СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЧЕТНЫХ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ ВООРУЖЕНИЯ КОРАБЛЯ Российский патент 2014 года по МПК B63G13/00 G09B9/00 G05B23/02 

Изобретение относится к судостроительной промышленности по корабельному вооружению и судовому радиооборудованию, более конкретно - к проведению исследований, отработки и подготовки натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля (КСВК).

Из уровня техники известна комплексная имитация внешних систем для отработки корабельной системы управления вооружением (см., например, RU 98605 U1, 20.10.2010).

Из уровня техники известно также и устройство моделирования функционирования корабельного комплекса вооружения, содержащее блоки моделирования движения цели, фильтрации и вычисления его параметров, блок, моделирующий радиолокатор, блок решения задачи встречи цели и снаряда, блок вычисления полных углов горизонтального и вертикального наведения, задатчики ошибок всевозможных приводов, параметров и вооружения и задатчики ошибок стрельбы от разных параметров и различные блоки определений, вычислений и статистической обработки необходимых параметров (см. RU 2385817 С1 от 10.04.2010).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, можно считать способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей, заключающийся в использовании различных сценариев внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделировании аппаратно-программного и информационно-сигнального окружения надводного корабля, содержание которого формируется с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемого средства радиоэлектронного вооружения надводного корабля в различных условиях его функционирования (см. RU 2399098 С1, 10.09.2010).

Недостатком всех вышеперечисленных технических решений является отсутствие возможности оперативного выявления невыполнения или неудавшегося выполнения испытания сложного технического комплекса средств вооружения корабля (КСВК).

Задачей предлагаемого изобретения является создание простого и достоверного способа определения зачетных натурных испытаний КСВК, учитывающего статистическую природу функционирования испытуемой системы и ее частей-подсистем в период проведения испытания.

Техническим результатом является повышение эффективности подготовки к проведению испытаний и сокращению трудозатрат и технологических операций при их проведении за счет более точного проведения анализа результатов испытаний КСВК и определения действительной области работоспособности испытуемого КСВК, а также выявления неработоспособного оборудования.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе определения зачетных натурных испытаний КСВК проводят натурные испытания КСВК, в процессе которых в каждом испытании постоянно измеряют и фиксируют параметры состояния внешней среды и испытуемого КСВК, затем по завершении натурных испытаний из всех проведенных испытаний выбирается, по меньшей мере, одно испытание, результат которого не укладывается в установленные диапазоны принятого критерия успешности функционирования КСВК в целом, и соответствующие этому натурному испытанию измеренные в период его проведения параметры инструментального контроля и телеметрии внешней среды и КСВК, которые вводятся в качестве исходных данных для запуска и выполнения процесса имитационного и/или полунатурного моделирования поведения КСВК в моделируемых условиях выбранного испытания, и определяется, функционировали ли все участвовавшие в данном натурном испытании части-подсистемы КСВК в штатных режимах и взаимодействовали ли друг с другом в штатном режиме, что выполняется с помощью сравнения допустимого техническими требованиями к КСВК величин статистического разброса параметров функционирования частей-подсистем КСВК с величинами выполненных в натурном испытании измерений соответствующих параметров функционирования частей-подсистем КСВК и параметров их взаимодействия друг с другом, и в случае функционирования и взаимодействия в данном натурном испытании всех частей-подсистем КСВК в штатных режимах данное натурное испытание добавляют к зачету вместе с другими успешными натурными испытаниями КСВК.

Также указанный технический результат достигается за счет того, что дополнительно во время проведения имитационного и/или полунатурного моделирования поведения КСВК в моделируемых условиях выбранного испытания вводят заранее заданные системные ошибки КСВК и во время установления сбоя или ошибки во время испытания дополнительно сравнивают заданные системные ошибки с установленными ошибками сбоя и в случае совпадения данное натурное испытание добавляют к зачетному испытанию КСВК.

Операции способа определения зачетных натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля осуществляются следующим образом.

Проводят натурные испытания КСВК, в процессе которых в каждом испытании постоянно измеряют и фиксируют параметры состояния внешней среды и испытуемого КСВК. Затем по завершении натурных испытаний из всех проведенных испытаний выбирается, по меньшей мере, одно испытание, результат которого не укладывается в установленные диапазоны принятого критерия успешности функционирования КСВК в целом, и соответствующие этому натурному испытанию измеренные в период его проведения параметры инструментального контроля и телеметрии внешней среды и КСВК, которые вводятся в качестве исходных данных для запуска и выполнения процесса имитационного и/или полунатурного моделирования поведения КСВК в моделируемых условиях выбранного испытания. Для этого создают компьютерный программно-аппаратный комплекс с программным обеспечением, моделирующим функционирование средств получения информации о внешней среде, средств связи с удаленными системами, исполнительных средств боевых контуров КСВК, которые взаимодействуют с испытуемым средством.

