информационно-управляющая система робототехнического комплекса боевого применения

Формула изобретения

Информационно-управляющая система робототехнического комплекса боевого применения, содержащая магистрали информационного обмена, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, датчики, принцип действия которых основан на различных физических принципах, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему, отличающаяся тем, что информационно-управляющие потоки робототехнического комплекса разделены на распределенные каналы обмена и управления первого уровня: канал обмена и управления по системе связи и передачи данных информационно-вычислительной системы роботизированной транспортной платформы с пунктом дистанционного управления, включающий в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена с видеокамерами системы технического зрения, канал обмена с ультразвуковыми датчиками, канал обмена с датчиками и исполнительными механизмами системы управления движением, канал обмена с системой топопривязки и навигации: аппаратурой спутниковой навигации и инерциальной системой ориентации в пространстве, и канал обмена и управления по системе связи и передачи данных вычислительного ядра блока управления, размещенного на пункте дистанционного управления, с вычислительным ядром поворотной платформы, размещенной на роботизированной транспортной платформе и оснащенной системой вооружения, включающий в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена вычислительного ядра блока управления с устройством отображения информации и органами управления, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с гироскопом, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с исполнительными двигателями вертикального и горизонтального перемещения, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с электроспуском системы вооружения, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с блоком наблюдения и целеуказания: лазерным дальномером, тепловизором, видеокамерой широкого поля зрения, видеокамерой узкого поля зрения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам решения задач информационного обмена и управления и может быть использовано в наземных подвижных роботизированных комплексах, оснащенных боевым функциональным модулем.

Известен распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов (см. патент RU № 223237701, опубл. 10.07.04 г.), принятый за прототип. Распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов содержит взаимосоединенные входами-выходами по магистрали информационного обмена систем радиотехнических средств навигации обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, инерциальные датчики и системы, воздушные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему комплекса, включающую взаимосоединенные по магистрали вычислительного информационного обмена блок формирования параметров состояния, блок комплексной обработки информации, блок ввода-вывода и управления информационным обменом, другой вход-выход которого является входом-выходом вычислительной системы комплекса. Комплекс дополнительно снабжен включенными в состав вычислительной системы комплекса блоком приведения информации, блоком синтеза параметров движения и состояния, блоком расчета параметров движений и деформаций, соединенных между собой и с блоком формирования параметров состояния, с блоком комплексной обработки информации, с блоком ввода-вывода и управления информационным обменом вычислительной системы по магистрали вычислительного информационного обмена.

Недостатками прототипа являются:

- отсутствие возможности адаптированного «поведения» при выполнении боевой задачи в изменяющихся условиях окружающей среды;

- большое количество периферийных устройств, приводящее к усложнению и увеличению количества аппаратных средств;

- отсутствие возможности получать непрерывную многоканальную информацию, необходимую для управления движением и выполнения функциональных задач;

- недостаточное количество базовых технологий работы с комплексом, которые могут быть отработаны операторами в ходе учебно-тренировочного процесса и применены в боевых условиях;

- низкая эффективность использования системы управления в зонах с наличием большого количества препятствующих факторов;

- недостаточная степень автоматизации комплекса, приводящая к высокой степени влияния на результат «человеческого фактора».

