Информационно-управляющая система летательного аппарата

Информационно-управляющая система летательного аппарата

Реферат

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к комплексам управления и индикации.

Известен прицельно-навигационный комплекс оборудования многофункционального самолета (патент РФ №2282156), содержащий взаимосоединенные входами-выходами по бортовому каналу информационного обмена индикационную информационно-управляющую систему летчика, индикационную информационно-управляющую систему оператора, комплекс навигационно-пилотажных средств, комплекс обзорно-прицельных средств, систему управления средствами противодействия, бортовую вычислительную систему, включающую взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных, формирования навигационно-пилотажных параметров, формирования прицельно-пилотажных параметров, формирования отображаемой информации, ввода-вывода и управления информационным обменом, другой вход-выход которого является входом-выходом бортовой вычислительной системы. Кроме того, комплекс снабжен введенными в состав бортовой вычислительной системы вычислительно-логическими модулями взаимной коррекции навигационных и прицельных параметров, взаимного синтеза навигационных и прицельных параметров, формирования допустимых параметров состояния самолета, одновременного координированного применения средств противодействия, взаимосвязанных входами-выходами между собой и вычислительно-логическими модулями объединенной базы данных, формирования навигационно-пилотажных параметров, ввода-вывода и управления информационным обменом, формирования прицельно-пилотажных параметров и формирования отображаемой информации по магистрали вычислительного информационного обмена.

Известен прицельно-навигационный комплекс многофункционального самолета авианосного и наземного базирования (патент РФ №2276328), содержащий взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена комплект многофункциональных индикаторов, индикатор на лобовом стекле, телевизионную камеру закабинного обзора, органы оперативного управления, комплект обзорно-прицельных средств, комплект навигационно-пилотажных средств, переносной носитель исходных данных, систему управления средствами противодействия, вычислительную систему, включающую взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных, формирования навигационно-пилотажных параметров, формирования прицельно-пилотажных параметров, формирования отображаемой информации, ввода-вывода и управления информационным обменом, вход-выход последнего из которых является входом-выходом вычислительной системы. Комплекс снабжен также введенными в состав вычислительной системы вычислительно-логическими модулями виртуального управления оборудованием, инерциально-спутникового режима формирования относительных координат местоположения самолета, выставки по курсу на подвижном и колеблющемся основании, оптимального использования ресурсов, взаимосоединенными между собой и с вычислительно-логическими модулями объединенной базы данных, формирования навигационно-пилотажных параметров, формирования прицельно-пилотажных параметров формирования отображаемой информации, ввода-вывода и управления информационным обменом по магистрали вычислительного информационного обмена.

Наиболее близким аналогом является информационно-управляющий комплекс летательного аппарата (ЛА) (патент РФ №2232376), включающий взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена информационно-управляющее поле, бортовую цифровую вычислительную систему, включающую взаимодействующие по вычислительному каналу информационного обмена блок ввода-вывода и управления обменом, блок формирования пилотажно-навигационных параметров, базу данных полетного задания.

В качестве недостатков ближайшего аналога можно указать следующее:

- комплекс состоит из функционально законченных систем, достаточно автономно решающих все задачи от получения информации своими датчиками до выдачи управляющей информации на систему отображения, сигналов в системы управления ЛА и оружием. В результате каждая из информационных систем имеет свои алгоритмы решения задачи, не учитывающие информацию других систем, свой автономный канал выхода на индикацию, свои органы управления. Комплексное использование информации других систем, за исключением задачи целеуказания от одной системы другой и коррекции навигационной системы от спутниковой навигационной системы (СНС) или радиолокационной станции (РЛС), практически не реализовано;

- отсутствие информации, поступающей по аналоговым линиям, вследствие чего блоки из состава ВСК имеют ограниченную информацию;

- отсутствие в средствах индикации встроенного дисплей-процессора, предназначенного для решения вычислительных задач помимо формирования индикации делает комплекс фактически неработоспобным при отказе ВСК.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей информационно-управляющей системы, как следствие этого, повышение эффективности ее работы при применении для многофункциональных ЛА. Функциональность информационно-управляющей системы расширена за счет добавления следующих функций:

- управление общесамолетным оборудованием;

- контроль состояния систем КБО, ОСО и СУ, АСП;

- комплексное решение задачи электронного противодействия;

- автоматический и автоматизированное управление режимами работы систем КБО, ОСО и СУ.

