ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРА КОМПЛЕКСА НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ НАЗЕМНОГО МОБИЛЬНОГО СРЕДСТВА "ОРИЕНТИР"

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам обучения и может использоваться для подготовки операторов комплекса навигационной аппаратуры (КНА), предназначенного для обеспечения топопривязки и ориентирования наземных мобильных средств (НМС) на позиции и навигации НМС при совершении марша на основе непрерывного автоматического определения, отображения на дисплеях собственных устройств индикации и выдачи во внешние устройства текущих значений планарных координат, высоты местоположения, скорости движения, курса, углов продольного и поперечного наклонов НМС, а также текущих времени и даты по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS, импульсно-фазовых радионавигационных систем (ИФРНС) «Чайка» и Loran-C и автономных навигационных датчиков: датчика угловой ориентации гироскопического типа, датчика угловой ориентации геомагнитного типа и одометрического датчика пути.
Тренажер позволяет виртуально с использованием синтезированной по условиям учебно-тренировочного задания обстановки, отображаемой на мониторе обучаемого оператора, проводить контролируемое инструктором обучение в реальных режимах работы КНА.
Тренажер, который имитировал бы работу вышеописанного КНА, в открытой публикации из всех доступных источников не найден.
Известен навигационный комплекс (НК) «Ориентир», устанавливаемый на НМС. В состав НК «Ориентир» входят: приемоизмеритель, работающий по сигналам ГНСС (далее приемоизмеритель ГНСС), приемоизмеритель, работающего по сигналам ИФРНС (далее - приемоизмеритель ИФРНС); бесплатформенная инерциальная навигационная система - гирогоризонткомпас (ГТК); датчик угловой ориентации геомагнитного типа - геомагнитный компас (ГМК); одометрический датчик пути (ДП); модем; радиостанция; блок навигационных измерений (БНИ); пульты индикаторы (ПИ); бортовой спецвычислитель визуализации и управления [1].
Недостатками использования НК «Ориентир» в процессе обучения являются:
- необходимость обеспечения движения НМС - объекта носителя КНА, что достаточно затратно, включая расходы ресурса НМС и дорогостоящей навигационной аппаратуры, входящей в состав НК «Ориентир»;
- невозможность в ряде случаев проведения обучения вследствие специальных ограничений;
- затруднения в отработке нештатных ситуаций.
В состав предлагаемого тренажера для обучения оператора комплекса навигационной аппаратуры наземного мобильного средства «Ориентир» (далее ТРЕНАЖЕР) входят:
1) нештатные для упомянутой КНА: персональная электронная вычислительная машина (ПЭВМ), монитор и клавиатура инструктора; монитор и клавиатура обучаемого оператора; формирователь-распределитель информационного потока выполняемого учебно-тренировочного задания;
2) имитаторы штатных составных частей упомянутой КНА: блока питания; приемоизмерителей ГНСС и ИФРНС; гирогоризонткомпаса; геомагнитного компаса; датчика пути; радиостанции;
3) штатные составляющие части упомянутой КНА: пульты-индикаторы; бортовой спецвычислитель визуализации и управления.
ТРЕНАЖЕР предназначен для обучения в стационарных условиях операторов навыкам работы с НК «Ориентир» и совершенствования приобретенных навыков путем имитации всех возможных режимов функционирования этого КНА, включая: диагностирование технического состояния; ввод исходных данных; обмен формализованными сообщениями; планирование маршрута движения НМС - объекта носителя КНА с использованием электронной карты местности; отображение текущего местоположения НМС - объекта носителя КНА на фоне электронной карты местности и пространственных координат НМС - объекта носителя КНА в различных системах координат в интересах контроля соответствия реальной траектории движения НМС плановому маршруту движения, а также обеспечения топопривязки и ориентирования НМС - объекта носителя КНА на позиции.
Технический эффект применения ТРЕНАЖЕРА в процессе обучения обеспечивается использованием современных информационных технологий, автоматизацией процессов подготовки инструктором учебно-тренировочных заданий, а также контроля хода и результатов выполнения этих учебно-тренировочных заданий обучаемым оператором, возможностями многократного повторения конкретного учебно-тренировочного задания, детализацией и наглядностью процесса анализа ошибок, а также процесса отработки корректирующих и предупреждающих мероприятий, объективностью оценок знаний и навыков обучаемого оператора.
Экономический эффект применения ТРЕНАЖЕРА в процессе обучения обеспечивается меньшей стоимостью привлекаемого оборудования по сравнению со стоимостью серийного образца НК «Ориентир», а также значительным сокращением расходов, связанных с эксплуатацией привлекаемых НМС - объектов носителей КНА.
