WO2018201729A1 - 分布式模块化嵌入式战术训练系统 - Google Patents

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张弘
李志刚
刘纯
赵平均
李维
滕建方
江峰
陈英
余奎
欧韬
陈晓冬
王俊
王庆伟
孟军
余伏章
朱俊云
严伟平
樊伟
陈坚
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江西洪都航空工业集团有限责任公司
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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/003—Simulators for teaching or training purposes for military purposes and tactics

Definitions

  • the invention relates to a distributed modular embedded tactical training system, belonging to the technical field of aircraft design.
  • the international functions of the trainer's tactical training system generally use independent computing modules for data processing.
  • the computing power, reliability and scalability of the embedded tactical training system are put forward higher requirements.
  • the traditional integrated embedded system The tactical training processing unit can not fully meet the use requirements of the training system, and the current real-time operating system does not have the fault isolation function. Once a task process is wrong, it will spread to the entire tactical training software, thereby seriously affecting the embedded tactical training function.
  • the object of the present invention is to provide a distributed modular embedded tactical training system.
  • the invention aims at the functional characteristics of the embedded tactical training system, and adopts technologies such as virtual target, virtual radar, virtual electronic warfare, virtual weapon, integrated main processing and the corresponding equipment through modular resource sharing and distributed processing.
  • the functional modules can be operated independently, but an organic whole can be formed through the internal bus to achieve high sharing of system resources and optimal overall performance, so as to realize the training performance and performance, usability and guarantee of the embedded tactical training system. Balance of sex and life cycle costs.
  • a distributed modular embedded tactical training system comprising an I/O interface module, a radar processing module, a target processing module, a weapon processing module, an electronic warfare processing module, an integrated main processing module, a recording module, and a power module;
  • the above I/O interface module, the radar processing module, the target processing module, the weapon processing module, the electronic warfare processing module, and the integrated main processing module are connected by the internal bus network, and the recording module is connected with the integrated main processing module;
  • the I/O interface module collects/outputs various bus signals and switch signals
  • the radar processing module provides a virtual computing simulation computing environment for simulating/simulating the operation of the radar system
  • the target processing module provides a virtual confrontation environment
  • the electronic warfare processing module provides active/passive electronic countermeasure related processing
  • the weapon processing module provides a virtual computing simulation computing environment for realizing virtual external management of virtual weapons, virtual weapons, and virtual weapon fire control solving functions;
  • the integrated main processing module provides a main processing computing environment for product internal data exchange, task scheduling, and unified product maintenance.
  • the module also undertakes to write data to the data card, load task data, and distribute task data to various related functional modules. Communication function with the support device;
  • the recording module is used to store task planning data for embedded tactical training and to record data generated during flight training.
  • the avionics system is connected to the I/O interface module.
  • the power module provides power to the tactical training system.
  • the embedded tactical training computer adopts the onboard bus structure of the onboard computer.
  • the main tasks are the processing of large quantities of data, real-time acquisition and reception of bus data.
  • the main processing data includes virtual targets, virtual radars, virtual weapons, virtual radar alarms, etc.
  • the product is designed into multiple independent hardware functional modules, each The processing of a class of functions uses a high-performance computer module as its dedicated processing module, which monopolizes the CPU mode, and disperses a large number of computational tasks in the product, and the main processing module completes task scheduling, work distribution, and data recording.
  • An embedded training system built on top of this architecture has the following features:
  • the fighter/trainer with this embedded training system has the following training capabilities:
  • the invention is a novel combat/training machine tactical training system configuration. Adopting the distributed modular tactical training system design concept, based on high-bandwidth, delay-determined, high-reliability, and extensible full-duplex switched Ethernet bus data network, using back-board bus structure for virtual in embedded tactical training Data such as targets, virtual radars, virtual weapons, and virtual radar alarms are processed in large quantities, and bus data is collected and transmitted in real time.
  • the present invention is designed into a plurality of independent hardware functional modules, each of which uses a high-performance computer module as its dedicated processing module, monopolizing the CPU mode, and each of the products A large amount of computing work is dispersed, and the main processing module completes task scheduling, work distribution, and data logging.
  • the invention is beneficial to the reasonable and effective configuration and modular management of the processing resources of the embedded tactical training system, is beneficial to the expansion and tailoring of the system, is beneficial to adopting the commercial price product (COTS) technology, is beneficial to the system upgrade, and can reduce The full life cycle cost of the system facilitates system reconstruction and fault tolerance and improves system reliability.
  • COTS commercial price product
  • Figure 1 is a block diagram showing the structure of the present invention
  • 1-I/O interface module 2-radar processing module; 3-target processing module; 4-weapon processing module; 5--electronic warfare processing module; 6-integrated main processing module; 7-recording module; Power module.
  • a distributed modular embedded tactical training system comprising an I/O interface module 1, a radar processing module 2, a target processing module 3, a weapon processing module 4, an electronic warfare processing module 5, an integrated main processing module 6, and a recording module 7, the power module 8;
  • the above I/O interface module 1, the radar processing module 2, the target processing module 3, the weapon processing module 4, the electronic warfare processing module 5, and the integrated main processing module 6 are connected by an internal bus network, and the recording module 7 and the integrated The main processing module 6 is connected;
  • the I/O interface module 1 acquires/outputs various bus signals and switch signals;
  • the radar processing module 2 provides a virtual computing simulation computing environment for simulating/simulating the operation of the radar system
  • the target processing module 3 provides a virtual confrontation environment
  • the electronic warfare processing module 5 provides active/passive electronic countermeasure related processing
  • the weapon processing module 4 provides a virtual computing environment for virtual weapons to implement virtual Virtual plug-in management of virtual weapons, virtual weapons, virtual weapon fire control solution function;
  • the integrated main processing module 6 provides a main processing computing environment for product internal data exchange, task scheduling, and unified product maintenance.
  • the module also undertakes to write data to the data card, load task data, and distribute task data to each relevant functional module.
  • And communication equipment support functions.
  • the recording module 7 is configured to store task planning data of the embedded tactical training and record data generated during the flight training process.
  • the avionics system is connected to the I/O interface module 1.
  • the power module 8 provides power to the tactical training system.
  • the embedded tactical training system connects the functional modules together by the internal bus network to realize the arithmetic processing and centralized control of the embedded tactical training system.
  • the configuration of the distributed modular embedded tactical training system is shown in Figure 1.
  • Modules are independent computational processing modules.
  • the integrated main processing module functions as the control core of the embedded tactical training system for the virtual target, virtual radar, virtual electronic warfare, virtual weapon module input and output scheduling, and information interaction with the avionics display control system/data link. .

