СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF PROCESSING TELEMETRY DATA OF UNMANNED AERIAL VEHICLE AND DEVICE THEREFORE

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и предназначено для обработки телеметрической информации (ТМИ), получаемой при проведении приемо-сдаточных и летно-конструкторских испытаний беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Из уровня техники известен способ контроля и оценки технического состояния объекта по данным телеметрической информации (заявка на изобретение №94027933 от 25.07.1994, МПК G08C 19/28), при котором общее состояние объекта оценивают по регистрируемым параметрам, весь поток ТМИ отображают на экране монитора в виде матрицы, а амплитуду телеметрируемых параметров представляют в цветовом коде видимого спектра. Способ реализован с помощью устройства, состоящего из усилителя сигнала, усиливающего сигналы телеметрических датчиков, установленных на объекте, блока формирователя телеметрического кадра, блока эталона времени, блока ввода потока ТМИ в блок обработки, блока обработки и блока отображения ТМИ. Недостатками данного способа и устройства являются невозможность проведения достоверной диагностики возможных неисправностей составных частей контролируемого объекта, а также большой вес и габариты устройства.
Из уровня техники известен способ контроля технически сложных объектов, при котором диагностируют тракт передачи данных и возможные неисправности датчиков (патент RU №2537801, МПК G05B 23/02), а затем выделяют и запоминают несоответствия кодов, полученных преобразованием сигнала параметра. Данный способ реализован с помощью системы, состоящей из объекта контроля, наземной приемной регистрирующей станции и канала передачи ТМИ.
Недостатками данного способа и системы являются невозможность проведения достоверной диагностики возможных неисправностей составных частей контролируемого объекта в реальном времени, необходимость использования стационарных станций для приема ТМИ и длительное время обработки данных.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков и создание способа и устройства для обработки ТМИ БПЛА, позволяющих осуществить диагностику части параметров в реальном времени с помощью мобильного устройства для обработки ТМИ. Предлагаемый способ позволяет сократить время проверки БПЛА и провести экспресс-анализ, а затем и полный анализ полученной информации с целью выявления неисправностей составных частей БПЛА в реальном времени.
Поставленная задача решается за счет того, что обработку телеметрической информации беспилотного летательного аппарата осуществляют следующим образом: регистрируют телеметрическую информацию, поступающую в модуль формирования кода, с помощью модуля формирования кода, включающего в себя первый пользовательский интерфейс, выделяют информационные цифровые и аналоговые каналы, выбирают из общего потока телеметрической информации участки для дальнейшей обработки, визуализируют выбранные по адресу и типу параметры, формируют соответствующий код и передают сформированный сигнал в модуль обработки, с помощью второго пользовательского интерфейса, входящего в состав модуля обработки, определяют частоту вывода, калибровочные параметры и время редактирования, с помощью третьего пользовательского интерфейса, входящего в состав модуля обработки, задают параметры процесса обработки: телеметрические адреса и тарировочные данные, с помощью модуля обработки производят обработку записанного кода и передают информацию в модуль распознавания информации, с помощью модуля распознавания информации разбивают полученную информацию по адресам типа информации, разделяют информацию каждого типа по адресам непосредственно параметров и передают информацию в модуль формирования результатов, с помощью модуля формирования результатов формируют результаты и передают полученные результаты для дальнейшего анализа, при этом обработку и анализ информации осуществляют в реальном времени.
В первом частном случае задача изобретения решается за счет того, что телеметрическую информацию от беспилотного летательного аппарата, размещенного в наземных условиях, передают в модуль формирования кода по кабелю.
Во втором частном случае задача изобретения решается за счет того, что телеметрическую информацию от беспилотного летательного аппарата передают по радиоканалу на антенное устройство блока приема сигналов телеметрической информации, с помощью демодулятора  демодулируют ее и передают в модуль формирования кода.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для обработки телеметрической информации беспилотного летательного аппарата включает в себя модуль формирования кода, принимающий телеметрическую информацию от беспилотного летательного аппарата, формирующий принимаемый сигнал в соответствующий код и передающий сформированный сигнал в модуль обработки, модуль обработки, обрабатывающий записанный код и передающий его в модуль распознавания информации, модуль распознавания информации, разбивающий полученную информацию по адресам типа информации, затем разделяющий информацию каждого типа по адресам непосредственно параметров и передающий информацию в модуль формирования результатов, модуль формирования результатов, при этом вход модуля формирования кода является входом устройства, выход модуля формирования кода соединен с входом модуля обработки, выход модуля обработки соединен с входом модуля распознавания информации, выход модуля распознавания информации соединен с модулем формирования результатов, причем модуль формирования кода включает в себя первый пользовательский интерфейс, экран которого разделен на область управления процессом регистрации, с помощью которого выбирают из общего потока телеметрической информации участки для обработки, и управляют записью информации в файлы и область отображения первичной информации, с помощью которой непрерывно отображают выбранные по адресу и типу параметры, при этом модуль обработки информации включает в себя второй пользовательский интерфейс, отображающий область выбора параметров обработки, с помощью которой определяют частоту вывода, калибровочные параметры и временные интервалы для обработки, и третий пользовательский интерфейс, отображающий область настройки исходных данных, с помощью которой задают параметры процесса обработки: телеметрические адреса и тарировочные данные, причем обработку и анализ информации осуществляют в реальном времени.
