КОМПЛЕКС КОНТРОЛЬНО-ПРОВЕРОЧНОЙ АППАРАТУРЫ БОРТОВЫХ СИСТЕМ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к комплексным контрольно-проверочным системам, а именно к системам для наземного контроля исправности бортовых систем беспилотных летательных аппаратов, оснащенных автономной системой управления на базе вычислительных средств и радиолокационным визиром.
Известно устройство наземного контроля радиолокационных систем управления [1], включающее радиолокационную систему управления, соединенную через устройство сопряжения с устройством регистрации, группу имитаторов, воспроизводящих зондирующий сигнал, уводящий сигнал, прицельный сигнал, многократный сигнал и шумовой сигнал, а также вычислители сигналов управления, сигналов исполнительных устройств и навигационных сигналов, блок контроля и коммутации и блок управления.
Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, не позволяющие использовать устройство для комплексной проверки всех бортовых систем беспилотного летательного аппарата.
Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемой полезной модели, является комплекс [2] для проверки бортовых систем беспилотного летательного аппарата.
Комплекс по прототипу содержит имитатор цели с контрольной антенной, связанной по радиоканалу с антенной радиолокационного визира БПЛА, пульт управления, выполненный с возможностью задания программы проверки и отображения информации, устройство гарантированного электропитания, устройство коммутации, а также объединенные в локальную сеть с пультом управления посредством интерфейсных магистралей информационного обмена и концентратора локальной сети устройство контроля системы управления, устройство контроля электрооборудования и устройство самоконтроля.
Недостатками комплекса по прототипу являются:
- неэффективное использование постоянно задействованного имитатора цели,
- неоднородность структуры вычислительных устройств комплекса,
- недостаточно высокая надежность устройства коммутации, построенного с использованием электромеханических реле.
Задачей полезной модели является обеспечение высокой надежности и достоверности результатов комплексной проверки систем БПЛА при одновременном упрощении структуры комплекса.
Для достижения заявленного технического результата в комплексе контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) бортовых систем беспилотного летательного аппарата (БПЛА), содержащем имитатор цели с контрольной антенной, связанной посредством радиоканала с антенной радиолокационного визира БПЛА, выход сигналов опорной частоты которого соединен с опорным входом имитатора цели, устройство коммутации, соединенное с бортразъемом БПЛА посредством кабеля цепей соединения с контрольными точками электрооборудования, кабеля цепей передачи команд и кабеля сигнальных цепей, пульт управления и объединенные с ним в локальную вычислительную сеть (ЛВС) посредством интерфейсных магистралей ЛВС, соединенных в концентраторе ЛВС по схеме «звезда», устройство контроля системы управления, устройство контроля электрооборудования и устройство самоконтроля, каждое из которых содержит устройство гальванической развязки, релейный передатчик команд и контрольный процессор, выполненный на основе электронно-вычислительной машины (ЭВМ), к системной шине которой подключены контроллер ЛВС, соединенный с соответствующей интерфейсной магистралью ЛВС, устройство дискретного ввода-вывода и устройство мониторинга, соединенное посредством соответствующей интерфейсной магистрали последовательного канала с входом-выходом интерфейса последовательного канала пульта управления, кроме этого, устройство контроля системы управления содержит мультиплексор, входы которого образуют входы измеряемых сигналов устройства контроля системы управления, а к системным шинам ЭВМ контрольного процессора устройства контроля системы управления и контрольного процессора устройства самоконтроля подключены адаптеры мультиплексного канала, при этом в штатном режиме работы комплекса через адаптер мультиплексного канала контрольного процессора устройства контроля системы управления осуществляется информационный обмен с бортовой ЭВМ системы управления БПЛА, а в режиме самоконтроля через адаптеры мультиплексных каналов осуществляется информационный обмен между контрольными процессорами устройства контроля системы управления и устройства самоконтроля, кроме этого, входы релейных передатчиков команд и выходы устройств гальванической развязки устройства контроля системы управления, устройства контроля электрооборудования и устройства самоконтроля соединены соответственно с выходами сигналов
управления релейными передатчиками и входами чтения релейных сигналов устройства дискретного ввода-вывода соответствующего контрольного процессора, а выходы релейных передатчиков команд, образующие выходы команд, и входы устройств гальванической развязки, образующие входы релейных сигналов устройства контроля системы управления, устройства контроля электрооборудования и устройства самоконтроля, соединены с соответствующими входами и выходами устройства коммутации, в контрольные процессоры устройства контроля системы управления и устройства самоконтроля введены последовательно соединенные блок аналоговых нормализаторов и анализатор аналоговых сигналов, выход которого соединен с системной шиной соответствующего контрольного процессора, выход мультиплексора устройства контроля системы управления соединен с входом блока аналоговых нормализаторов контрольного процессора устройства контроля системы управления, в устройство контроля электрооборудования введены мультиплексор, входы которого образуют входы сигналов контрольных точек устройства контроля электрооборудования, и соединенное с выходом мультиплексора устройство контроля сообщений контрольных точек, выход которого соединен с одним из входов