Вычислительная система автоматического управления средствами зенитно-ракетных войск

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к автоматизированным системам управления средствами зенитно - ракетных войск. Вычислительная система автоматического управления средствами зенитно - ракетных войск содержит усройства сопряжения с дискретными каналами, центральный процессор, устройство ввода - вывода, запоминающее устройство, устройство сверхоперативной памяти, устройство управления, два устройства отображения, две группы оптических преобразователей, два устройства сопряжения. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к автоматизированным системам управления средствами зенитно-ракетных войск, и может быть использовано в войсках ПВО страны в качестве системы формирования управляющих воздействий для средств зенитно-ракетных войск на основании результатов обработки радиолокационной информации от нескольких источников.

Известна система под названием "Центр управления ЗРК "PATRIOT", AN/MSQ-104, содержащая устройство сопряжения с РЛС, процессор первичной обработки, центральный процессор и устройство отображения [1] Эта система не может работать в сочетании с РЛС, расположенной в непосредственной близости от нее. Недостатком этой системы является также неприспособленность ее для работы с несколькими разнотипными по аппаратуре передачи данных потребителями радиолокационной информации.

Прототип изобретения система "Центр управления АСУ группировки ЗРК" AN/TSQ-73 [2] содержащая устройство сопряжения с дискретными каналами, устройство ввода-вывода, запоминающее устройство, устройство сверхоперативной памяти, центральный процессор, устройство управления и устройство отображения, которое соединено двусторонними связями с центральным процессором.

Недостатком этой системы является сложность выноса устройства отображения за пределы системы, обусловленная большим объемом и весом соединительного кабеля. (Вынос устройства отображения обусловливается обеспечением безопасности и улучшением условий работы обслуживающего персонала). Это приводит к значительному увеличению времени развертывания и свертывания мобильных систем. Кроме того, используемый в известной системе для соединения вынесенного устройства отображения коаксиальный кабель имеет малую устойчивость к воздействию различных факторов оружия массового поражения, что может привести к быстрому разрушению системы. Помимо этого, коаксиальный кабель обладает недостаточной помехозащищенностью от электромагнитных полей, что приводит к неустойчивости отображения информации.

Предложенная структура позволяет использовать волоконно-оптический тракт для передачи радиолокационной информации к устройству отображения, вынесенному за пределы системы, благодаря чему значительно сокращается время развертывания и свертывания мобильной системы, увеличивается срок ее службы и устойчивость отображения информации.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемой системы, один из вариантов; на фиг.2 блок-схема оптических преобразователей и структурная схема волоконно-оптической системы передачи информации для одного канала.

Вычислительная система автоматического управления средствами зенитно-ракетных войск (фиг.1) содержит устройство 1 сопряжения с дискретными каналами, центральный процессор 2, устройство 3 ввода-вывода, запоминающее устройство 4, устройство 5 сверхоперативной памяти, устройство 6 управления, первое 7 и второе 8 устройства отображения информации, первое 9 и второе 10 устройства сопряжения, первую группу 11 оптических преобразователей 11.1-11. n, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные первый кабельный согласователь 12 и первый оптический передатчик 13, последовательно соединенные первый оптический приемник 14, широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 15 и первый кабельный усилитель 16, последовательно соединенные второй кабельный согласователь 17, уплотнитель 18, кодер 19, второй оптический передатчик 20, последовательно соединенные второй оптический приемник 21, декодер 22, разделитель 23 и второй кабельный усилитель 24, волоконно-оптический тракт 25, вторую группу 26 оптических преобразователей (26.1-26. n), каждый из которых включает в себя последовательно соединенные первый оптический приемник 27 и первый кабельный усилитель 28, последовательно соединенные первый кабельный согласователь 29, широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 30 и первый оптический передатчик 31, последовательно соединенные второй оптический приемник 32, декодер 33, разделитель 34 и второй кабельный усилитель 35, последовательно соединенные второй кабельный согласователь 36, уплотнитель 37, кодер 38 и второй оптический передатчик 39, группы 40, 41 и 42 входов-выходов системы.

