CC BY
19
Mr Srđan Mitrović,
kapetan I klase, dipl. inž.
Vojna akademija, Beograd
dr Marinko Aleksić,
potpukovnik, dipl. inž. MTRZ „Sava Kovačević“, Tivat
mr Zoran Đorđević,
potpukovnik, dipl. inž.
Ministarstvo odbrane Crne Gore, Podgorica
MODIFIKACIJA RAČUNARSKOG DELA BRODSKOG PROTIVPODMORNIČKOG SISTEMA
UDC: 629.5.017.3 : 623.46] : 004.031.43
Rezime:
U radu je prikazana modifikacija analognog brodskog sistema za izvršenje protivpod-morničkog napada. S obzirom na to da su analogne računarske komponente sistema zastare-le, a da se većina senzora i izvršnih sklopova može zadržati, modifikacija analognog protiv-podmorničkog računara je i primarni cilj rada. Prikazan je postupak analize i projektovanja novog sistema, kao i rešavanje ključnih problema sa posebnim osvrtom na rad sistema u re-alnom vremenu. Rezultati istraživanja i testiranje funkcija sistema detaljno su analizirani. Postavljeni primarni ciljevi: povećanje efikasnosti, jednostavnije rukovanje i integracija funkcija - uspešno su ostvareni.
Ključne reči: sistem za rad u realnom vremenu, modifikacija, sistem za upravljanje vatrom, testiranje sistema, analogni sistem.
DETERMINING COMPUTER PART OF SHIP’S ANTISUBMARINE SYSTEM MODIFICATION
Summary:
Paper presents modification of analog ship’s antisubmarine system. In regard to fact that analog computer’s components are obsolete, and most of the sensors and actuators can be kept, modification of the analog computer is the primary goal of this paper. System analyses and design procedures and key problem solving are given, with special observation to real-time system functions. Research results and test of system functions are presented and analyzed in detail. Primary goals: increased efficiency, simplified handling and function integration are successfully realized.
Key words: real-time system, modification, weapon control system, system testing, analog system.
Uvod
Modernizacija postojećih zastarelih sistema kao alternativa nabavci novih sistema je svetski trend u mnogim oruža-nim snagama u svim vidovima. Najčešći razlog je nemogućnost ili neisplativost na-bavke novog sistema. Ugrađeni brodski protivpodmornički (PPd) sistem pripada starijoj generaciji i pruža dobre osnove za modernizaciju, jer su mnoge komponente
sistema još uvek funkcionalne i u dobrom stanju. Sistem se sastoji od senzora (sonar), konzole za praćenje podvodne situa-cije, protivpodmorničkog analognog raču-nara i lansera dubinskih raketnih bombi. Senzor i izvršni deo sistema (lanseri) jesu komponente koje se zadržavaju, zbog svojih specifičnosti i još uvek dobrog sta-nja, dok su analogna računarska i upra-vljačka komponenta zastarele i odabrane za primarni predmet modernizacije.
308
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
Cilj modemizacije je kraće vreme odziva sistema, tj. povećanje efikasnosti, integracija funkcija, povećana pouzda-nost u radu, jednostavnije rukovanje, vre-mensko skraćenje obuke operatera koji je ranije posluživao analogni računar, sma-njenje broja operatera, mogućnost pove-zivanja sa drugim sistemima novije gene-racije, olakšana rekonstrukcija i analiza prethodnih situacija (na starom sistemu podaci se snimaju metodom bušenja pa-pira), olakšano i jeftinije održavanje.
Modifikacija se ne bi izvela nad celim sistemom već samo na pojedinim podsiste-mima, bilo njihovim modifikovanjem, bilo zamenom. U ovom radu akcenat je dat na opisu modifikacije i zamene računarskog dela sistema proverenom komercijalnom tehnologijom (engl. - commercial off-the-shelf), koja se široko primenjuje u praksi. Time se smanjuju troškovi razvoja sistema,
pošto se preskače finansiranje faza ispitiva-nja i razvoja u životnom ciklusu sistema [1]. Softver i hardver opšte dostupne PC tehno-logije je veoma napredovao u smislu kvali-teta i jednostavnosti rada, uz korišćenje raz-ličitih grafičkih interfejsa. Sistemi su otvo-reni za nadogradnju, što znatno smanjuje kompletnu cenu informatičke tehnologije i zavisnost od određenog isporučioca.
