Патент на изобретение №2164040
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ КОМАНДНОГО ПУНКТА С РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к радиотехнике. Для обеспечения имитируемой воздушной и помеховой обстановки, адекватной реальным условиям, расширения класса решаемых задач и автоматизации процессов подготовки исходных данных и оценки уровня подготовки операторов, согласно изобретению, что и является достигаемым техническим результатом, в тренажер для командного пункта с радиолокационной станцией, содержащий пульт руководителя тренировки, вычислительные средства и канал связи между ними, введен блок обмена информацией между вычислительными средствами и командным пунктом с радиолокационной станцией, а вычислительные средства выполнены с обеспечением автоматизации подготовки исходных данных, анализа и оценки результатов тренировки и с обеспечением диалогового режима взаимодействия с пультом руководителя тренировки. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. Изобретение относится к радиотехникe, в частности к учебно-тренировочным средствам, и может быть использовано для подготовки расчетов операторов командных пунктов (КП), оснащенных радиолокационными станциями (РЛС). Известен тренажер для подготовки операторов командного пункта с радиолокационной станцией, при работе на котором необходимо непрерывное участие руководителя тренировки для формирования заданий по имитации воздушной обстановки (a.c. СССР N 636659, кл. G 09 В 9/00, 1978 г.). Однако известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, а физические возможности инструктора не позволяют имитировать маневры цели и носителя адекватно реальным условиям. По технической сущности наиболее близким к предлагаемому изобретенью является тренажер для командного пункта с радиолокационной станцией, содержащей пульт руководителя тренировки, вычислительные средства и канал связи между пультом руководителя тренировки и вычислительными средствами (a.c. СССР N 991479, кл. G 09 В 9/00, 1983 г.). В этом тренажере частично устранены недостатки вышеописанного тренажера, однако и в нем вследствие недостаточной автоматизации и необеспеченности диалогового режима тренировки не достигается достаточная адекватность имитируемой воздушной и помеховой обстановки современным реальным условиям, а также класс решаемых задач недостаточно широк и не обеспечена автоматизация анализа результатов тренировки, что важно для повышения объективности оценки уровня подготовки операторов командного пункта. Техническим результатом является создание тренажера, обеспечивающего имитируемую воздушную и помеховую обстановку, адекватную реальным условиям, расширение класса решаемых задач, автоматизацию процессов подготовки исходных данных и оценки уровня подготовки операторов командного пункта. Для этого в тренажер для командного пункта с радиолокационной станцией, содержащий пульт руководителя тренировки, вычислительные средства и канал связи между пультом руководителя тренировки и вычислительными средствами, согласно изобретению введен блок обмена информацией между упомянутыми вычислительными средствами и командным пунктом с радиолокационной станцией, а вычислительные средства выполнены с обеспечением автоматизации подготовки исходных данных, анализа и оценки результатов тренировки и диалогового режима взаимодействия с пультом руководителя тренировки, причем блок обмена информацией связан выходом-входом и выходом с соответствующими входом-выходом и входом вычислительных средств, а входом-выходом и входом связан с соответствующими выходом-входом и выходом командного пункта с радиолокационной станцией, кроме того, блок обмена информацией между вычислительными средствами и командным пунктом с радиолокационной станцией содержит первый и второй контроллеры каналов обмена, связанные между собой шиной межмодульного интерфейса, и узел сопряжения с командным пунктом, причем выход-вход первого контроллера каналов обмена и выход второго контроллера каналов обмена являются выходом-входом и выходом блока обмена информацией, вход-выход первого контроллера каналов обмена и вход второго контроллера каналов обмена соединены с соответствующими выходом-входом и выходом узла сопряжения, вход-выход и вход которого являются соответственно входом-выходом и входом блока обмена информацией, причем вычислительные средства содержат связанные между собой шинами управления, адреса и данных блок процессора, блок оперативной памяти, блок внешнего запоминающего устройства, блок портов ввода-вывода данных для обмена информацией по каналу связи между пультом руководителя тренировки и вычислительными средствами, блок постоянных запоминающих устройств из N субблоков, где N – целое число, для хранения программ автоматизированной подготовки исходных данных, программ проведения тренировки, программ автоматизированного анализа и оценки результатов тренировки и программ автоматизированной обучающей системы, а вход-выход и вход вычислительных средств образованы вышеуказанными шинами для связи с контроллерами блока обмена информацией, а пульт руководителя тренировки содержит цветной монитор, клавиатуру и графический манипулятор “мышь”, кроме того, каждый контроллер каналов обмена содержит первый и второй блоки коммутации, блок микроконтроллера, первый и второй блоки оперативной памяти, блок постоянного запоминающего устройства и внутреннюю шину, к которой подсоединены второй блок коммутации, блок микроконтроллера, первый и второй блоки оперативной памяти и блок постоянного запоминающего устройства, причем блок микроконтроллера соединен с первым и вторым блоками коммутации, первый блок оперативной памяти соединен с первым блоком коммутации, при этом первый и второй блоки коммутации соединены с шиной межмодульного интерфейса и обеспечивают передачу информации на соответствующие входы и выходы контроллера. Сущность изобретения заключается в том, что введение блока обмена информацией между вычислительными средствами и командным пунктом с радиолокационной станцией и соответствующее выполнение вычислительных средств, а также организация необходимых связей между узлами и блоками устройства позволили создать тренажер, обеспечивающий имитируемую воздушную и помеховую обстановку, адекватную реальным условиям, с расширенным классом решаемых задач, автоматизированными процессами подготовки исходных данных и оценки уровня подготовки операторов командного пункта. Сравнение предлагаемого устройства с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию “новизна”, а отсутствие в аналогах отличительных признаков говорит о соответствии критерию “изобретательский уровень”. Предварительные испытания подтверждают возможность промышленного использования. На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 – блок-схема контроллера каналов обмена; на фиг.3 – алгоритм работы программы “Подготовкa исходных данных”; на фиг. 4 – алгоритм режима “Tренировка”; на фиг. 5 – алгоритм работы в режиме “Анализ результатов тренировки”. Тренажер для командного пункта 1 с радиолокационной станцией (РЛС) содержит пульт 2 руководителя тренировки, вычислительные средства 3 и канал 4 связи между пультом 2 руководителя тренировки и вычислительными средствами 3. Кроме того, тренажер содержит блок 5 обмена информацией между вычислительными средствами 3 и командным пунктом 1 с РЛС, который содержит первый и второй контроллеры 6 и 7 каналов обмена и узел 8 сопряжения с командным пунктом. Контроллеры 6 и 7 каналов обмена связаны между собой шиной 9 межмодульного интерфейса, при этом выход-вход первого контроллера 6 каналов обмена и выход второго контроллера 7 каналов обмена являются выходом-входом и выходом блока 5 обмена информацией. Вход-выход первого контроллера 6 каналов обмена и вход второго контроллера 7 каналов обмена соединены с соответствующими выходом-входом и выходом узла 8 сопряжения, вход-выход и вход которого являются соответственно входом-выходом и входом блока 5 обмена информацией. Вычислительные средства 3 содержат связанные между собой шинами 10, 11 и 12 управления, адреса и данных соответственно блок 13 процессора, блок 14 оперативной памяти, блок 15 внешнего запоминающего устройства, блок 16 портов ввода-вывода, блок 17 постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) из N субблоков 18 – 21, где N – целое число, например равное 4. Субблок 18 ПЗУ служит для хранения программ подготовки исходных данных, субблок 19 ПЗУ – для хранения программ проведения тренировки, субблок 20 ПЗУ – для хранения программ анализа и оценки результатов тренировки, субблок 21 ПЗУ – для хранения программ автоматизированной обучающей системы. Блок 16 портов ввода-вывода может быть выполнен в виде стандартных портов ввода-вывода PC типа СОМ1, COM2 и LPT, и выполняет функции обмена информацией по стандартным интерфейсам. Такое выполнение вычислительных средств 3 обеспечивает автоматизацию подготовки исходных данных, анализа, оценки результатов тренировки и диалогового режима взаимодействия с пультом руководителя тренировки. В принципе в качестве вычислительных средств 3 может быть использована персональная ЭВМ, например типа PC, в которой к шине связи (ISA) подключены контроллеры 6 и 7 блока 5 обмена информацией. Каждый контроллер 6(7) каналов обмена содержит первый и второй блоки 22 и 23 коммутации, блок 24 микроконтроллера, например, фирмы INTEL типа 87C196KR, первый и второй блоки 25 и 26 оперативной памяти, двухпортовой и однопортовой соответственно, блок 27 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и внутреннюю шину 28. К последней подсоединены блоки 23 – 27, причем блок 24 микроконтроллера соединен с первым блоком 22 