блока аналоговых нормализаторов контрольного процессора устройства контроля электрооборудования, другие входы которого образуют входы измеряемых потенциалов устройства контроля электрооборудования, в устройство самоконтроля введен мультиплексор, вход которого соединен с источником напряжения постоянного тока, а выходы образуют выходы сигналов для измерения устройства самоконтроля, при этом устройство коммутации, выполненное в виде набора клеммных колодок, содержит блок коммутации контрольных точек, через который входы сигналов контрольных точек устройства контроля электрооборудования соединены с соответствующими цепями кабеля цепей соединения с контрольными точками электрооборудования, блок коммутации команд, через который выходы команд устройства контроля системы управления и устройства контроля электрооборудования соединены с соответствующими цепями кабеля цепей передачи команд, блок коммутации сигналов, через который входы релейных и измеряемых сигналов устройства контроля системы управления и входы релейных сигналов и измеряемых потенциалов устройства контроля электрооборудования соединены с соответствующими цепями кабеля сигнальных цепей, блок коммутации имитируемых команд и напряжений, к соответствующим входам которого подключены выходы сигналов для измерения устройства самоконтроля и его выходы команд, блок коммутации имитируемых команд, к выходам
которого подключены входы релейных сигналов устройства самоконтроля, и блок коммутации имитируемых контрольных точек, выходы которого в режиме самоконтроля комплекса соединяются с входами блока коммутации контрольных точек посредством кабеля цепей соединения с контрольными точкам электрооборудования, который вместе с кабелем цепей передачи команд и кабелем сигнальных цепей отключается от бортразъема БПЛА, при этом выходы блока коммутации имитируемых команд и напряжений соединяются посредством кабеля сигнальных цепей с входами блока коммутации сигналов, а входы блока коммутации имитируемых команд соединяются посредством кабеля цепей передачи команд с выходами блока коммутации команд, кроме этого, адресные входы мультиплексоров устройства контроля системы управления, устройства контроля электрооборудования и устройства самоконтроля соединены с выходами сигналов управления мультиплексором устройства дискретного ввода-вывода соответствующего контрольного процессора, а управляющий вход имитатора цели подключен к соответствующему выходу релейного передатчика команд устройства контроля системы управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - структурная схема комплекса,
фиг.2 - обобщенная структурная схема бортовых систем беспилотного летательного аппарата,
фиг.3 - структурная схема имитатора цели,
фиг.4 - структурная схема устройства контроля системы управления,
фиг.5 - структурная схема устройства контроля электрооборудования,
фиг.6 - структурная схема устройства самоконтроля,
фиг.7 - структурная схема устройства гарантированного электропитания,
фиг.8 - структурная схема пульта управления.
На фиг.1 структурной схемы комплекса для проверки бортовых систем БПЛА приняты следующие обозначения:
1 - контрольная антенна,
2 - беспилотный летательный аппарат (БПЛА),
3 - устройство коммутации,
4 - имитатор цели,
5 - устройство контроля системы управления (СУ),
6 - устройство контроля электрооборудования (ЭО),
7 - устройство самоконтроля,
8 - устройство гарантированного электропитания,
9 - концентратор локальной вычислительной сети (ЛВС),
10 - пульт управления,
11, 12, 13, 14 - интерфейсные магистрали ЛВС (Ethernet),
15 - интерфейсная магистраль мультиплексного канала по ГОСТ 26765.52-87 (MIL-STD-1553B),
16, 17, 18 - интерфейсные магистрали последовательных каналов RS-485,
19 - бортразъем БПЛА,
20 - кабель цепей соединения с контрольными точками электрооборудования,
21 - кабель цепей передачи команд,
22 - кабель сигнальных цепей,
23 - блок коммутации контрольных точек,
24 - блок коммутации команд,
25 - блок коммутации сигналов,
26 - блок коммутации имитируемых команд и напряжений,
27 - блок коммутации имитируемых команд,
28 - блок коммутации имитируемых контрольных точек.
Согласно фиг.1 контрольная антенна 1, конструктивно объединенная с имитатором 4 цели, связана посредством радиоканала с БПЛА 2, а именно, с антенной радиолокационного визира системы управления БПЛА. Выход сигналов опорной частоты радиолокационного визира соединен с опорным входом (Оп) имитатора 4 цели, управляющий вход (У) которого соединен с соответствующим (четвертым) выходом устройства 5 контроля системы управления, первый интерфейсный вход-выход которого соединен посредством интерфейсной магистрали 15 мультиплексного канала с соответствующим входом-выходом бортовой вычислительной системы БПЛА 2.
Устройство 3 коммутации выполнено в виде набора однотипных клеммных колодок (клеммников), образующих блок 23 коммутации контрольных точек, блок 24 коммутации команд, блок 25 коммутации сигналов, блок 26 коммутации имитируемых команд и напряжений, блок 27 коммутации имитируемых команд и блок 28 коммутации имитируемых контрольных точек.
Примером реализации блоков 23,..., 28 могут служить клеммные колодки для электромонтажа 280-641 фирмы WAGO.
Входы блока 23 коммутации контрольных точек (1-й вход устройства 3 коммутации) соединены с бортразъемом 19 БПЛА посредством кабеля 20 цепей соединения с контрольными точками электрооборудования, а его выходы (4-й выход устройства 3) соединены с соответствующими входами сигналов контрольных точек (2-й вход) устройства 6 контроля электрооборудования.
Выходы блока 24 коммутации команд (2-й выход устройства 3 коммутации) соединены с бортразъемом 19 БПЛА посредством кабеля 21 цепей передачи команд, а к его входам (5-й вход устройства 3 коммутации) подключены выходы команд (3-и выходы) устройства 5 контроля СУ и устройства 6 контроля ЭО.