Analiza i projektovanje
Stari sistem koristi analogni računar, koji rešava strogo namenske zadatke, sa ograničenom tačnošću, ali u realnom vre-menu. Moguće je pratiti jedan cilj, a para-metri za njegovo gađanje uvode se u lan-ser raketnih dubinskih bombi (RDB). Vreme pouzdanog rada sistema je ograni-čeno, sa značajnim opadanjem tačnosti pri produženom radu. Da bi borbeni sistem
Sl. 1 — „Dataflow diagram “ sistema
Skraćenice: RDB — raketna dubinska bomba, PUVN—puni ugao vertikalnog navođenja, PUHN—puni ugao horizontalnog navođenja, TMA — parametri kretanja cilja (engl. — Target Motion Analysis), KIS — komandno informacioni sistem
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
309
mogao funkcionisati i izvan ovog vremen-skog ograničenja, ugrađena je mogućnost ručnog uvođenja parametara gađanja.
Ostale karakteristike starog sistema su: veća potrošnja energije, veliki gabari-ti, zastarelost sklopova i komponenti, što predstavlja problem za njihovo održava-nje i nabavku rezervnih delova [1].
Zamena analognog računara računa-rom na bazi personalnog računara je, u stvari, osnovna ideja ovog projekta, a svi ostali zadaci proizilaze iz njega.
Na sl. 1 prikazan je dijagram toka po-dataka najopštijeg nivoa računarskog de-la sistema, bez specifikacija za korisnički grafički interfejs. Može se zaključiti da je sistem veoma kompleksan i spregnut sa različitim senzorima. Da bi modernizo-vani sistem zadovoljio potrebe napada na podmornicu potrebno je rešiti ključne probleme [3]. To su: sprega sa analognim sistemima; interfejs čoveka sa sistemom; sinhronizacija elemenata sistema; rad si-stema u realnom vremenu.
Sprega sa analognim sistemima
Za uspešno određivanje parametara gađanja potrebno je u sistem uvesti para-metre o vlastitom brodu, cilju i okolini. Na osnovu izračunatih parametara gađa-nja upravlja se lanserima raketnih dubin-skih bombi. Odluka da se zadrže analog-ne komponente: deo elektromehanike uvođenja parametara u lansere; ugaoni davači (selsini i rezolveri), brodski sen-zori (sonar, brzinomer, žirokompas...) i strujni krug paljbe, nameće potrebu reša-vanja problema njihove sprege sa raču-narskim delom sistema. U tu svrhu kori-sti se paleta akvizicijskih i upravljačkih integrisanih kartica koje su korišćene u
modifikacijama drugih mornaričkih bor-benih sistema [4]. Analogne naponske veličine sa senzora (sonar, brzinomer, ži-rokompas) i ugaonih davača (selsini ili rezolveri) u elektromehaničkom bloku za unošenje parametara gađanja se, uz po-moć akvizicijskih kartica, konvertuju u digitalne vrednosti, na osnovu kojih al-goritam implementiran u mikrokontrole-ru kartice izračunava konkretnu brojnu vrednost očitane veličine. Na sl. 2 prika-zana je blok-šema akvizicije podataka sa senzora čije su izlazne informacije ana-logne veličine.
Upravljačka kartica sadrži digitalni regulator (realizovan na mikrokontroleru kartice) i drajver za jednosmerni motor ili motor naizmenične struje.
Pomenute kartice imaju mogućnosti serijske RS-232, TCP/IP i I2C komunika-cije sa ostatkom sistema. U zavisnosti od toga kome se prosleđuje informacija, bira se odgovarajući komunikacioni protokol. Na taj način obezbeđuju se svi neophod-ni ulazni podaci za modifikovani sistem.