Сущность полезной модели поясняется рисунком.
На фиг. 1 показана структурная схема ТРЕНАЖЕРА.
ТРЕНАЖЕР состоит из персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) 2 инструктора, монитора 3 инструктора, клавиатуры 6 инструктора, монитора 5 обучаемого оператора, клавиатуры 1 обучаемого оператора, имитатора блока питания 4, формирователя-распределителя информационного потока выполняемого учебно-тренировочного задания (УТЗ) 7, имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатора ГТК 9, имитатора ГМК 11, имитатора ДП 12, пультов-индикаторов 23-1 и 23-2, спецвычислителя отображения и управления 27, имитатора радиостанции 22 и имитатора БНИ 13.
Имитатор БНИ 13 состоит из буферных контроллеров 14, 15, 16, 17, 18, спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, хронизатора 20, контроллера 21.
Пульт-индикатор 23-1 состоит из алфавитно-цифрового дисплея 24-1, клавиатуры 25-1 и модема 26-1.
Пульт-индикатор 23-2 состоит из алфавитно-цифрового дисплея 24-2, клавиатуры 25-2 и модема 26-2.
Спецвычислитель отображения и управления 27 состоит из электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 28, монитора 29, клавиатуры 30.
Взаимосвязь всех элементов ТРЕНАЖЕРА осуществляется следующим образом.
У ПЭВМ 2 первый выход соединен с входом монитора 5 обучаемого оператора, второй выход соединен с входом формирователя и распределителя информационного потока выполняемого УТЗ 7, третий выход соединен со вторым входом контроллера 21, четвертый выход соединен с входом монитора 4 инструктора, первый вход соединен с выходом клавиатуры 1 обучаемого оператора, второй вход соединен со вторым выходом контроллера 21, третий вход соединен с выходом клавиатуры 6 инструктора.
У формирователя-распределителя информационного потока выполняемого УТЗ 7 первый выход соединен со входом имитатора блока питания 4, второй выход соединен с первым входом имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, третий выход соединен с первым входом имитатора ГГК 9, четвертый выход соединен с первым входом имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10, пятый выход соединен с первым входом имитатора ГМК 11, шестой выход соединен с первым входом имитатора ДП12.
У имитатора блока питания 4 первый выход соединен со вторым входом имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, второй выход соединен со вторым входом имитатора ГГК 9, третий выход соединен со вторым входом имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10, четвертый выход соединен со вторым входом имитатора ГМК 11, пятый выход соединен со вторым входом имитатора ДП 12, шестой выход соединен с шестым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, седьмой выход соединен со вторым входом спецвычислителя отображения и управления 27, вход соединен с первым выходом формирователя-распределителя информационного потока выполняемого УТЗ 7.
У имитатора приемоизмерителя ГНСС 8 выход соединен с первым входом буферного контроллера 14, выход которого соединен с первым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19.
У имитатора ГГК 9 выход соединен с первым входом буферного контроллера 15, выход которого соединен со вторым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19.
У имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10 выход соединен с первым входом буферного контроллера 16, выход которого соединен с третьим входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19.
У имитатора ГМК 11 выход соединен с первым входом буферного контроллера 17, выход которого соединен с четверым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19.
У имитатора ДП 12 выход соединен с первым входом буферного контроллера 18, выход которого соединен с пятым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19.
У спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19 первый выход соединен со вторым входом буферного контроллера 14, второй выход соединен со вторым входом буферного контроллера 15, третий выход соединен со вторым входом буферного контроллера 16, четвертый выход соединен со вторым входом буферного контроллера 17, пятый выход соединен со вторым входом буферного контроллера 18, шестой выход соединен с первым входом контроллера 21, первых вход соединен с выходом буферного контроллера 14, второй вход соединен с выходом буферного контроллера 15, третий вход соединен с выходом буферного контроллера 16, четвертый вход соединен с выходом буферного контроллера 17, пятый вход соединен с выходом буферного контроллера 18, шестой вход соединен с шестым выходом имитатора блока питания 4, седьмой вход соединен с первым выходом контроллера 21, восьмой вход соединен с первым выходом хронизатора 20.
У хронизатора 20 первый выход соединен с восьмым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, второй выход соединен с шестым входом контроллера 21, третий выход соединен с третьими входами имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, имитатора ГГК 9, имитатора ИФРНС 10, имитатора ГМК 11, имитатора ДП 12.
