УСТРОЙСТВО ИМИТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАКЕТЫ С АППАРАТУРОЙ НОСИТЕЛЯ

Полезная модель относится к информационно-измерительным системам и предназначена для проверки электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя при помощи устройства, имитирующего предполетные функции ракеты.
Известно устройство имитации, содержащее инертную ракету, микропроцессор, блок памяти, модуль сбора и обработки данных. Данное устройство осуществляет имитацию предпусковых функций ракеты в ответ на полученные от летательного аппарата данные (US, патент №5591031) и предназначено для тренировки пилота и обучения погрузочно-разгрузочных команд. Недостатком данного устройства является невозможность осуществления с его помощью достоверной имитации из-за отсутствия проверки реакции системы управления вооружением самолета на ошибки цифрового обмена и ошибки разовых команд. Данное устройство также не имеет модуля отображения информации.
Известно устройство имитации функционирования объекта управления при контроле и отладке управляющих вычислительных комплексов (RU, а.с. №1254492), которое осуществляет двухсторонний обмен информацией с объектом управления с помощью, например, межсистемного интерфейса по ГОСТ 18977-79. Данное устройство содержит блок согласования, блок сравнения, блок для установки признаковой части контролируемого параметра, блок установки типа имитируемой неисправности устройства, блок индикации, предназначенный для наглядного отображения контролируемых параметров (может содержать светодиоды). Недостатками данного
устройства являются невозможность осуществления с его помощью достоверной имитации из-за отсутствия модуля ввода-вывода разовых команд, и модуля задания ошибок разовых команд.
Известно многоканальное устройство имитации ракеты, для отладки корабельных цифровых управляющих систем, каналы которого имеют корпуса, электрически соединенные между собой и корпусом устройства, и позволяющее производить отладку нескольких корабельных цифровых управляющих систем независимо друг от друга (RU патент №2138846). Каждый канал данного устройства содержит разъем ввода-вывода, модуль ввода-вывода цифровых данных в виде блока согласования, информационного регистра, регистра команд, модуль отображения информации в виде блока индикации (может содержать светодиоды), модуль задания параметров информационного обмена в виде блока задания признака контролируемого параметра, модуль задания ошибок цифрового обмена в виде блока задания сбоев, блока задания неисправностей (может содержать клавиатуру), управляющий модуль в виде дешифратора команд, буферного регистра, счетчика времени, группы триггеров, группы элементов И, генератора тактовых импульсов, блоков сравнения, группы счетчиков сбоев, элементов НЕ, дешифратора кода времени, элемента задержки, группы элементов запрета. Через разъем ввода-вывода каждый из каналов соединен своим входом и выходом соответственно с выходом и входом корабельной цифровой управляющей системы, которые предназначены для стыковки с объектом управления. Устройство позволяет обеспечивать режим контроля и отладки управляющей цифровой системы, работающей по штатным программам в реальном масштабе времени. Недостатками данного устройства является невозможность осуществления с его помощью полностью достоверной имитации, связанная с отсутствием обмена разовыми командами, т.к. в
данном устройстве отсутствуют модуль ввода-вывода разовых команд и модуль задания ошибок разовых команд.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для проверки пусковой аппаратуры самолета, включающее портативный проверочный блок, имеющий множество разъемов ввода-вывода; множество кабелей, соединяющих пусковую аппаратуру самолета и проверочный блок; радиолокационное устройство, приспособленное под радиочастотный сигнал, и кабель, соединяющий радиолокационное устройство с проверочным блоком (US, патент. №5414347). Портативный проверочный блок имеет модуль отображения информации в виде съемного дисплея и модуль задания параметров информационного обмена в виде съемной клавиатуры. В качестве управляющего модуля используется микропроцессор. Данное устройство имеет также модуль MIL-STD 1553, состоящий из модуля ввода-вывода цифровых данных и модуля ввода-вывода разовых команд. С помощью данного устройства проводят предполетную проверку пусковой аппаратуры самолета.
Недостатками данного устройства являются невозможность осуществления с его помощью полностью достоверной имитации взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя из-за отсутствия проверки реакции пусковой аппаратуры самолета на имеющиеся в реальных условиях ошибки цифрового обмена и ошибки разовых команд.
