МАЛОГАБАРИТНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БЛОКА НАВИГАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Предлагаемый стенд относится к области приборостроения. В ходе производства блока навигационных измерений (БНИ), который является центральным комплексообразующим устройством навигационного комплекса (НК) и обеспечивает решение следующих функциональных задач: непрерывный прием в реальном масштабе времени истинного азимута продольной оси, продольного и поперечного углов наклона наземного мобильного средства (НМС), координат местоположения НМС от приемоизмерителя (МРК), работающего по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS; непрерывное автоматическое определение в реальном масштабе времени планарных координат НМС по сигналам импульсно-фазовых радионавигационных систем (ИФРНС) «Чайка»/Loran-С; непрерывное автоматическое измерение скорости и истинного азимута продольной оси НМС по сигналам, получаемым от одометрического датчика пути (ДП) и геомагнитного датчика курса (БФА) соответственно; непрерывный прием в реальном масштабе времени истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона НМС от гирогоризонткомпаса (ТКУ); непрерывная автоматическая совместная обработка навигационных параметров, полученных по сигналам СРНС, ИФРНС и по данным автономных навигационных датчиков; квазиоптимальное определение обобщенных навигационных параметров в реальном масштабе времени (пространственных координат, скорости, истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона НМС, текущего времени); обеспечение автоматического и ручного (автоматизированного) выбора источников радионавигационной информации; формирование и выдача высокостабильных последовательностей импульсов, привязанных к шкале единого времени, для синхронизации внешних устройств с периодами 1 с и 5 мин; автоматическое тестирование технического состояния навигационного комплекса, необходимо обеспечить проверку работоспособности БНИ на этапе автономных лабораторных функциональных и стендовых (камерных) испытаний на соответствие требованиям стойкости, прочности и устойчивости к воздействующим факторам.
Известен стенд для разработки и проверки навигационных комплексов по свидетельству на полезную модель Российской Федерации №15933 МПК G01D 21/00, содержащий панель имитации и индикации разовых команд, прибор навигационно-плановый, а также сам навигационный комплекс в составе инерциальной навигационной системы, радиотехнической системы ближней навигации, спутниковой навигационной системы, пульта управления и ввода и бортовой цифровой вычислительной машины, последовательно соединенные технологическая вычислительная машина, адаптер интерфейса последовательных сигналов и устройство коммутации последовательных сигналов, разовых команд, выходы которого соединены с бортовой цифровой вычислительной машиной, а на входы поданы также выходы инерционной навигационной системы, радиотехнической системы ближней навигации, спутниковой навигационной системы и панели имитации и индикации разовых команд.
Недостатком данного стенда является то, что он не обеспечивает полную проверку работоспособности БНИ в части решения задач позиционирования и ориентации в пространстве НМС с использованием сигналов ИФРНС «Чайка»/Loran-С, а также БФА и ДП, последовательностей импульсов для синхронизации внешних устройств, автоматического тестирования технического состояния НК.
Наиболее близким по технической сущности из известных аналогов является стенд для проверки БНИ в составе НК, который описан в Технических условиях на навигационный комплекс ПРТК.462414.007 ТУ.
Функциональная схема стенда представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1 - блок навигационных измерений (БНИ);
2 - стенд для проверки работоспособности БНИ (стенд);
3 - пульт-индикатор (НИ);
4 - пульт-индикатор (ПИ);
5 - гирогоризонткомпас (ТКУ);
6 - приемоизмеритель (МРК);
7 - одометрический датчик пути (ДП);
8 - геомагнитный датчик курса (БФА);
9 - блок антенн (БА);
10 - бортовой спецвычислитель (БСВ).
Стенд 1 (прототип) состоит из периферийных устройств: двух ПИ3 и 4, ТКУ 5, МРК 6, ДП 7, БФА 8, БА 9, БСВ 10.
Проверяемый БНИ 1, имеет разъемы «ПИ1», «ПИ2», «ТКУ», «МРК», «ВХ СИНХР», «СИНХР», «ДП», «БФА», «БА».
ПИ3 и ПИ4, подключенные соответственно через разъемы «ПИ1» и «ПИ2» к БНИ1, обеспечивают: решение функциональных задач отображения на алфавитно-цифровом дисплее навигационных данных, результатов автоматического тестирования, а также кодов формализованных сообщений, принятых по радиоканалу от ведущего (ведомого) НМС; ввод точных координат точки стояния НМС; ввод курса (истинного азимута), дирекционного угла продольной оси НМС; ввод (корректировка) текущего времени и даты; выбор цепи ИФРНС; ввод параметров разрешенной к использованию цепи ИФРНС; ввод информации о разрешенных к использованию СРНС; выбор системы координат (СК-42, П3-90, WGS-84), в которой производится отображение измеренных навигационных данных; ввод кода формализованного сообщения для передачи по радиоканалу в адрес ведущего МС.ТКУ 5 подключен через разъем «ТКУ» к БНИ 1, обеспечивает выработку и выдачу в БНИ 1 истинного азимута продольной оси НМС и углов продольного и поперечного наклона НМС.МРК 6 подключен через разъемы «МРК» и «ВХ СИНХР» к БНИ 1, обеспечивает определение координат и пространственной ориентации (истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона) трехантенной антенной системы и связанного с ней объекта по сигналам навигационных космических аппаратов систем ГЛОНАСС и GPS. ДП 7 подключен через разъем «ДП» к БНИ 1, обеспечивает преобразование вращательного движения собственного вала в последовательность электрических импульсов. БФА 8 подключен через разъем «БФА» к БНИ 1, обеспечивает непрерывное формирование аналоговых сигналов пропорциональных углу его поворота относительно плоскости магнитного меридиана. БА 9 подключен через разъем «БА» к БНИ 1, обеспечивает прием и усиление радионавигационных сигналов ИФРНС «Чайка»/Loran-С. БСВ 10 подключен через разъем «ЭВМ» к ПИ2 4, обеспечивает решение информационно-расчетных задач навигационного обеспечения НМС.
