分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統的製作方法

2023-10-18 04:16:04 2

本發明涉及一種分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統，屬於飛機設計技術領域。

背景技術：

目前國際上，教練機的戰術訓練系統多種功能一般採用獨立計算模塊進行數據處理。隨著嵌入式戰術訓練系統傳感器、武器、電子戰、目標複雜程度越來越高，對嵌入式戰術訓練系統的計算能力、可靠性、擴展性提出了更高的要求，傳統的集成式嵌入式戰術訓練處理單元不能完全滿足訓練系統的使用需求，且目前的實時作業系統不具有故障隔離功能，一旦一個任務進程出錯，會蔓延到整個戰術訓練軟體，從而嚴重影響嵌入式戰術訓練功能。目前，國內在航空領域，還沒有真正意義上實現嵌入式戰術訓練，相應在分布式模塊化嵌入式訓練系統構型領域尚處於空白。因此，有必要開展分布式模塊化嵌入式訓練系統構型開發。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統，鑑於戰鬥/教練機的嵌入式戰術訓練的技術特徵，其對訓練的可靠性提出了越來越高的要求。本發明針對嵌入式戰術訓練系統的功能特點，把訓練系統的虛擬目標、虛擬雷達、虛擬電子戰、虛擬武器、綜合主處理等功能及相應設備，通過模塊化資源共享和分布式處理等技術，使各功能模塊能獨立運行，但通過內總線又能形成一個有機整體，達到系統資源的高度共享和最佳的整體效能，以實現嵌入式戰術訓練系統的訓練效能與性能、可使用性、保障性和壽命周期費用的平衡。

本發明為了實現上述目的，採用如下技術方案：

一種分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統，它包括i/o接口模塊、雷達處理模塊、目標處理模塊、武器處理模塊、電子戰處理模塊、綜合主處理模塊、記錄模塊、電源模塊；

由內總線網絡將上述i/o接口模塊、雷達處理模塊、目標處理模塊、武器處理模塊、電子戰處理模塊、綜合主處理模塊連接在一起，所述記錄模塊與綜合主處理模塊連接；

所述i/o接口模塊採集/輸出多種總線信號和開關量信號；

所述雷達處理模塊提供虛擬武器的仿真運算環境，用於模擬/仿真雷達系統的工作；

所述目標處理模塊提供虛擬對抗環境；

所述電子戰處理模塊提供有源/無源電子對抗相關處理；

所述武器模塊提供虛擬武器的仿真運算環境，用於實現虛擬武器的虛擬外掛管理、虛擬武器、虛擬武器火控解算功能；

綜合主處理模塊提供主處理運算環境，用於產品內部數據的交換、任務調度和產品的統一維護，模塊還承擔向數據卡寫入數據、加載任務數據、將任務數據分發給各相關功能模塊、與保障設備通信功能。

記錄模塊用於存儲嵌入式戰術訓練的任務規劃數據以及記錄飛行任務訓練過程中產生的數據。

進一步的，所述航電系統與i/o接口模塊連接。

進一步的，所述電源模塊為該戰術訓練系統提供電源。

嵌入式戰術訓練計算機採用背板總線結構的機載計算機，主要任務是大批量數據的處理、總線數據的實時採集和收發。主要處理的數據包括虛擬目標、虛擬雷達、虛擬武器、虛擬雷達告警等，基於功能部件獨立性設計的原則，將產品設計成多個獨立的硬體功能模塊，每一類功能的處理都採用高性能的計算機模塊作為其專用的處理模塊，獨佔cpu模式，將產品中各種大量的運算工作分散完成，並由主處理模塊完成任務調度、工作分配以及數據記錄。

建立在此種架構之上的嵌入式訓練系統具備如下功能：

1、虛擬目標仿真；

2、機載傳感器仿真；

3、空空/空地武器仿真；

4、虛擬外掛仿真；

5、電子戰仿真。

加裝此種架構嵌入式訓練系統的戰鬥機/教練機具備下列訓練能力：

1、機載傳感器操作及戰術應用訓練；

2、武器操作及戰術應用訓練；

3、作戰態勢綜合感知訓練；

4、電子戰操作及戰術應用訓練。

本發明的有益效果：

本發明是一種新型的戰鬥/教練機戰術訓練系統構型。採用分布式模塊化戰術訓練系統設計理念，基於高帶寬、延遲確定、高可靠性、擴展性好的全雙工交換式乙太網總線數據網絡，採用背板總線結構對嵌入式戰術訓練中的虛擬目標、虛擬雷達、虛擬武器、虛擬雷達告警等數據進行大批量數據的處理，對總線數據進行實時採集和收發。

基於功能部件獨立性設計的原則，將本發明設計成多個獨立的硬體功能模塊，每一類功能的處理都採用高性能的計算機模塊作為其專用的處理模塊，獨佔cpu模式，將產品中各種大量的運算工作分散完成，並由主處理模塊完成任務調度、工作分配以及數據記錄，實現嵌入式戰術訓練系統多模塊間的資源共享、信息共享和分布式計算處理。本發明有利於進行嵌入式戰術訓練系統的處理資源合理有效配置與模塊化管理、有利於系統的擴充和剪裁、有利於採用商用貨價產品（cots）技術、有利於系統的升級，並能降低系統的全壽命周期成本，便於實現系統的重構與容錯，提高系統的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖。

圖中：1-i/o接口模塊；2-雷達處理模塊；3-目標處理模塊；4-武器處理模塊；5-電子戰處理模塊；6-綜合主處理模塊；7-記錄模塊；8-電源模塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述：

一種分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統，它包括i/o接口模塊1、雷達處理模塊2、目標處理模塊3、武器處理模塊4、電子戰處理模塊5、綜合主處理模塊6、記錄模塊7、電源模塊8；

由內總線網絡將上述i/o接口模塊1、雷達處理模塊2、目標處理模塊3、武器處理模塊4、電子戰處理模塊5、綜合主處理模塊6連接在一起，所述記錄模塊7與綜合主處理模塊6連接；

所述i/o接口模塊1採集/輸出多種總線信號和開關量信號；

所述雷達處理模塊2提供虛擬武器的仿真運算環境，用於模擬/仿真雷達系統的工作；

所述目標處理模塊3提供虛擬對抗環境；

所述電子戰處理模塊5提供有源/無源電子對抗相關處理；

所述武器模塊4提供虛擬武器的仿真運算環境，用於實現虛擬武器的虛擬外掛管理、虛擬武器、虛擬武器火控解算功能；

所述綜合主處理模塊6提供主處理運算環境，用於產品內部數據的交換、任務調度和產品的統一維護，模塊還承擔向數據卡寫入數據、加載任務數據、將任務數據分發給各相關功能模塊、與保障設備通信功能。

所述記錄模塊7用於存儲嵌入式戰術訓練的任務規劃數據以及記錄飛行任務訓練過程中產生的數據。

航電系統與i/o接口模塊1連接。

電源模塊8為該戰術訓練系統提供電源。

嵌入式戰術訓練系統由內總線網絡將各分功能模塊連接在一起，實現嵌入式戰術訓練系統的運算處理、集中控制，分布式模塊化嵌入式戰術訓練系統構型如圖1所示，各功能模塊均為獨立的計算處理模塊。綜合主處理模塊作為嵌入式式戰術訓練系統全系統的控制核心實現對虛擬目標、虛擬雷達、虛擬電子戰、虛擬武器模塊的輸入輸出調度、與航電顯控系統/數據鏈的信息交互等功能。