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Abstract

一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，属于飞机设计技术领域。它包括I/O接口模块（1）、雷达处理模块（2）、目标处理模块（3）、武器处理模块（4）、电子战处理模块（5）、综合主处理模块（6）、记录模块（7）、电源模块（8）；由内总线网络将I/O接口模块（1）、雷达处理模块（2）、目标处理模块（3）、武器处理模块（4）、电子战处理模块（5）、综合主处理模块（6）连接在一起，记录模块（7）与综合主处理模块（6）连接；通过模块化资源共享和分布式处理等技术，使各功能模块能独立运行，但通过内总线又能形成一个有机整体，达到系统资源的高度共享和最佳的整体效能，以实现嵌入式战术训练系统的训练效能与性能、可使用性、保障性和寿命周期费用的平衡。

Description

分布式模块化嵌入式战术训练系统 技术领域
本发明涉及一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，属于飞机设计技术领域。
背景技术
目前国际上，教练机的战术训练系统多种功能一般采用独立计算模块进行数据处理。随着嵌入式战术训练系统传感器、武器、电子战、目标复杂程度越来越高，对嵌入式战术训练系统的计算能力、可靠性、扩展性提出了更高的要求，传统的集成式嵌入式战术训练处理单元不能完全满足训练系统的使用需求，且目前的实时操作系统不具有故障隔离功能，一旦一个任务进程出错，会蔓延到整个战术训练软件，从而严重影响嵌入式战术训练功能。
目前，国内在航空领域，还没有真正意义上实现嵌入式战术训练，相应在分布式模块化嵌入式训练系统构型领域尚处于空白。因此，有必要开展分布式模块化嵌入式训练系统构型开发。
发明内容
本发明目的在于提供一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，鉴于战斗/教练机的嵌入式战术训练的技术特征，其对训练的可靠性提出了越来越高的要求。本发明针对嵌入式战术训练系统的功能特点，把训练系统的虚拟目标、虚拟雷达、虚拟电子战、虚拟武器、综合主处理等功能及相应设备，通过模块化资源共享和分布式处理等技术，使各功能模块能独立运行，但通过内总线又能形成一个有机整体，达到系统资源的高度共享和最佳的整体效能，以实现嵌入式战术训练系统的训练效能与性能、可使用性、保障性和寿命周期费用的平衡。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，它包括I/O接口模块、雷达处理模块、目标处理模块、武器处理模块、电子战处理模块、综合主处理模块、记录模块、电源模块；
由内总线网络将上述I/O接口模块、雷达处理模块、目标处理模块、武器处理模块、电子战处理模块、综合主处理模块连接在一起，所述记录模块与综合主处理模块连接；
所述I/O接口模块采集/输出多种总线信号和开关量信号；
所述雷达处理模块提供虚拟武器的仿真运算环境，用于模拟/仿真雷达系统的工作；
所述目标处理模块提供虚拟对抗环境；
所述电子战处理模块提供有源/无源电子对抗相关处理；
所述武器处理模块提供虚拟武器的仿真运算环境，用于实现虚拟武器的虚拟外挂管理、虚拟武器、虚拟武器火控解算功能；
综合主处理模块提供主处理运算环境，用于产品内部数据的交换、任务调度和产品的统一维护，模块还承担向数据卡写入数据、加载任务数据、将任务数据分发给各相关功能模块、与保障设备通信功能；
记录模块用于存储嵌入式战术训练的任务规划数据以及记录飞行任务训练过程中产生的数据。
进一步的，航电系统与I/O接口模块连接。
进一步的，电源模块为该战术训练系统提供电源。
