CN106802648B - 一种火炮控制系统检测记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火炮控制系统检测记录装置，包括CPU、程序编写模块、存储器、CAN通信模块，程序编写模块的信号输出端连接CPU的程序编写信号输入端，CPU的数据存储端连接存储器的数据存储端，CPU的CAN通信端连接CAN通信模块的第一通信端，CAN通信模块的第二通信端连接火炮脱机操纵台和火炮扬弹控制器的CAN通信端，CAN通信模块的第三通信端连接火炮瞄准随动控制器和火炮引信测合控制器的CAN通信端；火炮脱机操纵台、火炮扬弹控制器、火炮瞄准随动控制器、火炮引信测合控制器的CAN通信端还与火炮控制系统监控台的CAN通信端连接。本发明能实现火炮控制系统在线检测、信号采集和故障快速诊断与定位。
Description
技术领域
本发明涉及火炮控制系统技术领域，具体涉及一种火炮控制系统检测记录装置及方法。
技术背景
火炮控制系统是控制火炮实现射击过程自动化和提高其射击精度的闭环控制系统，对于发挥火炮威力起着巨大的作用，随着高新控制技术在火炮控制系统中的应用，其功能日益完善，自动化程度越来越高，同时设备结构更加复杂且故障率较高。
近年来，新型火炮大量列装，在多型数字式火炮控制系统中虽已嵌入自检测功能模块，但只能提供基本调试功能，无法满足火炮控制系统高精度检测和故障分析的要求，未实现准确性较高、时效性较强的故障点快速定位，火炮控制系统维修保障工作成为较为突出的难题。
火炮控制系统检测设备的现状同现代战争对其维修保障的要求还存在着较大的差距，因此，进一步探索火炮控制系统检测记录方法、研制可靠有效的检测记录装置以实现上述功能，是火炮控制系统维修保障任务中重要且亟待开展的环节。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种火炮控制系统检测记录装置及方法，该装置和方法能实现火炮控制系统在线检测、信号采集和故障快速诊断与定位，利于提高火炮控制系统的维修保障能力。
为实现此目的，本发明所设计的一种火炮控制系统检测记录装置，其特征在于：检测记录装置包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、程序编写模块、存储器、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通信模块，其中，所述程序编写模块的信号输出端连接CPU的程序编写信号输入端，CPU的数据存储端连接存储器的数据存储端，CPU的CAN通信端连接CAN通信模块的第一通信端，CAN通信模块的第二通信端连接火炮脱机操纵台和火炮扬弹控制器的CAN通信端，CAN通信模块的第三通信端连接火炮瞄准随动控制器和火炮引信测合控制器的CAN通信端；
火炮脱机操纵台、火炮扬弹控制器、火炮瞄准随动控制器、火炮引信测合控制器的CAN通信端还与火炮控制系统监控台的CAN通信端连接。
一种利用上述装置的火炮控制系统检测记录方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：火炮控制系统检测记录装置进行初始化；
步骤2：CPU通过CAN通信模块监听本控CAN总线和遥控CAN 总线，CPU实时接收火炮脱机操纵台传输的弹药装填操作请求数字信号A，CPU实时接收火炮扬弹控制器传输的弹鼓转动机构动作数字信号B，CPU实时接收火炮瞄准随动控制器传输的目标方位角数字信号C，CPU实时接收火炮引信测合控制器传输的目标引信测合反馈数字信号D；
步骤3：CPU通过存储器存储步骤2中所采集到的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D；
步骤4：CPU对步骤2中所采集到弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D进行二进制转换十进制处理，解析得出弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d；
步骤5：CPU将弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d分别与弹药装填操作请求模拟测量阈值范围、弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围、目标方位角模拟测量阈值范围和目标引信测合反馈模拟测量阈值范围进行比较；
若弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d均在对应的阈值范围内则可判断各设备节点状态正常，进入步骤6，否则，设备节点出现至少一个故障点，进入步骤7；