Sl. 2 - Akvizicija podatka sa senzora
Interfejs čovek - sistem
Kao osnovna radna stanica odabrana je konzola zasnovana na komercijalnim personalnim računarima, nazvana PPd (protivpodmornička) konzola. Za opera-
310
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
tivni sistem je, prema zahtevu, odabran Linux sa X-Windowsom kao korisničkim grafičkim interfejsom, jer je besplatan i omogućava izvršavanje programske apli-kacije sa velikog broja različitih platfor-mi u mreži (Micro Vax, IBM RISC System 6000, Sun Sparc, Cray) [5], pa i sa MS-Windows platformi (uz instaliran XServer), a i veliki broj alata i kompajle-ra za program C/C++ je besplatan. Gra-fički interfejs realizovan je Xt stilom (predefinisane Xlib biblioteke), a koriš-ćeni su Xaw (Athena Widget Set) widge-ti. U kodu su definisani samo neophodni parametri widgeta, a ostali (dimenzije, boje, pozicija, font ...) definisani su uz pomoć alata Editres i smešteni u datote-ku tipa XResource. Na ovaj način omo-gućene su izmene izgleda grafičkog in-terfejsa bez ikakve izmene koda.
Projektovanje interfejsa čovek-si-stem izvršeno je nakon studiozne analize potreba korisnika. Sistem je projektovan tako da bude maksimalno jednostavan i
komforan za rad. Uzeti su u obzir svi ele-menti postupka za izvršenje napada na podmornicu. Grafički prikaz taktičke si-tuacije umnogome je sličan prikazu ana-logne konzole starog sistema, a poseduje i dodatne mogućnosti koje se jednostav-no koriste. Podaci o kretanju broda i uočenom cilju kontinuirano se uvode u sistem. Izračunavanje svih podataka za izvršenje gađanja se maksimalno auto-matizuje. Ispaljivanje raketnih dubinskih bombi iz sistema nije omogućeno, već se ta funkcija i dalje vrši preko strujnih krugova paljbe. Na sl. 3 prikazan je deo ko-risničkog grafičkog interfejsa. Broj ope-racija koje se mogu izvršavati preko ovog interfejsa je relativno mali i dozvo-ljava da se sve njegove funkcije nalaze u jednom prozoru.
Glavni prozor sastoji se od dve celine. Jedna služi za prikaz položaja cilja u odnosu na brod, a drugi deo za nadgleda-nje situacije i, po potrebi, za ručno uno-šenje pojedinih parametara.
1 - opseg prikazivanja, 2 - pramčanica, 3 - cilj (trag kretanja i vektor brzine), parameter Kg (kurs gađača)
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
311
Rad sistema u realnom vremenu
Rešavanje problema računanja pozi-cije u svakom trenutku i izvođenje pro-tivpodmorničkog napada spadaju u do-men problema koji se rešavaju u realnom vremenu. Brodski senzor kojim se osma-traju podvodni ciljevi je aktivan uređaj -sonar. On emituje akustičnu energiju u prostor, a na osnovu dela energije reflek-tovane od cilja dobije se odraz cilja na konzoli. Smer i daljina do cilja su podaci određeni sa tačnošću koja omogućava dovoljno precizno određivanje parameta-ra kretanja cilja.
Parametri kretanja cilja su: brzina cilja, kurs cilja, dubina cilja i pozicija.
Na osnovu podataka koje nam obez-beđuju senzori sistema (daljina do cilja, smer na cilj, kurs i brzina vlastitog bro-da), rešavanjem ne tako komplikovanih jednačina, kao rezultat se dobija kurs i brzina cilja. Mora se uvek voditi računa
0 tome da sonar određuje pravu daljinu do cilja (poznatu još i kao „kosa daljina“)
1 da je za izračunavanje horizontalne da-ljine do cilja neophodan podatak o dubini cilja, koji se ne može matematički izra-čunati, niti odrediti pomoću sonara ugra-đenog na brod. Dubina cilja se procenju-je kao taktički parametar; unapred se ma-nuelno postavlja i može se menjati to-kom izvođenja napada. Posledice velike greške u proceni dubine cilja jesu nepre-cizno određeni ostali parametri kretanja cilja, što dovodi do skoro sigurnog pro-mašaja. Dakle, modernizacijom se neće izgubiti uloga komandira sistema, čije će procene i dalje biti od suštinske važnosti za uspešnost napada.
