CC BY
126
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (113) 2012
состава металлов и сплавов автоматизированными системами АЭСА / А. А. Кузнецов, О. Б. Мешкова, Д. Е. Зачатейский // Омский научный вестник. — 2010. — № 2(90) — С. 169 — 172.
ГЛАЗЫРИН Андрей Васильевич, аспирант кафедры «Теоретическая электротехника».
Адрес для переписки: [email protected]
КУЗНЕЦОВ Андрей Альбертович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Теоретическая элекротехника».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 03.04.2012 г.
© А. В. Глазырин, А. А. Кузнецов
удк 623.438.3 О. И. ЧИКИРЕВ
И. Ю. ЛЕПЕШИНСКИЙ К. В. КОСТИН В. А. МУНИН
Омский государственный технический университет
ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ С ВВЕДЕНИЕМ ГОЛОСОВОЙ АВАРИЙНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ БРОНЕОБЪЕКТОВ_____________________________________
Целью данной работы является модернизация аварийной сигнализации объектов многоцелевых гусеничных и колесных машин. Модернизация заключается в замене тональных сигналов предупреждения на голосовые. Такая модернизация позволит экипажу быстрее идентифицировать сигнализирующую систему и принять решение на устранение причины критического состояния системы. В качестве примера взята авиационная система оповещения.
Ключевые слова: сигнализация, техника, звук.
При разработке и модернизации современной военной техники одним из направлений является создание устройств, позволяющих проводить непрерывный контроль над параметрами состояния основных систем изделия, которые, в свою очередь, определяют его пригодность к использованию по назначению. Одним из способов контроля за состоянием систем объекта является звуковая сигнализация.
Звуковые сигналы могут передаваться или в форме тональных звуков (гудки, звонки, сирены, зуммер и т.п.), обозначающих какие-то события, или в речевой форме.
На сегодняшний день область применения звуковых сигналов ограничена. Это связано с теми ограничениями и недостатками, которые присущи звуковому способу передачи информации:
1) для пространственных задач, таких как управление и навигация, оптимально использование визуальных стимулов и ручного управления;
2) речь задействует кратковременную память человека, поэтому в тех случаях, когда ресурсы кратковременной памяти нужны для других задач, предпочтительнее использовать визуальное представление информации;
3) речь — относительно медленный канал передачи информации, процесс поступления речевого сообщения растянут во времени и требует запоминания, поэтому речевое сообщение нельзя иметь сразу целиком, к нему сложно обратиться повторно.
Многочисленными исследованиями установлено [1], что в общем случае использование визуального канала передачи информации предпочтительнее слухового, поэтому там, где можно, рекомендуется применять визуальное представление информации. А вот в качестве сигнализации звуковые сигналы эффективнее тактильных (в частности, время реакции на звуковой сигнал меньше) и в ряде случаев могут быть предпочтительнее визуальных.
Перед визуальными сигналами у звуковых есть еще то преимущество, что они всенаправленные, то есть экипаж воспринимает их независимо от того, куда повернута его голова. В связи с этим звук хорошо подходит для передачи экипажу предостережений.
Наиболее эффективно использование звуковых сигналов для аварийной сигнализации. Можно также использовать звук для предупреждающей сигнализации, но для уведомляющей сигнализации использовать этот способ уже не рекомендуется:
— ложные или малоценные звуковые сигналы очень раздражают экипаж, а при значительном количестве звуковых сигналов вероятность того, что какие-то из них окажутся ложными и малоценными, становится значительной;
— при постоянном задействовании звуковых сигналов экипаж к ним быстро адаптируется, в результате эффективность такой сигнализации падает;
— звуковые сигналы могут создавать неразбериху в гарнитуре экипажа, т.е. могут помешать услышать другую нужную информацию.
Еще одна функция звуковых сигналов — привлечение внимания к индикаторам на пультах управления, на которых уже детализируется информация о происшедшем событии. Для перечисленных задач достаточно иметь возможность воспроизведения заранее надиктованных речевых сообщений и не изменяющихся звуковых тональных сигналов. Техническая реализация подобных устройств не представляет большой сложности. На объектах предыдущих поколений тональные сигналы генерировала аппаратура, встраиваемая в различные бортовые системы [2].
