Устройство для управления применением летательных аппаратов

 

Изобретение относится к области техники, занимающейся разработкой автоматизированных систем построения предполетной маршрутизации самолетов и других летательных аппаратов в заранее разрешенную зону его приведения, предотвращающих их несанкционированное применение недоброжелателем. Техническим результатом является предотвращение несанкционированного формирования маршрутов полетов самолетов и других летательных аппаратов, приводящих в точку, лежащую за пределами разрешенной зоны приведения. В устройство для управления применением летательных аппаратов, содержащее блок получения информации о положении цели, блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов, а также блок выработки управляющих сигналов для обеспечения применения летательных аппаратов, включающий в себя процессор, блоки памяти, сопряженные с ним через общую шину, регистр кодов формируемых сигналов и блок коммутации, сопряженный с приемниками сигналов бортовой системы управления, введен блок хранения параметров зоны разрешенного применения летательных аппаратов и дополнительный блок памяти с размещенной в нем программой определения принадлежности координат цели к заданной зоне разрешенного применения летательных аппаратов. Применение предлагаемого технического решения исключает возможность несанкционированного применения летательных аппаратов в зоне ответственности района базирования. 2 ил.

Изобретение относится к области техники, занимающейся разработкой систем, обеспечивающих автоматизированную подготовку к применению летательных аппаратов различных видов базирования и назначения (противотанковых, противовоздушных, противокорабельных и др.).

Известно значительное количество систем, обеспечивающих предстартовую подготовку к применению боеприпасов для поражения точечных и площадных целей: патенты США 5096139, 5275354, 4611711, 5042743, патент Германии 4132233, заявка ФРГ 053734758, патенты России 2151359, 2109247, 2113679.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления применением летательных аппаратов по патенту России 2151359 (МКИ F 41 G 7/00), содержащее блок получения информации о положении цели, блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первую схему И, второй вход которой соединен с первым выходом счетчик импульсов, блок выборки информации о параметрах цели, первый вход которого соединен с выходом блока получения информации о положении цели, блок хранения информации о параметрах цели и группа элементов И, выходом подключенная к входу оперативного запоминающего устройства бортовой вычислительной системы летательного аппарата, блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающий применение летательных аппаратов, выполненный в виде процессора с узлом прерывания, первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, выходами соединенных через общую шину с первым информационным входом процессора, к второму информационному входу которого подключен формирователь адресов, регистра кодов формируемых сигналов, содержащего n-размерную группу элементов памяти, коммутационного блока, содержащего n-размерную группу коммутационных элементов, входы которых соединены соответственно с выходами элементов памяти регистра кодов формируемых сигналов, а выходы - с соответствующими входами n-размерной группы приемников сигналов системы управления летательного аппарата, k-входовой системы И, к входам которой подключены k выходов элементов памяти подготовительных сигналов регистра кодов формируемых сигналов, а выход которой подключен к входу формирователя адресов, к первому входу узла прерывания процессора и к второму входу группы элементов И блока тактического управления, при этом в первом блоке памяти размещены паспортные данные летательного аппарата и ключи криптографического преобразования, во втором - программа формирования подготовительных сигналов, в третьем - закриптографированная программа формирования завершающих сигналов для применения летательных аппаратов, в четвертом - программа обратного криптографического преобразования, информационный выход процессора соединен с входом регистра кода формируемых сигналов, а к второму входу узла прерывания процессора подключен второй выход системы запуска летательных аппаратов.

Рассматриваемое в качестве прототипа устройство решает задачу исключения несанкционированного применения летательных аппаратов путем криптографической защиты его программного обеспечения без привязки к району базирования.

