基于TSN的装甲车辆综电系统的模拟训练系统的制作方法

基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统
技术领域
1.本实用新型属于装甲车模拟训练技术领域，具体是指基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统。


背景技术：

2.现有装甲车辆综合电子系统的训练，主要采取理论教学、实装训练的方式进行，缺少模拟训练器材，而实装体型大且笨重不易拆解，导致学员难以形成直观印象、对于重点掌握的故障排除学习效果差，因空间有限，教员不便于对学员操作进行全方位监控，因误操作导致装备及人员安全事故频发。尤其是，装甲车辆综合电子系统包含can、1553b、mic等多种总线或网络技术，传统的以太网不能与各类总线直接互通，且带宽有限，承载高清视频压力大，不利于实现模拟装备的网络化，且各类设备的响应传输时延不确定，导致各设备相互协调配合误差大，导致模拟的准确度偏低，传统网络模拟技术兼容性差、传输时延难以保证，在模拟仿真中需要一种新型的能够兼容各种网络且具有低时延、高带宽网络技术，综上所述，亟需一种简单、有效的训练器材，实现准确、高效、安全、低成本的训练装备。
3.时间敏感网络简称tsn，该新兴网络技术起步于2006年ieee(电气与电子工业协会)的avb(音视频桥接)任务组，在2015年成立tsn工作组后逐步成型，现在正处于不断完善优化中，它遵循标准的以太网协议体系，其两个突出特点是兼容性和高质量通信，可与其他网络(如can等各种现行总线和标准以太网)互联互通，可提供确定性时延(可达纳秒级别)、高带宽等通信能力，是工业4.0中解决未来工业自动化中的各种总线兼容问题和保证高质量通信的首选技术之一。该技术的应用，为装甲车辆综合电子系统模拟训练装备中的各类总线的互通问题和各类响应的快速准确传输提供了解决方案，也为下步智能网联车、无人平台等进行网络拓展提供技术支撑。


