Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса "человек-машина" Российский патент 2019 года по МПК G05B23/02 G06F11/30 G01D9/00 G06F17/40 

Изобретение относится к приборостроительной технике и может быть использовано на летательных аппаратах для обработки, хранения, отображения и передачи полетной информации на наземные пункты управления.

Известна интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина», содержащая блок сбора и преобразования информации, защищенный накопитель, блок съема информации, блок контроля, контроллер защищенного накопителя, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА и блок диагностирования физического состояния пилота (патент РФ №2602350 МПК G05B 23/02, G01D 9/00, G06F 11/30, G06H17/40, опубл.20.11.2016г.)

Недостатками известной системы являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что эта система не предоставляет удаленный доступ к текущему техническому состоянию элементов и агрегатов ЛА и физическому состоянию пилота руководителям полета на земле в реальном времени.

Известна интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина», содержащая блок сбора и преобразования информации, защищенный накопитель, блок съема информации, блок контроля, контроллер защищенного накопителя, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, блок диагностирования физического состояния пилота, блок подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, соединенные определенным образом. (патент РФ №2650276, МПК G01D 9/00, G06H 17/40,G05B 23/02 , G06F 11/30,  опубл. 20.11.2016 г.).

Блок сбора и преобразования информации, защищенный накопитель блок контроля, контроллер защищенного накопителя, соединенные определенным образом образуют подсистему регистрации данных ЛА.

Подсистема регистрации данных ЛА, представляющая совокупность вышеперечисленных блоков с их соединениями, не влияющих на техническую сущность заявляемого изобретения, и при изменении их конфигурации технические характеристики заявляемой интегрированной системы не изменяются, поэтому в дальнейшем совокупность указанных блоков и связей именуется подсистемой регистрации данных ЛА.

Эта система как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату принята в качестве прототипа.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении безопасности и надежности эксплуатации системы в составе ЛА (особенно вертолетов).

Технический результат достигается тем, что интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина», содержащая подсистему регистрации данных ЛА, блок съема информации, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, блок диагностирования физического состояния пилота, блок подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, причем первый, второй и третий входы подсистемы регистрации данных ЛА соединены с датчиками и цифровыми линиями связи системы ЛА для подсистемы регистрации, четвертый, пятый и шестой входы подключены к наземной аппаратуре обработки информации, бортовому пульту управления ЛА и бортовым источником звуковой информации ЛА соответственно, седьмой и восьмой входы соединены со вторыми выходами блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА и блока диагностирования физического состояния пилота, соответственно, первый, второй и третий выходы подсистемы регистрации данных ЛА подключены к бортовой системе отображения информации, к наземной аппаратуре обработки информации и первому входу блока съема информации соответственно, четвертый выход подсистемы регистрации данных ЛА соединен с четвертыми входами блоков накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА и блока диагностирования физического состояния пилота соответственно, второй и третий входы блока съема информации подключены к первым выходам блока диагностирования физического состояния пилота и блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА соответственно, выход блока съема информации соединен со входом блока подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, первый и второй выходы которого подключены к передатчику КВ – диапазона и к спутниковой системе связи соответственно, первый, второй и третий входы блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА соединены с датчиками диагностирования состояния элементов и агрегатов ЛА, первый, второй и третий входы блока диагностирования физического состояния пилота подключены к датчикам диагностирования физического состояния пилота, дополнительно снабжена устройством измерения несоконусности лопастей несущего винта, первый, второй и третий входы которого соединены с датчиками измерения несоконусности лопастей несущего винта, первый и второй выходы подключены к четвертому входу блока съема информации и к девятому входу подсистемы регистрации данных ЛА соответственно, четвертый выход которой соединен с четвертым входом устройства измерения несоконусности лопастей несущего винта.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема интегрированной системы регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина».

