Тренажер для подготовки боевых расчетов станции обнаружения целей
SIMULATOR FOR TRAINING COMBAT CREWS OF A TARGET DETECTION STATION

Изобретение относится к учебным тренажерам боевых расчетов (БР) зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) и может быть использовано для обучения и тренировки БР станции обнаружения целей (СОЦ), входящей в состав ЗРК средней дальности типа 9К317Э «БУК».
Известен автоматизированный тренажерный комплекс для подготовки экипажей кораблей, содержащий автоматизированные рабочие места операторов с комплектом учебно-действующих образцов-имитаторов, постом руководства обучением, вычислительно модульным комплексом и системой обмена данными, блок ввода программы обучения и отображения информации, блок питания (заявка РФ №2003122814, опубл. 20.01.2005). Данный тренажерный комплекс предназначен для формирования навыков и умений, необходимых в реальных условиях деятельности операторов кораблей, в т.ч. и оператора РЛС.
Известна тренажерная система, содержащая рабочую станцию с присоединенными к ней одним или несколькими вычислительными средствами управления радиолокационными станциями, одним или несколькими сетевыми серверами, к каждому из которых подсоединено одно или несколько автоматизированных рабочих мест (патент РФ №7229, опубл. 16.07.1998).
Известен тренажер для подготовки расчетов комплекса управляемого вооружения, содержащий устройство для имитации визуальной обстановки, рабочие места оператора, командира и инструктора, устройство переговорной связи и аппаратно-программный комплекс для управления процессом обучения. Он выполнен в виде нескольких рабочих модулей, каждый из которых содержит рабочие места оператора и командира, а рабочее место инструктора выполнено в виде отдельного модуля. Пульт командира выполнен в виде видеомонитора, имитатора органов управления и наведения, контроллера и аппаратно-программного комплекса, выполненного в виде трех персональных электронно-вычислительных машин (патент РФ №2328692, опубл. 10.07.2008).
Недостатком аналогов является то, что при их помощи обеспечивается обучение боевых расчетов одного типа радиолокационных станций (РЛС).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тренажер для групповой подготовки операторов радиолокационных станций (патент РФ №2419164, опубл. 20.05.2011), представляющий объединенные между собой посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети комплект унифицированных рабочих мест обучаемых и пост руководства обучением. Пост руководства обучением включает в себя рабочее место инструктора, состоящее из ПЭВМ общепромышленного исполнения, и сервера базы данных. Унифицированные рабочие места обучаемых также построены на основе ПЭВМ общепромышленного исполнения. Информация, отображаемая на их мониторах, сопровождается генерацией видеоданных, реализуемых средствами отображения компьютера, и обеспечивает на рабочих местах обучаемых имитацию сигналов, отраженных от надводных, воздушных объектов, пассивных и активных помех, а также отраженные сигналы от берега. Известное изобретение относится к учебно-техническим средствам и может быть использовано для формирования навыков и умений операторов РЛС надводных и подводных кораблей.
Недостаток известного тренажера заключается в том, что рабочие места обучаемых построены на ПЭВМ для имитации сигналов воздушных целей и помех, что в свою очередь ограничивает функциональные возможности тренажера, не позволяющие максимально приблизить условия тренировки к реальным условиям боевого применения СОЦ. Также на известном тренажере не возможно осуществлять работу в режиме комплексной подготовки боевого расчета СОЦ в составе ЗРК средней дальности.
Предлагаемым изобретением решается техническая проблема, заключающаяся в расширении функциональных возможностей тренажера для обучения и тренировки расчетов станции обнаружения целей (СОЦ) зенитно - ракетных комплексов средней дальности.
Технический результат заключается в обеспечении возможности работы тренажера в автономном и комплексном режимах работы, приближенных к условиям боевого применения СОЦ зенитно - ракетных комплексов средней дальности.
