ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА Российский патент 2002 года по МПК G06F15/16 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в гидроакустических комплексах и информационно-управляющих системах, размещаемых в мобильных и стационарных системах освещения обстановки, предназначенных для обнаружения, определения координат и классификации обнаруженных объектов пассивными и активными методами.

Известно вычислительное устройство авт. св. 2133498, кл. G 06 F 15/16, 20.07.99 г. [1] , содержащее магистраль обмена, периферийные устройства, процессоры, коммутатор, пульты управления.

Недостатком известной системы [1] является недостаточная надежность, обусловленная сложностью реконфигурации вычислительных ресурсов из-за низкой унификации различных элементов схем.

Наиболее близким по технической сущности является вычислительная система для гидроакустического комплекса (Судостроение за рубежом, 1986 г., 3 (231), с. 5-33, рис. 17) [2].

Данная система содержит пульты оператора, первый коммутатор, цифровые вычислительные машины, входы которых соединены шинами с первым коммутатором, процессоры цифровой обработки сигналов, выходы которых соединены шинами с первым коммутатором, цифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены ко входам усилителей гидрофонов для работы в режиме излучения, аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам гидрофонов, обладающих различными частотными диапазонами, для работы в режиме приема.

Данное устройство не предусматривает динамического перераспределения вычислительных ресурсов на характерных этапах обработки информации, а также не предусмотрено перераспределение вычислительных ресурсов между активными и пассивными трактами.

Таким образом, известные вычислительные системы не обладают достаточной надежностью.

Целью предложения является обеспечение высокой надежности вычислительной системы гидроакустических и информационных систем в мобильных и стационарных системах освещения обстановки.

Указанная цель достигается тем, что вычислительная система, содержащая первый коммутатор, цифровые вычислительные машины, входы которых соединены шинами с первым коммутатором, процессоры цифровой обработки сигналов, выходы которых соединены шинами с первым коммутатором, цифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены ко входам усилителей гидрофонов для работы в режиме излучения, аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам гидрофонов, обладающих различными частотными диапазонами, для работы в режиме приема, снабжена двунаправленной информационно-управляющей магистралью, вторым коммутатором, дециматорами, цифровые вычислительные машины соединены двунаправленными шинами с двунаправленной информационно-управляющей магистралью и первым коммутатором, процессоры цифровой обработки сигналов соединены двунаправленными шинами с первым и вторым коммутаторами, выходы аналого-цифровых преобразователей, входы которых подключены к выходам гидрофонов высокочастотного диапазона, соединены шинами со входами дециматоров, выходы которых соединены шинами со вторым коммутатором, выходы остальных аналого-цифровых преобразователей соединены шинами со вторым коммутатором, входы цифроаналоговых преобразователей соединены со вторым коммутатором, пульты оператора выполнены идентичными, каждый пульт соединен первым входом/выходом двунаправленной шиной с двунаправленной информационно-управляющей магистралью, вторым входом/выходом подключен двунаправленной шиной к соответствующему входу информационной системы высшего уровня объекта, а третий вход/выход каждого пульта является входом управления.

Блок схема вычислительной системы изображена на чертеже.

На схеме обозначены:
1 - пульты оператора;
2 - двунаправленная информационно-управляющая магистраль;
3 - цифровые вычислительные машины (ЦВМ);
4 - первый коммутатор;
5 - процессоры цифровой обработки сигналов (ПЦ ЦОС);
6 - второй коммутатор;
7 - цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
8 - дециматоры;
9 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
10, 11, 13...16, 23, 24 - двунаправленные шины;
12 - вход управления оператором;
17, 20, 21, 22 - шины;
18 - входы усилителей гидрофонов;
19 - выходы гидрофонов.

Пульты оператора содержат мониторы, цифровые вычислительные машины, органы управления, при этом каждый пульт соединен первым входом/выходом двунаправленной шиной 10 с двунаправленной информационно-управляющей магистралью 2, вторым входом/выходом подключен двунаправленной шиной 11 к соответствующему входу информационной системы высшего уровня объекта, а третий вход/выход является входом управления, ЦВМ 3 подключены двунаправленными шинами 13 и 14 к двунаправленной информационно-управляющей магистрали 2 и первому коммутатору 4 соответственно, ПЦ ЦОС 5 подключены двунаправленными шинами 15 и 16 к первому и второму коммутаторам 4 и 6 соответственно, ЦАП 7 подключены шиной 17 к второму коммутатору 6, а выходы ко входу усилителей гидрофонов 18 для работы в режиме излучения. Входы АЦП 9 соединены с выходами гидрофонов 19. Выходы АЦП 9, входы которых подключены к выходам гидрофонов высокочастотного диапазона, соединены шинами 21 со входами дециматоров 8, выходы которых соединены шинами 22 со вторым коммутатором 6. Выходы остальных АЦП 9 соединены шинами 20 со вторым коммутатором 6. Дециматоры 8 обеспечивают одинаковую полосу на всех входах второго коммутатора.

Коммутаторы 4 и 6 можно выполнять в виде одинаковых групп, соединенных между собой двунаправленными шинами 23 и 24 соответственно. Это обеспечивает возможность отключения какой-либо группы при ремонте (отказе). Двунаправленная информационно-управляющая магистраль 2 и соответствующие связи с ЦВМ 3 и пультами оператора 1 выполнены с дублированием.

