УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПУЛЬТА КОСМОНАВТА
DEVICE FOR CHECKING ASTRONAUT'S PANEL

Предлагаемое изобретение относится к области космической техники и может найти применение в наземном оборудовании космических аппаратов и, в частности, для наземной проверки правильности функционирования пульта космонавта (ПК).
За прототип авторы выбрали изобретение «Автоматизированная испытательная система для отработки, электрических проверок и подготовки к пуску космических аппаратов» (АИС) См. патент RU №2.245.825 по заявке на изобретение №2003.132.043/11 от 03.11.2003 г.Патент опубликован 10.02.2005 г., бюллетень №4.
Задачи, решаемые в этом изобретении, связаны с отработкой, электрическими проверками и подготовкой к пуску космического аппарата. Контрольно-проверочная аппаратура АИС представляет собой ряд блоков, связанных по определенному алгоритму. Проверка проводится в автоматическом, ручном и смешанном режимах работы.
Программы для проведения испытания записываются инженерами-испытателями на специально разработанном алгоритмическом языке, использующем слова русского языка и их сокращенные формы в виде последовательности директив. Директива является основным элементом программы испытаний, в которой описан определенный набор действий, выполняемый в процессе испытаний. Далее текст директив транслируется в объектный код, состоящий из набора стандартных процедур. После интерпретации выполняются соответствующие директиве стандартные процедуры.
Предлагаемое устройство для проверки пульта космонавта (УДППК) производит проверку с помощью разработанных авторами форматов управления (далее форматов), вызываемых на экран монитора УДППК из главного меню, где на виртуальных клавишах указаны группы рабочих форматов:
- Аналоговые параметры;
- Дискретные параметры;
- Тест прохождения сигналов;
- Тест MIL-1553;
- Видеоинформационная система (ВИС).
Формат - это диалоговое окно, расположенное на экране монитора, в котором можно наблюдать определенную информацию, а также совершать активные действия по ее изменению, используя для этого клавиатуру компьютера и «мышь».
Вызов формата производится подведением курсора к виртуальной клавише данного формата и нажатием левой клавиши «мыши».
Работа с форматом не требует специальных знаний и производится в соответствии с программой испытаний.
Предлагаемое УДППК содержит одноплатный компьютер VME VP9, интерфейсную систему (ИС), операционную панель (ОП), рабочую консоль (РК), (ВИС), источники питания (ИП). Программно-математическое обеспечение (ПМО), реализованное на одноплатном компьютере VME VP9, обеспечивает загрузку аппаратной конфигурации УДППК, проверку физического наличия устройств, подключенных к шине VME при загрузке, организацию программного интерфейса для проверки по каналу MIL 1553 В, организацию обмена между ИС и ПК по дискретным и аналоговым каналам, организацию обмена между прикладным ПМО и ИС, функционирование ВИС, проверку аналоговых параметров, проверку дискретных параметров.
По сравнению с АИС, где проведение проверки связано с написанием программ в виде директив на специально разработанном алгоритмическом языке, требующих трансляции и интерпретации, в рассматриваемом УДППК предлагается более высокая степень автоматизации, так как нет необходимости писать программы в виде директив, здесь имеются уже готовые форматы управления, соответствующие определенным программам проверки, использование которых создает удобство и наглядность в работе, не требует знания программирования и специальной подготовки.
Сокращение времени проверки пульта космонавта за счет проведения проверок с использованием форматов управления, сокращение стоимости обслуживания за счет исключения большого количества квалифицированного персонала являются задачами предлагаемого изобретения.
Поставленные задачи достигаются тем, что УДППК представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, который содержит ИС, ОП, одноплатный компьютер VME VP9, (РК), ВИС, ИП, ПМО.
Одноплатный компьютер VME VP9 предназначен удовлетворять требования разработчиков встроенных систем в таких отраслях, как: промышленная автоматизация, телекоммуникации, военная и аэрокосмическая области с интенсивным I/O (вводом/выводом).
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого УДППК:
1 - ПК;
2 - ИП, которые обеспечивают питанием шины ПК и ИС;
3 - ИС, которая обеспечивает выдачу, прием и коммутацию сигналов через комплект модулей ввода/вывода.