Система состоит из подсистемы 1 регистрации данных ЛА, выполненной на базе микросхем коммутаторов, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), микропроцессоров и микросхем энергонезависимой памяти, блока 2 съема информации, в состав которого входит микропроцессор и адаптер записи информации на съемную кассету с энергонезависимой памятью, блока 3 накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, который может быть выполнен на базе микросхем АЦП, программируемой логики (ПЛИС), микропроцессоров, блока 4 диагностирования физического состояния пилота, который может быть выполнен на базе

микросхем АЦП, ПЛИС, источников и приемников светового излучения, блока 5 подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, который может быть выполнен на основе микропроцессора и адаптеров кодов для КВ – диапазона и спутниковой линии связи, устройство 6 измерения несоконусности лопастей несущего винта, которое может быть выполнено опто-электронными методами измерения. Принцип работы устройства 6 измерения несоконусности лопастей несущего винта заключается в формировании видеокадров координат законцовок лопастей несущего винта вертолета в условиях полета с определением и фиксацией значений амплитуд сигналов от законцовок всех лопастей несущего винта. По результатам измерений выдаются рекомендации по необходимости введения корректур в процесс механических регулировок лопастей. Устройство 6 может быть выполнено на базе оптического излучателя, фотоприемного устройства, узла обработки видеосигнала, содержащего АЦП, микроконтроллер, пороговые устройства (компараторы), формирователи последовательного кода для передачи текущей информации для регистрации в блоке 2 и бортовую систему отображения информации (см., например, патент РФ № 2180122, опубл.27.02.2002 г., патент РФ № 2415053, опубл.27.03.2011 г.).

Система работает следующим образом. Информация, поступающая от датчиков и цифровых линий систем ЛА на входы 1, 2, 3 подсистемы 1 преобразуется в цифровой код. Из информации по определенной для конкретного объекта применения программе формируется и запоминается сообщение в виде информационного подкадра. На вход 5 подсистемы 1 с бортового пульта вводятся опознавательные данные (номера блоков, дата, время и т.д.), которые так же записываются в информационные подкадры и запоминаются в защищенном накопителе, входящим в состав подсистемы 1. Одновременно записывается звуковая информация, поступающая по входу 6. Каждый подкадр оцифровывается по времени цифровыми метками, которые с выхода 4 подсистемы 1 поступают на входы 4 блоков 3, 4 и устройства 6. Информация в виде подкадров оцифровывается по времени и передается с выхода 3 подсистемы 1 на вход 1 блока 2.

В блоке 2 производится подкадровая запись и хранение информации, которая записывается в специально выделенную зону съемной кассеты памяти.

В другие зоны съемной кассеты памяти производится подкадровая запись информации, оцифрованной временными метками, по входу 2 блока 2 с выхода 1 блока 4, по входу 3 с выхода1 блока 3 и по входу 4 с выхода 1 устройства 6.

В блоке 3 и 4 и устройстве 6 информация от датчиков по входам 1, 2, 3 преобразуется в цифровой код с формированием подкадров, их оцифровкой по времени и передачей в блок 2 для записи в съемную кассету памяти.

При наземной обработке диагностической информации показания датчиков, записанные на съемной кассете памяти блока 2 в процессе последнего полета, обрабатываются с помощью специальных алгоритмов, использующих статистические данные, накопленные во время предыдущих полетов данного ЛА. По результатам обработки составляется прогноз возможного времени наступления отказов ЛА с уточнением конкретных узлов (агрегатов, систем), находящихся в предотказном состоянии.

В подсистеме 1, блоках 3, 4 и устройстве 6 при работе обеспечивается периодический тестовый контроль работы, который с выхода 2 устройства 6 подается на вход 9 подсистемы 1, с выхода 2 блока 4 на вход 8 подсистемы 1 и с выхода 2 блока 3 на вход 7 подсистемы 1.

Результаты тестового контроля в подсистеме 1 записываются в подкадр и передаются с выхода 3 на вход 1 блока 2 и выходятся с выхода 1 на бортовую систему отображения информации.

В подсистеме 1, блоках 3, 4 и устройстве 6 записываются предаварийные режимы сигналов, выше и ниже допустимых уровней которых формируются сигналы предаварийных ситуаций, эти сигналы поступают в подсистему 1 по каналам тестового контроля, описанного выше и также записываются в подкадр, формируемый подсистемой 1 и выводятся на бортовую систему отображения информации через выход 1.

