Структура интегрированной системы боевого управления для подводных лодок малого водоизмещения

Полезная модель относится к вычислительной технике, а именно к вычислительным устройствам для подводных лодок малого водоизмещения.
Из уровня техники известно изобретение по патенту РФ №2200346 «Система автоматизированного управления комплексом торпедно-ракетного вооружения подводной лодки» (дата публикации: 10.03.2003 г., МПК G06F 17/60, G06F 165/00). Система автоматизированного управления включает пульт управления на верхнем уровне, обеспечивающий выбор типа оружия, средств самообороны и назначение торпедных аппаратов к стрельбе, выработку данных стрельбы и производство выстрела, в систему введены по крайней мере один центральный прибор контроля и управления на втором уровне и приборы контроля и управления на третьем уровне, указанные приборы выполнены унифицированными и программное обеспечение которых реализует контроль и управление общей частью и индивидуальными частями аппаратов и пусковых установок средств самообороны.
Общими признаками является наличие соединения с приборами контроля и управления, а также внешними и периферийными системами с помощью сети Ethernet для контроля и управления приборами.
Недостатками известного изобретения является сложность многоуровневой системы контроля и управления, кроме того, система не обеспечивает динамическое перераспределение вычислительных ресурсов в зависимости от текущих задач.
Из уровня техники известна полезная модель «Система автоматизированного управления оружием» по патенту РФ № 56673 (дата публикации: 10.09.2006 г., МПК G06F 15/00). Система автоматизированного управления оружием содержит пульт управления, обеспечивающий выбор типа оружия, выработку данных стрельбы и производство выстрела, состоящий из приборной системной шины, встроенного источника питания, модуля процессорной платы, модуль обмена цифровыми сигналами с панелью управления, модуль обмена аналоговыми сигналами с гидроакустическим комплексом, модуль обмена цифровыми сигналами с гидроакустическим комплексом, модуль обмена цифровыми сигналами с навигационным комплексом, модуль обмена релейными сигналами с бортовой системой управления оружия (БСУО), модуль цифрового обмена с БСУО, модуль обмена аналоговыми сигналами с БСУО. Причем все модули подключены через собственные контроллеры приборной системной шины к приборной системной шине, встроенный источник питания подключен к приборной системной шине. При этом пульт управления через входы-выходы модуля обмена релейными сигналами с БСУО, модуля цифрового обмена с БСУО, модуля обмена аналоговыми сигналами с БСУО посредством внешней информационной шины подключен к УП БСУО.
Общими признаками является наличие общей приборной шины (внутренней сети Ethernet), по которой обеспечивается связь с модулями системы управления оружия.
Недостатком известной системы является отсутствие обеспечения интегрированного устройства, обеспечивающего надежное перераспределения данных управления систем, вычислительных ресурсов в зависимости от текущих задач.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение повышения надежности и точности связи с комплексом информационных корабельных систем, необитаемых подводных аппаратов и других внешних и периферийных систем и приборов, оптимальное динамическое перераспределение вычислительных ресурсов, получаемых от этих систем и приборов, в зависимости от текущих задач, в том числе поддержание стабильного и надежного обмена данными между системами при выходе из строя приборов сетей или внутренних модулей устройства путем распределения решаемых ими задач между модулями устройства.
Технический результат достигается за счет того, что устройство интегрированного управления для подводных лодок малого водоизмещения включает блок обработки информации и блок обмена информацией, соединенные между собой и конструктивно размещенные в едином корпусе, при этом блок обработки информации содержит процессоры, выполненные с возможностью соединения c внутренней сетью Ethernet, модуль питания блока обработки информации, соединенный с процессорами блока обработки информации, и модуль поддержки питания (МПП) блока обработки информации, соединенный с модулем питания блока обработки информации и выполненный с возможностью соединения с корабельной сетью электропитания, блок обмена информацией содержит коммутаторы Ethernet, выполненные с возможностью одновременного соединения с системой управления автономного необитаемого подводного аппарата, с внутренней сетью Ethernet и с сетью обмена с внешними системами, модули обмена данными, выполненные с возможностью одновременного соединения с внутренней сетью Ethernet и с сетью обмена с периферийными приборами, модуль питания блока обмена информацией, соединенный с коммутаторами Ethernet и с модулями обмена данными, и модуль поддержи питания (МПП) блока обмена информацией, соединенный с модулем питания блока обмена информацией и выполненный с возможностью соединения с корабельной сетью электропитания.