Izračunavanje parametara za
gađanje
Parametri gađanja su, u stvari, i osnovni izlazni podaci računarskog dela sistema, a to su puni uglovi vertikalnog i horizontalnog navođenja. Puni ugao verti-kalnog navođenja (PUVN) jeste ugao iz-među vodene linije i smera ispaljenja ra-ketne bombe u vertikalnoj ravni, a puni ugao horizontalnog navođenja (PUHN) -ugao između smera severa i smera ispaljenja raketne bombe u horizontalnoj ravni.
Da bi se ovi uglovi izračunali, potreb-no je odrediti tačku susreta raketne bombe i vodene površine iznad cilja. Protivpodmor-nički projektil je raketna dubinska bomba. Projektil do cilja putuje kroz dva različita medija - vazduh i vodu. Za proračun uglova navođenja značajna je samo putanja projek-tila kroz vazduh, jer kroz vodu projektil putuje pod približno pravim uglom u odnosu na površinu, pogonjen raketnim motorom, do programirane dubine ili direktnog susre-ta sa ciljem, gde eksplodira. Za deo putanje cilja kroz vodu za proračun je potreban samo podatak o vremenu tonjenja raketne bombe do cilja.
Za određivanje tačke susreta neophod-no je poznavati parametre kretanja cilja, kretanja vlastitog broda, parametre raketne dubinske bombe, kao i atmosferske prilike (vetar, temperaturu i pritisak vazduha). Ka-da su poznate koordinate tačke susreta mo-guće je odrediti i uglove navođenja lansera, ali samo u onom koordinatnom sistemu u kojem je rešavan problem susreta - u koor-dinatnom sistemu stabilizovanog broda. Lanseri se moraju navoditi po uglovima koji se određuju u odnosu na palubu broda koji se valja. Zbog toga se stabilizovani uglovi navođenja preračunavaju u pune uglove na-
312
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
vođenja sa uračunatim valjanjem broda. Ta-ko dobijene vrednosti PUHN-a i PUVN-a prenose se u sistem upravljanja lanserima, koji ih zakreće u horizontalnoj i vertikalnoj ravni prema elementima iz računara.
Uglovi horizontalnog i vertikalnog navođenja lansera mogu se odrediti na dva načina: očitavanjem iz lookup tabele gađa-nja ili proračunom odgovarajućim formu-lama. Zbog tajnosti, tabele ili formule se ugrađuju u sistem tek pošto se odobri nje-gova ugradnja na objekat, pa su u radu analizirani samo parametri neophodni za izračunavanje parametara gađanja.
Sa stanovišta rada sistema u real-nom vremenu, matematički problem koji se rešava zahteva ograničen broj jedno-stavnih jednačina čije je vreme rešavanja konstantno, jer ne sadrže petlje. Za dobi-janje korektnog rešenja najvažnije je obezbediti vremensku relevantnost svih ulaznih podataka, što znači da svi ulazni podaci za jednačine moraju da se odnose na isto početno vreme [6]. Ulazne veliči-ne se generalno mogu podeliti na tri gru-pe (sl. 1): parametre cilja, parametre broda i parametre okoline.
Parametri okoline su u odnosu na ostale dve grupe sporo promenljivi, te ih nije potrebno korigovati za vreme prote-klo od njihovog poslednjeg unosa do tre-nutka u kojem se vrši proračun. Sa sadaš-njim brodskim senzorima ovi parametri mogu se uneti jedino ručno, pa je interval njihovog ažuriranja veliki.