Входы блока 25 коммутации сигналов (3-й вход устройства 3 коммутации) соединены с бортразъемом 19 БПЛА посредством кабеля 22 сигнальных цепей, а к его выходам (6-й выход устройства 3 устройства коммутации) подключены входы измеряемых потенциалов (1-й вход) и входы релейных сигналов (4-й вход) устройства 6 контроля электрооборудования, а также входы измеряемых сигналов (2-й вход) и входы релейных сигналов (5-й вход) устройства 5 контроля СУ.
Входы блока 26 коммутации имитируемых команд и напряжений соединены с выходами сигналов для измерений (2-й выход) и выходами команд (3-й выход) устройства 7 самоконтроля, входы релейных сигналов которого (4-й вход) соединены с выходами блока 27 коммутации имитируемых команд.
Выходы блока 26 коммутации имитируемых команд и напряжений, входы блока 27 коммутации имитируемых команд и выходы блока 28 коммутации имитируемых контрольных точек в режиме самоконтроля соединяются кабелями 22, 21 и 20, как показано на фиг.1 пунктирными линиями связи, соответственно с входами блока 25 коммутации сигналов, выходами блока 24 коммутации команд и входами блока 23 коммутации контрольных точек. При этом между контактами клеммной колодки блока 28 коммутации имитируемых контрольных точек устанавливаются монтажные перемычки для имитации соединения контрольных точек электрооборудования БПЛА.
Первый интерфейсный вход-выход устройства 7 самоконтроля является входом-выходом мультиплексного канала и в режиме самоконтроля соединяется посредством интерфейсной магистрали 15 мультиплексного канала с входом-выходом мультиплексного канала (1-м) устройства 5 контроля СУ.
Интерфейсные входы-выходы последовательных каналов устройства 5 контроля системы управления, устройства 6 контроля электрооборудования и устройства 7 самоконтроля
соединены посредством интерфейсных магистралей 16, 17 и 18 последовательных каналов с соответствующими входами-выходами последовательных интерфейсов пульта 10 управления. Кроме этого, устройство 5 контроля системы управления, устройство 6 контроля электрооборудования, устройство 7 самоконтроля и пульт 10 управления объединены в локальную вычислительную сеть посредством интерфейсных магистралей 11, 12, 13 и 14 ЛВС, соединенных в концентраторе 9 ЛВС по схеме "звезда".
Входы питания (Пит) устройств 5, 6, 7 и пульта 10 управления соединены с выходом устройства 8 гарантированного электропитания, вход которого подключен к сети переменного напряжения 220 В, 50 Гц.
На фиг.2 обобщенной структурной схемы бортовых систем БПЛА приняты следующие обозначения:
29 - антенна радиолокационного визира,
30 - система управления, включающая радиолокационный визир, датчик угловых скоростей, инерциальный блок и устройство выработки сигналов управления на базе бортовой ЭВМ,
31 - устройство телеметрии,
32 - электротехническое оборудование БПЛА (далее по тексту - электрооборудование),
33 - кроссировочное устройство, выполненное в виде набора клеммных плат с монтажными перемычками,
34 - рулевые агрегаты.
Согласно фиг.2 антенна 29 соединена с системой 30 управления, а именно, с радиолокационным визиром, выход которого по сигналу опорной частоты образует одноименный выход БПЛА 2. Интерфейсный вход-выход бортовой ЭВМ системы 30 управления образует вход-выход БПЛА 2 для подключения интерфейсной магистрали 15 мультиплексного канала, а выход устройства выработки сигналов управления системы 30 управления подключен к входу рулевых агрегатов 34. Входы устройства 31 телеметрии по сигналам контролируемых параметров соединены с выходами электрооборудования 32 и системы 30 управления.
Цепи от контрольных точек электрооборудования 32, а также цепи входных и выходных сигналов релейных устройств системы 30 управления, цепи выходных контрольных сигналов устройства 31 телеметрии, электрооборудования 32 и рулевых агрегатов
34 соединены с соответствующими клеммами кроссировочного устройства 33, внешние выводы которого конструктивно оформлены в виде трехкабельного бортразъема 19, к которому подключены кабели 20, 21, 22.
На фиг.3 структурной схемы имитатора 4 цели обозначены:
35 - циркулятор,
36 - первый преобразователь частоты,
37 - первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ),
38 - линия задержки,
39 - второй УПЧ,
40 - второй преобразователь частоты.
Первое плечо циркулятора 35 через первый выход имитатора 4 цели соединено с контрольной антенной 1, второе - с сигнальным входом первого преобразователя 36 частоты, а третье - с выходом второго преобразователя 40 частоты, опорный вход которого и опорный вход первого преобразователя 36 частоты соединены с опорным входом имитатора 4 цели.
Выход первого преобразователя 36 частоты через последовательно включенные первый УПЧ 37, линию 38 задержки и второй УПЧ 39 соединен с сигнальным входом второго преобразователя 40 частоты. Входы опорного напряжения питания УПЧ 37 и 39 образуют управляющий вход (У) имитатора 4 цели.