Устройство 1 сопряжения с дискретными каналами соединено двухсторонними связями с устройством 6 управления, устройством 5 сверхоперативной памяти и устройством 3 ввода-вывода, которое соединено двухсторонними связями с центральным процессором 2, устройством 6 управления, устройством 5 сверхоперативной памяти и запоминающим устройством 4, которое соединено двухсторонними связями с устройством 6 управления и устройством 5 сверхоперативной памяти. Первое устройство 9 сопряжения соединено двухсторонними связями с центральным процессором 2 и первым устройством 7 отображения, а также с информационным входом первого 12 и группой управляющих входов второго 17 кабельных согласователей, информационными выходами первого 16 и группой управляющих выходов второго 24 кабельных усилителей каждого оптического преобразователя (11.1-11. n) первой группы 11. Информационный выход первого 28 и группа управляющих выходов второго 35 кабельных усилителей, информационные входы первого 29 и группа управляющих входов второго 36 кабельных согласователей каждого оптического преобразователя 26.1-26.n второй группы 26 соединены со вторым устройством 10 сопряжения, которое соединено двухсторонними связями с вторым устройством 8 отображения. Выходы первого 13 и второго 20 оптических передатчиков, входы первого 14 и второго 21 оптических приемников каждого оптического преобразователя 11.1-11.n первой группы 11 соединены через волоконно-оптический тракт 25 соответственно со входами первого 27 и второго 32 оптических приемников, выходами первого 31 и второго 39 оптических передатчиков каждого оптического преобразователя 26.1-26.n второй группы 26.

Количество оптических преобразователей n в группе определяется количеством каналов обмена с центральным процессором 2 в соответствии с требованиями интерфейса применяемой ЭВМ. Если, например, в системе используется ЭВМ 5Э26, обмен информацией с которой происходит по трем независимым каналам, то n равно трем.

Устройство сопряжения 1 с дискретными каналами предназначено для сопряжения центрального процессора 2 с телекодовыми каналами (выходы-входы 40, 41 и 42).

Устройство 3 ввода-вывода предназначено для обеспечения обмена центрального процессора 2 с устройством 1 сопряжения с дискретными каналами, запоминающим устройством 4 и устройством 5 сверхоперативной памяти.

Запоминающее устройство 4 предназначено для хранения принимаемой (передаваемой) и управляющей информации.

Устройство 5 сверхоперативной памяти предназначено для накопления, хранения и формирования побитно принимаемой (передаваемой) информации на время, необходимое для обработки одного слова информации.

Устройство 6 управления предназначено для выработки управляющих сигналов, обеспечивающих взаимодействие устройства 3 ввода-вывода с запоминающим устройством 4 и устройством 5 сверхоперативной памяти, устройства 1 сопряжения с дискретными каналами с устройством 3 ввода-вывода.

Устройства 7 и 8 отображения информации представляют собой спецвычислители с рабочими местами.

Первое устройство 9 сопряжения предназначено для приема информации от центрального процессора 2, разъединения этой информации на два направления с последующей передачей ее на первое устройство 7 отображения и первую группу 11 оптических преобразователей 11.1-11. n, для объединения информации от первого устройства 7 отображения и первой группы 11 оптических преобразователей и передачи ее на центральный процессор 2, а также для управления направлением передачи информации.

Второе устройство 10 сопряжения предназначено для передачи информации от второй группы 26 оптических преобразователей (26.1-26.n) ко второму устройству 8 отображения и обратно, а также для управления направлением передачи информации.

Устройства 9 и 10 сопряжения включают в себя блок сопряжения с каналами и адаптер межмашинного обмена.

Первая и вторая группы оптических преобразователей 11.1-11.n и 26.1-26.n и волоконно-оптический тракт 25 образуют волоконно-оптическую систему передачи информации (ВОСПИ), которая обеспечивает обмен цифровой информацией по трем независимым каналам между центральным процессором 2 и выносным устройством 8 отображения.