4 - ОП, которая служит для выдачи, приема и коммутации сигналов, индикации выходных сигналов телеметрии, напряжений, токов и резистивных датчиков;
5 - одноплатный компьютер VME VP9;
6 - ВИС, которая предназначена для приема и выдачи специальных интерфейсных сигналов:
- полного телевизионного сигнала (ПТС);
- сигналов по стандарту (MIL-STD-1553 B ГОСТ Р52070-2003;
- звуковых сигналов;
- конвертирования изображений VGA в TV и обратно;
- регистрации электрических сигналов (ПТС, MIL, звуковых) в цифровой форме;
7 - РК - это выдвижной модуль монитора, клавиатуры и тактильной панели управления курсором;
8 - ПМО, обеспечивающее следующие режимы работы:
- загрузку аппаратной конфигурации УДППК;
- проверку физического наличия устройств, подключенных к шине VME при загрузке;
- организацию программного интерфейса для проверки по каналу MIL 1553 B;
- организацию обмена между ИС и ПК по дискретным и аналоговым каналам;
- организацию обмена между ПМО и ИС;
- функционирование ВИС;
- проверку аналоговых параметров;
- проверку дискретных параметров.
ПМО состоит из следующих составных частей:
- системного программного обеспечения (ПО), поставляемого вместе со встраиваемым компьютером VP-9 и контроллером стандарта MIL-1553 B;
- управляющего программного обеспечения (УПО);
- сервисного программного обеспечения (СПО);
- специального программного обеспечения (СпПО).
УПО создает уровень абстракции над аппаратным обеспечением ИС, представляя ИС для СПО в виде объекта - "черного ящика", имеющего свое состояние'и предоставляющего средства для его изменения. УПО организует эффективное управление множеством сигналов ИС, позволяя детерминировать время доступа к любому из сигналов, в то же время изолируя СПО от физического уровня обмена. Таким образом, для осуществления обмена СПО достаточно знать только наименование сигнала. Взаимодействие с УПО является единственной возможностью для СПО и СпПО осуществлять обмен через ИС или выполнять любые другие действия, связанные с обращением к аппаратному обеспечению.
УПО организовано в виде библиотек как для Win32 среды, так и для управляемых языков программирования в среде.NET.
СПО имитирует входные сигналы ПК, принимает и обрабатывает выходные сигналы ПК, позволяет визуально контролировать параметры, сигналы и команды ПК на специальных форматах управления, а также изменять значения параметров, выводимых на форматы.
Физически форматы СПО представлены в виде множества динамических библиотек, загружаемых с помощью СпПО. Форматы СПО написаны на языке C#.
СпПО при старте загружает все форматы в единую динамическую структуру, создает главное меню, выполняет все действия, связанные с запуском, конфигурацией или завершением работы аппаратных устройств ИС, взаимодействуя при этом с СПО и УПО.
СпПО написано на языке C#.
УПО организовано в виде библиотек как для Win32 среды, так и для управляемых языков программирования в среде.NET.
СПО имитирует входные сигналы ПК, принимает и обрабатывает выходные сигналы ПК, позволяет визуально контролировать параметры, сигналы и команды ПК на специальных форматах управления, а также изменять значения параметров, выводимых на форматы.
Физически форматы СПО представлены в виде множества динамических библиотек, загружаемых с помощью СпПО. Форматы СПО написаны на языке С#.
СпПО при старте загружает все форматы в единую динамическую структуру, создает главное меню, выполняет все действия, связанные с запуском, конфигурацией или завершением работы аппаратных устройств ИС, взаимодействуя при этом с СПО и УПО.
СпПО написано на языке С#.
Внешний вид устройства представлен на фиг.2.
Описание работы устройства для проверки пульта космонавта
УДППК является программно-аппаратным комплексом, вырабатывающим и принимающим сигналы и напряжения, обеспечивающие функционирование ПК в различных режимах его проверки.
Для включения УДППК произвести следующие действия:
- выдвинуть РК (7) до упора, открыть (поднять) монитор компьютера (5);
- включить автомат защиты сети;
- включить клавишу питания на крейте ИС (3);
- через 2-3 минуты на экране монитора появляется главное меню (см. Фиг.3);
- включить ИП (2), нажав кнопки на их лицевых панелях.
УДППК к работе готово.
Для выключения УДППК левой клавишей «мыши» нажать на мониторе клавишу "Пуск", в открывшемся окне нажать клавишу "Завершение работы", в новом открывшемся окне нажать клавишу "ОК". Когда экран монитора полностью погаснет выключить АЗС.