коммутации и вторым блоком 23 коммутации, первый блок 25 оперативной памяти соединен с первым блоком 22 коммутации, при этом первый и второй блоки 22 и 23 коммутации подключены к шине 9 межмодульного интерфейса, которая служит для объединения сигналов прерываний, поступающих с контроллеров 6 и 7 для передачи в шину связи с вычислительными средствами 3. Блоки 22 и 23 коммутации могут быть выполнены на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) фирмы XILIX типов ХС 95108 и ХС 4008Е соответственно. Узел 8 сопряжения может быть выполнен, например, на базе ПЛИС типа ХС4008Е и осуществляет функцию преобразования информации из параллельного кода в последовательный и наоборот. В состав пульта руководителя тренировки 2, согласно предложенному изобретению, входят цветной монитор 29, клавиатура 30 и графический манипулятор “мышь” 31 (или эквивалентное устройство) (на фиг. 1 устройства 29, 30 и 31 не показаны). Устройство работает следующим образом. Имеется три этапа функционирования: – первый этап – инициализация диалогового режима взаимодействия между пультом руководителя тренировки и вычислительными средствами и подготовка вариантов исходных данных по имитируемой воздушной и помеховой обстановке и вариантов расположения КП с РЛС на местности с использованием цифровых карт местности (ЦКМ); – второй этап – выполнение операций по тренировке операторов КП с РЛС по заданному на предыдущем этапе или ранее заданному варианту имитируемой обстановки с документированием данных об их работе, а также отображением тренировки на экране монитора; – третий этап – выполнение операций автоматизированного анализа и оценки работы операторов с использованием данных документирования, полученных на предыдущем этапе. На первом этапе по команде руководителя тренировки с пульта 2 с помощью монитора 29, клавиатуры 30 и “мыши” 31 посредством канала связи 4 и блока 16 портов ввода-вывода через шину 12 данных в блок 14 оперативной памяти из субблока 18 ПЗУ загружаются программы, функции которых заключаются в следующем: – организация диалогового взаимодействия и удобного графического интерфейса с пульта 2 руководителя тренировки и вычислительных средств 3; – задание трасс имитируемых целей, помехопостановщиков, признаков и видов создаваемых помех; – проверка корректности задаваемых исходных данных по летно-техническим характеристикам целей и видам задаваемых помех; – подготовка исходных данных по расположению командного пункта 1 с РЛС на местности с использованием цифровых карт местности (ЦКМ), хранящихся на блоке 15 внешнего запоминающего устройства (ВЗУ), обеспечение работы руководителя тренировки с различными картами рельефа местности; – отображение на цветном графическом мониторе действий руководителя тренировки при задании исходных данных; – расчет углов закрытия РЛС с командного пункта 1 на позиции; – расчет исходных данных по траекториям задаваемых целей (аэродинамическим, баллистическим, с огибанием рельефа местности). Результатом работы устройства на первом этапе является подготовленный файл исходных данных по имитируемому варианту налета, который может быть сохранен по команде руководителя тренировки на блоке 15 ВЗУ и в дальнейшем использоваться и корректироваться как в сторону усложнения задаваемой обстановки, так и упрощения ее. Последовательность действий руководителя тренировки на первом этапе функционирования тренажера поясняется алгоритмом режима “Подготовка исходных данных”, изображенным на фиг. 3. При запуске программы из субблока 18 ПЗУ на экране монитора 29 появляется диалоговое окно “Выбор режима работы”. Руководитель тренировки с помощью графического манипулятора “мышь” 31 подводит курсор в этом окне к виртуальной кнопке “Подготовка исходных данных”. После нажатия левой клавиши “мыши” 31 на экране монитора 29 разворачивается диалоговое окно “Подготовка исходных данных”. B этом диалоговом окне руководитель тренировки выбирает и указывает карту местности. Выбранная карта местности загружается из блока 15 ВЗУ в блок 14 оперативной памяти и отображается на экране монитора 29. На фоне карты разворачивается диалоговое окно “Боевой порядок”, с помощью которого руководитель тренировки указывает координаты точки стояния командного пункта 1 с РЛС на карте либо устанавливает на карте значок КП в выбранное место и с помощью графического манипулятора “мышь” 31 подводит курсор в этом окне к виртуальной кнопке “поставить КП” и нажимает левую клавишу “мыши” 31. После этого данные о командном пункте 1 вводятся отдельной строкой в диалоговом окне “Боевой порядок”. При необходимости можно изменить местоположение командного пункта 1 с РЛС, выбрав в диалоговом окне виртуальную кнопку “Изменить”, и задать его новое расположение. Создав боевой порядок, руководитель тренировки с помощью команды “Сохранить” сохраняет его в файле на блоке 15 