМ), два входа которой соединены соответственно с выходами шинных формирователей модификатора адреса (ШФ-D1) и шинных формирователей адреса ЭВМ (ШФ-D2, D3), схема подтверждения адресата (АСК), выход которой соединен с выходом шинных формирователей служебных сигналов (Ф-D8), а вход с выходом схемы выбора модуля (ВМ), схема определения операции запись/чтение (Сх Wr/Rd), два входа которого соединены соответственно с выходом схемы выбора модуля (ВМ) и выходом шинных формирователей служебных сигналов (ШФ-D6), внутреннюю интерфейсную шину (ВШ), соединенную входом-выходом с выходом-входом шинных формирователей данных ЭВМ (ШФ-D4, D5), регистры дальность отметок целей и секторов помех (PгD), вход которой соединен с выходом схемы служебных сигналов (Сх Wr/Rd), вход/выход с внутренней магистралью и выходом дальности модуля D, регистры начального и конечного угла места целей и секторов помех (Pг), соединенных магистралью ПЛИС, а выход с выходом угла модуля , регистр входных команд (РгРкВх), вход-выход которого соединен с внутренней магистралью ПЛИС, а вход с выходом входных формирователей сигналов ЭМЗ Р909 (D9, D10.1), регистр выходных команд (РгРкВых), вход-выход которых соединен с внутренней магистралью ПЛИС, а выход с выходными формирователями сигналов ЭМЗ Р909 (D10.2, D18), регистр меток ОЦ, СПП, СМП, СШП (РгМ), регистры счетчика текущих координат танковой навигационной аппаратуры (ТНА) (Рг/СчХ) и (Рг/СчY), входы которого соединены соответственно с выходами выходных формирователей сигналов ТНА (ШФ-D12), постоянное запоминающее устройство ПЗУ для конфигурирования программируемой логической схемы ПЛИС (ПЗУ-D17).

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

На фиг.1 приведена структурная схема модуля тренажа и передачи релейных команд.

Пример варианта выполнения устройства

На структурной схеме модуля тренажа и передачи релейных команд (фиг.1) обозначены: 1 - шина ЭВМ - магистраль VME; 2 - шинные формирователи модификатора адреса D1; 3 - шинные формирователи адреса ЭВМ D2, D3; 4, 5 - шинные формирователи служебных сигналов магистрали VME D6, D8; 6 - шинные формирователи данных ЭВМ D4, D5; 7 - схема выбора модуля (ВМ); 8 - схема подтверждения; 9 - схема подтверждения операции запись/чтение; 10 - регистры дальности отметок целей и секторов помех PгD; 11 - регистры начального и конечного угла места целей и секторов помех СПП и СШП Рг.; 12 - регистр входных команд РгРКВх; 13 - регистр выходных команд РгРКВых; 14 - регистр меток ОЦ, СПП, СМП, СШП Рг.М; 15, 16 - регистры/счетчики текущих координат ТНА Рг/СчХ, Рг/СчY; 17 - программируемая логическая интегрируемая схема (ПЛИС) D7; 18 - входные формирователи сигналов ЭМЗ Р909 D9, D10.1; 19 - выходные формирователи сигналов ЭМЗ Р909 D10.2, D18; 21 - входные формирователи сигналов РЛС (триггеры Шмитта) D11; 22 - генератор, управляемый напряжением D16; 23 - счетчик угла места антенны Сч.; 24 - узел сравнения углов места секторов отметок и секторов помех с текущим углом места луча антенны С; 25 - формирователь выходных сигналов имитатора D14, D15; 26 - ПЗУ для конфигурирования ПЛИС D17; 27 - автогенератор несущей частоты 12 МГц D13; 20 - входные формирователи сигналов ТНА (триггеры Шмитта) D12; 28 - счетчик текущей дальности Сч.D; 29 - узел сравнения дальности отметок с текущей дальностью развертки CD.

Назначение и технические данные

Модуль тренажа и передачи релейных команд предназначен для работы в составе системного блока ЭВМ "Багет 01 08" специализированной цифровой вычислительной системы (ЦВС).

Модуль, совместно с программным обеспечением (ПО) изделия, представляет собой тренировочное устройство, которое обеспечивает работу зенитно-самоходной установки (ЗСУ) в режиме тренировки расчета (оператора поиска-наводчика и оператора дальности) по имитируемой ЦВС первичной радиолокационной обстановке без включения передающего устройства радиолокационного приборного комплекса (РПК) ЗСУ. Модуль выполнен на базе двухслойной печатной платы формата 160х233 мм и занимает в системном блоке ЭВМ одно установочное место.

На лицевой панели модуля установлены два разъема типа СНП268 (Х3, Х4) для подключения сигналов от радиолокационной станции (РЛС) и блока релейных команд (БРК).

К шине ЭВМ модуль подключается через два девяностошестиконтактных разъема типа СНП306.

Масса модуля не превышает 0,3 кг.

Имитатор радиолокационной обстановки (РЛО) модуля по данным, выдаваемым с ЭВМ, обеспечивает выдачу на аппаратуру РЛС импульсов для формирования на экране индикатора кругового обзора (ИКО) сектора пассивных помех (СПП), сектора местных помех (СМП), сектора шумовых помех (СШП) и пяти отметок целей (ОЦ).