У контроллера 21 первый выход соединен с седьмым входом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, второй выход соединен со вторым входом ПЭВМ 2, третий выход соединен с первым входом пульта-индикатора 23-1, четвертый выход соединен с первым входом пульта индикатора 23-2, первый вход соединен с шестым выходом спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, второй вход соединен третьим выходом ПЭВМ 2, третий вход соединен с первым выходом пульта-индикатора 23-1, четвертый вход соединен со вторым выходом пульта-индикатора 23-2, пятый вход соединен с выходом имитатора радиостанции 22, шестой вход соединен со вторым выходом хронизатора 20.
У имитатора радиостанции 22 первый выход соединен с пятым входом контроллера 21, второй выход соединен со вторым входам пульта-индикатора 23-1, третий выход соединен с третьим входом пульта-индикатора 23-2, вход 1 соединен с седьмым выходом формирователя-распределителя информационного потока УТЗ 7, второй вход соединен с первым выходом пульта индикатора 23-2.
У пульта-индикатора 23-1 первый выход соединен с третьим входом контроллера 21, второй выход соединен с третьим входом имитатора радиостанции 22, первых вход соединен с третьим выходом контроллера 21, второй вход соединен со вторым выходом имитатора радиостанции 22.
У пульта-индикатора 23-2 первый выход соединен со вторым входом имитатора радиостанции 22, второй выход соединен с четвертым входом контроллера 21, третий выход соединен с первым входом спецвычислителя отображения и управления 27, первый вход соединен с четвертым выходом контроллера 21, второй вход соединен с выходом спецвычислителя отображения и управления 27, третий вход соединен с третьим выходом имитатора радиостанции 22.
Функциональное значение блоков ТРЕНАЖЕРА.
ПЭВМ 2 предназначена для подготовки постановки инструктором учебно-тренировочного задания с использованием клавиатуры 6 и монитора 5, обработки получаемой информации о работе ТРЕНАЖЕРА и действиях обучаемого оператора, включая подтверждение получения учебно-тренировочного задания, поставленной с клавиатуры 6, с клавиатуры 1, вывод информации о поставленном УТЗ и результатов его выполнения на мониторы 3 и 5.
Имитатор блока питания 4 предназначен для формирования сигнала, имитирующего согласно УТЗ включение устройств: имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, имитатора ГГК 9, имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатора ГМК 11, имитатора ДП 12, спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, спецвычислителя отображения и управления 27.
Формирователь и распределитель информационного потока выполняемого УТЗ 7 предназначен для выдачи имитатору блока питания 4, имитатору приемоизмерителя ГНСС 8, имитатора ГГК 9, имитатору приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатору ГМК 11, имитатору ДП 12, конкретных данных, необходимых для обеспечения выполнения учебно-тренировочного задания с учетом заданного режима работы КНА и технического состояния его составных частей.
Имитатор приемоизмерителя ГНСС 8 предназначен для формирования данных о пространственных координатах местоположения НМС при работе по сигналам системы ГЛОНАСС, по сигналам кода С/А системы GPS и при совместной обработке сигналов ГНСС систем ГЛОНАСС и GPS, передачи данных через буферный контроллер 14 спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19.
Имитатор ГГК 9 предназначен для формирования данных, о курсе и текущих углах наклона НМС, передачи данных через буферный контроллер 15 спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19.
Имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10 предназначен для формирования данных о координатах НМС по сигналам ИФРНС «Чайка»/Loran-C, передачи данных через буферный контроллер 16 спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19.
Имитатор ГМК 11 предназначен для формирования данных, о курсе НМС и передачи данных через буферный контроллер 17 спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19.
Имитатор ДП 12 предназначен для формирования данных о пройденном НМС пути, передачи данных через буферный контроллер 14 спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19.
Буферные контроллеры 14, 15, 16, 17, 18 предназначены для накопления и хранения данных с последующей передачей накопленной информации спецвычислителю комплексной обработки навигационных данных 19, по его запросу.
Спецвычислитель комплексной обработки навигационных данных 19 принимает сформированные данные от имитатора приемоизмерителя ГНСС 8, имитатора приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатора ГГК 9, имитатора ГМК 11, имитатора ДП 12 и осуществляет:
- непрерывную автоматическую совместную обработку навигационных параметров, полученных от всех имитаторов навигационных датчиков заданных условиями учебно-тренировочного задания;
- квазиоптимальное определение обобщенных навигационных параметров в реальном масштабе времени (пространственных координат, скорости, курса, углов продольного и поперечного наклонов НМС, текущего времени и даты);
- передачу обработанной информации через контроллер 21 на пульты-индикаторы 23-1 и 23-2, ПЭВМ 2.