ВЗУ и выходит из программы создания боевого порядка, закрыв окно отображения боевого порядка. Для подготовки требуемой воздушной и помеховой обстановки в диалоговом окне “Подготовка исходных данных” руководитель тренировки использует виртуальную кнопку “Подготовка налета”. Разворачивается окно “Подготовка налета”, в котором отображается информация о выбранной карте местности, предлагается список доступных налетов, запрашивается имя файла используемого боевого порядка. Выбирается используемый боевой порядок. Далее после выбора одного из доступных (подготовленных ранее) налетов осуществляется переход к редактированию уже существующего налета или с помощью виртуальной кнопки “Новый” создается новый налет. Для задания новой цели используется виртуальная кнопка панели инструментов с нарисованным значком самолета, при этом разворачивается диалоговое окно “Цель”. В этом диалоговом окне задается класс цели, тип цели, время начала имитации цели в налете, тип помехи и время постановки, если это необходимо. Если выбранная цель не может быть постановщиком помех, то соответствующая кнопка “Помехи” не доступна руководителю тренировки. Далее руководитель тренировки, закрыв диалоговое окно “Цель”, наносит на карту опорные точки движения цели, подводя курсор “мышью” к выбранным точкам карты и щелкнув левой клавишей “мыши” 31. В диалоговом окне “Цель N… точка N…” можно просмотреть или отредактировать координаты и скорость текущей опорной точки задаваемой цели и других ранее заданных целей. В окне “Профиль цели” можно просмотреть профиль полета цели. Для отображения профиля полета цели необходимо щелкнуть левой клавишей “мыши” 31 по любой опорной точке трассы данной цели. После того как налет подготовлен, руководитель тренировки сохраняет его, выбрав команду “Сохранить”. При необходимости руководитель тренировки может запустить “тест налета”, выбрав команду “Запустить тест налета” из меню. Чтобы выйти из программы подготовки налета, необходимо закрыть окно отображения подготавливаемого налета. На втором этапе по команде руководителя тренировки с помощью средств, которые указаны при описании первого этапа функционирования, из субблока 19 ПЗУ в блок 14 оперативной памяти загружаются и запускаются на выполнение процессором 13 программы, обеспечивающие формирование воздушной и помеховой обстановки на рабочих местах операторов КП 1 с РЛС, в соответствии с указанным руководителем тренировки вариантом исходных данных по налету, боевому порядку и карты местности, считанным с блока 15 ВЗУ. На данном этапе производится имитация заданной воздушной и помеховой обстановки и осуществляется тренировка операторов командного пункта 1 с РЛС, при этом функционально обеспечивается: – расчет текущих координат имитируемых целей; – расчет уровней сигналов целей и помех для РЛС; – определение наблюдаемых целей на фоне помех и с учетом углов закрытия; – моделирование средств ЗРС, не задействованных в луче (модель ВКП и др. ); – отображение информации контроля за тренировкой на фоне карты местности; – документирование информации о действии боевого расчета, которая записывается в блок 15 ВЗУ. Функционирование тренажера на этом этапе осуществляется в реальном масштабе времени, и его работа синхронизируется командным пунктом 1 с РЛС через узел 8 сопряжения блока 5. Расcчитанные процессором 13 координаты целей, помехопостановщиков, уровни сигналов целей и помех через блок 5 обмена информацией поступают на командный пункт 1 с РЛС, где на рабочих местах операторов имитируется заданная воздушная и помеховая обстановка. Документирование информации о действиях операторов осуществляется через блок 5 обмена с командным пунктом 1 на блок 15 ВЗУ. На первый блок 22 коммутации первого контроллера 6 каналов обмена поступает массив информации от вычислительных средств 3, который передается в первый блок 25 оперативной памяти и по команде прерывания обрабатывается блоком 24 микроконтроллера для подготовки и передачи во второй блок 23 коммутации. При этом подготовленная информация запоминается во втором блоке 26 оперативной памяти. Программа, записанная в блоке 27 ПЗУ, определяет работу блока 24 микроконтроллера. Аналогичные процессы происходят в обоих контроллерах 6 и 7 каналов обмена, которые работают независимо друг от друга. Синхронизация передачи подготовленной информации из второго блока 26 оперативной памяти во втором блоке 23 коммутации осуществляется от командного пункта 1 с РЛС через узел 8 сопряжения, который преобразует информацию параллельного кода, поступающую из контроллеров 6 и 7 в информацию последовательного кода для передачи в командный пункт 1. Для передачи массива информации из командного пункта 1 в вычислительные средства 3 на узел 8 сопряжения блока 5 обмена информацией поступают информация в последовательном коде, а также сигналы