步骤6：CPU通过存储器将步骤3中已存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C 和目标引信测合反馈数字信号D调出，并通过触摸屏显示器进行数据回放与数据播放，记录文件读取；
步骤7：CPU对弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d采用基于visio故障树的专家库分析方法，并引入监督学习方法得到故障定位结果，见参考文献张朋，冷杉，常青.《基于Visio平台的故障树自动建模软件开发》.工业控制计算机，2015，28(1).，并将故障定位结果自动修正到visio故障树中，实现visio故障树自我完善，在不断地使用中得到visio故障树的自我升级，然后根据故障定位结果进行人工故障排障，若此故障排除后该设备节点正常，则回到步骤6。
本发明的火炮控制系统检测记录装置及方法结合虚拟仪器技术的优势和火炮控制系统的信号特性，将嵌入式处理器技术和虚拟仪器技术相结合，通过CAN总线收集、传输和实时监测火炮控制系统各运行参数(如最大调转速度、最小瞄准速度、火炮稳定精度等)，并调用数据库中的专家系统，快速定位火炮控制系统的故障点，给出火炮控制系统的维修保障建议，方便用户轻松完成故障判断和维修。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1—检测记录装置、1-1—CPU、1-2—外设输入设备、1-3 —程序编写模块、1-4—存储器、1-5—触摸屏显示器、1-6—CAN通信模块、2—火炮控制系统监控台、3—火炮脱机操纵台、4—火炮扬弹控制器、5—火炮瞄准随动控制器、6—火炮引信测合控制器、7—本控CAN总线、8—遥控CAN总线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的火炮控制系统检测记录装置，检测记录装置1包括 CPU1-1(双核CPU)、程序编写模块1-3、存储器1-4、CAN通信模块1-6，其中，所述程序编写模块1-3的信号输出端连接CPU1-1的程序编写信号输入端，CPU1-1的数据存储端连接存储器1-4的数据存储端，CPU1-1的CAN通信端连接CAN通信模块1-6的第一通信端，CAN通信模块1-6的第二通信端连接火炮脱机操纵台3和火炮扬弹控制器4的CAN通信端，CAN通信模块1-6的第三通信端连接火炮瞄准随动控制器5和火炮引信测合控制器6的CAN通信端；
火炮脱机操纵台3、火炮扬弹控制器4、火炮瞄准随动控制器5、火炮引信测合控制器6的CAN通信端还与火炮控制系统监控台2的 CAN通信端连接。
上述技术方案中，所述CAN通信模块1-6的第二通信端通过本控CAN总线7连接火炮脱机操纵台3和火炮扬弹控制器4的CAN 通信端。
上述技术方案中，所述CAN通信模块1-6的第三通信端通过遥控CAN总线8连接火炮瞄准随动控制器5和火炮引信测合控制器6 的CAN通信端。遥控CAN总线8与本控CAN总线7的控制方式不同，前者为自动遥控控制方式，后者为本地手动控制方式。
上述技术方案中，检测记录装置1还包括触摸屏显示器1-5，所述CPU1-1的显示信号输出端连接触摸屏显示器1-5的通信端。触摸屏显示器1-5使用13.3寸工业液晶屏及工业级元器件。
上述技术方案中，检测记录装置1还包括外设输入设备1-2，所述CPU1-1的外设数据输入端连接外设输入设备1-2的输出端。
上述技术方案中，本控CAN总线7和遥控CAN总线8均采用设备间串行连接的物理连接方式，本控CAN总线7和遥控CAN总线8内传输的信号为时统信号，时统信号采用符合RS-422A标准的差分脉冲信号，脉冲周期20ms，脉冲宽度0.5μs-1.0μs，时统起点为脉冲上升沿。
上述技术方案中，
火炮控制系统监控台2配置定时管理设备，向火炮控制系统中各个设备节点(火炮脱机操纵台3、火炮扬弹控制器4、火炮瞄准随动控制器5和火炮引信测合控制器6)提供20ms的控制系统数据采样脉冲(外部时统信号)，各个设备节点严格使用该脉冲进行接口传输数据的锁存、采样，并作为接口传输和外推数据的对准时刻及新一周期的开始标记。
一种利用上述装置的火炮控制系统检测记录方法，它包括如下步骤：
步骤1：火炮控制系统检测记录装置进行初始化；
步骤2：CPU1-1通过CAN通信模块1-6监听本控CAN总线7 和遥控CAN总线8，CPU1-1实时接收火炮脱机操纵台3传输的弹药装填操作请求数字信号A，CPU1-1实时接收火炮扬弹控制器4传输的弹鼓转动机构动作数字信号B，CPU1-1实时接收火炮瞄准随动控制器5传输的目标方位角数字信号C，CPU1-1实时接收火炮引信测合控制器6传输的目标引信测合反馈数字信号D；
步骤3：CPU1-1通过存储器1-4存储步骤2中所采集到的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D；