Хронизатор 20 предназначен для формирования шкалы времени и ее передачи на имитатор приемоизмерителя ГНСС 8, имитатор ГГК 9, имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатор ГМК 11, имитатор ДП 12, спецвычислитель комплексной обработки навигационных данных 19 и на контроллер 21.
Контроллер 21 предназначен для взаимодействия со спецвычислителем комплексной обработки навигационных данных 19, ПЭВМ 2, пультами-индикаторами 23-1 и 23-2, хронизатором 20, имитатором радиостанции 22 и осуществления фиксации последовательности и времени выполнения учебно-тренировочного задания по срабатыванию клавиш клавиатуры 25-1 и 25-2 пультов-индикаторов 23-1 и 23-2 или клавиатуры 30 спецвычислителя отображения и управления 27 нажимаемых обучаемым оператором при выполнении этого учебно-тренировочного задания.
Имитатор радиостанции 22 предназначен для обеспечения имитации процесса информационного обмена между терминалами автоматической системой мониторинга (АСМ) ведущего (управляющего) и ведомого (управляемого) НМС согласно протоколам информационно-технического сопровождения модемов 24-1, 24-2 с реальной радиостанцией по стыку С1-ТЧ в форматах циркулирующих кодограмм-запросов и кодограмм донесений.
Пульты-индикаторы 23-1 и 23-2 предназначены для обеспечения:
- отображения на алфавитно-цифровом дисплее навигационных данных, результатов автоматического тестирования технического состояния изделия, а также кодов формализованных сообщений, принятых по радиоканалу от ведущего (ведомого) НМС;
- ввода точных координат точки стояния НМС;
- ввода курса (истинного азимута), дирекционного угла продольной оси НМС;
- ввода (корректировки) текущего времени и даты;
- выбора цепи ИФРНС;
- ввода параметров опорных станций новых (отсутствующих в памяти БНИ-О) разрешенной к использованию цепи ИФРНС;
- выбора разрешенных к использованию ГНСС (ГЛОНАСС, GPS ГЛОНАСС и GPS);
- выбора системы координат (СК-42, П3-90, WGS-84), в которой производится отображение измеренных навигационных данных;
- ввода кодов формализованных сообщений для передачи по радиоканалу в адрес ведущего НМС.
Спецвычислитель отображения и управления 27 предназначен для отображения результатов навигационных определений на фоне электронной карты местности, дублирования функций пультов-индикаторов по вводу данных управлению режимами КНА, решения ряда сервисных задач навигационного обеспечения, хранения и воспроизведения трасс движения НМС, хранения и отображения результатов диагностирования технического состояния составных частей НК «Ориентир».
Модемы 26-1 и 26-2 предназначены для обеспечения:
а) приема сигналов с НЧ выхода имитатора радиостанции;
б) определения наличия в составе принятого сигнала кодограммы, содержащей запрос о местоположении и состоянии НМС, передаваемый терминалом ведущего НМС автоматизированной системы мониторинга местоположения и состояния наземных мобильных средств (далее кодограмма-запрос);
в) определения адреса кодограммы-запроса (идентификационного номера ведомого НМС, в адрес которого передана кодограмма-запрос);
г) проверки совпадения адреса кодограммы-запроса с собственным идентификационным номером;
д) при совпадении адреса кодограммы-запроса с собственным идентификационным номером - выполнения следующих операций:
- выделение кода (номера) принятого формализованного сообщения;
- отображение кода (номера) принятого формализованного сообщения на алфавитно-цифровом дисплее пультов-индикаторов 23-1, 23-2;
- формирование на основе текущей координатной информации и последнего введенного оператором с пульта-индикатора 23-1 или 23-2 кода (номера) формализованного сообщения кодограммы-донесения с указанием собственного идентификационного номера;
- формирование управляющего сигнала для включения имитатора передатчика УКВ радиостанции;
- преобразование кодограммы-донесения в сигнал тональной телеграфии и передачу его на НЧ вход передатчика УКВ радиостанции;
е) приема вводимого оператором с пульта-индикатора 23-1 или 23-2 кода (номера) формализованного сообщения о состоянии (характере действий) НМС и команды на передачу этого формализованного сообщения в адрес терминала АСМ ведущего НМС;
ж) при получении команды на передачу формализованного сообщения - выполнения следующих операций:
- формирование на основе текущей координатной информации и последнего введенного оператором с пульта-индикатора кода (номера) формализованного сообщения кодограммы-донесения с указанием собственного идентификационного номера;
- формирование управляющего сигнала для включения передатчика УКВ радиостанции;
- преобразование кодограммы-донесения в сигнал тональной телеграфии и его передачу на НЧ вход передатчика УКВ радиостанции.