Для достижения этого технического результата в тренажер для подготовки боевых расчетов станции обнаружения целей, содержащий автоматизированное место инструктора и автоматизированное место оператора, введен аппаратно-программный комплексимитации входных сигналов и помех, состоящий из блока приема, подключенного к двухканальному имитатору, включающему электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с узлами сопряжения с РЛС и наземным радиолокационным запросчиком (НРЗ) и соответствующим программным обеспечением, содержащим внешнюю базу данных, состоящую из модуля ввода карты местности, модуля подготовки карт и метеоусловий, модуля обмена информацией, модуля реального масштаба времени, также введены: устройство помехозащиты, устройство управления и обработки информации на базе бортовой вычислительной машины (БЭВМ) программным обеспечением, которое используется в процессе эксплуатации боевого изделия СОЦ, соединенная с коммутатором аппаратура связи, при этом автоматизированное рабочее место инструктора (АРМИ) выполнено с возможностью работы как в режиме автономной тренировки расчета СОЦ, так и в режиме комплексной подготовки боевого расчета СОЦ в составе ЗРК средней дальности и включает электронно-вычислительную машину (СЭВМ) с программным обеспечением и внутренней базой данных, содержащей пакет задач по тренировке операторов, подключенную к модулю отображения, клавиатуру и трекбол, подключенные к СЭВМ черезкоммутатор, пульт управления, подключенный к СЭВМ и модулю отображения; автоматизированное рабочее место оператора (АРМО) включает манипулятор графической информации и клавиатуру, подключенные к БЭВМ по каналу ввода информации, видеомонитор для отображения воздушной обстановки и тестового контроля и видеомонитор для отображения технического состояния всех устройств, подключенные к БЭВМ по каналам отображения информации, при этом первый и второй выходы имитатора соединены с первым и вторым входами устройства помехозащиты, являющимися входами основного и компенсационного канала соответственно, первый выход устройства помехозащиты соединен с первым входом имитатора, являющимся входом сигнала синхронизации цели, а второй выход соединен со вторым входом имитатора, являющимся входом сигнала промежуточной частоты, третий выход имитатора соединен с первым входом устройства управления и обработки информации, являющимся входом сигнала канала опознавания, а третий вход соединен с выходом устройства управления и обработки информации и является входом сигнала синхронизации наземного радиолокационного запросчика (НРЗ), ЭВМ имитатора, СЭВМ автоматизированного рабочего места инструктора, коммутатор подключены друг к другу по сети Ethernet, обмен информацией между блоком приема, СЭВМ, бортовой вычислительной машиной, устройством помехозащиты осуществляется по шине магистрального параллельного интерфейса, обмен информацией между имитатором и блоком приема осуществляется с помощью буферизованных сигналов цифровой шины данных, объединенной по сигналам магистрального параллельного интерфейса и информационного канала об уровне помех, обмен информацией между СЭВМ и устройством управления и обработки информации о параметрах точки стояния изделия осуществляется по каналу мультиплексного информационного обмена, устройство помехозащиты, устройство управления и обработки информации, блок приема связаны информационным каналом об уровне помех, устройство помехозащиты, устройство управления и обработки информации связаны между собой информационным каналом об уровне цели.
При этом автоматизированное рабочее место инструктора выполнено с возможностью работы в режиме комплексной подготовки боевого расчета СОЦ в составе ЗРК за счет подключения его по сети Ethernet к внешнему серверу базы данных АРМ инструктора тренажера командного пункта ЗРК посредством коммутатора, содержащего сетевой адаптер.
На фигуре представлена функциональная схема тренажера для подготовки БР СОЦ.
Тренажер для подготовки БР СОЦ представляет собой комплект оборудования, размещенного в модуле контейнерном 1 (МКЭ16) (в состав тренажера не входит) или стационарном помещении и работает в единой системе координат, в единой системе измерения времени со средствами зенитно-ракетного комплекса, участвующими в тренировке. Модуль контейнерный обеспечивает условия для функционирования аппаратуры и жизнедеятельности расчета тренажера в условиях воздействия факторов внешней среды.