Оптические преобразователи первой 11 и второй 26 групп осуществляют логическую обработку сигналов информации и управления, преобразование этих сигналов из электрической формы в оптическую, а также обратное преобразование.

Все блоки, входящие в состав оптических преобразователей, построены по известным принципам.

Каждый канал ВОСПИ образован двумя дуплексными подканалами: информационным и управляющим.

Информационный подканал включает в себя последовательно соединенные первый кабельный согласователь 12 и первый оптический передатчик 13 оптического преобразователя первой группы 11, волоконно-оптический кабель, первый оптический приемник 27 и первый кабельный усилитель 28 оптического преобразователя второй группы 26; и последовательно соединенные первый кабельный согласователь 29, широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 30 и первый оптический передатчик 31 оптического преобразования второй группы 26, волоконно-оптический кабель, первый оптический приемник 14, широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 15 и первый кабельный усилитель 16 оптического преобразователя первой группы 11.

Управляющий подканал включает в себя последовательно соединенные второй кабельный согласователь 17, уплотнитель 18, кодер 19 и второй оптический передатчик 20 оптического преобразователя первой группы 11, волоконно-оптический кабель, второй оптический приемник 32, декодер 33, разделитель 34 и второй кабельный усилитель 35 оптического преобразователя второй группы 26, последовательно соединенные второй кабельный согласователь 36, уплотнитель 37, кодер 38 и второй оптический передатчик 39 оптического преобразователя второй группы 26, волоконно-оптический кабель, второй оптический приемник 21, декодер 22, разделитель 23 и второй кабельный усилитель 24 оптического преобразователя первой группы 11.

Для передачи сигналов по одному каналу используется один четырехжильный кабель типа КВСП-60-4/4. Таким образом, волоконно-оптический тракт 25 состоит из трех волоконно-оптических кабелей, причем для каждого направления передачи каждого подканала используется отдельное световодное волокно.

В качестве среды распространения сигналов в волоконно-оптическом кабеле используется кварцевое световодное волокно. Световодное волокно состоит из сердечника диаметром 60 мкм и оболочки диаметром 150 мкм, изготовленных из кварцевого стекла, причем показатель преломления сердечника больше, чем показатель преломления оболочки. Распространение световых импульсов по световодному волокну происходит в сердечнике за счет эффекта полного внутреннего отражения световых лучей от границы раздела между сердечником и оболочкой.

Входы-выходы 40, 41, 42 системы связаны с телекодовыми каналами, предназначенными: входы-выходы 40 для связи системы с источниками радиолокационной информации; входы-выходы 41 для связи с соседними системами, выполняющими функцию, аналогичную функции заявляемой системы, чем обеспечивается возможность управления соседними системами в случае выхода из строя входящего в их состав центрального процессора; входы-выходы 42 для связи со средствами зенитно-ракетных войск.

Предложенная вычислительная система автоматического управления средствами зенитно-ракетных войск работает следующим образом.

В режиме приема информации на вход 40 системы поступает радиолокационная информация от нескольких источников. Информация поступает на устройство 1 сопряжения с дискретными каналами, в котором одновременно с запоминанием факта поступления импульсов тактовой частоты приема происходит запись принимаемого бита информации. Устройство 1 сопряжения с дискретными каналами вырабатывает запрос в устройство 6 управления, которое обеспечивает запуск устройства 5 сверхоперативной памяти для обработки принятого бита информации, после чего устройство 6 управления выдает адрес на устройство 1 сопряжения с дискретными каналами и обеспечивает передачу принятого бита информации в устройство 5 сверхоперативной памяти. Накопленная информация по сигналам от устройства 6 управления передается в запоминающее устройство 4, где производится накопление законченных по смыслу блоков информации. Информация, накопленная в запоминающем устройстве 4, по сигналам устройства 6 управления передается в центральный процессор 2 через устройство 3 ввода-вывода. В центральном процессоре 2 вся принятая информация обрабатывается и поступает на первое устройство 9 сопряжения, где она усиливается, разветвляется на два направления и передается на первое устройство 7 отображения операторам, управляющим сопровождением воздушных объектов, и на волоконно-оптическую систему. Информационные и управляющие сигналы от устройства 9 сопряжения поступают на оптический преобразователь 11.i, соответствующий данному каналу.