ТРЕНАЖЕР работает следующим образом.
Инструктор с помощью клавиатуры 6 и ПЭВМ 2 ставит учебно-тренировочную задачу, которая отображается на мониторе 3 инструктора и на мониторе 5 обучаемого оператора. ПЭВМ 2 осуществляет подготовку и постановку учебно-тренировочного задания. Подготовка учебно-тренировочного задания осуществляется в режиме дружественного интерфейса и применением стереотипных шаблонов и подсказок. Подготовка наиболее полного учебно-тренировочного задания включает:
1) формирование планируемого маршрута движения НМС путем определения (ввода) координат начальной, промежуточных контрольных, конечной точек маршрута, точек остановки и стоянки с использованием электронной карты местности;
2) формирование имитирующей трассы движения НМС путем введения детерминированных отклонений от планируемого маршрута;
3) формирование временных параметров движения НМС с привязкой к начальной, промежуточным контрольным, конечной точкам имитируемой трассы движения НМС, точкам остановки и стоянки;
4) формирование временных параметров процесса взаимообмена типовыми кодограммами между терминалами АСМ ведущего и ведомых НМС, оборудованных НК «Ориентир»;
1) формирование перечня технически исправных и неисправных составных частей КНА с привязкой их отказов к шкале времени;
2) формирование перечня разрешенных к использованию ГНСС (ГЛОНАСС, GPS ГЛОНАСС и GPS);
7) формирование перечня разрешенных к использованию цепей ФРНС, параметры которых занесены в память БНИ-О, и параметров новых (незанесенных в память БНИ-О) цепей ИФРНС;
8) формирование указания о необходимости:
- выбора (ручного ввода данных) разрешений к использованию ГНСС;
- выбора (ручного ввода данных) разрешений к использованию цепи ИФРНС;
- ручного ввода данных о параметрах новых цепей ИФРНС, разрешенных к использованию;
- ручного ввода (коррекция) координат, характеризующих местоположение НМС в точках маршрута движения;
- ручного ввода (коррекции) текущего времени и даты;
- ручного ввода команд для отображения результатов навигационных определений в заданных системах координат;
- ручного ввода номеров формализованных сообщений о состоянии (характере действий) НМС;
- ручного ввода команд для получения детальной информации о техническом состоянии и отказавших элементах составных частей КНА по результатам автоматического диагностирования;
- ручного ввода данных, характеризующих фиксацию фактов возникновения нештатных ситуаций недопустимой целостности КНА, недопустимого отклонения от планового маршрута и графика движения, отсутствия обмена между терминалами АСМ и т.п. и требующих проведения корректирующих и предупреждающих мероприятий.
При получении вышеизложенной квитанции ПЭВМ 2 в виде пакетов данных передает фрагменты учебно-тренировочного задания на формирователь-распределитель информационного потока выполняемого УТЗ 7 и на контроллер 21. Хронизатор 20 непрерывно выдает последовательности импульсов привязки к шкале времени на спецвычислитель комплексной обработки навигационных данных 19, имитатор приемоизмерителя ГНСС 8, имитатор ГГК 9, имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10,имитатор ГМК 11, имитатор ДП 12 для обеспечения синхронизации имитирующих данных навигационных определений и - на контроллер 21 для фиксации времени срабатывания клавиш клавиатур 25-1, 25-2, 30 при выполнении оператором поставленного учебно-тренировочного задания.
Формирователь-распределитель информационного потока выполняемого УТЗ 7, получив от ПЭВМ 2 пакет данных, формирует предметно-ориентированные пакеты данных и распределяет их, отправляя их на имитатор блока питания 4, имитатор приемоизмерителя ГНСС 8, имитатор ГГК 9, имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатор ГМК 11, имитатор ДП 12 и имитатор радиостанции 22.
Обучаемый оператор, выполняя поставленное учебно-тренировочные задания в соответствии с руководством по эксплуатации НК «Ориентир»; включает имитатор блока питания 4, переводя тумблер (на фиг. 1 не показано) из положения «ВЫКЛ» в положение «ВКЛ». Имитатор блока питания 4 в соответствии с поставленным учебно-тренировочным заданием формирует и выдает напряжения на имитатор приемоизмерителя ГНСС 8, имитатор ГГК 9, имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10, имитатор ГМК 11, имитатор ДП 12, спецвычислитель комплексной обработки данных 19, спецвычислитель отображения и управления 27.