Подкадры с подсистемы 1 блоков 3, 4 и устройства 6 поступают в блок 2, где формируются единые кадры записи всей информации системы, которые записываются в съемную кассету памяти блока 2.

Информация со съемной кассеты памяти блока 2 используется для обработки наземными комплексами с определением состояния бортового оборудования формированием диагностической информации элементов и агрегатов ЛА, определением физического состояния пилота, измерением несоконусности лопастей несущего винта. Одновременно с подсистемы 1 на съемную кассету памяти записываются навигационные параметры полета, необходимые для регистрации в случае летных происшествий.

Наиболее важная информация, влияющая на безопасность полета в процессе выполнения последнего, с вывода блока 2 поступает на вход блока 5 в котором преобразуется по специальным алгоритмам передачи по беспроводной линии на наземные пункты и с помощью адаптеров кодов формируется объем информации, необходимой для принятия решения руководителями полета и передачи в эфир с выходов 1 и 2.

В системе предусмотрена работа с наземным комплексом обработки не только со съемной кассетой памяти блока 2, но и электрическим подключением его к выходу 2 и входу 4 подсистемы 1 для считывания необходимой информации для наземной обработки.

Введение в состав системы устройства 6 позволяет повысить безопасность эксплуатации ЛА и определять параметры несоконусности с целью отображения аварийных ситуаций по этому параметру на бортовой системе отображения информации и передачи этой информации в реальном времени руководителю полета для принятия экстренных мер как пилотом, так и наземными службами обеспечения полетов.

Следует отметить, что в зависимости от требований к эксплуатации, каждый ЛА может комплектоваться необходимым набором датчиков и блоков, в нескольких вариантах, т.е. на объекте может устанавливаться необходимая часть описанной интегрированной системы.

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина» содержит подсистему регистрации данных летательного аппарата (ЛА), блок съема информации, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, блок диагностирования физического состояния пилота, блок подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, устройство измерения несоконусности лопастей несущего винта, соединенных определенным образом. Обеспечивается повышение безопасности и надежности системы регистрации данных при эксплуатации ЛА. 1 ил.

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина», содержащая подсистему регистрации данных ЛА, блок съема информации, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, блок диагностирования физического состояния пилота, блок подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, причем первый, второй и третий входы подсистемы регистрации данных ЛА соединены с датчиками и цифровыми линиями связи системы ЛА для подсистемы регистрации, четвертый, пятый и шестой входы подключены к наземной аппаратуре обработки информации, бортовому пульту управления ЛА и бортовым источникам звуковой информации ЛА соответственно, седьмой и восьмой входы соединены с вторыми выходами блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА и блока диагностирования физического состояния пилота соответственно, первый, второй и третий выходы подсистемы регистрации данных ЛА подключены к бортовой системе отображения информации, к наземной аппаратуре обработки информации и первому входу блока съема информации соответственно, четвертый выход подсистемы регистрации данных ЛА соединен с четвертыми входами блоков накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА и блока диагностирования физического состояния пилота соответственно, второй и третий входы блока съема информации подключены к первым выходам блока диагностирования физического состояния пилота и блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА соответственно, выход блока съема информации соединен с входом блока подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, первый и второй выходы которого подключены к передатчику КВ–диапазона и к спутниковой системе связи соответственно, первый, второй и третий входы блока накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА соединены с датчиками диагностирования состояния элементов и агрегатов ЛА, первый, второй и третий входы блока диагностирования физического состояния пилота подключены к датчикам диагностирования физического состояния пилота, отличающаяся тем, что снабжена устройством измерения несоконусности лопастей несущего винта, первый, второй и третий входы которого соединены с датчиками измерения несоконусности лопастей несущего винта, первый и второй выходы подключены к четвертому входу блока съема информации и к девятому входу подсистемы регистрации данных ЛА соответственно, четвертый выход которой соединен с четвертым входом устройства измерения несоконусности лопастей несущего винта.