Задача решается тем, что информационно-управляющая система летательного аппарата, содержащая взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена информационно-управляющее поле, бортовую цифровую вычислительную систему, включающую взаимодействующие по вычислительному каналу информационного обмена блок ввода-вывода и управления обменом, блок формирования пилотажно-навигационных параметров, базу данных полетного задания, снабжена блоком-концентратором сигналов и введенными в состав бортовой цифровой вычислительной системы блоком формирования и интеграции данных для индикации и приема управляющих воздействий, блоком управления и контроля общесамолетного оборудования, блоком управления электронным противодействием, блоком обеспечения маловысотного полета, блоком обеспечения группового самолетовождения, блоком управления записью на средства объективного контроля, блоком управления режимами.

Система может дополнительно содержать взаимосоединенное входами-выходами с каналом информационного обмена внешнее запоминающие устройство.

Система может дополнительно содержать взаимосоединенный входами-выходами с каналом информационного обмена блок преобразования телевизионных сигналов.

Система может дополнительно содержать введенный в состав бортовой цифровой вычислительной системы блок управления летательного аппарата.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема информационно-управляющей системы.

Предлагаемая информационно-управляющая система (ИУС) содержит следующие элементы:

1. БПТС - блок преобразования телевизионных сигналов,

2. ВЗУ - внешнее запоминающее устройство,

3. ИУП - информационно-управляющее поле,

4. БКС - блок-концентратор сигналов,

5. БЦВС - бортовая цифровая вычислительная система,

6. КИО - канал информационного обмена,

7. ВВУО - блок ввода-вывода и управления обменом,

8. ФВИДИПУВ - блок формирования и интеграции данных для индикации и приема управляющих воздействий,

9. УКОСО - блок управления и контроля общесамолетного оборудования,

10. ФПНП - блок формирования пилотажно-навигационных параметров,

11. УЭП - блок управления электронным противодействием,

12. БДП3 - база данных полетного задания,

13. ОМВП - блок обеспечения маловысотного полета,

14. ОГСВ - блок обеспечения группового самолетовождения,

15. УЛА - блок управления летательным аппаратом,

16. УЗСОК - блок управления записью на средства объективного контроля,

17. ОБПиУО - блок обеспечения боевого применения и управления оружием,

18. БУР - блок управления режимами,

19. ВКИО - вычислительный канал информационного обмена.

Блок преобразования телевизионных сигналов (БПТС) 1 представляет собой устройство для приема, коммутации, преобразования и выдачи в информационно-управляющее поле (ИУП) 3 телевизионных сигналов (изображений), поступающих на его входы, как в аналоговой, так и в цифровой форме от БЦВС 5, систем КБО и АСП. БПТС 1 соединен по КИО 6 выходом с ИУП 3 и входом/выходом с 5 (БЦВС).

Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ) 2 представляет собой устройство, обеспечивающее ввод информации через съемный носитель из наземного комплекса подготовки, хранение и выдачу ее в бортовую цифровую вычислительную систему (БЦВС) 5, документирование результатов работы ИУС для последующего экспресс-анализа. ВЗУ 2 соединено по КИО 6 входом/выходом с БЦВС 5.

Информационно-управляющее поле (ИУП) 3 представляет собой совокупность бортовых индикационно-управляющих устройств ЛА, в число которых входят, например, многофункциональные индикаторы (МФИ), в том числе со встроенными дисплей-процессорами (дисплей-процессор представляет собой процессор, способный не только формировать изображение, но и решать вычислительные задачи), многофункциональные пульты-индикаторы (МФПИ), коллиматорный авиационный индикатор (КАИ), пульт управления и индикации. ИУП 3 соединено по КИО 6 входом с БПТС 1 и входами/выходами с БЦВС 5 и БКС 4.