Проверка функционирования ПК (1) производится с помощью форматов управления, вызываемых на экран монитора из главного меню (см. Фиг.3), где на виртуальных клавишах указаны группы рабочих форматов:
- Аналоговые параметры;
- Дискретные параметры;
- Тест прохождения сигналов;
- Тест MIL-1553;
- ВИС.
Аналоговые и дискретные параметры представляют собой группы форматов. Группа «Аналоговые параметры»:
- «Измерение потребляемой мощности»;
- «Проверка индикатора напряжения»;
- «Проверка параметра υ БДУС»;
- «Проверка параметра ψ БДУС»;
- «Проверка параметра γ БДУС»;
- «Проверка параметра γ СГ»;
2
- «Проверка параметра PCO»;
2
- «Проверка параметра PhO»;
2
- «Проверка параметра PO»;
- «Проверка параметра I нагр»;
- «Проверка параметра I сб»;
- «Проверка параметра ωx»;
- «Потенциометры связи»;
- «Оценка параметров потенц. датчиков»;
- «Оценка параметров ТСА, Т БО, ТПО»;
- «Оценка параметра Тж».
Группа «Дискретные параметры»:
- «ИРВИ»;
- «КСП левое»;
- «КСП правое»;
- «Особо важные команды»;
- «Секундомер-топливо»;
- «Сигнальные датчики»;
- «Служебные команды»;
- «Табло сигнальные».
Технологию работы с форматами рассмотрим на примере проверки параметра Pho2. Выбрать из главного меню (см. Фиг.3) «Аналоговые параметры» (см. Фиг.4), далее из них выбрать формат «Проверка параметра Ph2O» (см. Фиг.5).
Примечание:
1. «Виртуальная клавиша» - клавиша, изображенная на формате.
2. «Выбрать пункт меню» означает: поместить курсор на виртуальную клавишу «Аналоговые параметры» или «Проверка параметра Ph2O» и нажать левую клавишу «мыши».
3. «Нажать виртуальную клавишу» - поместить курсор на соответствующую виртуальную клавишу и нажать левую клавишу «мыши».
Проверка параметра Ph2O заключается в проверке параметра Pho2 на функционирование и оценки точности преобразования параметра Ph2O.
Проверка параметра Pho2 на функционирование.
На формате на экране монитора УДППК «Проверка параметра Ph2O» слева расположена зона «Проверка параметра Pho2 на функционирование».
Захватить бегунок левой клавишей «мыши» и тащить его, не отпуская левую клавишу «мыши» и изменяя значение параметра Ph2O от 0 до 6 B. Это значение параметра поступает через ИС (3) в ПК (1) (см. Фиг.1).
Наблюдать изменение параметра Ph2O на цифровом счетчике в зоне кадровой информации формата «Параметры СПС» на экранах интегрированного пульта управления (ИнПУ) ИнПУ1 и ИнПУ2 пульта космонавта (1) в соответствии с изменением значения параметра Ph2O на формате на экране монитора УДППК.
Возврат в меню обеспечивается нажатием на формате «Проверка параметра Ph2O» виртуальной клавиши «х» в верхнем правом углу.
Оценка точности преобразования параметра Ph2O.
На формате на экране монитора УДППК «Проверка параметра Ph20» справа расположена зона «Оценка точности преобразования параметра Ph2O».
Последовательно устанавливаем значение параметра в соответствии с графой таблицы «Тарировочное напряжение [B]», расположенной на формате на экране монитора УДППК. Для этого поместить курсор на нужное значение параметра в столбце таблицы и нажать левую клавишу «мыши». Это значение параметра поступает через ИС (3) в ПК (1).
Для каждого установленного значения контролируемого параметра провести отсчет выходного значения, отображаемого на цифровом счетчике в зоне кадровой информации формата «Параметры СПС» на экранах ИнПУ 1 и ИнПУ2 пульта космонавта (1).
Это значение занести в окно, расположенное на формате на экране монитора УДППК «Проверка параметра Pho2» ниже заголовка «Зафиксировать U измеренное [B]», используя цифровую клавиатуру на РК (7).
Перевести курсор на виртуальную клавишу «Вычислить абсолютную погрешность [В]» и нажать левую клавишу «мыши». Если абсолютная погрешность превышает допустимое значение, то окно «Допустимое отклонение ±0,008 B» загорится красным цветом.