Подача электропитания на соответствующую часть КНА имитирует ее техническую исправность, неподача - неисправность. При выявлении и отображении на алфавитно-цифровых дисплеях 24-1, 24-2 пультов индикаторов 23-1, 23-2 соответственно и на мониторе 29 спецвычислителя отображения и управления 27 по результатам автоматического диагностирования неисправных составных частей КНА обучаемый оператор должен отреагировать с помощью клавиатуры 1.
При полностью работающем навигационном комплексе имитатор приемоизмерителя ГНСС 8 формирует и передает на буферный контроллер 14 данные о пространственных координатах местоположения НМС с привязкой к шкале времени пространственной ориентации, имитатор ГГК 9 формирует и передает на буферный контроллер 15 данные об угловой ориентации НМС с привязкой к шкале времени, имитатор приемоизмерителя ИФРНС 10 формирует и передает на буферный контроллер 16 данные о планарных координатах НМС с привязкой к шкале времени, имитатор ГМК 11 формирует и передает на буферный контроллер 17 данные о курсе (дирекционном угле) НМС с привязкой к шкале времени, имитатор ДП 12 формирует и передает на буферный контроллер 18 данные о перемещении НМС эквивалентные пройденному НМС пути с привязкой к шкале времени.
Буферные контроллеры 14, 15, 16, 17, 18 передают полученную информацию на спецвычислитель комплексной обработки навигационных данных 19, где она обрабатывается и передается через контроллер 21 на пульты-индикаторы 23-1 и 23-2 для отображения на алфавитно-цифровом дисплее 24-1 и 24-2.
Для обучения оператора инструктор использует три основных учебно-тренировочных задания, соответствующих реальным режимам работы НК «Ориентир» и на этом основании реализованных в ТРЕНАЖЕРЕ:
- работа в режиме «ТЕСТ»;
- работа в режиме «РАБОТА»;
- работа в режиме «ВВОД».
В режиме «ТЕСТ» на алфавитно-цифровом дисплее 24-1 и 24-2 пультов-индикаторов 23-1 и 23-2 выводится следующая информация:
- РСДН - результаты тестирования устройств приемоизмерителя ИФРНС («Чайка»/«Loran-C»);
- СРНС - результаты тестирования устройств приемоизмерителя СРНС (ГЛОНАСС/GPS);
- АНД - результаты тестирования устройств из состава автономного навигационного измерителя (ГГК, ГМК, ДП);
- МОДЕМ - результаты тестирования модема;
- СВ1 - результаты тестирования интерфейсного спецвычислителя;
- СВ2 - результатов тестирования навигационного спецвычислителя;
- ЭВМ - состояние обмена с подключенной к изделию ПЭВМ.
В режиме «РАБОТА» на алфавитно-цифровые дисплеи 24-1 и 24-2 пультов-индикаторов 23-1 и 23-2 выводится следующая информация:
- «геодезические координаты»;
- «прямоугольные координаты»;
- «курс и дирекционный угол»;
- «высота, скорость»;
- «точность определения координат»;
- «текущие дата и время»;
- «номер формализованного сообщения, полученного от ведущего НМС».
В режиме «ВВОД» алфавитно-цифровые дисплеи 24-1 и 24-2 пультов-индикаторов 23-1 и 23-2 отображают следующие данные, вводимые оператором:
- текущие дата и время;
- координаты точки местоположения НМС;
- номер формализованного сообщения для передачи по радиоканалу в адрес управляющего НМС;
- условный номер цепи ИФРНС;
- наименование выбранной системы параметры опорных станций СРНС (ГЛОНАСС, GPS или ГЛОНАСС+GPS) вновь вводимой цепи ИФРНС;
- наименование выбранной системы координат (СК-42, П3-90 или WGS84).
При выполнении каждого из учебно-тренировочных заданий, обучаемый оператор осуществляет действия с использованием клавиатуры 25-1 и 25-2, пультов-индикаторов 23-1 и 23-2 или клавиатуры 29 спецвычислителя отображения и управления 27. Правильность нажатия клавиш и скорость выполнения элементарных операций (интервалы времени между нажатиями клавиш) контролируются контроллером 21 и передается на ПЭВМ 2, где результаты обрабатываются и высвечиваются на мониторах 3 и 5.