Тренажер для подготовки боевых расчетов станции обнаружения целей содержит:
-аппаратно-программный комплексИРИС-153-24 имитации входных сигналов и помех РЛС, состоящий из блока формирования имитируемых сигналов и помех (имитатор) 2 и блока приема 3 кодов временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ) по информационному каналу об уровне помех и сигналов магистрального параллельного интерфейса, подключенного к имитатору 2;
-
(
автоматизированное рабочее место инструктораАРМИ) 4 (на базе АРМ П306-Т), выполненное с возможностью работы как в режиме автономной тренировки расчета СОЦ, так и в режиме комплексной тренировки с боевыми средствами ЗРК средней дальности, участвующими в тренировке и включающее
электронно-вычислительную машину 5 (СЭВМ) ЦВ02КР07 с программным обеспечением и внутренней базой данных, содержащей пакет задач по тренировке операторов (все вероятные типы обнаруживаемых СОЦ классов целей и источников активных и пассивных помех), подключенную к модулю отображения (МО-1) 6, клавиатуру (КМ-02) 7, трекбол (ТМ-01) 8, подключенные к СЭВМ 5 черезкоммутатор 9, пульт управления 10 для подачи электропитания, подключенный к СЭВМ 5 и модулю отображения 6;
- первую стойку 07.60.00.00 (устройство помехозащиты) 11;
- вторую стойку 07.62.00.00М (устройство управления и обработки информации) 12 на базе бортовой вычислительной машины (БЭВМ) 13с боевой программой входящей в состав программного обеспечения, которое используется в процессе эксплуатации боевого изделия СОЦ;
- автоматизированное рабочее место оператора (АРМО) 14, включающее: манипулятор графической информации (МГ-1) 15 и клавиатуру (КЛ-85) 16, подключенные к БЭВМ 13 по каналу ввода информации, видеомонитор 17 (ВМЦ-51ЖКМ) для отображения воздушной обстановки и тестового контроля и видеомонитор 18 (ВМЦМ-21.2.1) для отображения технического состояния всех устройств, подключенные к БЭВМ 13 по каналам отображения информации;
- коммутатор 19, содержащий сетевой адаптер;
- аппаратуру связи (1 В133-03) 20;
- силовой щит (19.13.01.00 ЭТ) 21;
оп
Имитатор 2 имеет двухканальную структуру и представляет собой комплекс, включающий электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с узлами сопряжения с РЛС и наземным радиолокационным запросчиком (НРЗ) (не показано) и соответствующим программным обеспечением. Программное обеспечение имитатора содержит внешнюю базу данных, состоящую из четырех модулей: модуля ввода карты местности, модуля подготовки карт и метеоусловий, модуля обмена информацией, модуля реального масштаба времени. Модуль ввода карты местности обеспечивает формирование растровой цифровой карты местности из файлов карты и матрицы высот. Модуль подготовки карт и метеоусловий обеспечивает формирование отсчетов комплексной огибающей эхо-сигналов от земной поверхности и метеообразований. При этом первый и второй выходы имитатора соединены с первым и вторым входами устройства помехозащиты (УПЗ) 11, являющимися входами основного (О канала) и компенсационного канала (помехового П канала) соответственно. Для синхронизации работы тренажера первый выход УПЗ 11 соединен с первым входом имитатора, являющимся входом сигнала синхронизации цели (сигнал 0Да), а второй выход соединен со вторым входом имитатора, являющимся входом сигнала промежуточной частоты (F). Третий выход имитатора соединен с первым входом устройства управления и обработки информации (УОУ) 12, являющимся входом сигнала канала опознавания (сигнал НАП-начало азимутального пакета), а третий вход соединен с выходом УОУ 12 и является входом сигнала синхронизации наземного радиолокационного запросчика (НРЗ) (сигнал 0Д18).
ЭВМ имитатора 2, СЭВМ 5 автоматизированного рабочего места инструктора 4, коммутатор 19 связаны между собой сетью Ethernet. При этом, ЭВМ имитатора и СЭВМ 5 связаны между собой по протоколу передачи данных ТСР/IP. Кабель пакетной передачи данных подключен к ЭВМ имитатора через порт LAN-1.