Наибольшее распространение средства речевой сигнализации получили в авиастроении. С развитием средств цифровой записи речи бортовые системы стали сохранять и воспроизводить заранее записанные речевые сообщения в цифровом формате. Такие системы способны также хранить в своей памяти и воспроизводить по мере необходимости любые звуковые тональные сигналы, так что необходимость в дополнительной аппаратуре для генерации таких сигналов отпала.
Техническая реализация. Средства воспроизведения речи (СВР) конструктивно могут оформляться в виде отдельного небольшого блока или могут представлять из себя модуль, встраиваемый в другой блок.
В любом случае СВР принимает входные дискретные сигналы от бортовых систем и датчиков и формирует по ним речевые сообщения и тональные сигналы, подаваемые в виде электрических сигналов в аппаратуру внутренней связи или непосредственно в гарнитуру пилота. Входные дискретные сигналы могут приниматься как в форме разовых команд, так и в виде последовательного кода по ARINC 429 или MIL-STD-1553. В качестве примера встраиваемого варианта СВР можно привести устанавливаемый на истребителе Eurofighter модуль Warnings Generation Module (Enosa). Он способен выдавать до 330 предупреждений. Также он обеспечивает обратную связь при речевом управлении: подтверждает команду, дает ответ на заданный пилотом вопрос. Речевые сообщения генерируются в цифровом формате. Модуль помещен в блок речевых интерфейсов.
Ряд встраиваемых СВР разработан Ульяновским КБ приборостроения [3]. Модуль ввода-вывода МВВ-33 выполнен в виде одноплатной конструкции по ARINC 600 и имеет следующие характеристики:
— обеспечивается 8,5 минут речи (примерно 550 слов, 250 сообщений);
— частота дискретизации 8 кГц;
— двухпроводный симметричный выход ГОСТ В21264-75, выходное напряжение 8,5— 15,6 В на частоте 1000 Гц, нагрузка 300±60 Ом;
— словесная разборчивость речевых сообщений не хуже 2-го класса по ГОСТ 20755-75, т.е. составляет не менее 96 % при воспроизведении с помощью аппаратуры внутренней связи кабины, когда пилот находится в штатном снаряжении. Модуль выдает как речевые сообщения, так и тональные звуковые сигналы.
Модуль синтеза речи МСР-1 выполнен в виде одноплатной конструкции по ARINC 600. Он содержит цифровой процессор обработки сигналов (33 MFLOPS, 17 MIPS) и имеет следующие характеристики:
— частота дискретизации регулируемая, до 19,2 кГц, что обеспечивает высокое качество воспроизведения;
— обеспечивает воспроизведение речевых сообщений и диалогов общей длительностью до 50 мин;
— обеспечивает оперативное изменение записанных речевых сообщений (имеет вход для цифровой записи речи);
— имеет возможность записи в полете речевых сообщений пилота или радиообмена в неразруша-емую память для последующего воспроизведения, общая длительность записываемой речи ограничена объемом памяти, оставшимся свободным от воспроизводимых речевых сообщений, т.е. в пределах (50 — Т ) мин.
' всп'
При разработке и модернизации современной военной техники одним из направлений является создание систем, позволяющих проводить непрерывный контроль параметров.
На танках Т-80, Т-90 устанавливается блок аварийной сигнализации БАС-6А, который обеспечивает выдачу световой и звуковой сигнализации членам экипажа о критических параметрах силовой установки. Звуковая сигнализация осуществляется через аппаратуру внутренней связи и коммутации (АВСК). Аналогичная сигнализация предусмотрена от прибора радиационной химической разведки (ПРХР) и системы постановки завес (СПЗ). Недостатком существующей системы является то, что звуковая сигнализация передается тональным звуковым сигналом. При этом экипажу, при выполнении боевой задачи, приходится отвлекаться на распознание сигнализирующей системы. На танке Т-72 тональная звуковая сигнализация предусмотрена только от ПРХР. Для сигнализации о критических параметрах силовой установки предусмотрена только световая сигнализация.