嵌入式战术训练计算机采用背板总线结构的机载计算机，主要任务是大批量数据的处理、总线数据的实时采集和收发。主要处理的数据包括虚拟目标、虚拟雷达、虚拟武器、虚拟雷达告警等，基于功能部件独立性设计的原则，将产品设计成多个独立的硬件功能模块，每 一类功能的处理都采用高性能的计算机模块作为其专用的处理模块，独占CPU模式，将产品中各种大量的运算工作分散完成，并由主处理模块完成任务调度、工作分配以及数据记录。
建立在此种架构之上的嵌入式训练系统具备如下功能：
1、虚拟目标仿真；
2、机载传感器仿真；
3、空空/空地武器仿真；
4、虚拟外挂仿真；
5、电子战仿真。
加装此种架构嵌入式训练系统的战斗机/教练机具备下列训练能力：
1、机载传感器操作及战术应用训练；
2、武器操作及战术应用训练；
3、作战态势综合感知训练；
4、电子战操作及战术应用训练。
本发明的有益效果：
本发明是一种新型的战斗/教练机战术训练系统构型。采用分布式模块化战术训练系统设计理念，基于高带宽、延迟确定、高可靠性、扩展性好的全双工交换式以太网总线数据网络，采用背板总线结构对嵌入式战术训练中的虚拟目标、虚拟雷达、虚拟武器、虚拟雷达告警等数据进行大批量数据的处理，对总线数据进行实时采集和收发。
基于功能部件独立性设计的原则，将本发明设计成多个独立的硬件功能模块，每一类功能的处理都采用高性能的计算机模块作为其专用的处理模块，独占CPU模式，将产品中各种大量的运算工作分散完成，并由主处理模块完成任务调度、工作分配以及数据记录，实现 嵌入式战术训练系统多模块间的资源共享、信息共享和分布式计算处理。本发明有利于进行嵌入式战术训练系统的处理资源合理有效配置与模块化管理、有利于系统的扩充和剪裁、有利于采用商用货价产品(COTS)技术、有利于系统的升级，并能降低系统的全寿命周期成本，便于实现系统的重构与容错，提高系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图中：1-I/O接口模块；2-雷达处理模块；3-目标处理模块；4-武器处理模块；5-电子战处理模块；6-综合主处理模块；7-记录模块；8-电源模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述：
一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，它包括I/O接口模块1、雷达处理模块2、目标处理模块3、武器处理模块4、电子战处理模块5、综合主处理模块6、记录模块7、电源模块8；
由内总线网络将上述I/O接口模块1、雷达处理模块2、目标处理模块3、武器处理模块4、电子战处理模块5、综合主处理模块6连接在一起，所述记录模块7与综合主处理模块6连接；
所述I/O接口模块1采集/输出多种总线信号和开关量信号；
所述雷达处理模块2提供虚拟武器的仿真运算环境，用于模拟/仿真雷达系统的工作；
所述目标处理模块3提供虚拟对抗环境；
所述电子战处理模块5提供有源/无源电子对抗相关处理；
所述武器处理模块4提供虚拟武器的仿真运算环境，用于实现虚 拟武器的虚拟外挂管理、虚拟武器、虚拟武器火控解算功能；
综合主处理模块6提供主处理运算环境，用于产品内部数据的交换、任务调度和产品的统一维护，模块还承担向数据卡写入数据、加载任务数据、将任务数据分发给各相关功能模块、与保障设备通信功能。
记录模块7用于存储嵌入式战术训练的任务规划数据以及记录飞行任务训练过程中产生的数据。
航电系统与I/O接口模块1连接。
电源模块8为该战术训练系统提供电源。
嵌入式战术训练系统由内总线网络将各分功能模块连接在一起，实现嵌入式战术训练系统的运算处理、集中控制，分布式模块化嵌入式战术训练系统构型如图1所示，各功能模块均为独立的计算处理模块。综合主处理模块作为嵌入式式战术训练系统全系统的控制核心实现对虚拟目标、虚拟雷达、虚拟电子战、虚拟武器模块的输入输出调度、与航电显控系统/数据链的信息交互等功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