В первом частном случае задача изобретения решается за счет того, что устройство для обработки телеметрической информации беспилотного летательного аппарата дополнительно включает антенное устройство, принимающее телеметрическую информацию от беспилотного летательного аппарата и передающее ее в блок приема сигналов телеметрической информации, и демодулятор, преобразующий сигнал и подающий преобразованный сигнал на вход модуля формирования кода, причем антенное устройство соединено с входом блока приема сигналов телеметрической информации, выход блока приема телеметрической информации соединен с входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом модуля формирования кода.
Предлагаемые способ и устройство предназначены для проведения приемо-сдаточных и летно-конструкторских испытаний БПЛА, при которых необходимо производить регистрацию и обработку ТМИ. Анализ ТМИ позволяет выявить неисправности БПЛА и получить достоверные данные о поведении БПЛА в полете. Устройство для сбора и передачи ТМИ, размещенное на БПЛА, формирует последовательный код радиосигнала ТМИ в структуре кадра системы потребителя. Полученный сигнал передается по радиоканалу в условиях автономного полета или по кабелю с модуляционного выхода при проверке в наземных условиях (в цехе или на полигоне). Во время проверки производится регистрация ТМИ на жесткий диск с выводом в реальном времени части параметров БПЛА на экране.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - схема передачи ТМИ от БПЛА к устройству для обработки ТМИ;
фиг. 2 -структурная схема устройства для обработки ТМИ;
фиг. 3 - вид экрана первого пользовательского интерфейса;
фиг. 4 - вид экрана второго пользовательского интерфейса;
фиг. 5 - вид экрана третьего пользовательского интерфейса.
На фиг. 1, 2, 3 обозначены:
1 - БПЛА;
2 - устройство сбора и передачи ТМИ;
3 - антенное устройство;
4 - блок приема сигналов ТМИ;
5 - демодулятор;
6 - модуль формирования кода;
7 - модуль обработки;
8 - модуль распознавания информации;
9 - модуль формирования результатов;
10 - область управления процессом регистрации первого пользовательского интерфейса;
11 - область отображения первичной информации первого пользовательского интерфейса.
На БПЛА 1 размещено устройство сбора и передачи ТМИ 2, которое формирует последовательный код радиосигнала ТМИ в структуре кадра системы потребителя. При проведении проверки БПЛА в наземных условиях (в цехе или на полигоне) полученный сигнал передают по кабелю с модуляционного выхода на второй вход модуля формирования кода 6. В условиях автономного полета от устройства сбора и передачи ТМИ 2 БПЛА 1 передают последовательный код радиосигнала ТМИ по радиоканалу на наземную станцию приема ТМИ, состоящую из антенного устройства 3, блока приема сигналов ТМИ 4 и демодулятора 5. Преобразованный сигнал с демодулятора передают на первый вход модуля формирования кода 6.
Предлагаемый способ заключается в том, что регистрируют ТМИ, поступающую в модуль формирования кода 6, выделяют информационные цифровые и аналоговые каналы, с помощью первого пользовательского интерфейса выбирают для регистрации из общего потока ТМИ участки для дальнейшей обработки, визуализируют выбранные по адресу и типу параметры, с помощью второго пользовательского интерфейса определяют частоту вывода, калибровочные параметры, время редактирования, с помощью третьего пользовательского интерфейса задают параметры процесса обработки: телеметрические адреса, тарировочные данные, и передают полученные результаты для дальнейшего анализа.
При осуществлении способа используют программу обработки ТМИ, программный код которой записан на машиночитаемом носителе. При выполнении программного кода процессор компьютера выполняет следующие операции, входящие в способ обработки ТМИ: декоммутацию ТМИ путем выделения информационных цифровых и аналоговых каналов ТМИ, обработку ТМИ, приведение цифровой информации к физическим величинам, обработку кодов, команд и аналоговых сигналов, обработку информации температурных и вибрационных датчиков и представление информации в виде таблиц и графиков, удобном для проведения анализа.