При проведении работ по подготовке танка Т-72 к преодолению водной преграды, необходимо выполнить проверку герметичности изделия, для этого требуется запустить силовую установку, закрыть все люки [4]. При этом по требованиям безопасности наличие членов экипажа внутри машины исключается. Таким образом, контроль за состоянием силовой установки на время проверки герметичности изделия отсутствует.
Разработанное устройство позволяет решить указанные выше проблемы. После запуска силовой установки и закрытии люков оно обеспечивает прослушивание информации о состоянии силовой установки через розетку АВСК установленную снаружи объекта на крыше башни. Устройство также может использоваться при обучении механиков-водителей, при осуществлении контроля инструктором параметров силовой установки дистанционно.
Перед использованием сигнального устройства (рис. 1) необходимо отключить выносной пульт механика-водителя ПВ-85 от переходника П-25 в отделении управления объекта. Подключить кабель 1 устройства к переходнику П-25 вместо пульта ПВ-85, пульт ПВ-85 подключить к разъему 2 устройства, вилку 5 включить в розетку ШР-51 в отделении управления, подключить разъем 4 к нагрудному переключателю АВСК, запустить двигатель объекта, включить АВСК, включить выключатель 3 устройства, нажать кнопку 6 и прослушать информацию через шлемофон.
В основе конструкции устройства лежит микросхема І8Б1416Р — цифровой диктофон (рис. 2). При подаче питания на вывод +24 В включается дежурный режим, при этом включается микросхема УМЗЧ, а диктофон отключен. При нажатии на кнопку «ПРОВЕРКА/ЗАПИСЬ» или поступлении сигнала на
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (113) 2012 ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (113) 2012
Рис. 1. Сигнальное звуковое устройство механика-водителя Т-72Б:
1 — кабель; 2 — разъем; 3 — выключатель; 4 — разъем; 5 — вилка; 6 — кнопка
+24Б
о-т----------------------------------------------------------------------
Рис. 2. Принципиальная схема сигнального звукового устройства механика-водителя Т-72
+24Б
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема модуля, блока аварийной речевой сигнализации
любой из входов 1—4 включается воспроизведение записанного фрагмента. В устройстве имеются два режима: «РАБОТА» и «ЗАПИСЬ». Для записи необходимо перевести переключатель Б2 в положение «ЗАПИСЬ», подключить источник сигнала к входу и, удерживая кнопку «ПРОВЕРКА/ЗАПИСЬ», сохранить фрагмент в памяти устройства. После данной процедуры нужно обязательно переключатель рода работы установить в положение «РАБОТА». Необходимый уровень громкости в шлемофонах устанавливается подстроечным резистором Я6.
Разработанная и апробированная схема позволяет создать блок аварийной речевой сигнализации объектов «БАРС» который может собирать информацию от различных устройств БАС, ПРХР, СПЗ и т.п., распознавать и передавать ее в виде речевой информации членам экипажа через АВСК.
Предлагаемое устройство, с целью наименьшего изменения конструкции выпускаемой серийно аппаратуры внутренней связи и коммутации, конструктивно состоит из двух независимых модулей имеющих одинаковую конструкцию. Один устанав-
т штт
Рис. 4. Монтаж блоков речевой сигнализации к аппаратуре АВСК 174 танка Т-90С
1Я1ЛШ0ИЗ И |Я<Ю9И<Ш ЭМНЯУЛМЭИЕИ-ОННОИПУШОФНИ И ВИЮУО<|13И 'ЗИНЭСЫХЭСМОЗМи
ZlOZ (ЕЮ ЕаМ ЯИЩЗЭ0 И1ЯНЬЛ¥Н ИИЮИО
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (113) 2012
ливается во вращающейся башне и предназначен для работы с аппаратурой расположенной в ней, второй в корпусе объекта. Принципиальная электрическая схема модуля представлена на рис. 3.
Монтажная схема блоков к аппаратуре АВСК-174 представлена на рис. 4.