Заявленное устройство обеспечивает интеграцию локальных вычислительных сетей (ЛВС) подсистем ИСБУ подводных лодок малого водоизмещения и создание единого информационного пространства с клиент-серверной структурой.
Процессоры блока обработки информации обеспечивают вычислительные операции, производимые ИСБУ, связаны с единым информационным пространством (внутренней сетью Ethernet).
Модуль поддержки питания (МПП) обеспечивает поддержку электропитания на модуле питания при кратковременном пропадании первичного напряжения корабельной сети электропитания, что также повышает надежность системы.
Модули питания обеспечивают преобразование электропитания, получаемого от модуля поддержки питания в номиналы, потребляемые остальными модулями в устройстве, обеспечивают питание остальных модулей, входящих в блоке, например, через планку питания, расположенную в крейте блока. Питание блоков обеспечивается разными модулями питания и МПП, что также повышает надежность устройства.
Коммутаторы Ethernet обеспечивают коммутацию внутренней сети Ethernet, коммутацию АНПА, коммутацию с сетью обмена с внешними системами.
Модули обмена обеспечивают связь с периферийными устройствами подсистем ИСБУ через интерфейсы подсистем, входящих в ИСБУ.
Внутренняя сеть Ethernet представляет собой локальную сеть, предназначенную для объединения вычислительных ресурсов устройства интегрированного управления с пультами оператора ИСБУ, также может быть использована для интеграции вычислительных ресурсов нескольких устройств интегрированного управления в единую вычислительную сеть.
Устройство обеспечивает интеграцию вычислительных ресурсов ЛВС подсистем ИСБУ в единый вычислительный комплекс путем сознания единого информационного пространства, построенного на базе сети Ethernet; осуществление вычислительных операций для функционирования подсистем ИСБУ подводной лодки; обеспечение связи с пультами оператора ИСБУ; обеспечение связи со специализированными периферийными устройствами подсистем ИСБУ по заданному каналу связи; обеспечение связи с автономными необитаемыми подводными аппаратами по заданному каналу связи.
Устройство обеспечивает создание единого информационного пространства, что позволяет повысить надежность и оптимизацию вычислительных ресурсов ПЛ за счет исключения дублирования однотипных вычислительных задач, решаемых разными подсистемами. Устройство обеспечивает реализацию клиент-серверной структуры ИСБУ за счет использования линейки однотипных модулей.
Устройство обеспечивает возможность передачи информации по любой из подсистем, входящих в ИСБУ в пульты оператора с помощью блока обмена информацией.
Устройство обеспечивает возможность хранения базы данных накопленных результатов решения задач
Устройство дополнительно обеспечивает реализацию межсетевого экранирования, что приводит к отсутствию необходимости использования отдельных средств защиты информации.
Внутренняя сеть Ethernet может быть соединена с пультом оператора интегрированной системы боевого управления.
Периферийные устройства могут представлять собой периферийные приборы, т.е. устройства радиоэлектронного вооружения.
Периферийные устройства могут включать в себя приборы боевой подсистемы, гидроакустической подсистемы, радиолокационной подсистемы, подсистемы связи, навигационной подсистемы.
Внешние системы могут включать в себя системы управления техническими средствами подводной лодки.
Коммутаторы Ethernet могут быть дополнительно выполнены с возможность обмена данными с техническими средствами автономного необитаемого подводного аппарата.
Процессоры и модули блока обработки информации, а также коммутаторы Ethernet и модули блока обмена информации могут быть расположены на крейтах. Крейты обеспечивают жесткое размещение модулей на посадочных местах, распределение вторичного электропитания по модулям, расположенным в крейте а также связи модулей между собой по шине VME.
Процессоры и модули блока обработки информации могут быть соединены между собой внутренней сетью Ethernet.
Коммутаторы Ethernet и модули блока обмена могут быть соединены с внутренней сетью Ethernet с помощью шины VME.
Заявленная полезная модель поясняется фигурами:
фиг. 1 - схема связи устройства интегрированного управления для подводных лодок малого водоизмещения с внешними системами, пультом оператора ИСБУ и автономными необитаемыми подводными аппаратами;
фиг. 2 - схема устройства интегрированного управления для подводных лодок малого водоизмещения.