На фиг.4 структурной схемы устройства 5 контроля системы управления обозначены:
41 - мультиплексор, выполненный, например, на основе платы релейного коммутатора аналоговых сигналив PCLD-788 фирмы Advantech,
42 - релейный передатчик команд (РПК), выполненный, например, в виде платы релейной коммутации PCLD-785 фирмы Advantech,
43 - устройство гальванической развязки (УГР), выполненное, например, в виде набора модулей дискретного ввода-вывода 70L-IDC фирмы Grayhill,
44 - контрольный процессор,
45 - электронно-вычислительная машина (ЭВМ) с системной интерфейсной магистралью (системной шиной) типа PCI, выполненная, например, на базе процессорной платы РСА-6168 фирмы Advantech,
46 - контроллер локальной вычислительной сети (Ethernet), например, модели 5500 фирмы Octagon Systems,
47 - устройство мониторинга состояния ЭВМ (далее по тексту - устройство мониторинга), выполненное, например, на основе платы PCL-752 фирмы Advantech,
48 - адаптер мультиплексного канала, выполненный, например, в виде модуля TE1-PCI фирмы Elcus,
49 - устройство дискретного ввода-вывода, выполненное, например, в виде платы PCI 1753 фирмы Advantech,
50 - блок аналоговых нормализаторов, выполненный, например, в виде набора модулей SCM5B41 фирмы DATA FORTH,
51 - анализатор аналоговых сигналов, выполненный в виде платы PCL-1800 фирмы Advantech,
52 - источник вторичного электропитания, например, типа RPS-300 фирмы Advantech,
53 - системная шина.
Согласно фиг.4 контрольный процессор 44 является ядром устройства 5 контроля системы управления и содержит ЭВМ 45, соединенную посредством системной шины 53 с контроллером 46 ЛВС, устройством 47 мониторинга, адаптером 48 мультиплексного канала, устройством 49 дискретного ввода-вывода и анализатором 51 аналоговых сигналов.
К адаптеру 48 мультиплексного канала, образующему первый интерфейсный вход-выход контрольного процессора (и устройства 5), подключена интерфейсная магистраль 15 мультиплексного канала, к выходу устройства 47 мониторинга (6-й выход контрольного процессора 44) подключена интерфейсная магистраль 16 последовательного канала, а к входу-выходу контроллера 46 локальной вычислительной сети (7-й вход-выход контрольного процессора 44) подключена интерфейсная магистраль 11 ЛВС.
Входами измеряемых сигналов (2-й вход) устройства 5 контроля системы управления являются соответствующие входы мультиплексора 41, выход которого соединен с входом блока 50 аналоговых нормализаторов, который образует второй вход контрольного процессора 44, а выход блока 50 аналоговых нормализаторов соединен с входом анализатора 51 аналоговых сигналов. Адресные входы мультиплексора 41 соединены с выходами сигналов управления мультиплексором устройства 49 дискретного ввода-вывода (5-й выход контрольного процессора 44), выходы сигналов управления релейными передатчиками которого, образующие третий выход контрольного процессора
44, соединены с входами релейного передатчика 42 команд, выходы которого образуют выходы команд (3-й выход) и выход сигнала управления имитатором (4-й выход) устройства 5 контроля системы управления.
Входы устройства 43 гальванической развязки образуют входы релейных сигналов (5-й вход) устройства 5 контроля СУ, а его выходы соединены с входами чтения релейных сигналов устройства 49 дискретного ввода вывода, образующими четвертый вход контрольного процессора 44.
Вход питания устройства 5 контроля системы управления соединен с входом вторичного источника 52 электропитания, на выходах которого формируются напряжения различных номиналов, необходимые для электропитания плат и блоков, входящих в состав контрольного процессора 44, а также мультиплексора 41, РПК 42, УГР 43, электропитание которых осуществляется по выделенным для этой цели линиям с 5-го, 4-го и 3-го выходов процессора 44.
На фиг.5 структурной схемы устройства 6 контроля электрооборудования обозначены:
54 - контрольный процессор, выполненный аналогично контрольному процессору 44,
55 - устройство гальванической развязки, выполненное аналогично УГР 43,
56 - релейный передатчик команд, выполненный аналогично РПК 42,
57 - мультиплексор, выполненный аналогично мультиплексору 41,
58 - устройство контроля сообщения контрольных точек,
59 - преобразователь сопротивление-напряжение, выполненный по схеме моста, в котором три плеча составлены из стандартных резисторов, например типа С2-29, а четвертым плечом является сопротивление между проверяемыми контрольными точками (КТ),
60 - источник напряжения постоянного тока, например, типа LXR 1101-2 фирмы POWER-ONE,
61 - ограничитель тока, в качестве которого может быть использован резистор с сопротивлением, существенно превышающим сопротивление плеча моста преобразователя 59 сопротивление-напряжение.
Согласно фиг.5 к шестому и седьмому интерфейсным входам-выходам контрольного процессора 54 подключены интерфейсная магистраль 17 последовательного канала и интерфейсная магистраль 12 локальной вычислительной сети.
Входы мультиплексора 57 образуют входы сигналов контрольных точек (2-й вход) устройства 6 контроля электрооборудования, адресные входы мультиплексора 57 соединены с выходами сигналов управления мультиплексором (5-м) контрольного процессора 54, а выход мультиплексора 57 соединен с первым входом преобразователя 59 сопротивление-напряжение, входящего в состав устройства 58 контроля сообщения контрольных точек. Второй вход преобразователя 59 сопротивление-напряжение через ограничитель 61 тока соединен с источником 60 напряжения постоянного тока, а выход подключен к одному из входов блока 50 аналоговых нормализаторов, входы которого образуют второй вход контрольного процессора 54. Остальные входы блока 50 аналоговых нормализаторов образуют входы измеряемых потенциалов устройства 6 контроля ЭО (1-й вход).