Устанавливают на корабле группу компьютеров с программным обеспечением, соответствующим моделям средств получения информации о внешней среде, моделям средств связи с удаленными системами, взаимодействующими с испытуемым КСВК, моделям исполнительных средств корабля, контролируемых и/или управляемых испытуемым КСВК, а также устанавливают приборы преобразования информационно-управляющих сигналов и коммутаторы, которые позволяют произвести подключение означенной группы компьютеров к блокам штатной коммутации исследуемого КСВК для установления обмена информационно-управляющими сигналами исследуемого КСВК с данными моделями, имитирующими обмен исследуемого КСВК с реальными средствами получения информации о внешней среде, средствами связи с удаленными системами, взаимодействующими с испытуемым КСВК и с исполнительными средствами КСВК, контролируемыми и/или управляемыми исследуемым КСВК.

С целью проведения исследований работоспособности КСВК устанавливают группу компьютеров, имитирующих внешнюю воздушную, наземную, надводную и подводную обстановку, складывающуюся вокруг корабля при проведении испытаний КСВК, которую моделируют построением трасс (заданием координат) объектов, принимающих участие в формировании условий функционирования реальной системы управления корабля, а также программной имитации погодных условий, радиочастотных полей, гидроакустических полей, имеющих место при проведении реальных испытаний корабля.

В программно-аппаратный комплекс с программным обеспечением вводятся исходные данные для запуска и выполнения процесса имитационного и/или полунатурного моделирования поведения КСВК в моделируемых условиях выбранного испытания. Затем определяется, функционировали ли все участвовавшие в данном натурном испытании части-подсистемы КСВК в штатных режимах и взаимодействовали ли друг с другом в штатном режиме, что выполняется с помощью сравнения допустимого техническими требованиями к КСВК величин статистического разброса параметров функционирования частей-подсистем КСВК с величинами выполненных в натурном испытании измерений соответствующих параметров функционирования частей-подсистем КСВК и параметров их взаимодействия друг с другом. При этом создают и используют статистическую модель функционирования системы и ее частей-подсистем в период проведения испытаний, учитывающую данные инструментального контроля, полученные в период испытания, а также данные о статистике ошибок измерения используемой системы инструментального контроля. Определяются несколько областей, значений параметров системы и ее частей-подсистем. Эти области:

- область А значений измеренных параметров испытуемой системы в целом, при попадании в которую в период проведения испытания система признается прошедшей это испытание с успешным результатом;

- область В значений измеренных параметров частей-подсистем испытуемой системы, при попадании с учетом ошибок измерения проводимого инструментального контроля испытаний в которую в период проведения испытания системы функционирование частей-подсистем признается соответствующим допускаемому техническими требованиями на эти части-подсистемы;

- область А' значений измеренных параметров испытуемой системы в целом, оцененная с учетом ошибок их измерения, при попадании в которую в период проведения испытания система признается не достигшей успешного результата, признаваемого по критериям успешности завершения испытания.

На основании анализа областей А, В и А' определяются области значений параметров испытуемой системы, ее частей-подсистем, удовлетворяющие выполнению условий А ∧ В и А' ∧ В. Здесь знак «∧» означает знак конъюнкции или другими словами знак логического «и».

Область А ∧ В отвечает результату испытания, когда испытание системы признается успешным по установленному критерию успешности испытания, а функционирование частей-подсистем признается соответствующим допускаемому техническими требованиями на эти части-подсистемы. Область А' ∧ В соответствует результату испытания, когда при проведении испытания функционирование частей-подсистем признается соответствующим допускаемому техническими требованиями на эти части-подсистемы, а испытание в целом системы не может быть признано успешным по принятому критерию успешности, но по проанализированному на основании данных инструментального контроля с помощью статистической математической модели ходу функционирования всех частей-подсистем и системы в целом в условиях данного испытания такой результат функционирования системы выступает как неизбежный и при этом не является результатом сбоя или другой неисправности испытуемой системы. То есть осуществление результата проведенного испытания, соответствующего области А' ∧ В, не означает, что система демонстрирует неработоспособность, потому что функционирование с достижением результата, удовлетворяющего критерию успешности, может являться только частью всех возможностей функционирования всей исправной системы в целом. Важно чтобы имелись серьезные основания для отнесения результата испытаний к группе А' ∧ В.

Таким образом, принятие к зачету результатов испытаний системы как в случае удовлетворения условиям А ∧ В, так и А' ∧ В позволит уменьшить число необходимых испытаний системы за счет непроведения повторных испытаний, которые могли бы быть назначены в случаях реализации ситуаций А' ∧ В.

Изобретение поясняется примером.

Производят моделирование поведения испытуемого КСВК в условиях проводимых испытаний, что включает в себя создание (моделирование) перечня измеряемых параметров системы, характеризующих состояние и поведение системы в процессе проведения испытания, ее частей-подсистем. Производится также учет статистической природы характеристик поведения испытуемого КСВК, его частей-подсистем, а также характеристик системы инструментального контроля в период проведения испытания.