Parametri cilja i parametri vlastitog broda sastoje se od grupe veličina (vektor brzine i položaj u prostoru), čija se vremen-ska relevantnost u okviru grupe postiže dvo-strukim baferovanjem [6], s obzirom na to da dolaze u „istom“ trenutku, ali sa različi-tih interfejsa. Za proračun tačke susreta potrebno je i parametre vlastitog broda i para-
metre cilja preračunati na vrednosti koje se odnose na trenutak ispaljenja raketne bom-be, što znači da se u proračun uvodi vreme proteklo od poslednjeg ažuriranja do trenut-ka ispaljenja. Zbog spore dinamike kretanja broda gađača i cilja, vreme od trenutka pro-računa do ispaljenja može se i zanemariti, što znači da je trenutak završetka proračuna istovremeno i trenutak ispaljenja. Da ovo zanemarivanje ne bi dovelo do greške, oči-gledno je da se lanseri u trenutku proračuna već moraju nalaziti u zadatom položaju. Parametri navođenja lansera iz računarskog dela kontinuirano se dovode do uređaja za upravljanje lanserima, kao što se i proračun tačke susreta vrši neprekidno. Očigledno je da se lansiranje raketnih bombi može izvrši-ti tek pošto se i vertikalni i horizontalni ugao lansera poklopi sa zadatim uglovima. Vreme potrebno za dovođenje lansera u po-ložaj za ispaljivanje od trenutka uključenja uređaja za upravljanje lanserima zavisi od položaja cilja u odnosu na brod, i reda je ne-koliko sekundi, nakon čega lanseri neprekidno „prate“ cilj na osnovu podataka pri-spelih iz PPD računara.
Upravljanje lanserima dubinskih
bombi
Odlika ovog sistema jeste da se akvizi-cija podataka sa senzora i zakoni automat-skog upravljanja servo sistemima lansera realizuju lokalno na nivou mikrokontrolera. Na sl. 4 prikazana je blok-šema uvođenja jednog parametra gađanja. Elektromehanič-ki blok sastoji se od jednosmernog motora ili motora naizmenične struje, analognog davača ugla (selsin ili rezolver), što određu-je tip akvizicijske i upravljačke kartice. Ko-munikacija između kartica odvija se po I2C protokolu. Računari konzola sa upravljač-kim i akvizicijskim karticama komuniciraju
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
313
po RS-233 protokolu (sa mogućnošću na-dogradnje na TCP/IP). Lokalna realizacija zakona upravljanja i akvizicije podataka rasterećuje saobraćaj ka PPd računaru i po-većava robustnost sistema. Zadavanje nare-đenih veličina, proveru njihovog odrađiva-nja i obnavljanje podataka sa senzora, PPd računar vrši puno dužom i ne tako fiksnom periodom.
Implementacija i verifikacija
Matematička složenost zadatka koji sistem rešava nije velika, ali broj ulaznih veličina i njihova priroda, interfejsi prema različitim analognim sklopovima i veliki značaj zadatka koji se rešava, čine ga kom-pleksnim. Zbog toga je softver implemen-tiran i testiran postepeno i modularno, sa završnim testiranjem svih funkcija sistema.
Hardver za testiranje
Prvi složeniji zadatak koji je reša-van jeste komunikacija sa akvizicijskom karticom i prikaz očitane veličine. Testi-
ranje ove funkcije vršeno je prema sl. 5, ali se akvizicija nije obavljala sa senzora, već sa selsina koji se zakreće ručno. Tač-nost očitavanja isključivo zavisi od akvi-zicijske kartice (greška je u granicama tolerancije), što znači da se za PPd soft-ver proveravala samo komunikacija i ko-rektnost prikazivanja podatka.
Sledeća implementirana i testirana funkcija bila je prikazivanje cilja i pripa-dajućih mu podataka na grafičkom inter-fejsu. Pošto su za prikazivanje cilja isto-vremeno potrebna dva podatka (daljina i ugao na cilj), bilo je neophodno modifiko-vati hardver kao na sl. 5. Korišćena su dva rezolvera (SKVT) i dve akvizicijske kartice, jedan par za daljinu do cilja, a drugi za ugao na cilj. Na taj način uspešno je testi-rano prikazivanje oznake cilja, vektora br-zine i traga kretanja za nepokretan i po-kretan cilj i/ili brod gađač i različite opse-ge prikazivanja (krugovi daljine).
Pomoću opisanog hardvera uspešno je testiran unos i prikaz ostalih ulaznih veličina u sistem.