Входами релейных сигналов (4-й вход) устройства 6 контроля электрооборудования являются входы устройства 55 гальванической развязки, выходы которого соединены с четвертым входом (чтения релейных сигналов) контрольного процессора 54.
Входы релейного передатчика 56 команд соединены с выходами сигналов управления релейными передатчиками (3-й выход) контрольного процессора 54, а выходы передатчика 56 образуют выходы команд (3-й выход) устройства 6 контроля электрооборудования.
Питание УГР 55, РПК 56, мультиплексора 57 осуществляется от контрольного процессора 54 по выделенным для этой цели линиям его 4-го, 3-го и 5-го выходов, а питание устройства 58 контроля сообщения контрольных точек производится от источника 60 напряжения постоянного тока, вход которого непосредственно соединен с входом питания устройства 6.
На фиг.6 структурной схемы устройства 7 самоконтроля обозначены:
62 - контрольный процессор, выполненный аналогично контрольному процессору 44.
63 - мультиплексор, выполненный аналогично мультиплексору 41,
64 - релейный передатчик команд, выполненный аналогично РПК 42,
65 - устройство гальванической развязки, выполненное аналогично УГР 43,
66 - источник напряжения постоянного тока, например, типа LXR 1101-2 фирмы POWER-ONE.
Согласно фиг.6 к соответствующим интерфейсным входам-выходам контрольного процессора 62, являющегося ядром устройства 7, подключены интерфейсная магистраль
15 мультиплексного канала (подключается в режиме самоконтроля), интерфейсная магистраль 18 последовательного канала и интерфейсная магистраль 13 локальной вычислительной сети.
Входы устройства 65 гальванической развязки образуют входы релейных сигналов (4-й вход) устройства 7 самоконтроля, а его выходы соединены с входами чтения релейных сигналов (4-м входом) контрольного процессора 62.
Выходы сигналов управления релейными передатчиками (3-й выход) и выходы сигналов управления мультиплексором (5-й выход) контрольного процессора 62 соединены соответственно с входами релейного передатчика 64 команд и адресными входами мультиплексора 63. Выходы релейного передатчика 64 являются выходами команд (3-й выход) устройства 7 самоконтроля. Вход мультиплексора 63 соединен с источником 66 напряжения постоянного тока, вход которого подключен к входу питания устройства 7 самоконтроля. Выходы мультиплексора 63 образуют выходы сигналов для измерения (2-й выход) устройства 7 самоконтроля.
На фиг.7 структурной схемы устройства 8 гарантированного электропитания обозначены:
1
n+1
67,..., 67 - источники бесперебойного питания,
68 - панель управления,
69 -  контроллер,
70 - синхронизатор фаз.
1
n+1
n+1
1
n+1
Устройство 8 гарантированного электропитания выполнено в виде модуля (на основе составных элементов системы US 9001 фирмы РК Electronics), включающего набор из n+1 источников 67 бесперебойного питания (UPS), где n - минимальное количество источников, соответствующее потребляемой мощности. Первые входы источников 67 подключены к первичной сети, а выходы - к соответствующим входам с первого по (n+1)-й синхронизатора 70 фаз, который обеспечивает параллельную работу источников 67 на общую нагрузку. Третьи входы соответствующих источников 67,..., 67 подключены к соответствующим выходам с первого по (n+1)-й контроллера 69, под управлением которого происходит подключение резервного источника 67 взамен вышедшего из строя. Панель 68 управления, содержащая кнопки ручного управления и индикаторы, соединена соответствующими выходами с первого по (n+1)-й со вторыми входами источников 67,..., 67.
На фиг.8 структурной схемы пульта 10 управления обозначены:
71 - источник вторичного электропитания, например, типа AC/DC фирмы Artesyn,
72 - клавиатура, например, серии TKG-064 фирмы InduKey,
73 - внешний накопитель, например, серии Dual Reader фирмы SanDisk,
74 - устройство документирования, например принтер MICROLINE 520 Elyte фирмы OKI,
75 - устройство преобразования интерфейсов RS-232/485, например, типа ADAM-4520/4522 фирмы Advantech,
76 - центральная ЭВМ, выполненная в виде панельного компьютера с встроенным дисплеем, например, типа IPPC-950T фирмы Advantech,
77 - устройство дискретного ввода-вывода, например PCI 1751 фирмы Advantech,
78 - панель оператора, выполненная в виде лицевой панели с кнопками ручного ввода управляющих команд, например с использованием кнопок серии Nikkai Switches фирмы Nihon Kaiheiki,
79 - индикаторное табло,
80 - системная шина.
Согласно фиг.8 к центральной ЭВМ 76 подключены клавиатура 72, внешний накопитель 73, устройство 74 документирования и устройство 75 преобразования интерфейсов, к интерфейсным входам-выходам последовательных каналов которого пульта 10 управления, подключены интерфейсные магистрали 16, 17, 18 последовательных каналов (RS-485). К интерфейсному входу-выходу локальной вычислительной сети ЭВМ 76 подключена интерфейсная магистраль 14 ЛВС, а к системной шине 80 подключено устройство 77 дискретного ввода-вывода, соединенное входом с панелью 78 оператора, а выходом - с индикаторным табло 79.
Источник 71 вторичного электропитания, обеспечивающий подачу напряжений различных номиналов для работы блоков и устройств пульта, подключен к входу питания пульта 10 управления.
Комплекс для проверки бортовых систем беспилотного летательного аппарата работает следующим образом.