При завершении работы на ТРЕНАЖЕРЕ его выключают путем перевода тумблера на имитаторе блока питания из положения «ВКЛ» в положение «ВЫКЛ».
Таким образом, основными принципами построения и функционирования ТРЕНАЖЕРА являются:
- строгое соответствие учебно-тренировочных заданий реальным режимам работы КНА;
- возможность имитации штатных и нештатных ситуаций функционирования комплекса, включая сбои в работе и технические неисправности (отказы) составных частей КНА;
- синхронная согласованная имитация функционирования автономных (ГГК, ГМК, ДП) и неавтономных (приемоизмеритель ГНСС, приемоизмеритель ИФРНС) навигационных датчиков с привязкой к задаваемым маршрутам движения, остановкам и стоянкам НМС - объекта носителя КНА, сохранение полномасштабного подобия устройств ввода-вывода информации из состава КНА;
- применение недорогих аппаратно-программных имитаторов вместо дорогостоящих составных частей реального КНА;
- автоматизация процессов формирования и выдачи учебно-тренировочных заданий, контроля правильности и продолжительности их выполнения, регистрации, хранения и визуализации хода и результатов выполнения заданий в интересах объективной оценки действий обучаемого оператора с использованием современных информационных технологий.
В аспекте технической реализуемости предлагаемого ТРЕНАЖЕРА отметим следующее.
В качестве ПЭВМ 2, мониторов 3, 5 и клавиатур 1, 6 в случае размещении ТРЕНАЖЕРА в помещении стационарного объекта с нормальными по ГОСТ РВ 20.39.301-98 климатическими условиями могут быть использованы офисный персональный компьютер и сопрягаемые с ним устройства ввода и визуализации информации.
При размещении тренажера на НМС к ПЭВМ 2, монитору 3 и клавиатуре 6 инструктора предъявляются более жесткие требования по устойчивости и прочности к воздействию внешних возмущающих механических и климатических факторов. В этом случае в качестве вышеуказанных средств целесообразно использовать персональный компьютер в защитном исполнении. Например, серийно производимый бортовой спецвычилитель БСВ-3 [2].
В качестве специального программного обеспечения ПЭВМ 2, функционирующего в заданной операционной системе (ОС) возможно применение адаптированной для решения задач обучения «Программы контроля состояния и местоположения НМС, оборудованных навигационным комплексом «Ориентир» (Windows версия) [3] или программы контроля состояния и местоположения наземных мобильных средств, оборудованных навигационным комплексом «Ориентир» (МСВС версия) [4].
В качестве имитатора блока питания 4 предлагается использовать серийно производимый блок питания БП-О [5] из состава НК «Ориентир», дооборудованный контроллером управления подачей напряжения на выходные разъемы электропитания внешних подключаемых устройств. Схемотехническое решение такого контроллера на базе микропроцессорной техники и твердотельных реле реализовано в серийно производимом бортовом сецвычислителе БСВ-5 [6] из состава НК «Ориентир». При этом подачей или неподачей электропитания на внешнее подключаемое устройство имитируется в соответствии с выполняемым учебно-тренировочным заданием состояние работоспособности или неработоспособности этого устройства.
Формирователь-распределитель
информационного потока выполняемого учебно-тренировочного задания 7 предлагается выполнить на базе серийно производимых контроллеров обработки команд и сигналов [7] с загруженным в него функционально-ориентированным специальным программным обеспечением и двух изделий коммутатор локальной вычислительной сети [7] для обеспечения требуемого количества портов обмена информацией стандарта Ethernet 10/100 Base-T с управляемыми устройствами:
- имитатором блока питания 4;
- имитатором приемоизмерителя ГНСС 8;
- имитатором приемоизмерителя ИФРНС 10;
- имитатором ГГК 9;
- имитатором ГМК 11;
- имитатором ДП 12;
- имитатором радиостанции 22.
Основными функциями имитаторов 8, 9, 10, 11, 12 являются формирование и выдача с привязкой к шкале времени, синтезируемой хронизатором 20, навигационных данных, соответствующих задаваемым инструктором пространственно-временным параметрам местоположения НМС - объекта носителя НК «Ориентир» (планарные координаты, высота по отношению к реперному уровню используемой системы координат, скорость движения, углы курса, продольного и поперечного наклонов, длительности интервалов времени движения, остановки, стоянки) в формальных протоколов информационно-технического сопряжения имитирующих устройств с блоком БНИ-О - комплексообразующей составной части НК «Ориентир». С учетом этого обстоятельства для реализации имитаторов 8, 9, 10, 11, 12 приемлемы однотипные схемотехнические решения на базе микропроцессорной техники с встраиваемым функционально-ориентированным специальным программным обеспечением [9].