314
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
Pored znatnih prednosti testiranja PPd softvera uz pomoć ovog hardvera, ističe se jedan veliki nedostatak. Iako je rečeno da je softver testiran i za cilj i brod gađač u pokretu, korektnije bi bilo reći da se odnosi samo na brod gađač. Naime, stvarni cilj vozi brzinom i u kur-su koji su nepoznati i sporo promenljivi, rezolverima koji se ručno okreću simuli-ra se daljina i ugao na njega, te je opera-teru na test-hardveru nemoguće da ručno sinhronizuje rezolvere i korektno simuli-ra cilj koji se kreće. Čak i vrlo lagano okretanje rezolvera, kao rezultat daje nagle promene kursa i brzine cilja u PPD softveru. Kretanje vlastitog broda i pri-kaz numeričkih i grafičkih podataka (li-nija pramca) uspešno su testirani ovim hardverom za brod sa nultom brzinom, a pošto je moguće iz PPd softvera ručno unositi podatke o vlastitom brodu, brod u pokretu simuliran je samim PPd softve-rom.
Određivanje parametara kretanja cilja i parametara za gađanje (PUVN i PUHN) uspešno je testirano samo za cilj sa nultom brzinom i za brod gađač u po-kretu. Rezultate dobijene za cilj koji se kreće nije moguće verifikovati zbog ne-poznatih i jako oscilujućih parametara kretanja, čiji je uzrok ranije opisan.
Softver za testiranje
Pošto test-hardver ne omogućava kompletno testiranje funkcija PPd softvera, kao rešenje nameće se projektovanje softverskog test-modula. Korisnički gra-fički interfejs ovog modula prikazan je na sl. 6.
On-Off dugme služi za uspostavlja-nje, prekid i nastavak komunikacije sa PPd softverom. U sledećem bloku prikazuje se vreme proteklo od inicijalizacije komunikacije. K0 i D0 određuju početnu poziciju cilja u odnosu na brod (ugao i daljina). U
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
315
Sl. 6 - Test-softver, DO - početna daljina; K0 - početni kurs; Hc, Vc i Kc - dubina, brzina i kurs cilja; Dc - daljina do cilja; Lc - ugao na cilj
Hc bloku postavlja se dubina podmomice (cilja), Vc je brzina cilja, a Kc njegov kurs. Daljina do cilja je Dc, a Lc ugao na cilj i to su podaci koji se šalju PPd softveru. PPd i test-softver komuniciraju preko virtuelnog porta (socket), koji se nakon inicijalizacije i uspostavljene komunikacije koristi kao i bilo koji drugi port (npr. RS-232).
Komunikacija je dvosmerna (sl. 7). PPd softver prema test-aplikaciji šalje podatke o vlastitom brodu (Kg, Vg). Na osnovu ovih podataka i zadatih parame-tara kretanja cilja (Hc, Kc, Vc, D0, K0) test-softver izračunava daljinu i ugao na cilj (Dc, Lc) i šalje ih PPd softveru. Na ovaj način simuliraju se podaci o real-nom cilju koje bi PPd softver primao sa sonara. Test-aplikacija nam sada omogu-
Sl. 7 - Ulazi i izlazi test-aplikacije, GUI - grafički korisnički interfej; Hc, Kc i Vc - dubina, kurs i brzina cilja; D(0) - početna daljina; K(0) - početni kurs; Kg, Vg - kurs i brzina gađača;
Dc - daljina do cilja; Lc - ugao na cilj
ćava potpuno testiranje PPd softvera, ka-ko funkcionalnosti njegovog grafičkog interfejsa, tako i korektnosti proračuna. Uz startovanje ovih aplikacija sa displeja različitih računara i uvođenje ograničenja brzine cilja i gađača moguće je izvesti i manje „ratne igre“, što znači da bi se test-aplikacija uz ili bez izmena mogla koristiti za trenažu operatera.