  1. 一种分布式模块化嵌入式战术训练系统，其特征在于：它包括I/O接口模块(1)、雷达处理模块(2)、目标处理模块(3)、武器处理模块(4)、电子战处理模块(5)、综合主处理模块(6)、记录模块(7)、电源模块(8)；
    由内总线网络将上述I/O接口模块(1)、雷达处理模块(2)、目标处理模块(3)、武器处理模块(4)、电子战处理模块(5)、综合主处理模块(6)连接在一起，所述记录模块(7)与综合主处理模块(6)连接；
    所述I/O接口模块(1)采集/输出多种总线信号和开关量信号；
    所述雷达处理模块(2)提供虚拟武器的仿真运算环境，用于模拟/仿真雷达系统的工作；
    所述目标处理模块(3)提供虚拟对抗环境；
    所述电子战处理模块(5)提供有源/无源电子对抗相关处理；
    所述武器处理模块(4)提供虚拟武器的仿真运算环境，用于实现虚拟武器的虚拟外挂管理、虚拟武器、虚拟武器火控解算功能；
    综合主处理模块(6)提供主处理运算环境，用于产品内部数据的交换、任务调度和产品的统一维护，模块还承担向数据卡写入数据、加载任务数据、将任务数据分发给各相关功能模块、与保障设备通信功能；
    记录模块(7)用于存储嵌入式战术训练的任务规划数据以及记录飞行任务训练过程中产生的数据。
  2. 根据权利要求1所述的分布式模块化嵌入式战术训练系统，其特征在于：航电系统与I/O接口模块(1)连接。
  3. 根据权利要求1所述的分布式模块化嵌入式战术训练系统，其特征在于：电源模块(8)为该战术训练系统提供电源。
PCT/CN2017/116201 2017-05-02 2017-12-14 分布式模块化嵌入式战术训练系统 WO2018201729A1 (zh)

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