Также общим недостатком всех рассмотренных выше устройств является их использование с аппаратурой только одного конкретного типа носителя.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных выше недостатков, создание устройства для проведения достоверной имитации электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство имитации электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя содержит по крайней мере один канал, включающий в себя разъем ввода-вывода, а также общие для всех каналов: управляющий модуль, модуль ввода-вывода цифровых данных, модуль ввода-вывода разовых команд, модуль отображения информации, модуль задания параметров информационного обмена, модуль задания ошибок цифрового обмена, коммутационную плату, преобразователь питания, разъем источника питания, при этом группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд, группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных, группа входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных соединена с группой входов и выходов управляющего модуля, группа входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд соединена с группой входов и выходов управляющего модуля, группа входов и выходов коммутационной платы соединена с группой входов и выходов управляющего модуля, группа выходов модуля задания параметров информационного обмена соединена с группой входов коммутационной платы, группа входов модуля отображения информации соединена с группой выходов коммутационной платы, выход разъема источника питания соединен с входом преобразователя питания, группа выходов преобразователя питания соединена с группой входов коммутационной платы, группа выходов модуля задания ошибок цифрового обмена соединена с группой входов коммутационной платы, причем группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала являются информационным входом и выходом соответствующего канала.
В частном случае устройство имитации электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя
дополнительно содержит модуль задания ошибок разовых команд, при этом группа выходов модуля задания ошибок разовых команд соединена с группой входов модуля ввода-вывода разовых команд.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - схема подключения устройства имитации к аппаратуре носителя;
фиг.2 - структурная схема устройства;
фиг.3 - структурная схема реализации одного из вариантов устройства.
На фиг.2, 3 обозначены:
1 - модуль отображения информации;
2 - модуль задания параметров информационного обмена;
3 - модуль задания ошибок цифрового обмена;
4 - коммутационная плата;
5 - модуль ввода-вывода цифровых данных;
6 - модуль ввода-вывода разовых команд;
7 - управляющий модуль;
8 - преобразователь питания;
9 - разъем источника питания;
10 - разъем ввода-вывода канала;
11 - модуль задания ошибок разовых команд;
12 - блок управления узлом электронной нагрузки канала;
13 - мультиплексор аналоговых сигналов;
14 - разъем узла электронной нагрузки канала;
15 - разъем проверки линий связи;
16 - разъем для внешней клавиатуры;
17 - разъем для внешнего дисплея;
18 - узел электронной нагрузки канала;
Предлагаемое устройство имитации электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя, схемы которого представлены на фиг.1-3, в общем случае содержит: модуль отображения информации 1, модуль задания параметров информационного обмена 2, модуль задания ошибок цифрового обмена 3; плату коммутационную 4, модуль ввода-вывода цифровых данных 5, модуль ввода-вывода разовых команд 6, управляющий модуль 7, преобразователь питания 8, разъем источника питания 9, разъем ввода-вывода по крайней мере одного канала 10, при этом группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд 6, группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных 5, группа входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных 5 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд 6 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа входов и выходов коммутационной платы 4 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа выходов модуля задания параметров информационного обмена 2 соединена с группой входов коммутационной платы 4, группа входов модуля отображения информации 1 соединена с группой выходов коммутационной платы 4, выход разъема источника питания 9 соединен с входом преобразователя питания 8, группа выходов преобразователя питания 8 соединена с группой входов коммутационной платы 4, группа выходов модуля задания ошибок цифрового обмена 3 соединена с группой входов коммутационной платы 4, причем группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 является информационным входом и выходом соответствующего канала (см. фиг.2).