Блок-концентратор сигналов (БКС) 4 представляет собой устройство, предназначенное для приема аналоговых сигналов по ГОСТ 18977-79 от систем летательного аппарата, команд от органов управления, их преобразования в цифровой формат, а также прием сигналов в цифровой форме и выдачу их в аналоговом виде на исполнительные элементы. БКС 4 соединен по КИО 6 входами/выходами с БЦВС 5 и ИУПЗ.

Информационная взаимосвязь внутри ИУС осуществляется по каналу информационного обмена 6 (КИО). Блоки 1-4 подключены своими входами/выходами к КИО 6, к которому также подключен вход/выход БЦВС 5.

При этом входом/выходом БЦВС 5 является вход/выход входящего в состав БЦВС 5 блока ввода-вывода и управления обменом (ВВУО) 7, а другой вход/выход ВВУО 7 подключен к внутреннему вычислительному каналу информационного обмена 19 (ВКИО), к которому также подключены входы/выходы вычислительно-логических блоков 8-18, входящих в состав БЦВС 5, и по которому осуществляется информационный обмен между этими блоками.

Каналы КИО 6 и ВКИО 19 представляют собой известные линии связи и информационного обмена, например, по последовательному коду, по параллельному коду, мультиплексные и другие.

Блок ВВУО 7 представляет собой известное устройство сопряжения вычислителя с линиями связи, осуществляющее прием, контроль и выдачу информации.

Блоки 8-18 выполнены в виде вычислительно-логических модулей, размещаемых на однопроцессорных вычислителях.

Блок формирования и интеграции данных для индикации и приема управляющих воздействий (ФВИДИПУВ) 8 производит формирование и выдачу по ВКИО 19 через ВВУО 7 в ИУП 3 по КИО 6 информации для индикации от систем комплекса бортового оборудования (КБО), общесамолетного оборудования (ОСО) и силовой установки (СУ) (КБО, ОСО и СУ на фигуре не показаны), а также прием, обработку и выдачу в другие вычислительно-логические модули (такие так ФПНП 10, УКОСО 9, УЛА 15, БУР 18 и прочие) параметров управляющих воздействий от летчика.

Блок управления и контроля общесамолетного оборудования (УКОСО) 9 осуществляет анализ состояния систем ОСО и СУ, а также автоматическое и автоматизированное управление этими системами.

Блок формирования пилотажно-навигационных параметров (ФПНП) 10 осуществляет расчет параметров состояния летательного аппарата, включая его координаты, параметры движения и ориентации, построение траекторий полета.

Блок управления электронным противодействием (УЭП) 11 обеспечивает автоматическое или автоматизированное командное управление средствами радиоэлектронного противодействия (РЭП), радиотехнической разведки (РТР), оптико-электронного противодействия (ОЭП) и устройствами выброса (УВ), автоматами ложных целей (АЛЦ), радиолокационной станцией (РЛС) в обеспечение индивидуальной, индивидуально-взаимной и групповой защиты летательного аппарата, в том числе при отказах части оборудования и ошибках в действиях экипажа (РЭП, РТР, АЛЦ, РЛС на фигуре не показаны).

Блок базы данных полетного задания (БДПЗ) 12 обеспечивает доступ к базе данных полетного задания (ПЗ), передачу данных ПЗ по запросам блоков, использующих их, с обеспечением синхронизации чтения-записи данных ПЗ; изменения данных ПЗ: добавление, удаление, редактирование данных, контроль целостности ПЗ.

Блок обеспечения маловысотного полета (ОМВП) 13 обеспечивает выполнение задач режима маловысотного полета (МВП) по цифровой карте местности (ЦКМ) с выдачей сигналов автоматического управления по ВКИО 19 через ВВУО 7 в систему автоматического управления (САУ) (на фигуре не показана) по КИО 6.

Блок обеспечения группового самолетовождения (ОГСВ) 14 обеспечивает реализацию режима группового самолетовождения с использованием информации бортовых систем ЛА по определению относительного местоположения летательных аппаратов.

