ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАНЦИИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Изобретение относится к техническим средствам обучения, построенным на базе ЭВМ, и может быть использовано для автоматизации обучения специалистов связи эксплуатации станции спутниковой связи, а также для дидактических исследований.
Известен компьютерный комплекс радиотелеграфистов (журнал МО СССР "Техника и вооружение" №10, 1989 г., стр.10-11 и №12, 1990 г., стр.10-12), содержащий микро ЭВМ с вмонтированной интерфейсной платой, пульт управления радиоклассом и установленные на рабочих местах обучаемых датчики кодов Морзе, подключенные к микро ЭВМ.
Основным недостатком комплекса является невозможность обучения специалистов эксплуатации станции спутниковой связи. В комплексе нет мультиплексирования в передаче сигналов от вычислительной машины, в результате чего для его монтажа требуется большое количество соединительных линий, что усложняет конструкцию.
Известен комплекс для контроля знаний обучаемых (авт. св. №2163731), содержащий персональный компьютер, индивидуальные устройства тестирования и блоки сопряжения. Каждое устройство тестирования содержит однокристальную микро ЭВМ, оперативное и постоянное запоминающие устройства, буквенно-цифровой индикатор, блок сопряжения с преобразователем сигналов, клавиатуру и звуковой сигнализатор.
Основными недостатками этого комплекса являются сложность конструкции, затрудняющая монтаж класса для обучения группы специалистов, и неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.
Известен класс для обучения телеграфистов и радиотелеграфистов (патент №73527), который содержит индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. В пульт преподавателя входят персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования, программно управляемого формирователя адресных команд, генератора сообщений и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Каждое индивидуальное устройство тестирования содержит переключатель режимов работы, головные телефоны (наушники), телеграфный аппарат, телеграфный ключ, датчик кода Морзе, устройства сопряжения с преобразователем сигналов.
Основными недостатками класса для обучения телеграфистов и радиотелеграфистов являются сложность конструкции и неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является интерактивный лекционный класс (патент №66583), содержащий индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. Пульт преподавателя включает персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Каждое индивидуальное устройство тестирования выполнено в виде одиночной кнопки.
Основными недостатками интерактивного лекционного класса является неприспособленность для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание простой и удобной в эксплуатации конструкции для автоматизированного обучения группы специалистов по эксплуатации станции спутниковой связи.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи.
Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи содержит индивидуальные устройства тестирования и пульт преподавателя. В пульт преподавателя входят персональный компьютер, дисплей, мультимедийный проектор и преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов состоит из блока сопряжения с компьютером, блока сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования, программно управляемого коммутатора устройств тестирования и электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства. Кроме того, между пультом преподавателя и индивидуальными устройствами тестирования включена коммутационная панель, а в каждое индивидуальное устройство тестирования введено несколько органов управления.
За счет использования коммутационной панели осуществляется распределение соединительных линий, отходящих от компьютера, создается удобство в подключении к компьютеру индивидуальных устройств тестирования. Введением в них органов управления достигается имитация построения станций спутниковой связи.
На фиг.1 изображена структурная схема тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи; на фиг.2 - вариант схемы коммутационной панели; на фиг.3 - схема одного из индивидуальных устройств тестирования; на фиг.4 - рисунок передней панели одного из индивидуальных устройств тестирования.
Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи (фиг.1) содержит М одинаковых индивидуальных устройств тестирования 1 в составе 1.1-1.М и пульт преподавателя 2 в составе персонального компьютера 3, дисплея 4, мультимедийного проектора 5 и преобразователя сигналов 6. Преобразователь сигналов 6 содержит блок сопряжения с компьютером 7, блок сопряжения с индивидуальными устройствами тестирования 8, программно управляемый коммутатор устройств тестирования 9 и электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 10. В состав тренажера входит также коммутационная панель 11, включенная между индивидуальными устройствами тестирования и пультом преподавателя.