Предлагаемое устройство для обработки ТМИ БПЛА содержит (фиг. 2) модуль формирования кода 6, модуль обработки 7, модуль распознавания информации 8, модуль формирования результатов 9 и вход модуля формирования кода 6 является входом устройства. Выход модуля формирования кода 6 соединен с входом модуля обработки 7, выход модуля обработки 7 соединен с входом модуля распознавания информации 8, выход модуля распознавания информации 8 соединен с модулем формирования результатов 9.
Модуль формирования кода 6 включает в себя первый пользовательский интерфейс (фиг. 3), экран которого разделен на две области: область управления процессом регистрации 10 и область отображения первичной информации 11. С помощью области управления процессом регистрации 10 выбирают из общего потока ТМИ участки, которые необходимо оценить с высокой степенью достоверности (в соответствии с характеристиками контролепригодности), т.е. которые необходимо обработать и определяют информацию, которую необходимо зарегистрировать для дальнейшей обработки. Эта область позволяет приостанавливать и возобновлять запись информации в файлы при непрерывном отображении ее в области отображения первичной информации 11. С помощью области отображения первичной информации 11 визуализируют выбранные по адресу и типу параметры. Эта область позволяет визуализировать до 8 параметров, предварительно выбрав их по адресу и типу, а также изменить параметры графического воспроизведения и точности представления временных характеристик.
Модуль обработки информации 7 включает в себя второй и третий пользовательские интерфейсы. Второй пользовательский интерфейс (фиг. 4) представляет собой экран, на котором отображена область выбора параметров обработки, с помощью которой определяют частоту вывода, калибровочные параметры, временные интервалы для обработки.
Третий пользовательский интерфейс (фиг. 5) представляет собой экран, на котором отображена область настройки исходных данных, с помощью которой задают параметры процесса обработки: телеметрические адреса, тарировочные данные. Интерфейсы программы универсальны и делают процесс обработки ТМИ удобным и наглядным для пользователя. Меню, кнопки и всплывающие диалоговые окна позволяют корректировать входные данные, подключать независимые модули, сохранять текущие настройки и адаптировать обработку данных для конкретного БПЛА.
Модуль распознавания информации 8 предназначен для разделения информации каждого типа по адресам непосредственно параметров. Модуль формирования результатов 9 предназначен для формирования информации в виде, удобном для проведения анализа: столбцов цифр или графиков.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
При проведении испытаний БПЛА в наземных условиях в устройстве сбора и передачи ТМИ 2 формируется ТМИ и передается по кабелю с модуляционного выхода на модуль формирования кода 6, который формирует принятый сигнал в соответствующий код в формате структуры кадра системы потребителя и передает сформированный сигнал в модуль обработки информации 7, который производит обработку записанного кода. Затем информация передается в модуль распознавания информации 8 и разбивается по адресам типа информации, а именно: цифровая, аналоговая, вибрации, температуры, дискретные параметры. После определения типа в модуле распознавания информации 8 происходит разделение информации каждого типа по адресам непосредственно параметров и передача информации в модуль формирования результатов 9, в котором производит формирование полной информации в виде, удобном для проведения анализа. В зависимости от задач анализа она может быть представлена в виде столбцов цифр или графиков.
При проведении испытаний в условиях автономного полета устройство сбора и передачи информации ТМИ 2 формирует последовательный код радиосигнала ТМИ в структуре кадра системы потребителя. Полученный сигнал передается по радиоканалу. Сформированный сигнал на определенной частоте принимается антенным устройством 3 и передается в блок приема сигналов ТМИ 4, а затем - в демодулятор 5, который демодулирует сигнал и подает преобразованный сигнал на модуль формирования кода 6. Далее устройство работает аналогично.
После окончания представления информации производится анализ работы БПЛА на соответствие заложенной логике поведения БПЛА в режиме АЛ или наземной проверки. Анализ также может проводиться как в ручном, так и в автоматизированном режиме с помощью специального программного обеспечения. Состояние проверяемого БПЛА определяют путем обработки и анализа после сеанса приема ТМИ или в реальном времени.
Автоматизированный способ оценки применяют в цеховых условиях при проведении приемо-сдаточных испытаний (ПСИ), при этом запись ТМИ проверяемого изделия сравнивают с эталоном. По результатам анализа принимают решение о доработке того или иного узла, или о прохождении, или о не прохождении ПСИ БПЛА.
Устройство обработки ТМИ, применяемое при реализации данного способа, может содержать мобильный компьютер типа «Getac» в климатическом исполнении. В качестве модуля приема данных может быть использована аппаратура, разработанная ОКБ МЭИ. В состав устройства также входит антенна.
Существующая элементная база позволяет реализовать предлагаемый способ и устройство, что характеризует данное изобретение как промышленно применимое.