При совпадении текущего азимута антенны РЛС с азимутом ОЦ или сектора помех имитатор выдает на РЛС с частотой запуска следующие сигналы амплитудой от 2,4 до 3,8 В:

а) импульсы пяти отметок целей длительностью 0,5 мкс с задержкой относительно фронта импульса запуска соответствующей дальности до цели, при попадании угломестного сектора отметки цели в сектор сканирования луча антенны по углу места;

б) импульсы сектора пассивных помех (СПП) длительностью пропорциональной разности между конечной и начальной дальностью [DкСПП - DнCПП], задержанные относительно переднего фронта импульса запуска на время, соответствующее дальности Dн СПП, при попадании сектора пассивных помех в сектор сканирования луча по углу места;

в) импульсы сектора местных помех длительностью пропорциональной разности между конечной и начальной дальностью [DкСМП - DнСМП], задержанные относительно переднего фронта импульса запуска на время, соответствующее дальности DнCMП. Положение помехи по углу места 1_k=0;

г) сигнал релейной команды включения сектора шумовых помех.

Формирование положения видеоимпульсов ОЦ по дальности обеспечивается с дискретностью 12,50 м, секторов помех - с дискретностью 100 м.

Модуль обеспечивает преобразование поступающих на него от танковой навигационной аппаратуры (ТНА) по цепям "±Х", "±Y" импульсов изменения координат в двоичный код текущих координат X, Y и выдачу их на шину ЭВМ. Обеспечивается установка исходных значений X, Y со стороны ЭВМ.

Дискретность X, Y - 10 м, пределы изменения ±81,920 км.

Отрицательные значения X, Y передаются в дополнительном коде.

Три старших бита кода X, Y - знаковые.

Модуль обеспечивает хранение позиционных кодов релейных команд, формируемых ЭВМ, и выдачу их на блок релейных команд (до восьми команд), а также ввод в ЭВМ команд, поступающих с блока релейных команд (до восьми команд).

Напряжение питания модуля +5 В, ток потребления - не более 200 мА.

Масса модуля не превышает 0,3 кг.

Условия эксплуатации модуля:

- диапазон рабочих температур от минус 20 до плюс 50°С;

- относительная повышенная влажность (при температуре 35°С) 98%;

- атмосферное пониженное давление 60 кПа (450 мм рт.ст.);

- синусоидальная вибрация в диапазоне частот от 10 до 120 Гц с амплитудой ускорения 4 g;

- механический удар многократного действия с пиковым ударным ускорением 15 g и длительностью от 5 до 15 мс.

Средняя наработка на отказ модуля составляет не менее 50000 ч.

Взаимодействие модуля с ЭВМ

Обмен между ЭВМ и модулем производится по инициативе ЭВМ в цикле двухбайтового доступа в области адресного пространства: 100 Н.

Адрес модуля задается программируемой константой в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС).

Модуль содержит 19 регистров доступных ЭВМ по записи и чтению, кроме регистра входных команд, доступного только по чтению.

Для обеспечения работы ЦВС в режиме тренировки расчета центральный процессор системного блока ЭВМ "Багет" выдает на имитатор РЛО модуля следующие данные:

- дальность пяти имитируемых отметок целей - Dц с дискретностью 3,125 м в диапазоне от нуля до 19,2 км;

- дальность начальную и дальность конечную сектора пассивных и сектора местных помех (СПП и СМП) - Dн спп, Dк спп, Dн смп, Dк смп с дискретностью в диапазоне от нуля до 19,2 км;

- углы места начала и конца секторов отметок целей и СПП - н, _котносительно верхней границы сектора сканирования антенны РЛС с дискретностью 0,059 градуса в диапазоне от нуля до 15 градусов;

- метки наличия ОЦ, СПП, СМП и СШП на текущем азимуте антенны РЛС.

Значения дальностей и углов места целей и секторов помех СПП, СШП выдаются на регистры имитатора РЛО по мере обновления этих значений. Значения дальностей СМП выдаются по мере изменения их на текущем азимуте.

Метки наличия отметок целей и секторов помех (СПП, СМП, СШП) формируются и выдаются при наличии секторов целей или помех на текущем азимуте, причем, метка СМП выдается только если угол места оси антенны РЛС меньше 7,5 градусов (угол места СМП равен нулю).

Релейные команды выдаются с магистрали ЭВМ на регистр выходных релейных команд имитатора.

Релейные команды вводятся в ЭВМ с регистра входных релейных команд.

Устройство сопряжения с ТНА имеет счетчики текущих координат Хт, Yт. Счетчики X, Y доступны ЭВМ по чтению и могут использоваться для контроля тракта обмена имитатора с ЭВМ.

Взаимодействие модуля с радиолокационной станцией осуществляется с использованием сигналов:

ИНК - импульс начала качания,

ИК - импульс качания,

ИКК - импульс конца качания,

ИЗ - импульс запуска.