В одном из вариантов исполнения предлагаемое устройство (фиг.3) содержит модуль отображения информации 1, модуль задания параметров
информационного обмена 2, модуль задания ошибок цифрового обмена 3, коммутационную плату 4, модуль ввода-вывода цифровых данных 5, модуль ввода-вывода разовых команд 6, управляющий модуль 7, преобразователь питания 8, разъем источника питания 9, модуль задания ошибок разовых команд 11, мультиплексор аналоговых сигналов 13, разъем проверки линий связи 15, а также по крайней мере один канал, включающий разъем ввода-вывода 10, блок управления узлом электронной нагрузки 12 и разъем узла электронной нагрузки 14, в котором группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных 5, группа входов и выходов модуля ввода-вывода цифровых данных 5 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 соединена с группой входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд 6, группа входов и выходов модуля ввода-вывода разовых команд 6 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа входов разъема узла электронной нагрузки по крайней мере одного канала 14 соединена с группой выходов блока управления узлом электронной нагрузки по крайней мере одного канала 12, группа выходов разъема узла электронной нагрузки канала 14 соединена с группой входов коммутационной платы 4, входы блока управления узлом электронной нагрузки канала 12 соединены с выходами коммутационной платы 4, группа входов и выходов коммутационной платы 4 соединена с группой входов и выходов управляющего модуля 7, группа выходов разъема проверки линий связи 15 соединена с группой входов мультиплексора аналоговых сигналов 13, выход мультиплексора аналоговых сигналов 13 соединен с входом коммутационной платы 4, группа выходов модуля задания параметров информационного обмена 2 соединена с группой входов коммутационной платы 4, группа входов модуля отображения информации 1 соединена с группой выходов
коммутационной платы 4, группа выходов преобразователя питания 8 соединены с группой входов коммутационной платы 4, выход разъема источника питания 9 соединен с входом преобразователя питания 8, группа выходов модуля задания ошибок цифрового обмена 3 соединена с группой входов коммутационной платы 4, группа выходов модуля задания ошибок разовых команд 11 соединена с группой входов модуля ввода-вывода разовых команд 6, причем группа входов и выходов разъема ввода-вывода канала 10 является информационными входами и выходами соответствующего канала.
Устройство также может содержать установленный на корпусе разъем для подключения внешнего дисплея 17, при этом группа входов разъема для внешнего дисплея 17 соединена с группой выходов модуля отображения информации 1, группа входов модуля отображения информации 1 соединена с группой выходов управляющего модуля 7.
Устройство также может содержать разъем для подключения внешней клавиатуры 16, при этом группа выходов разъема для внешней клавиатуры 16 соединена с группой входов управляющего модуля 7.
Модуль отображения информации 1 может состоять из модуля индикации разовых команд (на фиг. не показан), содержащего, например, светодиоды, расположенные на корпусе устройства, и дисплея (на фиг. не показан), например, электролюминисцентного дисплея Planar EL 320/240/36, состоящего из стеклянной электролюминисцентной панели и управляющей электроники, собранных в едином блоке; видеоадаптера (на фиг. не показан), например, видеоадаптера Octagon System 2430 PC/104 SVGA, и коммутационной платы видеоадаптера (на фиг. не показана). При этом группа входов дисплея соединена с группой выходов коммутационной платы видеоадаптера, группа входов коммутационной платы видеоадаптера соединены с группой выходов видеоадаптера, группа входов коммутационной платы видеоадаптера соединена с группой
выходов коммутационной платы 4, группа входов видеоадаптера соединена с группой выходов управляющего модуля 7. С группой выходов видеоадаптера может быть соединена группа выходов разъема для внешнего дисплея 17. Контролируемые параметры также можно отображать на внешнем дисплее.
Модуль задания параметров информационного обмена 2 может состоять из клавиатуры, например, модуля клавиатуры Octagon Systems КР-2-16. Модуль клавиатуры используется для организации взаимодействия с оператором - выбора режима работы и ввода данных в устройство.
Модуль задания ошибок цифрового обмена 3 также может состоять из клавиатуры, например, модуля клавиатуры Octagon Systems КР-2-16.
Модуль задания ошибок разовых команд 9 может состоять из линейки переключателей (на фиг. не показана), расположенных на корпусе устройства. При помощи переключателей, разрывающих соответствующие электрические цепи, можно осуществлять ручную имитацию ошибок в выдаче разовых команд.
Модуль ввода-вывода разовых команд 6 может быть выполнен в виде платы Diamond System IR 104-20.
Управляющий модуль 7 может представлять собой процессорную плату, например, Diamond Systems Prometheus PR-Z32-EA-ST, выполненный в стандарте РС/104, и включающий в себя центральный процессор, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь.
Питание предлагаемого устройства можно осуществлять от сети переменного тока 220 В (50 Гц), и от сети постоянного тока 27 В, что позволяет применять предлагаемое устройство с аппаратурой различных типов носителей.