Блок управления летательным аппаратом (УЛА) 15 обеспечивает формирование параметров для ручного, директорного и автоматического управления летательным аппаратом и тягой двигателей по информации от вычислительно-логических модулей, таких как ФПНП 10, ОМВП 13, ОБПиУО 17 и других по ВКИО 19, а также от САУ, системы ограничительных сигналов (СОС), системы воздушных сигналов (СВС) (на фигуре не показаны) по КИО 6.

Блок управления записью на средства объективного контроля 16 (УЗСОК) обеспечивает выдачу на внешние средства регистрации (на фигуре не показаны) параметров обмена от вычислительно-логических модулей и от внешних систем по КИО 6.

Блок обеспечения боевого применения и управления оружием (ОБПиУО) 17 обеспечивает решение задач боевого применения авиационных средств поражения (АСП, на фигуре не показаны) с помощью интеллектуальной поддержки экипажа, управление режимами и реконфигурацией боевого применения.

Блок управления режимами (БУР) 18 обеспечивает управление согласованной работой систем комплекса бортового оборудования ЛА и вычислительно-логических модулей БЦВС 5.

ИУС работает следующим образом.

Измеряемая информация от систем КБО (пилотажно-навигационная, скоростно-воздушные параметры, цели и их характеристики, состояния управления оружием, информация, получаемая от средств связи и прочее), ОСО (напряжение в шинах, давление в кабине, параметры состояния шасси и прочее) и СУ (обороты двигателя, количество топлива и прочее) в цифровом виде поступает через КИО 6, блок ВВУО 7 в магистраль ВКИО 19, далее на входы блоков 8-18. Измеряемая информация от систем КБО, ОСО и СУ в аналоговом виде поступает на БКС 4 и через КИО 6, блок ВВУО 7 в магистраль ВКИО 19, откуда на входы блоков 8-18.

На вход блока БПТС 1 по КИО 6 приходит телевизионная информация в цифровом виде от систем КБО, АСП и БЦВС 5. По командам от БЦВС 5, приходящих по КИО 6, БПТС 1 осуществляет следующую обработку изображений: совмещение нескольких изображений, обрезание по заданному формату, увеличение, - и по КИО 6 выдает на вход ИУПЗ.

В блок ВЗУ 2 устанавливается съемный носитель информации, после чего по командам от БДПЗ 12 информация по КИО 6 передается на вход БДПЗ 12. БДПЗ 12 по запросу выдает ее по ВКИО 19 на входы других блоков БЦВС 5. В случае необходимости, блоки БЦВС 5 могут менять информацию и передавать в блок БДПЗ 12 для уточнения хранящихся там данных. Также в полете осуществляется запись в ВЗУ 2 по КИО 6 различной информации от блоков БЦВС 5, используемой для анализа после полета.

Блок ИУП 3 получает на вход по КИО 6 информацию от БЦВС 5, БКС 4 и систем КБО, ОСО и АСП и воспринимает через встроенные органы управления команды от летчика и передает их по КИО 6 на вход БЦВС 5 и систем КБО, ОСО и АСП. В штатной конфигурации (при отсутствии отказов блоков ИУС) ИУП 3 работает только с информацией, поступающей от БЦВС 5. Наличие встроенного дисплей-процессора позволяет в случае отказа БЦВС 5, получая информацию напрямую от систем КБО, ОСО и АСП, решать задачи индикации и, частично, управления по линиям КИО 6, в объеме, необходимом для решения задач обеспечения возврата и посадки ЛА. Также эта особенность снижает загрузку КИО 6, позволяя передавать только параметрическую информацию и команды по форматированию изображения, вместо передачи очень большого количества команд на рисование примитивов (линия, квадрат, круг и т.д.) и особенностей их отображения (цвет, заливка, местоположение и т.д.)

Блок БКС 4 получает на вход информацию в аналоговом виде от систем КБО, ОСО и СУ, АСП для решения задач контроля и индикации и передает ее по КИО 6 на входы блоков БЦВС 5 и ИУП 4. В БЦВС 5 происходит обработка этой информации и формирование управляющих воздействий, передаваемых по КИО 6 на вход БКС 4, для преобразования их в аналоговый вид.