На фигурах обозначены:
1 - устройство интегрированного управления для подводных лодок малого водоизмещения;
2 - блок обработки информации;
3 - блок обмена информацией;
4 - процессоры;
5 - модуль питания блока обработки информации;
6 - модуль поддержки питания (МПП) блока обработки информации;
7 - коммутаторы Ethernet;
8 - модули обмена данными;
9 - модуль питания блока обмена информацией;
10 - модуль поддержи питания (МПП) блока обмена информацией.
Устройство интегрированного управления 1 для подводных лодок малого водоизмещения (фиг. 2) включает блок 2 обработки информации и блок 3 обмена информацией, соединенные между собой и конструктивно размещенные в едином корпусе. При этом блок 2 обработки информации содержит процессоры 4, выполненные с возможностью соединения c внутренней сетью Ethernet, модуль питания 5 блока обработки информации, соединенный с процессорами 4 блока 2 обработки информации, и модуль 6 поддержки питания (МПП) блока 2 обработки информации, соединенный с модулем 5 питания блока 2 обработки информации. При этом модуль 6 поддержки питания (МПП) блока 2 обработки информации выполнен с возможностью соединения с корабельной сетью электропитания. Также устройство содержит блок 3 обмена информацией, содержит коммутаторы 7 Ethernet. При этом коммутаторы 7 Ethernet выполнены с возможностью одновременного соединения с системой управления автономного необитаемого подводного аппарата, с внутренней сетью Ethernet и с сетью обмена с внешними системами. Также блок 3 обмена информацией содержит модули 8 обмена данными, выполненные с возможностью одновременного соединения с внутренней сетью Ethernet и с сетью обмена с периферийными приборами. Блок 3 обмена информацией содержит модуль 9 питания блока обмена информацией, соединенный с коммутаторами 7 Ethernet и с модулями 8 обмена данными, и содержит модуль 10 поддержи питания (МПП) блока 3 обмена информацией, соединенный с модулем 9 питания блока 3 обмена информацией и выполненный с возможностью соединения с корабельной сетью электропитания.
Устройство работает следующим образом.
Внешняя информация от системы управления АНПА, от системы управления техническими средствами подводной лодки и, например, от приборов боевой подсистемы, гидроакустической подсистемы и навигационной подсистемы поступает на соответствующие коммутаторы Ethernet и модули обмена блока обмена информацией. Т.е. данные поступают в блок обмена информацией от сети обмена с внешними системами через коммутаторы Ethernet и/или от сети обмена с периферийными приборами через модули обмена. В результате различные типы информации разделены и направляются на соответствующие модули (коммутаторы Ethernet или модули обмена соответственно). Таким образом, различные типы данных: данные управления движением АНПА/подводной лодки и данные от периферийных устройств группируются. При этом каждая группа данных подается одновременно на несколько модулей или коммутаторов, что обеспечивает повышение надежности получения данных за счет перекрестного подключения систем к соответствующей группе модулей (коммутаторов).
Далее полученная информация поступает во внутреннюю сеть Ethernet, по которой поступает в процессоры блока обработки информации. По результатам обработки информации в процессорах решения задач от процессоров блока обработки информации передаются во внутреннюю сеть Ethernet. Обмен информацией между процессорами внутри устройства также может происходить с помощью внутренней сети Ethernet, что также дополнительно обеспечивает надежность устройства и создает оптимальное динамическое перераспределение вычислительных ресурсов. Из внутренней сети Ethernet информация может быть передана напрямую в пульт оператора (например, пульт оператора интегрированной системы боевого управления - ПО ИСБУ) и автономные необитаемые подводные аппараты.
Далее при необходимости передачи информации от внутренней сети Ethernet в периферийные устройства подсистем ИСБУ, информация передается через модули обмена блока обмена информацией.
Питание заявленного устройства обеспечивается от корабельной сети электропитания с помощью модуля поддержки питания, соединенного с модулем питания, которые также обеспечивает надежность работу устройства за счет снижения и перераспределения первичного напряжения корабельной сети электропитания.
Таким образом, обеспечивается повышение надежности и точности связи с комплексом информационных корабельных систем, необитаемых подводных аппаратов и/или иных внешних и периферийных систем и приборов, обеспечивается оптимальное динамическое перераспределение вычислительных ресурсов, получаемых от этих систем, в зависимости от текущих задач, в том числе поддержание стабильного и надежного обмена данными между системами при выходе из строя приборов сетей или внутренних модулей устройства путем распределения решаемых ими задач между модулями устройства.