Стенд-прототип применительно к процедуре оценки работоспособности БНИ при проведении автономных лабораторных функциональных и стендовых (камерных) испытаний на соответствие требованиям стойкости, прочности и устойчивости к воздействующим факторам в ходе серийного производства обладает следующими недостатками: избыточными функциональными возможностями; значительными массой и габаритами, требующими выделения дополнительных площадей и вспомогательного оборудования для размещения в помещениях испытательных подразделений, включая несущие конструкции, специально оборудованные вынесенные антенные площадки или имитаторы сигналов радионавигационных систем, технологических аппаратно-программных комплексов синхронизации и коррелирования работы всех навигационных датчиков пространственного позиционирования и угловой ориентации из состава стенда; высоким энергопотреблением; высокой стоимостью исходного комплекта и большими затратами на эксплуатацию в части обеспечения требуемых надежностных показателей (дублирование и резервирование) и восполнение ресурсов (периодическая замена) составных частей стенда.
С целью парирования вышеперечисленных недостатков на этапе автономных лабораторных функциональных и стендовых (камерных) испытаний на соответствие требованиям стойкости, прочности и устойчивости к воздействующим факторам БНИ, введен малогабаритный функционально-ориентированный стенд (МФОС) для проверки работоспособности блока навигационных измерений, представляющий собой автономно-программируемый комплекс с многопозиционным светодиодным индикатором, реализованный на программируемых микроконтроллерах, которые в совокупности с программным обеспечением микроконтролеров имитируют информационный обмен БНИ с периферийными устройствами НК «Ориентир» ПИ, ТКУ, МРК, ДП, БФА, БА.
Функциональная схема предлагаемого стенда представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:
1 - блок навигационных измерений (БНИ);
2 - малогабаритный функционально-ориентированный стенд (МФОС).
МФОС 2 представляет собой аппаратно-программный комплекс, соединенный с разъемами «ПИ1», «ПИ2,» «ТКУ», «МРК», «ВХ СИНХР», «СИНХР», «ДП», «БФА», «БА» БНИ 1.
МФОС 2 формирует и передает на БНИ 1 следующие сигналы:
- на разъем «ВХ СИНХР» - сигнал секундной метки, параметры которого соответствуют сигналу секундной метки, выдаваемому МРК;
- на разъем «МРК» - информационный пакет, содержащий имитируемые значения координат, скорости, истинного азимута, углов наклона НМС, формат которого соответствует формату выдачи данных от МРК;
- на разъем «ТКУ» - информационный пакет, содержащий имитируемые и коррелированные с данными, поступающими на разъем «МРК», значения истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона НМС, формат которого соответствует формату выдачи данных от ТКУ;
- на разъем «БФА» - аналоговые сигналы, имитирующие показания акселерометров и феррозондов БФА, причем эти показания соответствуют значениям истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона НМС, значения которых поступают на разъемы «МРК» и «ТКУ»;
- на разъем «БА» - пачки радиоимпульсов, имитирующие сигналы ведущей и ведомых опорных станций заданной цепи ИФРНС с уровнями, соответствующими получаемым с выхода БА, и временными параметрами, соответствующими заданным координатам точки приема - значениям координат НМС, поступающим на разъем «МРК»;
- на разъемы «ПИ1» и «ПИ2» - кодограмму запроса на выдачу необходимой информации (координатной, тестовой, технологической) для оценки работоспособности БНИ в формате, соответствующем протоколу информационно-технического сопряжения с ПИ.
БНИ 1, получив сигналы от МФОС 2, обрабатывает их в соответствии с заданным алгоритмом и выдает:
- с разъемов «ПИ1» и «ПИ2» - информационный пакет, содержащий значения пространственных координат местоположения, истинного азимута продольной оси, углов продольного и поперечного наклона НМС;
- с разъема «МРК» - кодограмму запроса на получение информационного пакета от МРК;
- с разъема «ТКУ» - информационный пакет, содержащий значения координат НМС;
- с разъема «СИНХР» - последовательности импульсов для синхронизации внешних устройств с периодами 1 с и 5 мин.
МФОС 2 в автоматическом режиме обрабатывает информацию, полученную от БНИ 1, на основе сравнения полученных данных с переданными определяет работоспособность или не работоспособность каждого функционального узла БНИ 1 и обеспечивает отображение этого определения на встроенном многопозиционном светодиодном индикаторе с детализацией по каналам обработки данных и сигналов.