Jedan od dopunskih zahteva jeste snimanje u datoteku svih relevantnih po-dataka o kretanju broda gađača i cilja. Rešenje ovog zahteva moguće je iskori-stiti radi testiranja PPd softvera. Za to je potrebno da se, osim podataka o cilju i gađaču koje PPd softver upisuje u datoteku, omogući i test-aplikaciji da upisuje zadate podatke o cilju. Pošto PPd softver ovu datoteku kreira iznova za svako po-kretanje softvera sa drugim nazivom (IME_VremeStarta.dat), upisuje se u ku-rir datoteku za upoznavanje test-aplikaci-je sa validnim nazivom. Analizom ovih podataka moguće je utvrditi da li je greš-ka određivanja parametara kretanja cilja u dozvoljenim granicama.
Analiza procene parametara
kretanja cilja
Za analizu greške korišćeni su poda-ci iz test-aplikacije u različitim režimima plovljenja cilja i broda gađača. Maksimal-ne dozvoljene greške su 1 čvor (za brzinu)
316
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
i 1° (za kurs). Analizom snimljenih poda-taka moguće je ustanoviti vrednost greške u simuliranim režimima plovljenja. Za analizu su odabrani karakteristični očeki-vani uslovi rada sistema u realnom okru-ženju, pokriveni su svi kursevi i brzine ci-lja i gađača, u ograničenom broju kombi-nacija. Pošto su za proračun značajni po-daci o relativnim parametrima kretanja i položaju cilja (u odnosu na brod), a radi jednostavnijeg opisa scenarija, u daljim analizama razmatrano je samo relativno kretanje cilja. Takođe, pretpostavljeno je
da se cilj kreće na konstantnoj dubini, ko-ja je ispravno procenjena. Dobijeni rezul-tati prikazani su na sl. 8.
Prvi red na slici prikazuje rezultate kada se cilj kreće konstantnom brzinom i ne menja kurs. To je i najčešća situacija pri gađanju ukoliko gađač prvi uoči cilj.
Drugi red predstavlja scenario kada je kurs cilja konstantan, a brzina se menja po zakonu: Vc(kT)=Vc(kT-T)+0,2 KN, gde je kT trenutak poslednje potvrde cilja, a (kT-T) trenutak pretposlednje potvrde, gde T predstavlja interval između
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
317
dve potvrde na cilj. Ovaj scenario pribli-žno odgovara izvlačenju (bežanju) cilj a iz opasne zone.
Treći red na sl. 8 prikazuje odstupa-nje procene parametara, kada cilj vozi konstantnom brzinom, a kurs se menja po zakonu Kc(kT)=Kc(kT-T)+3,2°. To je scenario izbegavanja i dovođenje cilj a u bezbednu zonu za eventualni protivnapad (sa suprotne strane broda gađača).
Poslednji scenario na sl. 8 ne odgovara realnim taktičkim situacijama, ali prouzrokuje permanentne i velike prome-ne parametara kretanja cilja, te je samo zbog toga i razmatran.
Analiza procene parametara
kretanja cilja
Rezultati testiranja
Sc. AKc [ ° ] Д Vc [ KN ]
maks. min. maks.|AKc | maks. min. maks.|AVc|
1. 0,225 -0,192 0,225 0,226 -0,620 0,620
2. 0,605 -0,644 0,644 0,443 -0,275 0,443
3. 0,286 -0,287 0,287 0,243 -0,197 0,243
4. 0,400 -0,670 0,670 0,221 -0,381 0,381
maks. 0,670 maks. 0,620
U tabeli su prikazana maksimalna odstupanja procene parametara kretanja cilja dobijenih pomoću test-aplikacije za četiri prethodna scenarija. Najvažniji za-ključak koji sledi jeste da maksimalna greška procene parametara kretanja cilja nikad ne prelazi dozvoljenu grešku. Opi-sanim načinom testiranja PPd softvera može se samo konstatovati da su rezultati proračuna u okviru zadatih specifikacija [6], ali se ne može tvrditi da oni nikad neće premašiti te granice. Zbog toga,
iako je ovo testiranje u dosadašnjem ve-ku PPd softvera bilo najkompleksnije, ni-kako ne treba zapostaviti i testiranja izvr-šena pomoću test-hardvera. Uzimajući u obzir celokupne rezultate provere od po-jedinačnih modula do integralnog softvera, budući da se ni jednom nije manife-stovao otkaz ili nedozvoljena greška pro-cene, može se konstatovati da PPd soft-ver ispunjava neophodne kriterijume.