На основании данных по измерению параметров, описывающих состояние КСВК и его частей-подсистем, полученных в процессе очередного испытания, и данных о статистических характеристиках процесса функционирования испытуемого КСВК, а также имеющихся паспортных величин ошибок инструментальной системы контроля проводятся многократные расчеты по созданной модели с целью определения областей А ∧ В и А' ∧ В. Результат испытания КСВК в форме набора измеренных с помощью системы инструментального контроля величин параметров функционирования КСВК и его частей-подсистем сопоставляется с областями A ∧ B и A' ∧ B и делается вывод о зачетности или незачетности результата очередного испытания КСВК. При достижении числа зачетных испытаний требуемого установленного для испытаний значения испытания завершаются. При этом присутствие результатов, соответствующих области А' ∧ В, то есть по форме не удовлетворяющих принятому критерию успешности испытания КСВК, означает лишь то, что данная испытуемая система характеризуется тем или иным присущим ей уровнем выполнения поставленной задачи, например характеризуется определенной вероятностью достижения успеха при выполнении поставленной задачи, что может являться ее паспортной функциональной характеристикой. В ряде случаев такие характеристики вводятся в тактико-технические характеристики разрабатываемого и испытуемого КСВК и его частей-подсистем, например, для локатора это вероятность ложной тревоги и вероятность обнаружения цели на заданном расстоянии.

Для получения гарантированного уверенного отнесения либо не отнесения результата испытания к области А' ∧ В можно провести учет ошибок измерения, присущих системе инструментального контроля и телеметрии, обеспечивающих проведение испытания. В частности, при наличии информации о распределении вероятностей этих ошибок измерения можно использовать эту информацию при построении модели испытуемого КСВК с целью определения областей А ∧ В и А' ∧ В таким образом, чтобы исключить с заданным уровнем вероятности попадание в область А' ∧ В результатов испытаний, вызванное измерениями, например, с накопленными ошибками, в итоге приведшими к попаданию заведомо незачетного результата испытания в область А' ∧ В.

Изобретение относится к корабельному вооружению и судовому радиооборудованию. Способ заключается в проведении натурных испытаний комплекса средств вооружения корабля, в процессе которых в каждом испытании постоянно измеряют и фиксируют параметры состояния внешней среды и испытуемого комплекса. По завершении испытаний выбирается, по меньшей мере, одно испытание, результат которого не укладывается в установленные диапазоны принятого критерия успешности функционирования комплекса в целом, и соответствующие этому натурному испытанию измеренные в период его проведения параметры инструментального контроля и телеметрии внешней среды и комплекса, которые вводятся в качестве исходных данных для запуска и выполнения процесса имитационного и/или полунатурного моделирования поведения комплекса. Определяют функционировали ли все участвовавшие в натурном испытании части-подсистемы комплекса в штатных режимах и взаимодействовали ли друг с другом они в штатном режиме. В случае функционирования и взаимодействия в натурном испытании всех частей-подсистем комплекса натурное испытание добавляют к зачету вместе с другими успешными натурными испытаниями комплекса средств вооружения корабля. Повышается эффективность подготовки к проведению испытаний комплекса с определением действительной области работоспособности испытуемой системы. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ определения зачетных натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля, в котором проводят натурные испытания комплекса средств вооружения корабля, в процессе которых в каждом испытании постоянно измеряют и фиксируют параметры состояния внешней среды и испытуемого комплекса средств вооружения корабля, затем по завершении натурных испытаний из всех проведенных испытаний выбирается, по меньшей мере, одно испытание, результат которого не укладывается в установленные диапазоны принятого критерия успешности функционирования комплекса средств вооружения корабля в целом, и соответствующие этому натурному испытанию измеренные в период его проведения параметры инструментального контроля и телеметрии внешней среды и комплекса средств вооружения корабля, которые вводятся в качестве исходных данных для запуска и выполнения процесса имитационного и/или полунатурного моделирования поведения комплекса средств вооружения корабля в моделируемых условиях выбранного испытания, и определяется, функционировали ли все участвовавшие в данном натурном испытании части-подсистемы комплекса средств вооружения корабля в штатных режимах и взаимодействовали ли друг с другом в штатном режиме, что выполняется с помощью сравнения допустимого техническими требованиями к комплексу средств вооружения корабля величин статистического разброса параметров функционирования частей-подсистем комплекса средств вооружения корабля с величинами выполненных в натурном испытании измерений соответствующих параметров функционирования частей-подсистем комплекса средств вооружения корабля и параметров их взаимодействия друг с другом, и в случае функционирования и взаимодействия в данном натурном испытании всех частей-подсистем комплекса средств вооружения корабля в штатных режимах данное натурное испытание добавляют к зачету вместе с другими успешными натурными испытаниями комплекса средств вооружения корабля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно во время проведения имитационного и/или полунатурного моделирования поведения комплекса средств вооружения корабля в моделируемых условиях выбранного испытания вводят заранее заданные системные ошибки комплекса средств вооружения корабля, и при установлении сбоя или ошибки во время испытания дополнительно сравнивают заданные системные ошибки с установленными ошибками сбоя и в случае совпадения данное натурное испытание добавляют к зачетному испытанию комплекса средств вооружения корабля.