Передача информации по одному каналу происходит следующим образом. Информационные сигналы поступают на кабельный согласователь 12 оптического преобразователя первой группы 11 и далее на оптический передатчик 13, где происходит преобразование электрического сигнала в оптический. Сигнал проходит по соответствующему световодному волокну оптического кабеля волоконно-оптического тракта 25 и поступает на вход оптического приемника 27, входящего в состав оптического преобразователя второй группы 26, где оптический сигнал преобразуется в электрический. Далее сигнал проходит через кабельный усилитель 28 и поступает на второе устройство 10 сопряжения.

Управляющие сигналы от первого устройства 9 сопряжения поступают на кабельный согласователь 17 оптического преобразователя первой группы 11 и далее передаются на уплотнитель 18. В уплотнителе 18 происходит привязка их к сетке синхрочастот ВОСПИ, устанавливается приоритет их передачи, осуществляется параллельно-последовательное преобразование и формирование уплотненного сигнала. С выхода уплотнителя 18 сигнал поступает на кодер 19, где происходит его преобразование в биимпульсную форму (в Манчестерский код) согласно таблице.

Кодируемый символ Символы кода 1 01 0 10 Кодовый сигнал идет на оптический передатчик 20 и через оптический приемник 32 оптического преобразователя второй группы 26. Далее кодовый сигнал поступает на декодер 33, где происходит выделение тактовой частоты и декодирование. С выхода декодера 33 сигнал поступает на разделитель 34, где осуществляется последовательно-параллельное преобразование, формирование длительностей и взаимная расстановка выходных сигналов. Последние проходят через кабельный усилитель 35 и поступают через второе устройство 10 сопряжения на выносное устройство 8 отображения.

В режиме выдачи информации в телекодовые каналы система работает следующим образом.

Командная информация из устройства 8 отображения, пройдя через устройство 10 сопряжения, поступает на вторую группу 26 оптических преобразователей. При этом по информационному подканалу каждого канала передаются информационные сигналы, а по управляющему сигналы управления.

Информационный сигнал и сопровождающий его синхросигнал поступают на кабельный согласователь 29 оптического преобразователя второй группы 26 и далее на широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 30, с выхода которого сигналы поступают на вход оптического передатчика 31. Процесс манипуляции приводит к объединению обоих сигналов в один, при этом в качестве несущей служит синхросигнал, сопровождающий информационный сигнал, который является модулирующим. С выхода оптического передатчика 31 сигнал через оптический кабель волоконно-оптического тракта 25 поступает на вход оптического приемника 14 оптического преобразователя первой группы 11 и далее на широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор 15. Из деманипулятора два сигнала информационный и сопровождающий его синхросигнал поступают на кабельный усилитель 16 и далее на первое устройство сопряжения 9.

Группа управляющих сигналов поступает на кабельный согласователь 36 оптического преобразователя второй группы 26, далее на уплотнитель 37, кодер 38, оптический передатчик 39 и через оптический кабель волоконно-оптического тракта 25 происходит на оптический приемник 21 оптического преобразователя первой группы 11, далее на декодер 22, разделитель 23 и через кабельный усилитель 24 поступает на первое устройство 9 сопряжения, куда передается также командная информация от первого устройства 7 отображения.

Информация, поступившая в устройство 9 сопряжения от первого 7 и второго 8 устройства отображения, объединяется в нем и поступает на центральный процессор 2, откуда через устройство 3 ввода-вывода поступает на устройство 1 сопряжения с дискретными каналами, где преобразуется в сигналы, соответствующие телекодовым каналам связи.