步骤4：CPU1-1对步骤2中所采集到的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D进行二进制转换十进制处理，解析得出弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d，同时将弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d通过触摸屏显示器1-5进行实时显示；
步骤5：CPU1-1将弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d分别与弹药装填操作请求模拟测量阈值范围、弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围、目标方位角模拟测量阈值范围和目标引信测合反馈模拟测量阈值范围进行比较，实现火炮控制系统的实时检测和故障点快速定位，并将火炮控制系统运行状态自动记录在系统日志文件中(上述阈值范围均为预设值)；
若弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d均在对应的阈值范围内则可判断各设备节点状态正常(弹药装填操作请求模拟测量值a对应弹药装填操作请求模拟测量阈值范围，弹鼓转动机构动作模拟测量值b对应弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围，目标方位角模拟测量值c对应目标方位角模拟测量阈值范围，目标引信测合反馈模拟测量值d对应目标引信测合反馈模拟测量阈值范围)，进入步骤6，否则，设备节点出现至少一个故障点，进入步骤7；
步骤6：CPU1-1通过存储器1-4将步骤3中已存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D调出，并通过触摸屏显示器 1-5进行数据回放与数据播放，记录文件读取，方便用户了解和掌握火炮控制系统的历史运行状态与故障的离线分析；
步骤7：CPU1-1对弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d采用基于visio故障树的专家库分析方法，并引入监督学习方法得到故障定位结果，并将故障定位结果自动修正到visio故障树中，实现visio故障树自我完善，在不断地使用中得到visio 故障树的自我升级，然后根据故障定位结果进行人工故障排障，若此故障排除后该设备节点正常，则回到步骤6。
上述技术方案中，所述弹药装填操作请求模拟测量阈值范围为 0≤a≤3、弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围为0≤b≤1、目标方位角模拟测量阈值范围为0度≤c≤180度、目标引信测合反馈模拟测量阈值范围为0度≤d≤180度。
上述技术方案中，所述步骤3中，存储器1-4中存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D以检测启动时间来命名。方便用户按事件发生的检测时间来进行分析等操作，进一步提高检测效率。
上述技术方案的步骤6中，在已存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D首次加载时，CPU1-1将弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D以及弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d保存到本次数据的记录文档中，并通过触摸屏显示器1-5和外设输入设备1-2提供交互界面供用户修改。
上述技术方案中，所述visio故障树能同步显示推理过程和操作文档信息，推理过程的表现形式为流程图，推理结果由用户人工判断正确性，若不正确，则其成功次数初始化为1，然后，对visio故障树故障诊断的结果进行成功计数，visio故障树故障诊断结果根据成功次数高低先后排列。
上述技术方案的，所述步骤2中，CPU1-1通过CAN通信模块 1-6接收来自火炮控制系统监控台2的火炮操作状态信号；
所述步骤3中，CPU1-1通过存储器1-4存储步骤2中所采集到的火炮操作状态信号；
所述步骤4中，CPU1-1对步骤2中所采集到的火炮操作状态信号进行二进制转换十进制处理，得到火炮操作状态模拟测量值；
所述步骤5中，CPU1-1将火炮操作状态模拟测量值与火炮操作状态模拟测量阈值范围进行比较；
若火炮操作状态模拟测量值在火炮操作状态模拟测量阈值范围 (火炮操作状态模拟测量值包括弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d，当所有模拟测量值均在阈值范围内即火炮操作状态正常)内，则可判断火炮操作状态正常，进入步骤6，否则，判断火炮操作状态出现故障，进入步骤7；