Целью настоящего изобретения является предотвращение несанкционированного применения летательных аппаратов с учетом привязки к зоне ответственности в районе базирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для управления применением летательных аппаратов, содержащее блок получения информации о положении цели, блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, схему И, второй вход которой соединен с первым выходом системы применения летательных аппаратов, счетчик импульсов, блок выборки информации о параметрах цели, блок хранения информации о параметрах цели, а также группу элементов И, выходом подключенных к входу оперативного запоминающего устройства бортовой вычислительной системы летательного аппарата, блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательных аппаратов, содержащий процессор с узлом прерывания, регистр кодов формируемых сигналов, содержащий n-размерную группу элементов памяти, коммутационный блок, содержащий n-размерную группу коммутационных элементов, входы которых соединены соответственно с выходами элементов памяти регистра кодов формируемых сигналов, а выходы соединены с соответствующими входами приемников сигналов бортовой системы управления летательным аппаратом, первый, второй и третий блоки памяти выходами соединенных через общую шину с первым информационным входом процессора, при этом в первом блоке памяти размещена программа формирования подготовительных сигналов, во втором - программа формирования завершающих сигналов для применения летательных аппаратов, а вход узла прерывания процессора подключен к второму выходу системы запуска летательных аппаратов, в блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов введен блок хранения параметров зоны разрешенного применения летательных аппаратов, выходом соединенный через общую шину с первым информационным входом процессора с узлом прерывания, а блок хранения информации о параметрах цели соединен со вторым информационным входом процессора с узлом прерывания блока выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательных аппаратов, в блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательных аппаратов, введена группа элементов И, выходом подключенная к входу регистра кодов формируемых сигналов, а входом - к информационному выходу процессора, при этом в третьем блоке памяти размещена программа определения принадлежности координат цели к заданной зоне разрешенного применения летательных аппаратов, а управляющий выход процессора соединен со вторыми входами групп элементов И блока тактического управления и блока выработки управляющих сигналов для обеспечения применения летательных аппаратов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для управления применением летательных аппаратов; па фиг.2 - схема подхода летательного аппарата к зоне разрешенного применения.

Устройство для управления применением летательных аппаратов содержит в себе блок получения информации о положении цели 1, блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов 2, включающий в себя генератор тактовых импульсов 3, первую схему И 4, счетчик импульсов 5, блок выборки информации о параметрах цели 6, блок хранения информации о параметрах цели 7, группу элементов И 8, блок хранения параметров зоны разрешенного применения летательных аппаратов 9, блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающий применение летательных аппаратов 10, включающий в себя процессор с узлом прерывания 11, регистр кодов формируемых сигналов 12, содержащий n-размерную группу элементов памяти 13₁, 132...13_n, коммутационный блок 14, содержащий n-размерную группу коммутационных элементов 15₁, 15₂... 15_n, вторая группа элементов И 16, первый 17, второй 18, третий 19 блоки памяти; n-размерная группа приемников сигналов бортовой системы управления летательного аппарата 20₁, 20₂...20_n, оперативное запоминающее устройство бортовой вычислительной системы 21; 22, 23, 24, 25 - входы устройства; 26 - общая шина.

Устройство работает следующим образом. Перед применением как самолетов, так и других видов летательных аппаратов производится построение маршрутизации полета. Для самолетов это может быть обеспечено как в рамках предполетной штурманской подготовки с располагаемым составом навигационного обеспечения, так и с использованием автоматизированных систем, включающих в свой состав вычислительные средства, сопряженные с обеспечивающими системами (навигационные, системы предупреждения столкновения, цифровые карты местности и др.). Во всех видах построения предполетной маршрутизации для всех видов летательных аппаратов обязательными являются координаты места начала функционирования (взлета) и координаты зоны (точки) приведения (для самолетов - аэродром или система аэродромов, для других типов летательных аппаратов - площадная или точечная цель, которая в общем случае может перемещаться). Доведение характеристик точки (зоны) приведения может доставляться лицу, принимающему решение, например, по речевому радиоканалу (диспетчер - командиру летательного аппарата). В процессе полета эти исходные данные могут изменяться (посадка на другой аэродром по метеоусловиям, технические неполадки, обход грозы и др.). Возможны и другие каналы поступления информации о положении цели, которая заносится в блок 1 по входу 23. По получению ее должностное лицо, принимающее решение, отдает приказ на проведение предполетной маршрутизации для обеспечения приведения летательного аппарата в разрешенную зону приведения.