Обмен информацией между блоком приема 3, СЭВМ 5 АРМ инструктора 4, БЭВМ 13, первой стойкой 11 (УПЗ) осуществляется по шине магистрального параллельного интерфейса 22.
Обмен информацией между имитатором и блоком приема осуществляется с помощью буферизованных сигналов цифровой шины данных 25, объединенной по сигналам магистрального параллельного интерфейса 22 и информационного канала об уровне помех 23.
Обмен информацией между СЭВМ 5 и второй стойкой 12 (УОУ) о параметрах точки стояния изделия осуществляется с помощью мультиплексного канала информационного обмена (МКИО).
Устройство помехозащиты 11, устройство управления и обработки информации 12, блок приема 3 связаны информационным каналом об уровне помех 23.
Первая и вторая стойки 11, 12 связаны между собой информационным каналом об уровне цели 24.
Речевая связь между оператором АРМО 14 и инструктором АРМИ 4 осуществляется с помощью аппаратуры связи 20 и коммутатора 19, связанных между собой телефонным проводом.
Распределение электропитания по аппаратуре тренажера происходит через силовой щит 21, содержащий автоматы защиты сети.
В режиме комплексной тренировки учебный тренажер по сети Ethernet посредством коммутатора 19 через сетевой адаптер подключается к серверу АРМ инструктора тренажера КП ЗРК, речевая связь с которым обеспечивается также посредством аппаратуры связи 20.
Работа тренажера осуществляется следующим образом.
После начального включения изделия бортовая ЭВМ 13 производит тестовый контроль и подстройку некоторых устройств, а также сбор информации о состоянии устройств, не охваченных тестовыми проверками, согласно алгоритмам программы контроля функционирования предбоевого (КФП).
Результаты контроля по каждому пункту перечня КФП отображаются на экране видеомонитора 17 АРМО 14. После этого БЭВМ переходит к реализации рабочих программ регулярного обзора. В рабочих программах регулярного обзора включается текущий контроль, реализованный как в аппаратуре, так и в БЭВМ.
В боевом режиме (БР) результаты текущего контроля при его отрицательном результате отображаются на экране видеомонитора 17 АРМО 14 в виде выпадающего табло с указанием отказавшего или неисправного устройства.
На ТТС (табло технического состояния) видеомонитора 18 АРМО 14 отображается информация о техническом состоянии всех устройств по результатам контроля, как при начальном включении, так и в процессе работы станции и представляет из себя мнемосхему структуры РЛС.ТТС является основным элементом отображения контрольной информации при включении станции.
Функциональный контроль (ФК) может выполняться с автоматическим (ФКА) или ручным (ФКР) управлением по включению того или иного теста.
ФКА включается оператором по команде из "меню" команд КОНТРОЛЬ АВТ и обеспечивает поочередное включение тестов и автоматическую оценку результатов контроля по каждому тесту с выдачей результатов на экран видеомонитора 17.
ФКР обеспечивает включение конкретного теста из набора проверок, предоставляемых в "меню" команд оператора.
Отображение результатов контроля производится на экран видеомонитора 17 АРМО. Оценка результатов контроля выполняется оператором визуально на соответствие следующим техническим характеристикам РЛС: автоматическая завязка и сопровождение трассы цели, пропускная способность алгоритма вторичной обработки, прием и обработка информации НРЗ, отождествление радиолокационной информации РЛС и НРЗ. При успешном прохождении ФК результаты транслируются на рабочее место инструктора 4.
Инструктор тренажера выбирает модели налетов воздушных объектов с учетом задач, которые должен отрабатывать оператор в процессе тренировки, а также вводит координаты точки стояния и дирекционный угол, которые передаются на АРМО 14 по МКИО и отображаются на видеомониторе 17. Каждой модели присвоен свой номер, указав который, инструктор запускает тренировку расчета СОЦ в соответствии с этим заданием. Обрабатывая этот файл, программное обеспечение СЭВМ 5 АРМ инструктора 4 формирует информацию о воздушной обстановке, передает на имитатор 2 по сети Ethernet и параллельно визуализирует ее на модуле отображения 6 СЭВМ 5.