Вся измеряемая информация об ориентации и пространственном положении ЛА, его положении относительно других объектов и земной поверхности поступает по КИО 6 в блок ВВУО 7, откуда в магистраль ВКИО 19 на вход блока ФПНП 10. Информация о заданных параметрах полета (маршруте, навигационных точках, заданном курсе и т.д.) поступает в ФПНП 10 через ВКИО 19 от БДПЗ 12. Имея встроенные алгоритмы, с учетом признаков исправности систем и достоверности информации ФПНП 10 осуществляет комплексную обработку пилотажно-навигационной информации и выдает ее по ВКИО 19 на входы блоков 8, 9 и 11-18 и через ВВУО 7 по КИО 6 в другие системы, такие как РЛС, ОЛС, пилотажно-навигационное оборудование и другие.

Блок ФВИДИПУВ 8 получает на вход информацию для индикации от систем ЛА, блоков БПТС 1, БКС 4, передаваемых по линии КИО 6 через ВВУО 7 и от блоков 9-18 по ВКИО 19. Формируя пакеты в соответствии с текущим режимом работы и индикации ФВИДИПУВ 8 выдает их по ВКИО 19 на вход ВВУО 7 для выдачи по КИО 6 в ИУП 3. ИУП 3 воспринимается только параметрическая информации и команды управления конфигурацией ИУП 3. Все задачи, связанные с рисованием символов, решаются в ИУП 3 автономно. Также с учетом информации, получаемой от ОБПиУО 17 и ИУП 3, ФВИДИПУВ 8 формирует управляющие воздействия для БПТС 1. В обеспечении реакции на команды летчика ФВИДИПУВ 8 получает от ИУП 3 управляющие воздействия, которые обрабатывает с привязкой к текущему состоянию ИУП 3 и передает на вход других блоков.

Блок УКОСО 9 получает на вход по ВКИО 19 информацию о состоянии систем КБО, ОСО и СУ от БКС 4 и напрямую от систем по КИО 6 через ВВУО 7, а также параметры ориентации и местоположения ЛА от ФПНП 10. С учетом управляющих воздействий летчика, поступающих от ИУП 3 по КИО 6 через ВВУО 7 и режимов КБО то БУР 18, блок УКОСО 9 формирует и выдает по ВКИО 19 информацию о состоянии систем ОСО и СУ на вход блока ФВИДИПУВ 8, а также команды управления системами ОСО и СУ на вход БКС 4 и систем ОСО и СУ по КИО 6 через ВВУО 7.

Блок УЭП 11 получает на вход по ВКИО 19 информацию о наличии прямой или потенциальной угрозы ЛА от средств РЭП, РТР, ОЭП, состоянии УВ, АЛЦ, АСП и команды от командира группы через ВВУО 7 по КИО 6, положении ЛА от ФПНП 10 и автоматически или автоматизировано по командам летчика, приходящим на вход по ВКИО 19 от ФВИДИПУВ 8, формирует управляющие воздействия по ВКИО 19 для систем РЛС, РТР, РЭП, УВ, АЛЦ и АСП через ВВУО 7 по КИО 6.

Блок ОМВП 13 получает на вход по ВКИО 19 информацию о параметрах ориентации и местоположения самолета от ФПНП 10, о текущих параметрах управления ЛА от блока УЛА 15, о заданных характеристиках маршрута и, если есть, цифровой карты местности (ЦКМ) от БДПЗ 12. Учитывая рельеф местности в данной точке и всего района в целом, ОМВП 13 формирует параметры управления самолетом в обеспечение маловысотного полета и передает их по ВКИО 19 в УЛА 15 и на индикацию в ФВИДИПУВ 8.

Блок ОГСВ 14 получает на вход по ВКИО 19 информацию о параметрах ориентации и местоположения самолета от ФПНП 10, о текущих параметрах управления ЛА от блока УЛА 15, о заданных характеристиках маршрута и параметрах ГСВ от БДПЗ 12 и группового боевого применения от ОБПиУО 17, командную информацию от комплекса средств связи (КСС, на фигуре не показан), местоположение других ЛА относительно данного от РСБН (на фигуре не показан) по КИО 6 через ВВУО 19. На основании принимаемой информации ОГСВ 14 формирует и передает по ВКИО 19 на вход УЛА 15 управляющие воздействия для ЛА и информацию для летчика на вход ФВИДИПУВ 8, группового боевого применения на вход ОБПиУО 17 и во взаимодействующие ЛА через ВВУО 7 по КИО 6 с помощью КСС.