所述步骤6中，CPU1-1通过存储器1-4将步骤3中已存储的火炮操作状态信号调出，并通过触摸屏显示器1-5进行数据回放与数据播放，记录文件读取；
所述步骤7中：CPU1-1对弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d以及火炮操作状态模拟测量值采用基于visio 故障树的专家库分析方法，并引入监督学习方法得到故障定位结果，并将故障定位结果自动修正到visio故障树中，实现visio故障树自我完善，在不断地使用中得到visio故障树的自我升级，然后根据故障定位结果进行人工故障排障，若此故障排除后该设备节点正常，则回到步骤6。
程序编写模块1-3用于在CPU1-1中输入相关控制指令，使 CPU1-1能完成测量值与阈值范围的比较，以及完成基于visio故障树和监督学习方法的故障定位。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种利用火炮控制系统检测记录装置的火炮控制系统检测记录方法，检测记录装置(1)包括CPU(1-1)、程序编写模块(1-3)、存储器(1-4)、CAN通信模块(1-6)，其中，所述程序编写模块(1-3)的信号输出端连接CPU(1-1)的程序编写信号输入端，CPU(1-1)的数据存储端连接存储器(1-4)的数据存储端，CPU(1-1)的CAN通信端连接CAN通信模块(1-6)的第一通信端，CAN通信模块(1-6)的第二通信端连接火炮脱机操纵台(3)和火炮扬弹控制器(4)的CAN通信端，CAN通信模块(1-6)的第三通信端连接火炮瞄准随动控制器(5)和火炮引信测合控制器(6)的CAN通信端；
火炮脱机操纵台(3)、火炮扬弹控制器(4)、火炮瞄准随动控制器(5)、火炮引信测合控制器(6)的CAN通信端还与火炮控制系统监控台(2)的CAN通信端连接；
其特征在于，火炮控制系统检测记录方法，包括如下步骤：
步骤1：火炮控制系统检测记录装置进行初始化；
步骤2：CPU(1-1)通过CAN通信模块(1-6)监听本控CAN总线(7)和遥控CAN总线(8)，CPU(1-1)实时接收火炮脱机操纵台(3)传输的弹药装填操作请求数字信号A，CPU(1-1)实时接收火炮扬弹控制器(4)传输的弹鼓转动机构动作数字信号B，CPU(1-1)实时接收火炮瞄准随动控制器(5)传输的目标方位角数字信号C，CPU(1-1)实时接收火炮引信测合控制器(6)传输的目标引信测合反馈数字信号D；
步骤3：CPU(1-1)通过存储器(1-4)存储步骤2中所采集到的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D；
步骤4：CPU(1-1)对步骤2中所采集到的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D进行二进制转换十进制处理，解析得出弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d；
步骤5：CPU(1-1)将弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d分别与弹药装填操作请求模拟测量阈值范围、弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围、目标方位角模拟测量阈值范围和目标引信测合反馈模拟测量阈值范围进行比较；
若弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d均在对应的阈值范围内则可判断各设备节点状态正常，进入步骤6，否则，设备节点出现至少一个故障点，进入步骤7；
步骤6：CPU(1-1)通过存储器(1-4)将步骤3中已存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D调出，并通过触摸屏显示器(1-5)进行数据回放与数据播放，记录文件读取；
步骤7：CPU(1-1)对弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d采用基于visio故障树的专家库分析方法，并引入监督学习方法得到故障定位结果，并将故障定位结果自动修正到visio故障树中，实现visio故障树自我完善，在不断地使用中得到visio故障树的自我升级，然后根据故障定位结果进行人工故障排障，若此故障排除后该设备节点正常，则回到步骤6。
2.根据权利要求1所述的火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述CAN通信模块(1-6)的第二通信端通过本控CAN总线(7)连接火炮脱机操纵台(3)和火炮扬弹控制器(4)的CAN通信端。