Взаимодействие модуля с блоком релейных команд (БРК)

Обмен данными с блоком релейных команд (БРК) производится сигналами с уровнями ТТЛ - логики через разъем Х3 модуля типа СНП268-37.

Активный уровень сигналов на входе модуля - низкий.

Сигналы X, Y представляют собой импульсы, выдаваемые с ТНА при прохождении каждых десяти метров пути.

С выхода модуля команды выдаются на БРК потенциалами низкого уровня.

Промышленная применимость

Данное техническое решение промышленно реализуемо, выполнено на современных электрорадиоэлементах, компактно, обладает минимальными массо-габаритными характеристиками, позволяющими его использовать в жестких климатических и эксплуатационных условиях.

Модуль тренажа и передачи релейных команд, содержащий шинные формирователи модификатора адреса (ШФ-D1), шинные формирователи адреса электронной вычислительной машины ЭВМ (ШФ-D2, D3), шинные формирователи служебных сигналов магистрали VME (Ф-D8, ШФ-D6), шинные формирователи данных ЭВМ (ШФ-D4, D5), подключенные к магистрали VME, входные формирователи сигналов электромагнитного модуля замены ЭМЗ устройства ввода-вывода Р909 (ШФ-D9, D10.1) и выходные формирователи сигналов ЭМЗ устройства ввода-вывода Р909 (ШФ-D10.2, D18), соединенные соответственно с входом и выходом модуля для подключения к устройству ввода-вывода Р909, входные формирователи сигналов танковой навигационной аппаратуры ТНА (ШФ-D12), соединенные с выходами модуля +Х, -X, +Y, -Y для подключения к ТНА, входные формирователи сигналов радиолокационной станции РЛС (ШФ-D11), соединенные со входами модуля для подключения к РЛС, импульс начала качания ИНК, импульс качания ИК, импульс конца качания ИКК, импульс запуска ИЗ, генератор, управляемый напряжением (G-D16), первые входы которого соединены с первыми выходами входных формирователей сигналов РЛС, счетчик угла места антенны (Сч.-D7), вход которого соединен с выходом генератора G-D16, узел сравнения углов места секторов отметок и секторов помех с текущим углом места луча антенны (Сч.-D7), два входа которого соединены соответственно с выходом счетчика угла места антенны (Сч.-D7) и входом модуля угла места , автогенератор несущей частоты 12 МГц (G-D13), счетчик текущей дальности (CчD-D7), два входа которого соединены соответственно со вторым выходом входных формирователей сигналов РЛС (ШФ-D11) и автогенератора несущей частоты 12 МГц (G-D13), узел сравнения дальности отметок (CD-D7) с текущей дальностью развертки, два входа которого соединены соответственно с выходом счетчика текущей дальности (CчD-D7) и входом модуля сигнала дальности D, формирователь выходных сигналов имитатора (Ф-D14, D15), два входа которого соединены соответственно с выходами узла сравнения угла места (Сч.-D7) и узла сравнения дальности (CD-D7), а выход с выходом модуля для подключения сигналов имитатора радиолокационной обстановки РЛО, отметка цели ОЦ, сектор пассивных помех СПП, сектор местных помех СМП, сектор шумовых помех СШП, отличающийся тем, что модуль дополнительно содержит программируемую логическую интегральную схему ПЛИС, в которой реализованы схема выбора модуля (ВМ), два входа которой соединены соответственно с выходами шинных формирователей модификатора адреса (ШФ-D1) и шинных формирователей адреса ЭВМ (ШФ-D2, D3), схема подтверждения адресата (АСК), выход которой соединен с выходом шинных формирователей служебных сигналов (Ф-D8), а вход с выходом схемы выбора модуля (ВМ), схема определения операции запись/чтение (Сх Wr/Rd), два входа которого соединены соответственно с выходом схемы выбора модуля (ВМ) и выходом шинных формирователей служебных сигналов (ШФ-D6), внутреннюю интерфейсную шину (ВШ), соединенную входом-выходом с выходом-входом шинных формирователей данных ЭВМ (ШФ-D4, D5), регистры дальность отметок целей и секторов помех (PгD), вход которой соединен с выходом схемы служебных сигналов (Сх Wr/Rd), вход/выход с внутренней магистралью и выходом дальности модуля D, регистры начального и конечного угла места целей и секторов помех (Рг), соединенных магистралью ПЛИС, а выход с выходом угла модуля , регистр входных команд (РгРкВх), вход-выход которого соединен с внутренней магистралью ПЛИС, а вход с выходом входных формирователей сигналов ЭМЗ Р909 (D9, D10.1), регистр выходных команд (РгРкВых), вход-выход которых соединен с внутренней магистралью ПЛИС, а выход с выходными формирователями сигналов ЭМЗ Р909 (D10.2, D18), регистр меток ОЦ, СПП, СМП, СШП (РгМ), регистры счетчика текущих координат танковой навигационной аппаратуры (ТНА) (Рг/СчХ) и (Рг/СчУ), входы которого соединены соответственно с выходами выходных формирователей сигналов ТНА (ШФ-D12), постоянное запоминающее устройство ПЗУ для конфигурирования программируемой логической схемы ПЛИС (ПЗУ-D17).