Блок УЛА 15 получает на вход по ВКИО 19 информацию о параметрах ориентации и местоположения самолета от ФПНП 10, о заданных характеристиках маршрута от БДПЗ 12, о взаимном расположении взаимодействующих объектов от ОГСВ 14 и текущее значение параметров управления САУ через ВВУО 7 по КИО 6. На основании полученной информации с учетом данных от ОМВП 15 и режимов от БУР 18 формирует сигналы для автоматического, ручного и директорного управления ЛА для выполнения задачи и предотвращения столкновения с землей, взаимодействующими ЛА или осколками. Параметры управления передаются по ВКИО 19 на вход и через ВВУО 7 по КИО 6 на вход САУ.

Блок УЗСОК 16 получает на вход по ВКИО 19 параметры межблочного обмена от вычислительно-логических блоков БЦВС 5 и от систем КБО, ОСО и СУ, АСП через ВВУО 7 по КИО 6. Параметры межблочного обмена от вычислительно-логических блоков БЦВС 5 могут приходить как разрозненный перечень, так и уже сформированные в наборы. Из пришедших разрозненно параметров от вычислительно-логических блоков БЦВС 5 и от систем КБО, ОСО и СУ, АСП УЗСОК 16 формирует наборы, которые выстраивает в очередь и передает по ВКИО 19 через ВВУО 7 по КИО 6 на средства регистрации.

Блок ОБПиУО 17 получает на вход по ВКИО 19 информацию о параметрах ориентации и местоположения самолета от ФПНП 10, о заданных характеристиках боевого применения от БДПЗ 12, об ограничениях налагаемых на боевое применение от УЭП 11 и ОМВП 13, о параметрах управления ЛА от УЛА 15 и через ВВУО 7 по КИО 6, о действиях самолета в группе от КСС и наличии и состоянии АСП от АСП и системы управления оружием (СУО, на фигуре не показана). Автоматически, автоматизировано или по командам от летчика, получаемым от ФВИДИПУВ 8, с учетом режимов от БУР 18 формирует целеуказания для АСП и команды на боевое применение и выдает по ВКИО 19 через ВВУО 7 по КИО 6 в АСП, СУО, РЛС, оптико-локационную станцию (ОЛС, на фигуре не показана) и комплекс средств связи.

Блок БУР получает на вход по ВКИО 19 информацию о навигационных режимах от ФПНП 10, о заданном маршруте от БДПЗ 12, об обжатии шасси от УКОСО 9, о режимах боевого применения от ОБПиУО 17, запросы на выполнение маловысотного полета от ОМВП 13 и выдает сформированный режим работы всем заинтересованным потребителям, таким как ФВИДИПУВ 8, ФПНП 10, УЭП 11, ОГСВ 14, ОБПиУО 17 и другие.

1. Информационно-управляющая система летательного аппарата, содержащая взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена информационно-управляющее поле, бортовую цифровую вычислительную систему, включающую взаимодействующие по вычислительному каналу информационного обмена блок ввода-вывода и управления обменом, блок формирования пилотажно-навигационных параметров, базу данных полетного задания, отличающаяся тем, что она снабжена блоком-концентратором сигналов и введенными в состав бортовой цифровой вычислительной системы блоком формирования и интеграции данных для индикации и приема управляющих воздействий, блоком управления и контроля общесамолетного оборудования, блоком управления электронным противодействием, блоком обеспечения маловысотного полета, блоком обеспечения группового самолетовождения, блоком управления записью на средства объективного контроля, блоком управления режимами.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит взаимосоединенное входами-выходами с каналом информационного обмена внешнее запоминающее устройство.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит взаимосоединенный входами-выходами с каналом информационного обмена блок преобразования телевизионных сигналов.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит введенный в состав бортовой цифровой вычислительной системы блок управления летательного аппарата.