Технический результат изобретения состоит в следующем.

ВОСПИ обеспечивает дуплексный обмен информацией по трем независимым каналам в соответствии с требованиями интерфейса 5Э26 между центральным процессором и выносными устройствами отображения. Для канальной и абонентской стороны используется унифицированное устройство сопряжения (УС). Установка УС в режим "Канал" или "Абонент" производится при помощи соответствующих переключателей. В УС осуществляется логическая отработка сигналов интерфейса, преобразование электрических сигналов в оптическую форму, а также обратное преобразование.

Трансляция сигналов каждого интерфейсного канала 5Э26 осуществляется по соответствующему каналу ВОСПИ, образованному двумя дуплексными подканалами: информационным и управляющим.

Информационный подканал служит для передачи сигналов ШИН-К (от канала к абоненту), ШИН-А и ИС-А (от абонента к каналу). Все остальные сигналы интерфейса передаются по управляющему подканалу.

Для трансляции сигналов по одному каналу используется один четырехжильный волоконно-оптический кабель.

Структурная схема подключения волоконно-оптического кабеля к оптическим передатчикам ОПДМ-2 и оптическим приемникам ОПРМ-2 показана на фиг.2 (оптические разъемы с излучателем входят в состав оптического передатчика ОПДМ-2, а оптические разъемы с фотодиодом входят в состав оптического приемника ОПРМ-2).

а) информационный подканал Скорость передачи по информационному подканалу 375 кбит/c, код моноимпульсный.

Подканал функционирует в рабочем или проверочных режимах. В рабочем режиме. В направлении канал-абонент по информационному подканалу передается сигнал ШИН-К. Он поступает со стороны канала на УС-К, идет на согласованную 75-омную нагрузку кабельного согласователя (КС) и далее на оптический передатчик ОПДМ-2. Здесь происходит преобразование электрического сигнала в оптический. Сигнал проходит по соответствующему световодному волокну оптического кабеля ВОК и поступает на вход оптического приемника ОПРМ-2 УС-А уже на стороне абонента. Вновь преобразованный в электрическую форму, сигнал идет на кабельный усилитель и далее к абоненту.

В направлении абонент-канал по информационному подканалу передаются сигналы ШИН-А и ИС-А. Оба сигнала на стороне абонента поступают на УС-А. Здесь они идут на кабельный согласователь и далее на широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор (ШИМ-ДМ). С выхода ШИМ-ДМ поступают на вход оптического передатчика ОПДМ-2. Процесс манипуляции приводит к объединению обоих сигналов в один, при этом в качестве несущей служит сигнал ИС-А, а моделирующий сигнал ШИН-А. С выхода оптического передатчика ОПДМ-2 сигнал транслируется через оптический кабель ВОК на сторону канала, поступает на вход оптического приемника ОПРМ-2 УС-К и идет на широтно-импульсный манипулятор-деманипулятор. Из деманипулятора ШИМ-ДМ сигналы ШИН-А и ИС-А идут на кабельный усилитель и далее в канал.

б) управляющий подканал Для передачи сигналов по управляющему подканалу используется адресное и позиционное уплотнение. Скорость передачи уплотненного сигнала 8 мбит/c, код биимпульсный.

Подканал функционирует в рабочем или проверочных режимах. В рабочем режиме в направлении канал-абонент по управляющему подканалу транслируются интерфейсные сигналы ПА-К, НА-К (4р), НА-К (5р), ОСТ-К, НУ-К1, НУ-К2 и МВ.

Все эти сигналы поступают на кабельный согласователь УС-К и далее следуют на уплотнитель. В уплотнителе происходит привязка их к сетке синхрочастот ВОСПИ, устанавливается приоритет их передачи, осуществляется параллельно-последовательное преобразование и формирование уплотненного сигнала. С выхода уплотнителя сигнал поступает на кодер, где происходит его преобразование в биимпульсную форму (в Манчестерский код).