В качестве преобразователя питания 8 от сети постоянного тока можно использовать Diamond System HE104-512-V512-T.
В качестве преобразователя питания (на фиг. не показан) от сети переменного тока 220 В можно использовать преобразователь питания АСЕ-890А. В устройстве также может быть переключатель для включения питания и переключатель для выбора типа питания.
Мультиплексор аналоговых сигналов 13 может состоять из собственно мультиплексора, например модуля Fastwel AIMUX-32C, и модуля резистивных делителей (на фиг. не показан). Выходы разъема проверки линий связи 15 соединены с входами модуля резистивных делителей, выходы модуля резистивных делителей соединены с входами мультиплексора аналоговых сигналов 13. Выход мультиплексора аналоговых сигналов 13 соединен с входом платы коммутационной 4, выход платы коммутационной 4 соединен с входом управляющего модуля 7.
Предлагаемое устройство может иметь несколько независимых каналов и может обеспечивать одновременный контроль нескольких точек подвески ракет к аппаратуре носителя и реализацию одновременного старта. Оно обеспечивает имитацию ракеты и более достоверную проверку ее электрического и информационного взаимодействия с аппаратурой носителя по ГОСТ 18977-79, и работает в широком диапазоне температур (от -40 до +50С).
Рассмотрим работу устройства имитации на примере работы схемы устройства, представленной на фиг.2.
Разъем ввода-вывода канала 10 предлагаемого устройства соединяют с соответствующим каналом аппаратуры носителя при помощи кабеля (см. фиг.1). Сигналы с аппаратуры носителя через разъем ввода-вывода канала 10 поступают на модуль ввода-вывода цифровых данных 5, ответные сигналы с модуля ввода-вывода цифровых данных 5 через
соответствующий разъем ввода-вывода канала 10 поступают на аппаратуру носителя. Модуль ввода-вывода цифровых данных 5 обеспечивает прием и выдачу цифровых данных по ГОСТ 18977-79. С модуля ввода-вывода цифровых данных 5 сигналы поступают на управляющий модуль 7, ответные сигналы с управляющего модуля 7 поступают на модуль ввода-вывода цифровых данных 5. Также сигналы с аппаратуры носителя через разъем ввода-вывода канала 10 поступают на модуль ввода-вывода разовых команд 6, ответные сигналы с модуля ввода-вывода разовых команд 6 через соответствующий разъем ввода-вывода канала 10 поступают на аппаратуру носителя. Модуль ввода-вывода разовых команд 6 формирует разовые команды. Сигналы с модуля ввода-вывода разовых команд 6 поступают на управляющий модуль 7, ответные сигналы с управляющего модуля 7 поступают на модуль ввода-вывода разовых команд 6. Управляющий модуль 7 принимает, анализирует и в соответствии с логикой формирует управляющие сигналы и разовые команды.
Сигналы с модуля задания параметров информационного обмена 2 поступают на коммутационную плату 4. Коммутационная плата 4 коммутирует сигналы, поступающие к управляющему модулю 7. Сигналы с коммутационной платы 4 поступают на управляющий модуль 7, ответные сигналы с управляющего модуля 7 поступают на коммутационную плату 4, сигналы с коммутационной платы 4 поступают на модуль отображения информации 1. Модуль отображения информации 1 служит для наглядного представления информационного обмена и процесса проверки.
Имитацию информационного обмена с аппаратурой носителя начинают после выдачи с аппаратуры носителя питания на устройство имитации. Имитацию электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя осуществляют следующим образом: на модуле задания параметров информационного обмена 2, например, на
клавиатуре выбирают режим имитации. При имитации непрерывно фиксируют количество отклонений каждого контролируемого параметра от заданных ограничений. Эту информацию представляют в модуле отображения информации 1, например на экране дисплея, в виде списка контролируемых параметров.
Для имитации ошибок разовых команд в модуле задания ошибок разовых команд 11 разрывают соответствующие электрические цепи. Наличие или отсутствие разовой команды представляют с помощью модуля отображения информации 1, например в виде линейки светодиодов.
Предлагаемое устройство имитации позволяет провести автономное самотестирование устройства перед проведением работ.