Проверяемый  беспилотный летательный аппарат (БПЛА) 2 размещается вблизи аппаратуры комплекса на расстоянии, определяемом длиной соединительных кабелей. Необходимость использования имитатора цели 4 определяется регламентом технологического
обслуживания БПЛА, определяющим объем контрольно-проверочных операций.
В случае, требующем проверки радиолокационного визира, непосредственно на корпусе БПЛА перед его антенной 29 закрепляют контрольную антенну 1, конструктивно объединенную с имитатором 4 цели. С помощью линий связи входы имитатора 4 цели соединяют соответственно с выходом сигналов опорной частоты радиолокационного визира БПЛА 2 и с соответствующим выходом релейного передатчика 42 команд устройства 5 контроля системы управления.
Кабель магистрали 15 мультиплексного канала информационного обмена соединяют с адаптером 48 мультиплексного канала устройства 5 контроля системы управления и соответствующим разъемом бортовой ЭВМ системы 30 управления БПЛА.
Кабель 20 цепей соединения с контрольными точками электрооборудования, соединенный с соответствующими входами блока 23 коммутации контрольных точек, кабель 21 цепей передачи команд, соединенный с соответствующими выходами блока 24 коммутации команд и кабель 22 сигнальных цепей, соединенный с соответствующими входами блока 25 коммутации сигналов, подключают к бортразъему 19 БПЛА.
1
n
n+1
На вход устройства 8 гарантированного электропитания подают питание от имеющихся на месте эксплуатации комплекса первичных источников электроэнергии (например, от промышленной сети). При этом устройство 8 обеспечивает стабильные значения выходных параметров независимо от наличия помех и бросков напряжения входной сети. При выходе из строя любого из источников 67,...,67 автоматически обеспечивается оперативная его замена резервньм источником 67. Наличие в источниках 67 аккумуляторных батарей гарантирует питание аппаратуры комплекса даже при полном отключении первичной сети в течение времени, достаточного для сохранения файлов и корректного отключения вычислительных машин.
Средствами пульта 10 управления выполняются следующие операции:
- ручное включение аппаратуры оператором с помощью кнопок панели 78 управления, после чего клавиатура 72, дисплей центральной ЭВМ 76 и устройство 74 документирования обеспечивают возможность использования штатных средств операционной системы для эффективного взаимодействия с оператором в каждом из предусмотренных режимов работы комплекса;
- исходное тестирование центральной ЭВМ 76 и ЭВМ 45 в контрольных процессорах 44, 54 и 62;
- первоначальная загрузка базового и технологического программного обеспечения из внешнего накопителя 73 (в дальнейшем внешний накопитель может быть использован для корректировки программно-математического обеспечения при возникновении изменений в процессе эксплуатации комплекса).
Аппаратура пульта 10 управления обеспечивает управление процессом контроля, координацию работы всего оборудования комплекса, визуальное отображение процесса контроля, его промежуточных и окончательных результатов, документирование результатов контроля, аварийное отключение электропитания, работу в качестве экспертной системы.
Программно-математическое обеспечение размещается на флэш-дисках ЭВМ контрольных процессоров 44, 54 и 62.
Координация работы устройств 5, 6 контроля системы управления и электрооборудования и устройства 7 самоконтроля обеспечивается центральной ЭВМ 76, которая объединена в локальную сеть с ЭВМ 45 контрольных процессоров 44, 54 и 62 посредством интерфейсных магистралей 11, 12, 13 и 14 и концентратора 9 локальной вычислительной сети. Непрерывный контроль вычислительных процессов производится устройствами 47 мониторинга каждого контрольного процессора 44, 54, 62, которые связаны магистралями 16, 17 и 18 последовательных каналов на базе интерфейса RS-485 с центральной ЭВМ 76.
Структура устройств, обеспечивающих в ходе проверки БПЛА 2 выдачу управляющих команд на релейные устройства бортовых систем и прием ответных сигналов от исполнительных устройств, идентична и представлена идентичными релейными передатчиками (42, 56, 64) команд и устройствами (43, 55, 65) гальванической развязки, которые взаимодействуют через устройства 49 дискретного ввода-вывода с ЭВМ 45 контрольных процессоров 44, 54 и 62.
В ходе проверки оператор задает кнопками панели 78 один из основных режимов работы: штатный контроль бортовых систем БПЛА (с имитатором цели или без) или самоконтроль комплекса. Каждый режим может выполняться в полном объеме или с ограничениями. После выбора режима с клавиатуры 72 вводятся исходные данные, соответствующие характеристикам проверяемого оборудования.
При работе в режиме штатного контроля устройством 3 коммутации реализуется разводка цепей кабелей 20, 21, 22 следующим образом:
- цепи от контрольных точек электрооборудования через блок 23 коммутации контрольных точек подключаются к входам сигналов контрольных точек мультиплексора 57 устройства 6 контроля электрооборудования;
- цепи команд через блок 24 коммутации команд подключаются к соответствующим выходам релейного передатчика 42 команд устройства 5 контроля системы управления и релейного передатчика 56 команд устройства 6 контроля электрооборудования;
- цепи сигналов, по которым передаются релейные сигналы, измеряемые сигналы телеметрии и измеряемые потенциалы, через блок 25 коммутации сигналов подключаются к входам измеряемых сигналов мультиплексора 41 и к входам релейных сигналов устройства 43 гальванической развязки устройства 5 контроля СУ, а также к входам релейных сигналов устройства 55 гальванической развязки и входам блока 50 аналоговых нормализаторов контрольного процессора 54 в устройстве 6 контроля электрооборудования.