Имитатор блока навигационных измерений 13 реализуется в контруктиве и на базе модулей и устройств из состава блока навигационных измерений БНИ-О [10]: спецвычислителя навигационного [11], обеспечивающего выполнение функций спецвычислителя комплексной обработки навигационных данных 19, буферных контроллеров 14, 15, 16, 17, 18, хронизатора 20.
Отличие имитатора БНИ 13 от штатного БНИ-О состоит в следующем. В имитаторе БНИ 13 отсутствует модуль магнитометра, вместо которого установлен контроллер 21, выполняющий функцию фиксации последовательности и продолжительности действий обучаемого оператора при выполнении учебно-тренировочного задания. Контроллер 21 выполнен на базе микропроцессорной техники с встраиваемым функционально-ориентированным специальным программным обеспечением. Техническая реализуемость контроллера 21 подтверждается наличием конструктивно-функционального аналога изделия БКДР (блока контроля действий обучаемого).
Техническая реализуемость имитатора радиостанции 22 на базе микропроцессорной техники и встраиваемого функционально-ориентированного специально-ориентированного специального программного обучения подтверждается наличием широко используемого в процессе комплексной отладки и испытаний серийных образцов НК «Ориентир» конструктивно-функционального аналога изделия «Модем-тест» [13].
Согласно декларированному принципу полномасштабного подобия устройств ввода-вывода информации в качестве пультов-индикаторов 23-1, 23-2, включающих в состав алфавитно-цифровой дисплей 24-1, 24-2, клавиатуру 25-1, 25-2 и модем 26-1, 26-2, также спецвычислителя отображения и управления 27,включающего в свой состав ЭВМ 28, монитор 29, клавиатуру 30, предлагается использовать штатные пульты-индикаторы ПИ-О [14] и бортовой спец вычислитель БСВ-5 [6] соответственно, являющиеся составными частями серийных образцов НК «Ориентир».
С учетом вышеизложенных предложений и конъюнктуры рыночных цен его стоимость составит 30-35% от стоимости серийного образца НК «Ориентир».
Литература
1. ПРТК.462414.007ТУ. Навигационный комплекс «Ориентир». Технические условия: 2013. - 92 с.
2. ПРТК.466535.004ТУ. Бортовой спецвычислитель БСВ-3. Технические условия: 2014. - 79 с.
3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. 2008613754 Российская Федерация. Программа контроля и местоположения наземных мобильных средств, оборудованных навигационным комплексом «Ориентир» / Журавлев А.В. [и др.], правообладатель Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК». - №2008612761; заявка 19.06.208; регистр. 06.08.08. - 1 с.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. 2009610198. Российская Федерация. Программа контроля состояния и местоположения наземных мобильных средств, оборудованных навигационным комплексом «Ориентир» / Журавлев А.В. [и др.], правообладатель Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК». - №2008614855; заявка 23.10.08; регистр. 11.01.09 - 1 с.
5. ПРТК.436635.003ТУ. Блок питания БП-О. Технические условия: 2006. - 46 с.
6. ПРТК.466535.013ТУ. Бортовой спецвычислитель БСВ-5. Технические условия: 2014. - 45 с.
7. ПРТК.466535.006ТУ. Контролер обработки команд и сигналов (КОКС). Технические условия: 2013. - 92 с.
8. ПРТК.468347.003ТУ. Коммутатор локальных вычислительных сетей (КЛВС). Технические условия: 2006. - 36 с.
9. Пат. 106359 Российская федерация, МПК G01D 21/00. Малогабаритный функционально-ориентированный стенд для проверки работоспособности блока навигационных измерений / Журавлев А.В. [и др.], заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК». №2010130750/28; заявл. 21.07.10; опубл. 10.07.11, Бюл. №19. - 2 с.: ил.
10. ПРТК.466531.010 ТУ. Блок навигационных измерений БНИ-О. Технические условия: 2006. - 77 с.
11. ПРТК.467489.008ТУ. Спецвычислитель навигационный СВН-О. Технические условия: 2010. - 15 с.
12. ПРТК.468332.009ТУ. Блок контроля действий обучаемого. Технические условия: 2014. - 37 с.
13. ПРТК.465632.004ТУ. Модем-тест. Технические условия: 2012. - 89 с.
14. ПРТК.468366.002ТУ. Пульт-индикатор. Технические условия: 2006. - 45 с.