Из системы запуска летательных аппаратов по входу 24 подается разрешающий сигнал на второй вход схемы 4 И (например, нажатием командиром клавиши "Целеуказание") и тактовые импульсы из генератора 3 тактовых импульсов начинают поступать на вход счетчика 5 импульсов. При его переполнении на выходе счетчика 5 появляется сигнал переполнения, который поступает на вход блока выборки информации о параметрах цели 6, а сам счетчик обнуляется и начинает вновь отсчет поступающих импульсов. Блок выборки информации 6 по поступлению сигнала переполнения из счетчика 5 из всего содержимого блока получения информации о положении цели выбирает по заданному алгоритму часть информации, которая входит в состав задания на применение летательных аппаратов определенного класса и записывает ее в блок хранения информации о параметрах цели 7 (например, информация о государственной принадлежности цели нужна командиру только для принятия решения на стрельбу или на ее отмену). Не снижая общности размышлений, предположим, что в состав этой информации входят координаты цели, пеленг и дальность до нее. При очередном переполнении счетчика 5 отмеченная процедура повторяется. При этом содержание блока 7 может изменяться (например, цель приближается). При входе цели в зону досягаемой дальности располагаемого класса летательных аппаратов по входу 22 на вход узла прерывания процессора 11 подается сигнал из системы запуска летательных аппаратов (например, нажатием командиром клавиши "Предстартовая подготовка и применение летательных аппаратов"). После обработки прерывания процессор 11 передает управление на программу определения принадлежности координат цели к заданной зоне разрешенного применения летательных аппаратов, размещенной в блоке памяти 19. Процессор с узлом прерывания 11, реализуя эту программу, считывает из блока 7 хранения информации о параметрах цели текущие координаты цели x_ц, y_ц, а из блока 9 хранимые в нем параметры зоны разрешенного применения летательных аппаратов. Не снижая общности размышлений, представим зону разрешенного применения летательных аппаратов в виде аппроксимационного выпуклого многоугольника (см. фиг.2). Его описание можно представить в виде координат точек углов в земной (x_i, y_i, где для рассматриваемого пятиугольника i=5) или в географической системе координат (ϕ_i, λ_i) (преобразование из одной системы координат в другую и обратно здесь не рассматриваем в силу общеизвестности), а также совокупностью уравнений линий, каждая из которых проходит через две смежные точки с известными координатами или через одну в заданном направлении. Возможные варианты описаний уравнений линий изложены, например, в книге И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев "Справочник по математике", из-во "Наука", 1964 г., стр.202, 203. Для однозначности используем уравнение прямой в нормальном виде: x•cosα+y•sinα-P = 0 (1) где α - угол, образованный с осью ОХ перпендикуляром к прямой из начала координат; Р - расстояние от прямой до начала координат.

При этом расстояние от точки с известными координатами (например, координатами цели x_ц, y_ц) до прямой (например, до первой из пяти в нашем случае) определяется соотношением: d₁ = x_ц•cosα₁+y_ц•sinα₁-P₁ = 0 (2) При этом d>0, если точка цели (x_ц, y_ц) и начала координат лежат по разные стороны от данной прямой и d<0 в противном случае. Таким образом, параметры зоны разрешенного применения летательных аппаратов, размещенные в блоке 9, имеют состав: cosα_i, sinα_i, P_i, знак "d_i" (где i - количество линий, аппроксимирующих зону разрешенного применения летательных аппаратов, в данном случае i= 5). Эти зоны формируются для каждого конкретного места дислокации пусковой установки и географии предполагаемого театра военных действий, а отмеченная выше соответствующая совокупность параметров заносится в блок 9 по входу 25 устройства. Процессор 11, имея в своей памяти текущие координаты цели (x_ц, y_ц), поочередно выбирает из блока 9 параметры линий, аппроксимирующих зону разрешенного применения летательных аппаратов, и вычисляет по соотношению (2) дальности d_i(i=1...5) и их знаки и по значениям последних определяет принадлежность точки цели этой области. В рассматриваемом конкретном примере условиями этой принадлежности будут: d₁>0 d₂<03<04<0
5>0 (3)
Возможны и другие алгоритмы определения принадлежности точки цели заданной области разрешенного применения летательных аппаратов.