В режиме штатного контроля БПЛА сначала выполняется проверка его электротехнических систем с помощью устройства 6 контроля электрооборудования.
Проверка исправности релейных устройств электрооборудования 32 осуществляется выдачей управляющих команд, которые формируются на соответствующих выходах релейного передатчика 56 команд в виде напряжений постоянного тока, и поступают через блок 24 коммутации команд по кабелю 21, на соответствующие внешние выводы бортразъема 19 и далее через кроссировочное устройство 33 на соответствующие релейные устройства электрооборудования 32 БПЛА.
Релейные сигналы, являющиеся ответными сигналами соответствующих исполнительных устройств электрооборудования, через кроссировочное устройство 33 по кабелю 22 поступают на соответствующие клеммы входных выводов блока 25 коммутации сигналов, и далее передаются с его выходных выводов на соответствующие входы устройства 55 гальванической развязки, с выходов которого через входы чтения релейных сигналов поступают на вторую группу входов устройства 49 дискретного ввода-вывода, связанного с системной шиной ЭВМ 45 контрольного процессора 54.
Потенциалы, требующие измерительной оценки своего значения, поступают через блок 25 коммутации сигналов непосредственно на предназначенные для этой цели входы блока 50 аналоговых нормализаторов контрольного процессора 54, образующие группу входов измеряемых потенциалов устройства 6 контроля электрооборудования.
Далее эти сигналы подаются в анализатор 51 аналоговых сигналов, подключенный своим выходом к системной шине контрольного процессора 54.
Анализатор 51 является многоканальным быстродействующим аналого-цифровым преобразователем, к каждой входной линии которого подключены компараторы с программируемыми значениями порогов срабатывания. Поэтому в случае возникновения недопустимо высоких значений контролируемых потенциалов реакция компараторов вызывает прерывание процессора ЭВМ 45 и, как следствие, снятие питания с бортовых устройств БПЛА.
С помощью устройства 58 контроля сообщения контрольных точек проверяется наличие или отсутствие соединений между контрольными точками электрооборудования. Выбор комбинации проверяемых точек для контроля соединений производится управляющими сигналами, поступающими на управляющие (адресные) входы мультиплексора 57 с соответствующих выходов устройства 49 дискретного ввода-вывода контрольного процессора 54.
В устройстве 58 контроля сообщения с помощью преобразователя 59 значение сопротивления между выбранными контрольными точками преобразуется в напряжение постоянного тока, которое далее через соответствующий вход блока 50 аналоговых нормализаторов поступает в анализатор 51 аналоговых сигналов, обеспечивающий при совместной работе с ЭВМ 45 вычисление значения контролируемого сопротивления.
Следующим этапом штатного контроля является проверка исправности системы 30 управления БПЛА, которая выполняется устройством 5 контроля системы управления.
При этом проверка релейных устройств системы 30 управления производится аналогично проверке релейных устройств электрооборудования с использованием для выдачи команд релейного передатчика 42, сигналы которого через блок 24 коммутации команд передаются по кабелю 21 на соответствующие выводы бортразъема 19 и далее через кроссировочное устройство 33 - на соответствующие релейные устройства системы 30 управления. Ответные сигналы релейных устройств через кроссировочное устройство 33 по сигнальным цепям кабеля 22 поступают на входы блока 25 коммутации сигналов, а с его выходов - на соответствующие входы устройства 43 гальванической развязки. Далее эти сигналы через входы чтения релейных сигналов устройства 49 дискретного ввода-вывода поступают в ЭВМ 45 контрольного процессора 44.
Проверка бортовых вычислительных устройств осуществляется с использованием адаптера 48 мультиплексного канала, входящего в состав контрольного процессора 44, который посредством интерфейсной магистрали 15 мультиплексного канала информационного обмена связан с бортовой ЭВМ системы 30 управления БПЛА.
Для проверки радиотехнических устройств в максимальном объеме используется имитатор 4 цели, входы которого перед включением аппаратуры подсоединяют соответственно к входу контрольной антенны 1, выходу опорных сигналов радиолокационного визира БПЛА и соответствующему выходу релейного передатчика 42 команд.
В ходе выполнения контрольной задачи по команде на включение имитатора с выхода релейного передатчика 42 команд подается опорное напряжение питания на усилители 37, 39 промежуточной частоты, обеспечивающее включение имитатора 4 цели. Имитатор 4, принимая на первый вход циркулятора 35 зондирующий сигнал, излученный антенной 29 радиолокационного визира и принятый контрольной антенной 1, передает его на вход первого преобразователя 36 частоты, в котором складывается с сигналом опорной частоты радиолокационного визира. Далее преобразованный на промежуточную частоту сигнал усиливается в УПЧ 37, задерживается линией 38 задержки, усиливается в УПЧ 39 и подается на вход второго преобразователя 40 частоты, выполняющего обратное по отношению к преобразователю 36 частотное преобразование. Далее сигнал, соответствующий имитируемой дальности цели, через циркулятор 35 подается в контрольную антенну 1 и излучается в пространство в направлении антенны 29 радиолокационного визира.
В случае необходимости, определяемой исходной программой контроля, устройство 5 контроля системы управления выполняет также анализ сигналов, относящихся к телеметрии и поступающих из устройства 31 телеметрии через кроссировочное устройство 33 по кабелю 22 сигнальных цепей на соответствующие входы блока 25 коммутации сигналов, а с его соответствующих выходов - на входы мультиплексора 41. Выходной сигнал мультиплексора 41 после нормализации в блоке 50 поступают на анализатор 51 аналоговых сигналов контрольного процессора 44.