Программно управляемый коммутатор устройств тестирования 9 содержит N одинаковых ключевых элементов 9.1-9.N. Управление этим коммутатором осуществляется с помощью блока сопряжения 7 по программе компьютера 3. Выходной сигнал каждого ключевого элемента коммутатора устройств тестирования 9 по адресным линиям воздействует на коммутационную панель 11, которая распределяет сигналы для управления индивидуальными устройствами тестирования 1.
Одноименные выходы индивидуальных устройств тестирования 1 объединены и через коммутационную панель 11 создают по линиям данных сигналы, воздействующие на блок сопряжения 8, в котором формируются данные о состоянии индивидуальных устройств тестирования, передаются в блок сопряжения с компьютером 7 и в память компьютера 3. Результаты обработки данных компьютер отображает на дисплее 4 и мультимедийном проекторе 5.
Электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 10, входящее в состав преобразователя сигналов 6, предназначено для записи программы в блок сопряжения 7 после включения питания компьютера 3.
Реализация коммутационной панели 11 и соединений ее с индивидуальными устройствами тестирования 1 на примере использования 8-битных линий данных (1-8) осуществляется по схеме, показанной на фиг.2. Шестнадцать адресных линий (9-24) перераспределяются в коммутационной панели для управления шестью индивидуальными устройствами тестирования 1.1-1.6. Каждая адресная линия подготавливает к опросу 8 бит данных. В индивидуальных устройствах тестирования используется по 21 органу управления. Первые пять индивидуальных устройства тестирования (1.1-1.5) используют по 3 адресных линии, соответствующие числам битов данных 8+8+5=21. Шестое индивидуальных устройство тестирования 1.6 использует пять адресных линий, соответствующие остаточным числам битов данных 3+3+3+3+3=15 и одну отдельную адресную линию. В итоге индивидуальное устройство тестирования 1.6 управляет 15+8=23 битами данных (лишние два бита не используются, являются резервными).
Реализация индивидуальных устройств тестирования 1 (фиг.1) может быть осуществлена на примере схемы, показанной на фиг.3 для индивидуального устройства тестирования 1.1.
Основными элементами схемы являются органы управления (S1-16, S17, S18-20, S21-24), моделирующие кнопки, тумблеры и кабельные разъемы станции спутниковой связи. Индивидуальные устройства тестирования могут быть реализованы в виде отдельных макетов, например с рисунком передней панели, показанной на фиг.4. Обозначения органов управления этого рисунка соответствуют надписям органов управления в схеме фиг.3.
Органы управления S1-16 (фиг.3) моделируют 15 кнопок блока ВПУ и кнопку НАС (фиг.4). Органы управления S18-20 (фиг.3) моделируют тумблеры включения питания блоков БСП, ПП и БППП (фиг.4). Органы управления S17 и S21-24 (фиг.3) моделируют соответствующие кабельные разъемы блоков (фиг.4).
Полупроводниковые диоды VD1-21 в схеме (фиг.3) обеспечивают развязку органов управления между собой, в результате чего при наличии 24-х линий (8 - данные, плюс 16 - адреса) по программе компьютера происходит независимый съем информации от 8×16=128 органов управления, т.е от 128/21=6 индивидуальных устройств тестирования. Коэффициент экономии в кабельных соединениях при подобной организации съема информации составляет 128/24=5,3. При использовании 32-битного съема информации и 24-х адресных линий коэффициент экономии в кабельных соединениях составит большую величину: (32х24)/(32+24)=13,7. Это будет соответствовать 768/21=36 индивидуальным устройствам тестирования.
Тренажер для обучения эксплуатации станции спутниковой связи работает следующим образом.
После включения питания персональный компьютер 3 (фиг.1) подает команду блоку сопряжения с компьютером 7 на запись программы, хранящейся в электрически перепрограммируемом постоянном запоминающем устройстве 10, после чего переходит к получению данных от индивидуальных устройств тестирования 1, при котором протекают следующие процессы.