При выполнении условий (3) на выходе процессора 11 с узлом прерывания формируется сигнал, который поступает на вторые входы групп элементов И 8 и 16, а он переходит на выполнение программы формирования последовательности подготовительных сигналов, размещенной в первом блоке памяти 17 и адрес (имя) которой записано в конце программы, размещенной в блоке памяти 19. При поступлении сигнала из процессора 11 на второй вход группы элементов И 8 последний открывается и информация о текущих параметрах цели из блока 7 поступает в оперативное запоминающее устройство 21 бортовой вычислительной системы для последующей реализации необходимой траектории полета к цели. При реализации процессором программы, размещенной в первом блоке памяти 17, происходит формирование последовательности выдачи подготовительных сигналов в соответствии с общей циклограммой применения летательных аппаратов. Подготовительные сигналы - это та группа сигналов, поступающих на борт летательного аппарата, после прохождения которых еще допускается отмена старта летательного аппарата и перевод его в исходное состояние (включение наддува бака летательного аппарата, включение вентилятора обдува приборного отсека и др.). Процессор 11 в соответствии с этой программой в определенные моменты времени формирует коды сигналов и через свой информационный выход и через группу элементов И 16 (которая к этому моменту после подачи на ее второй вход разрешающего сигнала является открытой) записывает их в регистр кодов формируемых сигналов 12. Например, при сформированном коде 1000...0 "1" записывается только в элемент памяти 13₁ (в ос тальные элементы записываются "0"). Этот электрический сигнал поступает на вход коммутационного элемента 15₁. Последний увеличивает мощность сигнала до необходимого уровня и задействует первый бортовой приемник сигнала летательного аппарата 20₁.

По завершению выдачи подготовительных команд процессор 11 с узлом прерывания переходит к выполнению программы формирования и выдачи завершающих сигналов, размещенной во втором блоке памяти 18, и производится реализация этой программы по формированию сигналов на завершение предстартовой подготовки и применения летательных аппаратов (например, переход на бортовое электропитание, снятие блокировки с боевого заряда, запуск двигателя и т.д.).

При невыполнении условий (3), т.е. когда цель находится вне заданной зоны разрешенного применения летательных аппаратов, на вторые входы групп элементов И 8 и 16 не поступят разрешающие сигналы, они будут закрыты и не пропустят ни подготовительные, ни завершающие сигналы для обеспечения применения летательного аппарата на соответствующие приемники сигналов его системы управления, а также не будет записана информация о параметрах цели из блока 7 в оперативное запоминающее устройство 21 бортовой вычислительной системы летательного аппарата. Старт летательного аппарата не состоится.

Применение предлагаемого технического решения исключает возможность применения летательных аппаратов вне заранее заданных географических зон театров военных действий.

В дополнение к отмеченному эффекту при вводе в блок 9 по входу 25 фиктивных зон разрешенного применения летательных аппаратов ошибочные действия операторов при учебно-тренировочных работах не приведут к несанкционированному пуску из-за невыполнения условий (3).

Формула изобретения

Устройство для управления применением летательных аппаратов, содержащее блок получения информации о положении цели, блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, схему И, второй вход которой соединен с первым выходом системы запуска летательных аппаратов, счетчик импульсов, блок выборки информации о параметрах цели, первый вход которого соединен с выходом блока получения информации о положении цели, блок хранения информации о параметрах цели, а также группу элементов И, выходом подключенных ко входу оперативного запоминающего устройства бортовой вычислительной системы летательного аппарата, блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательного аппарата, содержащий процессор с узлом прерывания, регистр кодов формируемых сигналов, содержащий n-размерную группу элементов памяти, коммутационный блок, содержащий n-размерную группу коммутационных элементов, входы которых соединены соответственно с выходами элементов памяти регистра кодов формируемых сигналов, а выходы соединены с соответствующими входами приемников сигналов бортовой системы управления летательным аппаратом, первый, второй и третий блоки памяти, выходами соединенные через общую шину с первым информационным входом процессора, при этом в первом блоке памяти размещена программа формирования подготовительных сигналов, во втором - программа формирования завершающих сигналов для применения летательных аппаратов, а вход узла прерывания процессора подключен ко второму выходу системы запуска летательных аппаратов, отличающееся тем, что в блок тактического управления для обеспечения применения летательных аппаратов введен блок хранения параметров зоны разрешенного применения летательных аппаратов, выходом соединенный через общую шину с первым информационным входом процессора с узлом прерывания, а блок хранения информации о параметрах цели соединен со вторым информационным входом процессора с узлом прерывания блока выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательных аппаратов, в блок выработки управляющих сигналов, обеспечивающих применение летательных аппаратов, введена группа элементов И, выходом подключенная ко входу регистра кодов формируемых сигналов, а входом - к информационному выходу процессора, при этом в третьем блоке памяти размещена программа определения принадлежности координат цели к заданной зоне разрешенного применения летательных аппаратов, а управляющий выход процессора соединен со вторыми входами групп элементов И блока тактического управления и блока выработки управляющих сигналов для обеспечения применения летательных аппаратов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2