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности и надежности роботизированных комплексов вооружений.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании информационно-управляющей системы робототехнического комплекса боевого применения, обладающего достаточной пропускной способностью проводных и радиоканалов, связывающих внутренние и внешние устройства между собой и обеспечивающего высокую точность определения навигационных параметров, высокую степень автоматизации и быстродействия процесса обработки информации, возможность реализации адаптированного «поведения» при выполнении боевой задачи в изменяющихся условиях окружающей среды за счет получения непрерывной многоканальной информации для управления движением и выполнения функциональных задач.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой информационно-управляющей системе робототехнического комплекса боевого применения, содержащей магистрали информационного обмена, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, датчики, принцип действия которых основан на различных физических принципах, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему, новым является то, что информационно-управляющие потоки робототехнического комплекса разделены на распределенные каналы обмена и управления первого уровня: канал обмена и управления по системе связи и передачи данных информационно-вычислительной системы роботизированной транспортной платформы с пунктом дистанционного управления, включающий в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена с видеокамерами системы технического зрения, канал обмена с ультразвуковыми датчиками, канал обмена с датчиками и исполнительными механизмами системы управления движением, канал обмена с системой топопривязки и навигации: аппаратурой спутниковой навигации и инерциальной системой ориентации в пространстве, и канал обмена и управления по системе связи и передачи данных вычислительного ядра блока управления, размещенного на пункте дистанционного управления, с вычислительным ядром поворотной платформы, размещенной на роботизированной транспортной платформе и оснащенной системой вооружения, включающий в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена вычислительного ядра блока управления с устройством отображения информации и органами управления, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с гироскопом, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с исполнительными двигателями вертикального и горизонтального перемещения, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с электроспуском системы вооружения, канал обмена вычислительного ядра поворотной платформы с блоком наблюдения и целеуказания: лазерным дальномером, тепловизором, видеокамерой широкого поля зрения, видеокамерой узкого поля зрения.

Разделение информационно-управляющих потоков на два распределенных канала обмена и управления первого уровня позволяет;

- осуществлять эффективное управление перемещением роботизированной транспортной платформы к месту боевого применения, маневрирование на местности, выбор огневой позиции;

- осуществлять дистанционное управление средством огневого поражения, размещенном на подвижном объекте;

- вести наблюдение и обнаружение целей в контролируемой зоне;

- вести наведение средства огневого поражения на цели и поражение их в автоматизированном и полуавтоматизированном режимах.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена с видеокамерами системы технического зрения, позволяет:

- осуществлять управления движение роботизированной транспортной платформы вперед;

- осуществлять управления маневрированием, движением задним ходом;

- иметь возможность наблюдения спереди и сзади с достаточным углом обзора;

- распознавать состояние дороги и препятствий;

- осуществлять дистанционное переключение видеокамер.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена с ультразвуковыми датчиками, позволяет:

- обеспечить обнаружение в районе движения роботизированной транспортной платформы наличие препятствий любой конфигуративной сложности;

- предотвратить столкновение роботизированной транспортной платформы с обнаруженными препятствиями;

- повысить степень адаптированного «поведения» при выполнении боевой задачи в изменяющихся условиях окружающей среды.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена с датчиками и исполнительными механизмами системы управления движением, позволяет обеспечить высокую степень управляемости роботизированной транспортной платформы при движении на местности.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена с системой топопривязки и навигации: аппаратурой спутниковой навигации и инерциальной системой ориентации в пространстве, позволяет:

- повысить автономность роботизированной транспортной платформы;

- обеспечить запрограммированное выдвижение платформы в заданную точку и ее возвращение по ранее пройденному маршруту;

- определять координаты ориентиров, расположенных на маршруте движения платформы.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра блока управления с устройствами отображения информации, органами управления, позволяет:

- осуществлять управление приводами поворотной платформы, переключение видеокамер, измерение расстояний и стрельбу из системы вооружения;

- осуществлять ввод/вывод данных по внутренним каналам связи;

- осуществлять отображение графической и текстовой видеоинформации.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с гироскопом, позволяет передавать сигналы на вычислительное ядро во время стабилизации.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с исполнительными двигателями вертикального и горизонтального перемещения, позволяет управлять перемещением поворотной платформы.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с электроспуском системы вооружения, позволяет:

- осуществлять управление электроспуском;

- варьировать режим стрельбы.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с лазерным дальномером позволяет осуществлять измерение дальности до цели.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с тепловизором позволяет осуществлять наблюдение за местностью в ночных или плохих метеорологических условиях.

Включение в распределенный канал обмена первого уровня канала обмена второго уровня - канала обмена вычислительного ядра поворотной платформы с видеокамерой широкого поля зрения, видеокамерой узкого поля зрения позволяет получать максимально полную видеоинформацию об окружающей местности.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан внешний вид робототехнического комплекса боевого применения; на фиг.2 - структурная схема информационно-управляющей системы.