По программе компьютера 3 блок сопряжения с компьютером 7 поочередно создает импульсы, обеспечивающие с помощью коммутатора устройств тестирования 9 подключение к блоку сопряжения 8 через коммутационную панель 11 одной из N групп органов управления устройств тестирования 1 в составе К штук. В зависимости от того, замкнуты или разомкнуты цепи этих органов управления, на выходах коммутационной панели 11 и входах блока сопряжения 8 создается та или иная двоичная кодовая комбинация из К элементов. В память компьютера 3 с помощью блока сопряжения с компьютером 7 за один цикл последовательно записывается N штук К - битных слов. В итоге происходит слежение в дискретные моменты времени с требуемой частотой, определяемой программой компьютера 3, за состоянием устройств тестирования 1, число которых М может быть равно наименьшему целому частному от деления произведения N и К на число органов управления в каждом индивидуальном устройстве тестирования.
Анализ результатов слежения за состоянием органов управления осуществляется компьютером 3 в реальном масштабе времени. С использованием графических и текстовых отображений на дисплее 4 и мультимедийном проекторе 5, звуковых сообщений и распечаток выдаются индивидуальные данные о выполненных манипуляциях с органами управления, оценки за выполнения заданий, рекомендации по устранению погрешностей, рейтинговые данные о состязании и т.п.
Использование тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи возможно в самых различных режимах, определяющихся компьютерной программой. Основными из этих режимов могут быть режимы обучения, подсказки и контроля.
В режиме обучения задача обучаемых состоит в точном выполнении голосовых или текстовых команд компьютера. Например, звучит команда компьютера "Включить питание приемопередатчика". Обучаемые тумблер "Сеть" блока ПП на макете (фиг.4) должны поставить в верхнее положение. Если действие выполнено правильно, то компьютер подает следующую команду. При неправильном действии предусматривается соответствующая реакция компьютера.
В режиме «подсказка» обучаемые самостоятельно осуществляют выполнение задач по настройке станции спутниковой связи. Компьютер по результатам выполнения отдельных операций одобряет действия обучаемых или осуществляет подсказки в случае неверных операций.
Например, обучаемым поставлена задача по подготовке станции к включению для работы с оконечной аппаратурой при питании от сети переменного тока 220В.
Наиболее оптимальным порядком действий был бы следующий:
- проводом заземления соединить клемму "⊥" блока БСП и штырь заземления "ШЗ";
- подключить питающий кабель к разъемам "ВЫХ. 27В" блока БСП и "Х2" блока БППП;
- постоянную линию связи подключить к разъемам "Х29" блока ПП и "ПЛС" блока ВПУ;
- подключить кабель к разъемам "Х28" блока ПП и "ОА" блока ТЛФ;
- подключить питающий кабель 220В к разъему "ВХ.220" блока БСП и сетевой розетке "~220В".
Причем первые из этих пунктов допустимо выполнять в произвольном порядке, а последний пункт 8 должен быть строго заключительным.
Если обучаемый это правило нарушит, то компьютер отреагирует подсказкой "Ваши действия неправильные, отключите питающий кабель от сети и выполните вначале все другие кабельные соединения!".
В режиме контроля обучаемые выполняют задание с последующей оценкой, без каких либо промежуточных реакций со стороны компьютера. Итоговые оценки определятся по нескольким критериям. Могут учитываться полнота выполнения задачи, оптимальность действий по настройке, время выполнения задачи и т.п. Компьютер может сообщить о грубых нарушениях в действиях обучаемого, дать команду на отстранение от выполнения задачи и рекомендовать перейти к режиму обучения.
Рассмотренные режимы работы тренажера программно могут быть реализованы моделированием работы, как направлений, так и сетей спутниковой связи. Причем возможен выбор для индивидуальных устройств тестирования в качестве корреспондентов самого компьютера, либо других обучаемых.
Технические возможности тренажера для обучения эксплуатации станции спутниковой связи апробированы в совокупности с программным обеспечением ("Тренажерный комплекс станции спутниковой связи". РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007610120 от 09.01.2007 г.)