Таким образом, используя разработанную и апробированную схему блока аварийной речевой сигнализации объектов, представляется возможным дооборудовать существующие образцы бронетанковой техники современными средствами сигнализации, повысив тем самым их боевую эффективность.
Дальнейшим перспективным направлением совершенствования средств воспроизведения речи является доведение их возможностей до синтеза речи. Задача сознательного диалога с экипажем пока не стоит: это станет возможным только с появлением систем искусственного интеллекта, чего вряд ли следует ожидать в ближайшие 10 лет. Но уровень синтеза речи, сравнимого с естественной речью, достигнут в коммерческих приложениях уже несколько лет назад.
В функции такой системы могло бы входить зачитывание не заранее подготовленных речевых сообщений, а полноценный синтез речи по тексту, например, зачитывание сообщений, полученных по цифровому каналу с командного пункта, с других объектов или зачитывание карт контрольных операций, выполняемых в нормальных и отказных ситуациях. Это позволит снизить нагрузку на экипаж, облегчить ему работу в сложных условиях. Синтезатор речи сложнее СВР, так как должен создавать речевой сигнал сам.
Для этого необходим ряд дополнительных программных и аппаратных блоков. Тем не менее при
существующей элементной базе реально выполнить такой синтезатор в виде всего одного модуля, встраиваемого в какой-нибудь из блоков бортового оборудования.
Библиографический список
1. Основы инженерной психологии / Под ред. Б. Ф. Ломова. — М. : Высш. шк., 1986. - 448 с.
2. Кучерявый, А. А. Бортовые информационные системы : курс лекций / А. А. Кучерявый ; под. ред. В. А. Мишина, Г. И. Клюева. — 2-е изд., перераб. и доп. — Ульяновск : УлГТУ, 2004. — 504 с
3. Авиационные приборы и системы / Г. И. Клюев [идр.]. — Ульяновск : УлГТУ, 2000. — 343 с.
4. Танк Т-72А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. В 2 кн. Кн. 2, ч. 2 / под ред. И. М. Голощапова. — М. : Воениздат, 1989. — 338 с.
ЧИКИРЕВ Олег Иванович, доцент военной кафедры. ЛЕПЕШИНСКИЙ Игорь Юрьевич, кандидат педагогических наук, доцент (Россия), начальник военной кафедры.
КОСТИН Константин Владимирович, кандидат технических наук, доцент военной кафедры.
МУНИН Валерий Анатольевич, доцент учебного военного центра.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 29.11.2011 г.
© О. И. Чикирев, И. Ю. Лепешинский, К. В. Костин,
В. А. Мунин
Книжная полка
Старжинский, В. Е. Элементы привода приборов. Расчет, конструирование, технологии : учеб пособие / В. Е. Старжинский, Е. В. Шалобаев, С. В. Шилько. - Минск : Беларуская навука, 2012. - 769 с. - Гриф МО РФ. - ISBN 978-985-08-1429-6.
Рассмотрен широкий спектр вопросов проектирования объектов механического привода приборов. Описаны как традиционные методы расчета, конструирования и оптимизации элементов привода — зубчатых и фрикционных передач разных типов, подшипниковых опор, муфт, валов и осей, так и новые, современные концепции и подходы, обеспечивающие создание оригинальных конструкций узлов и деталей приборов и существенное улучшение служебных свойств механического привода. В частности, приведены методики проектирования зубчатых передач в системе обобщающих параметров и сведения о геометрии зубчатых зацеплений с асимметричным профилем зуба; обсуждаются вопросы автоматизации проектирования и моделирования передач, процессов их производства и функционирования; представлены новые решения в компоновке зубчатых и фрикционных эксцентриковых передач; изложены основы конструирования и технологии элементов привода микроэлектромеханических систем; приведены современные численные методы расчета на прочность и деформативность. Издание адресовано специалистам в области приборо-и машиностроения и рекомендуется в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлениям и специальностям «Приборостроение», «Мехатроника и робототехника», «Микро- и нано-системная техника», «Технология приборостроения», «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», «Динамика и прочность машин».