S obzirom na način testiranja pomo-ću test-aplikacije, moglo se pretpostaviti da će greške procene biti mnogostruko manje (iako se to ne zahteva). Korišćeni operativni sistem Linux nije specijalizo-van za rad u realnom vremenu, a pošto je ovo sistem namenjen za rad u realnom vremenu i rezultati proračuna direktno zavise od merenja vremena, sve greške vezane za tačnost merenja intervala iz-među dve naznake na cilj direktno se ma-nifestuju u grešku procene parametara kretanja cilja. Vremenski interval u svim scenarijima testiranja se kretao između 2 i 3 s, a to pri maksimalnim brzinama cilja odgovara pomeraju od 15 m između dva intervala potvrde kontakta, što je 3 do 7 puta manje od dimenzija samog cilja. Ako se uzme u obzir da se potvrda kontakta daje ručno, greška merenja vremena je čak i poželjna u svrhu testiranja. U realnim situacijama najmanji interval po-tvrde kontakta je reda 5 s, iz čega se za-ključuje da greška procene ne bi bila ve-ća od grešaka iz tabele. Na osnovu toga moguće je zaključiti da nema potrebe za reimplementacijom softvera pod neki drugi operativni sistem namenjen za rad u realnom vremenu, jer i ova implemen-tacija u potpunosti zadovoljava posta-vljene zahteve.
318
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
Zaključak
Životni ciklus opisanog PPd sistema nije završen. Zbog poteškoća, koje nisu predmet ovog rada, on nije stigao do faze integracije u realno okruženje. Svi posta-vljeni zahtevi za akviziciju ulaznih poda-taka, u pogledu funkcionalnosti korisnič-kog grafičkog interfejsa, kao i dopunski zahtevi, uspešno su realizovani i imple-mentirani.
Sa stanovišta izlaznih podataka (uglovi navođenja), kao što je i ranije na-vedeno, obezbeđeni su svi podaci neop-hodni za njihov proračun, pa se s pravom pretpostavlja da bi njihova implementa-cija bila uspešno realizovana po dobija-nju odgovarajućih jednačina ili tabela ga-đanja.
Može se konstatovati da se uz tre-nutno raspoloživu tehniku i tehnologiju stari analogni protivpodmornički računar može uspešno zameniti računarom na ba-zi personalnog računara, uz već usvojene hardverske modifikacije.
Sistem je otvoren za dalje usavrša-vanje. Za neku sledeću nadogradnju ili modifikaciju korisno bi bilo vizualizovati stanje i položaj lansera RDB. Takođe, predlaže se da se određivanje parametara kretanja cilja, sem linearno, obradi i slo-ženijim metodama procene parametara kretanja objekta. Sa stanovišta taktike za donošenje odluke bilo bi od pomoći ugraditi proračun verovatnoće pogotka cilja, u zavisnosti od trenutne situacije na vojištu i broja ispaljenih RDB.
Literatura:
[1] „COSSI - Commercial Operational and Support Savings Initiative44, Office of the Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology and Logistic, Washington DC, USA, 2001.
[2] Đorđević, Z., Aleksić, M., Mitrović, S.: „Koncepti moder-nizacije brodskih upravljačkih sistema44, 20. godišnjak Fa-kulteta za pomorstvo, Kotor, 2003.
[3] Mitrović, S., Đorđević, Z., Aleksić, M.: „Modernization of Submarine Torpedo System44, ETF Journal of Electrical Engineering, EE Department, University of Montenegro, May 2004.
[4] „Orca 2000 - Navigational and Torpedo system, Technical Manual44, MTRZ „Sava Kovačević“, Tivat, 2000.
[5] Keller, B. J.: „A Practical Guide to X Window Programming44, CRC Press, USA, 1998
[6] Laplante, P. A.: „Real Time System Design and Analysis, an Engineer's Handbook44, IEEE Press, New York, 1997.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 3/2007.
319