Информационно-управляющая система робототехнического комплекса боевого применения содержит распределенные каналы обмена и управления первого уровня: канал обмена и управления 1 по системе связи и передачи данных (ССПД) 2 информационно-вычислительной системы (ИВС) 3 роботизированной транспортной платформы (РТП) 4 с пунктом дистанционного управления (ПДУ) 5 и канал обмена и управления 6 по системе связи и передачи данных (ССПД) 7 вычислительного ядра (ВЯ) 8 блока управления (БУ) 9, размещенного на ПДУ 5, с вычислительным ядром (ВЯ) 10 поворотной платформы (ПП) 11, размещенной на РТП 4 и оснащенной системой вооружения (СВ) 12. Канал обмена и управления 1 включает в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена 13 с видеокамерами (ВК) 14 системы технического зрения (СТЗ) 15, канал обмена 16 с ультразвуковыми датчиками (УЗД) 17, канал обмена 18 с датчиками (Д) 19 и исполнительными механизмами (ИМ) 20 системы управления движением (СУД) 21, канал обмена 22 с системой топопривязки и навигации (СТН) 23: аппаратурой спутниковой навигации (АСН) 24 и инерциальной системой ориентации в пространстве (ИСОП) 25. Канал обмена и управления 6 включает в себя каналы обмена второго уровня: канал обмена 26 ВЯ 8 БУ 9 с устройствами отображения (УО) 27, органами управления (ОУ) 28, канал обмена 29 ВЯ 10 ПП 11 с гироскопом (Г) 30, канал обмена 31 ВЯ 10 ПП 11 с исполнительными двигателями вертикального и горизонтального перемещения (ДВП) 32 и (ДГП) 33, канал обмена 34 ВЯ 10 ПП 11 с электроспуском (ЭС) 35 СВ 12, канал обмена 36 ВЯ 10 ПП 11 с блоком наблюдения и целеуказания (БН и ЦУ) 37: лазерным дальномером (ЛД) 38, тепловизором (Т) 39, видеокамерой широкого поля зрения (ВШПЗ) 40, видеокамерой узкого поля зрения (ВУПЗ) 41. К УО 27 относится ЖК-модуль. К ОУ 28 относятся рукоятка, трекбол, функциональная и цифровая клавиатура, сенсорный экран.

Информационно-управляющая система робототехнического комплекса боевого применения функционирует следующим образом. Распределение основных потоков информационно-управляющих сигналов по проводным и радиоканалам осуществляется по двум каналам обмена и управления первого уровня 1 и 6. Это обусловлено структурным построением робототехнического комплекса боевого применения. Канал обмена и управления 1 предназначен для реализации задач, выполнение которых должна обеспечивать РТП 4, связанных в основном с управляемым перемещением, информационным взаимообменом между РТП 4 и ПДУ 5, решением задач ориентации в пространстве. Данный канал обмена и управления 1 реализуется средствами ССПД 2, достаточными для поддержания необходимой интенсивности информационного обмена. ССПД 2 обеспечивает:

- передачу с ПДУ 5 на РТП 4 команд управления;

- передачу с РТП 4 на ПДУ 5 информации с СТЗ 15, данных о положении и состоянии РТП 4;

- необходимую дальность передачи информации по радиоканалу;

- управление РТП 4 по резервному радиоканалу связи.

Канал обмена и управления 1 включает в себя каналы обмена второго уровня. Канал обмена 13 с ВК 14 СТЗ 15 выполняет функции управления движением и наблюдения. Канал обмена 16 с УЗД 17 в автоматизированном режиме позволяет выполнять распознавание возникающих препятствий на местности с дальнейшим формированием в ИВС 3 команды на объезд препятствия. По каналу обмена 18 с Д 19 и ИМ 20 СУД 21 обеспечивается управление рулевым механизмом, коробкой переключения передач и рычагом газа. По каналу обмена 22 с СТН 23: АСН 24 и ИСОП 25 обеспечиваются:

- начальная привязка РТП 4;

- определение текущих координат, дирекционного угла продольной оси РТП 4;

- отображение маршрута движения РТП 4 на цифровой карте местности в реальном масштабе времени.

Управление аппаратурой систем и подсистем РТП 4 осуществляется посредством ИВС 3 РТП 4, которая обеспечивает:

- обработку информации от ПДУ 5, передачу информации на ПДУ 5;

- дистанционное и полуавтономное управление РТП 4;

- сжатие информации при передаче по каналу ССПД 2.

