|
Современный подход к созданию судовых автоматизированных радиоэлектронных систем управления различного функционального назначения (навигация, управление техническими средствами, управление вооружением и другие) требует решения задачи унификации технических решений. |
Свои силы и разработки в этой сфере решили объединить концерны «Гранит-Электрон», НПО «Аврора» и «Океанприбор» – компании, занимающие существенный сегмент рынка, известные и в Российской Федерации, и за рубежом, много и плодотворно работающие как для отечественного ВМФ, так и на экспорт. Значимость этого решения как примера успешного объединения усилий отечественных разработчиков высокотехнологичного оборудования такого уровня трудно переоценить.
Концерн «Гранит-Электрон» создает высококачественные современные радиолокационные комплексы. «Океанприбор» известен столь же совершенными гидроакустическими комплексами, а «Аврора» – системами управления движением. Но обычно все эти системы работают сами по себе, не будучи связанными воедино. Соответственно, каждая занимает место, требует собственной энергии. А для некоторых типов кораблей (в первую очередь дизель-электрических подводных лодок) очень важным ограничением являются именно массогабаритные характеристики и энергопотребление.
|
УППУ для судовой радиолокационной системы. |
Каждый комплекс (радиолокация, гидроакустика, управление движением) имел свою специализированную систему обработки информации. Теперь стало возможным совместить все эти функции в едином мощном процессоре. До сих пор резервирование означало, что нужно физически иметь дополнительное количество важнейших узлов и систем. В нашем же случае резервирование осуществляется на другом, интерфейсном уровне. Оператор на любой индикатор может вызвать информацию от любой системы. К примеру, сейчас на верхнем экране отражена локационная обстановка. А оператору нужно посмотреть систему движения. Теперь ему не потребуется искать необходимый экран, на котором отражена эта информация. Он может мгновенно вызывать ее на тот, что ему удобнее. Это уже ай-пады – технология общения человека с системой.
Вообще, в разрабатываемой нами совместной автоматизированной информационно-управляющей системе новое все, начиная с процессорной базы и элементов отображения информации до управления и конструктива. Единственные заделы, которые мы использовали, – алгоритмические наработки в тех зонах, в которых мы всегда работали. Элементная база применена самая современная. Это комплекс пятого поколения, для создания которого мы сложили свои лучшие результаты.
Унификация технических решений построения пультовых приборов управления базируется на следующих подходах:
— использования единых принципов построения интерфейса «оператор-система», удовлетворяющих требованиям эргономики;
— использования модульного принципа построения цифровых вычислительных средств пультовых приборов управления как в части аппаратуры и программного обеспечения, так и в части конструкции.
При решении задачи унификации технических решений построения пультовых приборов управления рассматриваются:
— отличия и сходство систем разного функционального назначения в требованиях к средствам отображения и ввода информации;
— требования к производительности вычислительных средств;
— требования эргономики;
— требования но размещению систем на объекте.
Требования по размещению систем на объекте ставят вопрос о возможности перемещения приборов через люки и проемы ограниченных размеров, возможности комплексной установки пультового прибора управления в единый центр (секцию) управления главного командного пункта подводной лодки.
С учетом указанных требований была разработана концепция построения универсальных пультовых приборов управления (УППУ), которая включает в себя модульную конструкцию пультового прибора управления, состоящую из трех функциональных (тумба, вертикальный пульт, консоль) и четырех вспомогательных (соединительная рама, основание, задняя балка, поручень) легко сочленяемых и расчленяемых модулей.
Конструкция
Вертикальный пульт и консоль прибора являются конструктивами, в которых размещены средства интерфейса взаимодействия между комплексом и оператором. Конструкция вертикального пульта УППУ обеспечивает размещение двух дисплеев с диагональю 51 см. В конструкции консоли прибора предусмотрена возможность размещения двух дисплеев с диагональю 21 см, оснащенных сенсорными экранами, символьной клавиатуры и трекбола. В зависимости от выполняемых задач вертикальный пульт или консоль могут содержать различные наборы средств отображения и управления: на местах дисплеев или клавиатуры можно расположить панели управления, содержащие кнопки, световые индикаторы, ключи и т.д. Вертикальный пульт и консоль разработаны с учетом требований эргономики. Все это создает комфортное рабочее место, позволяя повысить производительность труда.