技术实现要素：

4.为解决上述现有难题，本实用新型提供了一种运用tsn技术为实现装甲车辆综合电子系统的高准确度模拟仿真、有效克服装甲车辆综合电子系统理论教学存在的缺陷，框架结构的模拟训练器材可以让学员更关注于综合电子系统，进行直观认识，有效解决装甲车辆综合电子系统训练难、考核难的问题，提升了装甲车辆综合电子系统训练的效费比。
5.本实用新型采取的技术方案如下：本实用新型基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统，包括主控模块、操作模块、响应模块、监控模块和通信模块，主控模块进行系统工作状态设置、确定系统工作状态，通信模块连接主控模块、操作模块、响应模块、监控模块完成主控模块、操作模块、响应模块、监控模块之间的信息传输，主控模块与操作模块连接，操作模块采用各类操作开关、按钮、踏板、方向盘及显控终端实现操作员的各类操作并将其转换为数字信号传送至主控模块，主控模块与响应模块连接，主控模块接收操作模块的操作动作并根据各类操作转换为操作命令后下达至响应模块，主控模块给响应模块下达各类响应动作的操作命令并接收、处理响应模块上报的各类响应动作状态，主控模块与监控模
块连接，主控模块将响应动作状态传输至监控模块，监控模块记录、存储和显示各类操作及响应信息与视频；响应模块根据主控模块的命令进行各类动作的快速响应并将各类响应动作的运行状态实时回馈至主控模块，主控模块对响应模块回馈的各类响应动作的状态进行分析处理，响应模块包括仿真响应模块和实物响应模块，包括装甲车辆的自动跟踪系统、稳像系统、自动装填系统、发动机控制系统、炮控系统、三防系统等，具体体现为各类灯光、仪表、显示屏、定位导航设备、武器装备等；监控模块包括摄像设备和显示设备，所述摄像设备分别设于操作模块和响应模块上，摄像设备拍摄操作模块的操作动作视频和响应模块的响应动作视频并传送给显示设备，主控模块将操作模块的操作动作状态、响应模块的响应动作状态发送给显示设备，显示设备接收摄像设备传输的操作动作视频、响应动作视频，以及主动模块传输的操作模块的操作动作状态和响应模块的响应动作状态并显示出来。
6.进一步地，所述通信模块包括tsn设备和tsn网络，主要由tsn网络构成，用于连接各类模块，依托其兼容性、高带宽、可确定的低时延特性，精准快速实现各类操作的响应和高清视频的传输。
7.进一步地，所述实物响应模块包括各类灯光、各类仪表、各类电机和各类显示屏，所述仿真响应模块包括定位设备和各类武器，结合效费比及实现难易程度等，将各类灯光、仪表、电机、定位导航分别采用实物和软件仿真的方式实现。
8.进一步地，所述操作模块包括炮长终端、车长终端、驾驶员终端。
9.进一步地，所述主控模块为主控计算机，主控计算机控制全系统的运行，系统的所有动作或操作如各类设备的加电、断电、启动、关闭、显示、状态调整都经过主控模块处理而后下达；主控计算机内置系统设置软件、模拟控制软件和考核评估软件，系统设置软件设置的系统工作状态，模拟控制软件将设置的系统工作状态和操作模块的操作动作转换为控制各响应模块的命令、接收各响应模块的运行状态进行评估并将各响应模块的状态传输至监控模块，考核评估软件分析操作模块的操作动作和响应模块的响应动作并根据分析结果进行操作评判和成绩汇总。
10.采用上述结构本实用新型取得的有益效果如下：本方案基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统有效提升装备模拟的准确性、利用良好兼容性、高带宽、确定性且低时延的tsn网络进行传输信息的传输，使各类操作和动作响应更加快速、准确，实现高实时、高准确度模拟仿真；实现教学训练的高效化，减少了实装训练中的高噪音影响，可进行全程监控和自动成绩评判，提高了训练效率；有效降低训练成本，运用模拟装备代替实装进行训练，通过精简、模拟替代或去掉与训练内容关系不大的发动机、车体外壳、武器系统，价格比实装降低很多，且减少油料消耗，利于节约成本，利用半仿真技术替代实装进行训练，有利于提升训练效果、便于训练保障和训练评估。
附图说明
11.图1为本实用新型基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统结构框图；
12.图2为本实用新型基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统流程图。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
14.如图1和2所示，本实用新型基于tsn的装甲车辆综电系统的模拟训练系统，包括主控模块、操作模块、响应模块、监控模块和通信模块，主控模块进行系统工作状态设置、确定系统工作状态，通信模块连接主控模块、操作模块、响应模块、监控模块完成主控模块、操作模块、响应模块、监控模块之间的信息传输，主控模块与操作模块连接，操作模块采用各类操作开关、按钮、踏板、方向盘及显控终端实现操作员的各类操作并将其转换为数字信号传送至主控模块，主控模块与响应模块连接，主控模块接收操作模块的操作动作并根据各类操作转换为操作命令后下达至响应模块，主控模块给响应模块下达各类响应动作的操作命令并接收、处理响应模块上报的各类响应动作状态，主控模块与监控模块连接，主控模块将响应动作状态传输至监控模块，监控模块记录、存储和显示各类操作及响应信息；响应模块根据主控模块的命令进行各类动作的快速响应并将各类响应动作的运行状态实时回馈至主控模块，主控模块对响应模块回馈的各类响应动作的状态进行分析处理，响应模块包括仿真响应模块和实物响应模块，包括装甲车辆的自动跟踪系统、稳像系统、自动装填系统、发动机控制系统、炮控系统、三防系统等，具体体现为各类灯光、仪表、显示屏、定位导航设备、武器装备等；监控模块包括摄像设备和显示设备，所述摄像设备分别设于操作模块和响应模块上，摄像设备拍摄操作模块的操作动作视频和响应模块的响应动作视频并传送给显示设备，主控模块将操作模块的操作动作状态、响应模块的响应动作状态发送给显示设备，显示设备接收摄像设备传输的操作动作视频、响应动作视频，以及主控模块传输的操作模块的操作动作状态和响应模块的响应动作状态并显示出来。
15.其中，所述通信模块包括tsn设备和tsn网络，主要由tsn网络构成，用于连接各类模块，依托其兼容性、高带宽、可确定的低时延特性，精准快速实现各类操作的响应和高清视频的传输；所述实物响应模块包括各类灯光、各类仪表、各类电机和各类显示屏，所述仿真响应模块包括定位设备和各类武器，结合效费比及实现难易程度等，将各类灯光、仪表、电机、定位导航分别采用实物和软件仿真的方式实现；所述操作模块包括炮长终端、车长终端、驾驶员终端；所述主控模块为主控计算机，主控计算机控制全系统的运行，系统的所有动作或操作如各类设备的加电、断电、启动、关闭、显示、状态调整都经过主控模块处理而后下达；主控计算机内置系统设置软件、模拟控制软件和考核评估软件，系统设置软件设置的系统工作状态，模拟控制软件将设置的系统工作状态和操作模块的操作动作转换为控制各响应模块的命令、接收各响应模块的运行状态进行评估并将各响应模块的状态传输至监控模块，考核评估软件分析操作模块的操作动作和响应模块的响应动作并根据分析结果进行操作评判和成绩汇总。
16.具体使用时，教员通过系统设置软件输入系统的工作状态，比如可以设置某种故障，故障设置可分为人工手动设置或软件自动设置，人工手动设置主要指通过手动断开响应模块的某节点、关闭响应模块的某设备等进行模拟故障，软件自动设置通过主控模块实现，以发动机转速表显示不正常为例，故障原因可能为转速表失灵、转速信号线失灵、发动机故障、发动机测速装置故障，若模拟转速表失灵，可以通过主控模块将转速表断电；若模拟转速信号线失灵，正常情况下发动机转速回馈至主控模块，而后主控模块控制输出转速
信息至转速表进行显示，模拟时主控模块接收发动机回馈转速后不向转速表传输显示信息，即可模拟线路故障，学员根据训练内容从炮长终端、车长终端、驾驶员终端选择一个进行操作，学员根据训练内容和教员设置的系统工作状态通过操作模块的各类操作开关、按钮、踏板、方向盘及显控终端进行各类操作，操作模块将学员操作转换为数字信号通过tsn网络传送至主控模块，由主控模块根据各类操作转换为操作命令并下达至响应模块，响应模块根据主控模块的命令进行各类动作的快速响应并将各类响应动作的运行状态实时回馈至主控模块，主控模块对响应模块回馈的各类响应动作的状态进行分析处理，摄像设备实时拍摄操作模块的操作动作视频和响应模块的响应动作视频并传送给显示设备，主控模块将操作模块的操作动作状态、响应模块的响应动作状态发送给显示设备，显示设备接收摄像设备传输的操作动作视频、响应动作视频，以及主控模块传输的操作模块的操作动作状态和响应模块的响应动作状态并显示出来，模拟控制软件将教员设置的系统工作状态和操作模块的操作动作转换为控制各响应模块的命令、接收各响应模块的运行状态进行评估并将各响应模块的状态传输至监控模块，考核评估软件分析操作模块的操作动作和响应模块的响应动作并根据分析结果进行操作评判和成绩汇总。
17.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
18.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。