синхронизации. Информация преобразуется из последовательного кода в параллельный код и через второй блок 23 коммутации, управляемый блоком 24 микроконтроллера, по шине 28 поступает во второй блок 26 оперативной памяти для предварительной обработки. Блок 24 микроконтроллера обрабатывает массив, записанный во втором блоке 26 оперативной памяти и передает в первый блок 25 оперативной памяти для передачи через первый блок 22 коммутации в вычислительные средства 3. Шина 9 межмодульного интерфейса служит для обеспечения возможности перераспределения функций первого и второго коммутатора, и при нормальном режиме может не использоваться. Последовательность действий руководителя тренировки на втором этапе функционирования тренажера поясняется алгоритмом режима “Тренировка”, изображенным на фиг. 4. В диалоговом окне “Выбор режима работы” руководитель тренировки с помощью графического манипулятора “мышь” 31 подводит курсор в этом окне к виртуальной кнопке “Тренировка”. После нажатия левой клавиши “мыши” 31 на экране монитора 29 появляется диалоговое окно “Запустить тренировку”, в котором из предлагаемого списка выбираются карта местности, вариант налета и боевой порядок, и с помощью виртуальной кнопки “Далее” вводится имя файла документирования. После нажатия кнопки “Готово” появляется диалоговое окно “Инициализация аппаратуры” и идет инициализация контроллеров 6, 7 блока 5 обмена информацией, во время которой эти контроллеры настраиваются на работу с вычислительными средствами 3 и с командным пунктом 1 с РЛС. Затем автоматически активизируется виртуальная кнопка “Начать тренировку”, после чего руководитель тренировки, используя эту кнопку, производит запуск тренировки. Ход тренировки отражается на экране монитора 29 в окне с изображением карты местности и боевого порядка. Движение целей, моделируемых в налете, отображается с помощью значка, соответствующего тому или иному классу целей, и вектора скорости. Цели-постановщики помех обведены голубым контуром, цели, которые не несут помех, отображаются серым цветом. В ходе проведения тренировки действия операторов командного пункта 1 с РЛС документируются на блоке 15 ВЗУ для последующего анализа. Остановить тренировку можно с помощью команды “Остановить тренировку” главного меню. На третьем этапе по команде руководителя тренировки с помощью средств, которые указаны при описании первого и второго этапов функционирования, из блока 20 ПЗУ в блок 14 оперативной памяти загружаются программы, обеспечивающие экспресс-анализ и автоматизированную оценку результатов тренировки по данным документирования. На данном этапе функционально обеспечивается: – расчет временных показателей работы операторов командного пункта 1 с РЛС с выдачей графиков работы операторов и режимов, в которых они работают посекундно; – выдача ошибок работы операторов с привязкой их к времени относительно начала налета; – расчет и выдача оценок за тренировку по эффективностному критерию работы операторов. Последовательность действий руководителя тренировки на третьем этапе функционирования тренажера поясняется алгоритмом режима “Анализ результатов тренировки”, изображенным на фиг. 5. В диалоговом окне “Выбор режима работы” с помощью виртуальной кнопки “Анализ результатов тренировки” разворачивается окно “Анализ результатов тренировки”. Выбирается карта местности и открывается файл документирования. В диалоговом окне с помощью виртуальной кнопки “Работа по целям” разворачивается сводная таблица работы операторов по целям. При использовании виртуальной кнопки “Цели” разворачивается таблица временных характеристик, сопровождаемых операторами целей, с помощью виртуальной кнопки “График” (при необходимости) выводится график посекундной работы операторов, в котором выводится временной график работы каждого из операторов командного пункта 1. Для оценки операторов в диалоговом окне руководитель тренировки с помощью виртуальной кнопки “Произвести оценку результатов тренировки” открывается требуемый файл документирования. Далее с помощью виртуальной кнопки “Оценка” на экране монитора 29 вызывается таблица с перечнем ошибок, регистрируемых в действиях операторов в процессе отработки ими налета, типы ошибок, их суммарное число, показатели работы операторов командного пункта 1 по временному и эффективностному критерию. В таблице приводятся также оценочные нормативы на “отлично”, “хорошо” и “удовлетворительно” для каждого показателя, и выставляются оценки каждому оператору и в целом по работе командного пункта 1 с РЛС. Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается имитируемая воздушная и помеховая обстановка, адекватная реальным условиям, расширяются функциональные возможности при автоматизации процессов подготовки исходных данных и оценки уровня подготовки операторов. Ыо Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