Канал обмена и управления 6 предназначен для дистанционного управления СВ 12, установленной на ПП 11 РТП 4. Данный канал обмена и управления 6 реализуется средствами ССПД 7, достаточными для поддержания необходимой интенсивности информационного обмена. ССПД 7 обеспечивает:

- передачу с БУ 9 на ПП 11 команд управления;

- передачу с ПП 11 на БУ 5 оптической информации;

- необходимую дальность передачи информации по радиоканалу.

Канал обмена и управления 6 включает в себя каналы обмена второго уровня. Канал обмена 26 ВЯ 8 БУ 9 с УО 27, ОУ 28 предназначен для ввода информации, ее отображения и управления. Канал обмена 29 ВЯ 10 ПП 11 с Г 30 предназначен для передачи сигнала на ВЯ 10 во время стабилизации. По каналу обмена 31 ВЯ 10 ПП 11 с ДВП 32 и ДГП 33 непосредственно передаются сигналы на отработку ПП 11 вертикального и/или горизонтального перемещения ПП 11. По каналу обмена 34 ВЯ 10 ПП 11 с ЭС 35 СВ 12 передаются сигналы на срабатывание ЭС 35 СВ 12. По каналу обмена 36 ВЯ 10 ПП 11 с БН и ЦУ 37: ЛД 38, Т 39, ВШПЗ 40, ВУПЗ 41 передаются сигналы с периферийных устройств ПП 11, отвечающих за наблюдение и целеуказание.

РТП 4 перемещается по маршруту с установленной на ней ПП 11 в дистанционном ручном режиме или полуавтоматическом в условиях любого времени суток и времени года. Управление РТП 4 осуществляется по ССПД 2 с ПДУ 5. Видеоизображение с ВК 14 СТЗ 13 позволяет обеспечивать передвижение платформы вперед и назад с достаточным углом обзора. На ПДУ 5 передаются видеоизображение с ВК 14, а также телеметрическая информации о состоянии РТП 4 (скорость движения, направление движения, углы наклона, текущие координаты, параметры работы двигателя и др.). При использовании СТН 23 движение РТП 4 происходит по траектории, задаваемой оператором путем ввода географических координат узловых точек маршрута в ИВС 3 или по траектории, сохраненной ранее при движении в ручном режиме. В РТП 4 реализован режим автоматического возвращения в исходную точку по пройденному маршруту, а при потере связи - автоматическое возвращение по пройденному маршруту в точку восстановления связи.

После выхода РТП 4 в заданную точку происходит следующее. Проводится наблюдение за местностью с помощью ВШПЗ 40, ВУПЗ 41 и Т 39. При обнаружении цели в контролируемой зоне с помощью ОУ 28 (трекбола) совместить перекрестие на УО 27 БУ 9 с обнаруженной целью. Во время движения РТП 4, на которой установлена ПП 11, для более точного наблюдения за обнаруженной целью в контролируемой зоне включается режим стабилизации. Далее измеряется дальность до цели ЛД 38 после команды с ОУ 28, оператором визуально оценивается дальность до цели для того, чтобы убедится, что значение совпадает с измеренными ЛД 38 значениями. В противном случае производится измерение на цель с новой наводкой или вводится значение дальности вручную. Для поражения цели устанавливается необходимый режим стрельбы после команды с ОУ 28: непрерывный/очередями, длинная/короткая. В связи с инерционностью параметров ЭС 35 СВ 12 количество выстрелов в очереди может отличаться от расчетного на 1-3 выстрела. Для автоматического сопровождения выбранной одиночной движущейся цели при помощи ОУ 28 включается режим сопровождения цели и далее открытие огня.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании информационно-управляющей системы робототехнического комплекса боевого применения, обладающей достаточной пропускной способностью проводных и радиоканалов, связывающих внутренние и внешние устройства между собой и обеспечивающего высокую точность определения навигационных параметров, высокую степень автоматизации и быстродействия процесса обработки информации, возможность реализации адаптированного «поведения» при выполнении боевой задачи в изменяющихся условиях окружающей среды за счет получения непрерывной многоканальной информации для управления движением и выполнения функциональных задач.