Вычислительная система работает следующим образом.

Один из пультов оператора 1 назначается ведущим, а остальные ведомыми. С ведущего пульта оператора через двунаправленную информационно-управляющую магистраль 2, ЦВМ 3, первый коммутатор 4 и ПЦ ЦОС 5 устанавливается первичная конфигурация системы, т.е. работа в пассивном, активном или комбинированном режимах.

Информация, полученная от гидрофонов, поступает на вход АЦП 9 и далее через дециматоры 8 или непосредственно в унифицированном виде на выходы второго коммутатора 6. С выходов второго коммутатора 6 информация поступает на входы назначенных ПЦ ЦОС 5, выполняющих:
- преобразование временных отсчетов в частотные спектры сигналов (операции прямого преобразования Фурье);
- диаграммоформирование за счет суммирования пространственных частотных спектров сигналов с соответствующими коэффициентами, учитывающими геометрию антенн;
накопление сигналов и пороговую обработку по каждому из каналов.

Информация с выхода ПЦ ЦОС 5 поступает на входы первого коммутатора 4 и далее на вход ЦВМ 3, где выполняется окончательная (вторичная) обработка. С выхода ЦВМ 3 информация поступает в пульты оператора 1, где принимается решение о дальнейшем действии, т.е.:
- запомнить;
- приступить к досмотру сектора (переход к активному режиму);
- выполнять режим связи при классификации связного сигнала и т.д.

В активном режиме, назначенном оператором, ЦВМ 3 формирует исходные данные для излучения (мощность, вид сигнала, тип модуляции и т.д.), которые поступают через первый коммутатор 4 в ПЦ ЦОС 5, выполняющего операции с коэффициентами и обратного преобразования Фурье для каждого канала излучающей решетки, т.е. операции обратного диаграммоформирования.

В предлагаемой вычислительной системе за счет:
- одинакового частотного формата входных данных на входе второго коммутатора 6;
- двунаправленных связей между группами первого 4 и второго 6 коммутаторов;
- одинакового исполнения пультов оператора 1, ЦВМ 3 и ПЦ ЦОС 5, обеспечивается:
- высокая аппаратно-программная унификация на каждом уровне преобразования, обработки и коммутации сигналов;
- доступ любой ЦВМ 3, ПЦ ЦОС 5, пульта оператора 1 к любому фрагменту обрабатываемой информации.

Учитывая то, что выход из строя нескольких каналов, состоящих из последовательно соединенных гидрофонов и АЦП (ЦАП), не приводит к выходу из строя тракта и комплекса в целом, можно сказать, что при выходе из строя ряда пультов оператора 1, ЦВМ 3, группы коммутаторов 4 и 6, одной двунаправленной информационно-управляющей магистрали 2, ряда ПЦ ЦОС 5, цифровая вычислительная система сохраняет свою работоспособность, в т.ч. при одновременном выполнении ремонтных работ.

К дополнительному положительному качеству предлагаемой вычислительной системы гидроакустического комплекса можно отнести возможность, при необходимости, отключить часть (неработающую) оборудования, что обеспечивает режим уменьшенного энергопотребления комплекса, что важно для носителей с ограниченным бортовым источником энергии.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в гидроакустических комплексах и информационно-управляющих системах, размещаемых в мобильных и стационарных системах освещения обстановки, предназначенных для обнаружения, определения координат и классификации обнаруженных объектов пассивными и активными методами. Технический результат заключается в обеспечении высокой надежности вычислительной системы гидроакустических и информационных систем в мобильных и стационарных системах освещения обстановки. Система содержит пульты оператора, ряд цифровых вычислительных машин, первый коммутатор, ряд процессоров обработки сигналов, цифроаналоговые преобразователи, усилители излучающих гидрофонов, аналого-цифровые преобразователи, воспринимающие гидрофоны, двунаправленную информационно-управляющую магистраль, второй коммутатор, дециматоры, двунаправленные шины. 1 ил.

Вычислительная система для гидроакустического комплекса, содержащая пульты оператора, первый коммутатор, цифровые вычислительные машины, входы которых соединены шинами с первым коммутатором, процессоры цифровой обработки сигналов, выходы которых соединены шинами с первым коммутатором, цифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены ко входам усилителей гидрофонов для работы в режиме излучения, аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам гидрофонов, обладающих различными частотными диапазонами, для работы в режиме приема, отличающаяся тем, что система снабжена двунаправленной информационно-управляющей магистралью, вторым коммутатором, дециматорами, цифровые вычислительные машины соединены двунаправленными шинами с двунаправленной информационно-управляющей магистралью и первым коммутатором, процессоры цифровой обработки сигналов соединены двунаправленными шинами с первым и вторым коммутаторами, выходы аналого-цифровых преобразователей, входы которых подключены к выходам гидрофонов высокочастотного диапазона, соединены шинами со входами дециматоров, выходы которых соединены шинами со вторым коммутатором, выходы остальных аналого-цифровых преобразователей соединены шинами со вторым коммутатором, входы цифроаналоговых преобразователей соединены со вторым коммутатором, пульты оператора выполнены идентичными, каждый пульт соединен первым входом/выходом двунаправленной шиной с двунаправленной информационно-управляющей магистралью, вторым входом/выходом подключен двунаправленной шиной к соответствующему входу информационной системы высшего уровня объекта, а третий вход/выход каждого пульта является входом управления.