При осуществлении самотестирования к тестируемому разъему ввода-вывода канала 10 подключают контрольную заглушку и подают на ее клеммы напряжение 27 В. На модуле задания параметров информационного обмена 2, например на клавиатуре, выбирают режим самотестирования. Заглушка перемыкает линии ввода-вывода разовых команд и линии ввода-вывода цифровых данных, причем выдают тестовые команды и сигналы по одним линиям и принимают их по другим, сравнивают выданные и принятые сигналы и выдают заключение об исправности проверяемого канала. При отрицательном результате самотестирования на модуле отображения информации 1, например на экране дисплея, показывается список отказавших линий информационного обмена. Самотестирование может обеспечивать глубокую диагностику неисправностей (с глубиной выявления неисправностей до конкретно отказавшей линии информационного обмена).
С целью проверки возможности аппаратуры носителя обеспечить ракете требуемый ток потребления к разъему узла электронной нагрузки по крайней мере одного канала 14 устройства подключают соответствующий
узел электронной нагрузки канала 18. Сигналы с разъема узла электронной нагрузки канала 14 поступают на коммутационную плату 4, сигнал с коммутационной платы 4 поступает на управляющий модуль 7, ответный сигнал с управляющего модуля 7 поступает на коммутационную плату 4. Сигнал с коммутационной платы 4 поступает на соответствующий блок управления узлом электронной нагрузки канала 12, сигнал с блока управления узлом электронной нагрузки канала 12 поступает на соответствующий разъем узла электронной нагрузки канала 14. Сигналы с управляющего модуля 7 поступают на коммутационную плату 4, сигналы с коммутационной платы 4 поступают на модуль отображения информации 1. Блок управления узлом электронной нагрузки канала 12 осуществляет формирование управляющих сигналов узла электронной нагрузки канала 18 и обеспечивает имитацию ракеты по потребляемому току. Управляющий модуль 7 выдает сигнал, пропорциональный текущему значению потребляемого тока. Текущее значение потребляемого тока показывают в модуле отображения информации 1, например на экране дисплея.
С целью проверки линий связи аппаратуры носителя с ракетой к разъему проверки линий связи 15 предлагаемого устройства имитации подключают кабель, соединяющий устройство имитации с проверяемым каналом аппаратуры носителя. На модуле задания параметров информационного обмена 2, например на клавиатуре, выбирают соответствующую клавишу.
Сигналы с разъема проверки линий связи 15 поступают на модуль резистивных делителей, которые уменьшают значение напряжения на каждой входной линии в 4 раза, а с модуля резистивных делителей поступают на вход мультиплексора аналоговых сигналов 13. С помощью мультиплексора аналоговых сигналов 13 обеспечивают последовательную коммутацию 16-ти входных каналов на один выходной канал в
соответствии с управляющим кодом, выдаваемым управляющим модулем 7 по 8-ми линиям TTL-сигналов. Сигнал с выхода мультиплексора аналоговых сигналов 13 поступает на вход коммутационной платы 4, сигнал с коммутационной платы 4 поступает на управляющий модуль 7. Текущие значения напряжений анализируют с помощью управляющего модуля 7. Линии связи проверяют непрерывно с заданной частотой. При этом обеспечивают проверку наличия и правильности выдачи напряжения питания 27 В, измеряют величину напряжения на каждом электрическом контакте разъема проверки линий связи 15, также осуществляют проверку отсутствия каких-либо напряжений на минусовых контактах и отсутствие или наличие напряжений по линиям ввода-вывода разовых команд. Сигналы с управляющего модуля 7 поступают на коммутационную плату 4, сигналы с коммутационной платы 4 поступают на модуль отображения информации 1. Если все значения напряжений в допуске, в модуле отображения информации 1, например на экране дисплея, выдают сообщение о результатах проверки. При наличии в аппаратуре носителя нескольких каналов, к разъему ПЛС 15 поочередно подключают все каналы.
Предлагаемое устройство является универсальным по использованию с различными типами носителей и позволяет повысить достоверность проверки электрического и информационного взаимодействия ракеты и аппаратуры носителя за счет введения модуля задания ошибок цифрового обмена.
С помощью предлагаемого устройства осуществляют полную и достоверную имитацию электрического и информационного взаимодействия ракеты с аппаратурой носителя.
Представленные чертежи и описание устройства позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить устройство
промышленным способом, что характеризует предлагаемое изобретение как промышленно применимое.