При работе без имитатора 4 цели исключается возможность проверки функционирования СУ по имитируемому отраженному от цели сигналу. Тем не менее, благодаря наличию взаимодействия вычислительных средств БПЛА и устройства 5 контроля СУ обеспечивается объем контроля, в том числе, и радиотехнических устройств, (например,
отработка и стабилизация антенны в заданных угловых положениях), достаточный для регламентных проверок на складах и технических позициях заказчика.
Самоконтроль комплекса осуществляется в режиме работы с охватом внешних связей.
Для этого кабели 20, 21 и 22 отсоединяют от бортразъема 19 и подключают следующим образом: кабель 20 соединяют с выводами блока 28 коммутации имитируемых контрольных точек; кабель 21 соединяют с входами блока 27 коммутации имитируемых команд; кабель 22 соединяют с выходами блока 26 коммутации имитируемых команд и напряжений, как показано пунктиром на фиг.1.
Дальнейшая проверка выполняется по программе режима. При этом устройство 7 самоконтроля обеспечивает выдачу команд с релейного передатчика 64 команд и сигналов от источника 66 напряжений для контроля измерителей, которые через мультиплексор 63 поступают на входные клеммы блока 26 коммутации имитируемых команд и напряжений. Далее с выходов блока 26 эти сигналы поступают по кабелю 22 на входы блока 25 коммутации сигналов, а его выходов соответствующие сигналы передаются на входы релейных сигналов устройств 43, 55 гальванической развязки, и входы измеряемых сигналов мультиплексора 41, с выхода которого они поступают на вход блока 50 аналоговых нормализаторов контрольного процессора 44, и непосредственно на входы измеряемых сигналов блока 50 аналоговых нормализаторов контрольного процессора 54. Контрольными процессорами 44 и 54 эти сигналы воспринимаются как штатные, т.е. появляющиеся при контроле БПЛА сигналы.
Проверка прохождения команд, формируемых устройством 5 контроля системы управления, заключается в их подаче через блок 24 коммутации команд, кабель 21 и блок 27 коммутации имитируемых команд на входы устройства 65 гальванической развязки устройства 7 самоконтроля.
Для проверки аппаратуры контроля цепей контрольных точек на клеммнике блока 28 коммутации имитируемых контрольных точек устанавливают перемычки, которые, благодаря соединению через кабель 20 с блоком 23 коммутации контрольных точек, при правильном функционировании воспринимаются устройством 58 контроля сообщения контрольных точек как сигналы наличия сообщения между заданными перемычками точками.
При необходимости проверки аппаратуры взаимодействия с вычислительными устройствами системы 30 управления БПЛА, обмен с которыми осуществляется по
мультиплексному каналу, магистраль 15 отключают от выхода БПЛА и подключают к входу-выходу адаптера 48 мультиплексного канала контрольного процессора 62, соединяя его тем самым с адаптером 48 контрольного процессора 44. Этим создается возможность взаимного функционирования ЭВМ 45 контрольных процессоров 44 и 62 с целью проверки мультиплексного канала связи с системой управления.
Таким образом, предлагаемый комплекс для проверки бортовых систем БПЛА имеет широкие функциональные возможности и обеспечивает высокую достоверность результатов испытаний за счет охвата контролем радиотехнической системы, вычислительной системы и электрооборудования БПЛА, возможности увеличения числа контролируемых параметров в автоматическом режиме проведения испытаний.
Комплекс может изготавливаться и поставляться применительно к условиям эксплуатации в различной комплектации.
Использование унифицированного контрольного процессора и унифицированных узлов ввода-вывода сигналов, а также замена электромеханических элементов устройства коммутации клеммными колодками позволяют повысить эксплуатационную надежность комплекса при одновременном упрощении его структуры и уменьшении расходов на изготовление.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый комплекс может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежами на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования и использован для комплексной проверки бортовых систем БПЛА.
Список литературы
1. Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. - Л: Машиностроение (Лен. отделение). - 1986.
2. Патент РФ №2205441, МПК G 05 В 23/02, G 01 S 7/40, публикация 27.05.03, прототип
Перечень обозначений к фиг.1
1 - контрольная антенна,
2 - беспилотный летательный аппарат (БПЛА),
3 - устройство коммутации,
4 - имитатор цели,
5 - устройство контроля системы управления (СУ),
6 - устройство контроля электрооборудования (ЭО),
7 - устройство самоконтроля,
8 - устройство гарантированного электропитания,
9 - концентратор локальной вычислительной сети (ЛВС),
10 - пульт управления,
11, 12, 13, 14 - интерфейсные магистрали ЛВС (Ethernet),
15 - интерфейсная магистраль мультиплексного канала по ГОСТ 26765.52-87 (MIL-STD-1553B),
16, 17, 18 - интерфейсные магистрали последовательных каналов RS-485,
19 - бортразъем БПЛА,
20 - кабель цепей соединения с контрольными точками электрооборудования,
21 - кабель цепей передачи команд,
22 - кабель сигнальных цепей,
23 - блок коммутации контрольных точек,
24 - блок коммутации команд,
25 - блок коммутации сигналов,
26 - блок коммутации имитируемых команд и напряжений,
27 - блок коммутации имитируемых команд,
28 - блок коммутации имитируемых контрольных точек.