3.根据权利要求1所述的火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述CAN通信模块(1-6)的第三通信端通过遥控CAN总线(8)连接火炮瞄准随动控制器(5)和火炮引信测合控制器(6)的CAN通信端。
4.根据权利要求1所述的火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：它还包括触摸屏显示器(1-5)和外设输入设备(1-2)，所述CPU(1-1)的显示信号输出端连接触摸屏显示器(1-5)的通信端；所述CPU(1-1)的外设数据输入端连接外设输入设备(1-2)的输出端。
5.根据权利要求1所述火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述弹药装填操作请求模拟测量阈值范围为0≤a≤3、弹鼓转动机构动作模拟测量阈值范围为0≤b≤1、目标方位角模拟测量阈值范围为0度≤c≤180度、目标引信测合反馈模拟测量阈值范围为0度≤d≤180度。
6.根据权利要求1所述火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述步骤3中，存储器(1-4)中存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D以检测启动时间来命名。
7.根据权利要求1所述火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述步骤6中，在已存储的弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D首次加载时，CPU(1-1)将弹药装填操作请求数字信号A、弹鼓转动机构动作数字信号B、目标方位角数字信号C和目标引信测合反馈数字信号D以及弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d保存到本次数据的记录文档中，并通过触摸屏显示器(1-5)和外设输入设备(1-2)提供交互界面供用户修改。
8.根据权利要求1所述火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述visio故障树能同步显示推理过程和操作文档信息，推理过程的表现形式为流程图，推理结果由用户人工判断正确性，若不正确，则其成功次数初始化为1，然后，对visio故障树故障诊断的结果进行成功计数，visio故障树故障诊断结果根据成功次数高低先后排列。
9.根据权利要求1所述火炮控制系统检测记录方法，其特征在于：所述步骤2中，CPU(1-1)通过CAN通信模块(1-6)接收来自火炮控制系统监控台(2)的火炮操作状态信号；
所述步骤3中，CPU(1-1)通过存储器(1-4)存储步骤2中所采集到的火炮操作状态信号；
所述步骤4中，CPU(1-1)对步骤2中所采集到的火炮操作状态信号进行二进制转换十进制处理，得到火炮操作状态模拟测量值；
所述步骤5中，CPU(1-1)将火炮操作状态模拟测量值与火炮操作状态模拟测量阈值范围进行比较；
若火炮操作状态模拟测量值在火炮操作状态模拟测量阈值范围内，则可判断火炮操作状态正常，进入步骤6，否则，判断火炮操作状态出现故障，进入步骤7；
所述步骤6中，CPU(1-1)通过存储器(1-4)将步骤3中已存储的火炮操作状态信号调出，并通过触摸屏显示器(1-5)进行数据回放与数据播放，记录文件读取；
所述步骤7中：CPU(1-1)对弹药装填操作请求模拟测量值a、弹鼓转动机构动作模拟测量值b、目标方位角模拟测量值c和目标引信测合反馈模拟测量值d以及火炮操作状态模拟测量值采用基于visio故障树的专家库分析方法，并引入监督学习方法得到故障定位结果，并将故障定位结果自动修正到visio故障树中，实现visio故障树自我完善，在不断地使用中得到visio故障树的自我升级，然后根据故障定位结果进行人工故障排障，若此故障排除后该设备节点正常，则回到步骤6。
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| CN105590526A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-05-18 | 舒畅 | 一种教学训练用装备维修故障设置方法及其系统 |
-
2017
- 2017-02-15 CN CN201710080894.3A patent/CN106802648B/zh active Active
Patent Citations (7)
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