Кодовый сигнал идет на оптический передатчик ОПДМ-2 и через оптический кабель проходит на оптический приемник ОПРМ-2 УС-2. Далее кодовый сигнал поступает на декодер, где происходит выделение тактовой частоты и декодирование. С выхода декодера сигнал поступает на разделитель, где осуществляется последовательно- параллельное преобразование, формирование длительностей и взаимная расстановка выходных сигналов. Последние через кабельный усилитель проходят на выход УС-А.

В направлении абонент-канал по управляющему подканалу транслируются сигналы: ТРБ-А1 (ЗАН-А1), СБОЙ-А, ТРБ-А2 (ЗАН-А2), ВО-А, ИЗ-А.

Эти сигналы поступают через кабельный согласователь УС-А на уплотнитель, кодер, оптический передатчик ОПДМ-2 УС-А и через волоконно-оптический кабель поступают на УС-К. Далее они идут через оптический приемник ОПРМ-2 УС-К на декодер, разделитель и через кабельный усилитель на выход УС-К.

По сравнению с прототипом предложенная структура вычислительной системы автоматического управления средствами зенитно- ракетных войск позволяет использовать для передачи радиолокационной информации к выносному устройству отображения волоконно-оптический кабель, благодаря чему система обладает следующими преимуществами: малый вес и габариты волоконно-оптического кабеля приводят к сокращению времени развертывания и свертывания системы, что особенно важно для мобильных систем; помехоустойчивость волоконно-оптического кабеля к внешним электромагнитным полям и отсутствие излучения с боковых поверхностей волокон, снижающих уровень перекрестных помех в многожильном кабеле, а также гальваническая развязка цепей повышают устойчивость отображения передаваемой информации; устойчивость волоконно-оптического кабеля к воздействию различных факторов оружия массового поражения препятствует разрушению системы, увеличивая тем самым срок ее службы;
обеспечивается скрытность информации, передаваемой к выносному устройству отображения.

Формула изобретения

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ЗЕНИТНО-РАКЕТНЫХ ВОЙСК, содержащая устройство сопряжения с дискретными каналами, центральный процессор, устройство ввода-вывода, запоминающее устройство, устройство сверхоперативной памяти, устройство управления и первое устройство отображения информации, причем первый информационный вход-выход устройства сопряжения с дискретными каналами является информационным входом системы, второй информационный вход-выход устройства сопряжения с дискретными каналами соединен с первым информационным входом устройства ввода-вывода, второй информационный вход-выход которого соединен с первым информационным входом-выходом запоминающего устройства, второй информационный вход-выход которого соединен с первым информационным входом устройства сверхоперативной памяти, второй информационный вход-выход которого соединен с третьим информационным входом-выходом устройства сопряжения с дискретными каналами, первый управляющий вход-выход которого является управляющим входом-выходом системы, второй управляющий вход-выход устройства сопряжения с дискретными каналами соединен с первым входом-выходом устройства управления, второй вход-выход которого соединен с управляющим входом-выходом устройства ввода-вывода, управляющий вход-выход которого соединен с управляющим входом-выходом устройства сверхоперативной памяти, третий вход-выход устройства управления соединен с управляющим входом-выходом запоминающего устройства, второй информационный вход-выход устройства ввода-вывода соединен с первым информационным входом-выходом центрального процессора, отличающаяся тем, что в систему введены первое и второе устройства сопряжения, второе устройство отображения информации, первая и вторая группы оптических преобразователей, причем второй информационный вход-выход центрального процессора соединен с первым информационным входом-выходом первого устройства сопряжения, второй информационный вход-выход которого соединен с первым устройством отображения информации, группа информационных входов-выходов с первого по n первого устройства сопряжения соединена соответственно с выходом с первого по n оптических преобразователей первой группы, выходы которых соединены соответственно через волоконно-оптический тракт с входами оптических преобразователей второй группы, выходы с первого по n которых соединены соответственно с группой входов с первого по n второго устройства сопряжения, вход-выход которого соединен с входом-выходом второго устройства отображения информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2