Вертикальный пульт и консоль УППУ, а также вспомогательные части конструкции представляют собой бескаркасные конструкции из листового алюминиевого сплава. Отличительной особенностью является отсутствие литых и фрезерованных деталей.
В тумбе УППУ размещается цифровая вычислительная система (ЦВС). В базовой конструкции тумба имеет высоту и глубину, позволяющие разместить с любой стороны крейт с модулями высотой 6U (либо 3U).
Тумба УППУ представляет собой сборно-каркасную конструкцию. Каркас выполнен на основе специализированных профилей сложной конструкции. Профили имеют пазы и отверстия, в которых размещены подвижные элементы крепления. Элементы обшивки каркаса выполнены из листового алюминиевого сплава. На каркасе крепятся две крышки, имеющие жалюзи для вентиляции размещаемого оборудования и ручки для удобства снятия.
Помимо описанных особенностей конструкция обеспечивает возможность размещения большого количества выходных соединителей, оптимизации внутриприборного монтажа, разделения низко- и высокочастотных входов, линий питания и сигналов и пр.
Симметричная конструкция корпуса тумбы позволяет устанавливать крейты с модулями с любой стороны (спереди или сзади) на разных уровнях или на одном, что создает условия для оптимизации монтажа прибора.
При необходимости высоту тумбы можно увеличить, что позволит разместить в ней несколько крейтов и тем самым сосредоточить всю цифровую вычислительную систему в одном корпусе. В таком случае тумба будет размещаться отдельно от пультовой части.
Благодаря применению технологии модульного построения, универсальный пультовой прибор управления может легко и с минимальными производственными затратами быть модифицирован для применения в различных комплексах.
Конструкция УППУ обеспечивает загрузку прибора в люк с условным диаметром 594 мм, а также в люк с размерами 600 х 600 мм и радиусами закругления 100 мм в минимально разобранном на составные части виде и, соответственно, может быть собран в отсеке в минимальные сроки.
В результате внедрения такой конструкции достигается высокая унификация пультовых приборов, расширяется область применения УППУ. Пультовый прибор может быть как морского (надводного или подводного), так и берегового базирования.
Структура ЦВС и ее реализация
При разработке структуры ЦВС пультового прибора применен принцип модульного построения, использованы системные шины сPCI и VME и конструктивы стандарта Евромеханика. Электронные модули размещаются в крейте, который также отвечает европейским требованиям. Формат модулей может быть 3U или 6U, что позволяет создавать ЦВС разнообразной архитектуры. Применение модульного принципа построения вычислительной системы позволяет повысить унификацию и взаимозаменяемость ее элементов.
Для обеспечения надежной работы УППУ используется операционная система реального времени QNX v.4.25, многолетний опыт работы с которой позволил разработать комплекс программ. Этот комплекс, реализованный с использованием пакета WatcomC/C++ , решает задачи применения модулей распространенных аппаратных интерфейсов.
В результате создан простой и недорогой в производстве универсальный пультовой прибор управления. Унификация его конструктива и соответствие требованиям эргономики позволяют создавать главный командный пункт (ГКП) на его базе в едином стиле и делать помещение ГКП удобным и красивым. Использование современных электронных модулей на базе шин cPCI и VME повышает надежность и быстродействие ЦВС прибора, обеспечивая возможность применять УППУ при создании простых и сложных автоматизированных систем различного функционального назначения.
Все основные технические и художественно-конструкторские решения, используемые в универсальном пультовом приборе управления, защищены патентами.
Мы рады предложить данную систему Индии – нашему давнему партнеру по военно-техническому сотрудничеству.
Василий Олегович СЫСОЕВ – начальник проектно-конструкторского отдела ОАО «Концерн «Гранит-Электрон»
Юрий Николаевич ОВЧАРОВ – начальник научно-технического центра ОАО «Концерн «Гранит-Электрон»