Перевести курсор на виртуальную клавишу «Вычислить G» (погрешность преобразования параметров) и нажать левую клавишу «мыши».
Результат занести в протокол приемосдаточных испытаний (ПСИ).
Технический результат изобретения состоит в автоматизации проверки ПК с использованием форматов управления, реализованных на одноплатном компьютере VME VP9, что создает удобство и наглядность в работе, не требует знания программирования и специальной подготовки. Это позволяет сократить стоимость обслуживания, исключает ручной труд по расчету точности преобразования параметров, упрощает способ задания входных сигналов и их коммутации, что сокращает время проверки ПК и повышает качество контроля.
УДППК является программно-аппаратным комплексом, вырабатывающим и принимающим сигналы и напряжения, обеспечивающие функционирование ПК в различных режимах его проверки и предназначено для проверки правильности функционирования ПК при проведении приемо-сдаточных работ.
УДППК обеспечивает:
- проверку выдачи команд управления;
- имитацию разовых сигналов на входе ПК;
- проверку функционирования по каналам индикации ручного ввода информации;
- проверку функционирования по каналам пульта ручного ввода информации;
- формирование и выдачу ПТС - тест-сигнал;
- измерение параметров ПТС;
- проверку функционирования в телевизионном режиме;
- проверку функционирования и измерение точностных параметров аналоговых сигналов;
- проверку параметров звуковых сигналов;
- проверку правильности работы служебных органов управления (радиосвязь, вентиляция скафандров);
- проверку функционирования ПК по каналам MIL-STD-1553 B;
- проверку функционирования ПК по каналам телеметрии.
Создание новых принципов построения автоматизированной системы контроля с использованием форматов управления позволяет сократить время проверки ПК, сократить стоимость обслуживания за счет исключения большого количества квалифицированного персонала.
Промышленная применимость
Представленное УДППК может быть использовано для проверок сложных программно-аппаратных устройств в космической, авиационной, энергетической, нефтяной, газовой промышленности и других сложных системах управления.
В настоящее время устройство для проверки пульта космонавта эксплуатируется в Открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт авиационного оборудования» - ОАО «НИИАО», г.Жуковский, Московской области.
Источники информации:
Патент RU №2.245.825 по заявке на изобретение №2003.132.043/11 от 03.11.2003 г., опубликован 10.02.2005 г., бюллетень №4.
Перечень принятых сокращений:
- БДУС
- блок датчиков угловых скоростей;
- ВИС
- видеоинформационная система;
- ИнПУ
- интегрированный пульт управления;
- ИРВИ
- индикатор ручного ввода информации;
- ИП
- источники питания;
- ИС
- интерфейсная система;
- КПА
- контрольно-проверочная аппаратура;
- КСП левое
- командно-сигнальное поле левое;
- КСП правое
- командно-сигнальное поле правое;
- ОП
- операционная панель;
- ПК
- пульт космонавта;
- ПМО
- программно-математическое обеспечение;
- ПО
- программное обеспечение;
- потенц. датчики
- потенциометрические датчики;
- ПСИ
- приемосдаточные испытания;
- ПТС
- полный телевизионный сигнал;
- РК
- рабочая консоль;
- СГ
- свободный гироскоп;
- СПО
- сервисное программное обеспечение;
- СпПО
- специальное программное обеспечение;
- ТД
- термодатчик;
- ТСА
- температура спускаемого аппарата;
- ТБО
- температура бытового отсека;
- ТПО
- температура приборного отсека;
- Тж
- температура жидкости;
- УДППК
- устройство для проверки пульта космонавта;
- УПО
- управляющее программное обеспечение;
- Iнагр
- ток нагрузки;
- G
- погрешность преобразования параметров;
- Iсб
- ток солнечных батарей;
- I/O
- (input) ввод/(out put) вывод;
- Pco2
- давление углекислого газа;
- Pho2
- давление воды;
- Ро2
- давление кислорода;
- TV
- телевизионный сигнал;
- VGA
- видеографический стандарт;
- ωx
- угловая скорость по каналу X;
- ψ БДУС
- угол курса БДУС;
- γ БДУС
- угол крена БДУС;
- υ БДУС
- угол тангажа БДУС;
- C#
- объектно-ориентированный язык
программирования для разработки приложений
для платформы Microsoft. Net Framwork$
- .Net
- программная платформа.