Имитатор 2 запускается автоматически после того как оператор включит изделие. В случае успешного установления соединения по сети Ethernet реализуется взаимодействие по установленному протоколу.
Программное обеспечение имитатора 2 состоит из четырех модулей: модуля ввода карты местности, модуля подготовки карт и метео, модуля обмена информацией, модуля реального масштаба времени.
Модуль ввода карты местности обеспечивает формирование растровой цифровой карты местности из файлов карты и матрицы высот.
Модуль подготовки карт и метеоусловий обеспечивает формирование отсчетов комплексной огибающей эхо-сигналов от земной поверхности и метеообразований. Модуль начинает работу при получении по сети Ethernet от СЭВМ 5 сообщения, содержащего координаты точек стояния. При этом из растровой карты местности формируется массив отсчетов эхо-сигнала от земной поверхности, а также эхо-сигнала от метеообразований.
Формирование эхо-сигнала от метеообразований происходит при сканировании диаграммы направленности по углу места. При этом для каждого углового положения производится расчет нескольких реализаций эхо-сигнала от метеообразований с наложенными комплексными огибающими зондирующих импульсов. Получившийся массив отсчетов сохраняется в файл и используется в модуле реального масштаба времени для имитации отражений от метеообразований.
оп
Сформированная в УПЗ 11 промежуточная частота F передается на имитатор 2, где в реальном масштабе времени в соответствии с потоком входной информации, принятой с АРМИ 4, входные эхо-сигналы по основному и помеховому каналам поступают в УПЗ 11. Далее преобразованные в цифровой код эхо-сигналы по информационному каналу 23 об уровне помех изделия и информационному каналу 24 об уровне цели поступают в устройство УОУ 12, где обрабатываются и передаются на АРМИ 4 и имитатор 2. Шина магистрального параллельного интерфейса 22 служит для обмена слов внутренних кодограмм между УПЗ 11, УОУ 12, БЭВМ 13, АРМИ 4 и блоком приема 3.
Оператор на АРМО 14 наблюдает за воздушной и помеховой обстановкой. С помощью клавиатуры 15 или манипулятора графической информации 16 выбирает в меню необходимый темп обзора в зависимости от выполняемой задачи, включает (отключает) процедуры защиты от помех, управляет зоной автоматического съема информации РЛС и НРЗ, транслирует радиолокационную информацию инструктору.
При выборе инструктором тренажера комплексного режима работы пост руководства обучением передается на рабочее место инструктора комплексного учебного тренажера ЗРК. Обмен информацией об исправности тренажера СОЦ и комплексного учебного тренажера приходит в виде сообщений на АРМИ 4. После чего инструктор тренажера СОЦ сигнализирует о готовности расчета тренажера СОЦ к обучению. С места инструктора комплексного тренажера поступают координаты точки стояния и реперной точки, после отображения которых на АРМО 14 происходит запуск задач для тренировки расчета СОЦ, которые через АРМИ 4 по сети Ethernet транслируются на имитатор 2. Формат задач с места инструктора комплексного тренажера аналогичен формату задач в автономном режиме тренировки расчета СОЦ и весь алгоритм дальнейшей работы повторяет алгоритм работы в автономном режиме. Рабочее место инструктора комплексного учебного тренажера служит при этом внешним потребителем информации (командным пунктом).
Таким образом, преимущество заявляемого тренажера заключается в том, что его конструкция максимально приближена к конструкции боевой машины СОЦ, а именно, операторского (первого) отсека изделия СОЦ, где располагается экипаж. Применение в тренажере боевой аппаратуры, боевой программы входящей в состав программного обеспечения, которое используется в процессе эксплуатации боевого изделия СОЦ позволяют создать условия тренировки, приближенные к условиям боевого применения СОЦ.
Предлагаемое изобретение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено с помощью известных средств и технологий.