本發(fā)明屬于軍事仿真技術(shù)領(lǐng)域，涉及裝甲車輛信息終端仿真，特別是涉及一種用于新型裝甲車輛維修訓(xùn)練的駕駛員終端仿真器。

背景技術(shù)：

維修訓(xùn)練是裝備保障的重要組成部分，由于信息裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，價(jià)格昂貴，無(wú)法保證訓(xùn)練使用裝備的數(shù)量，且基于安全的考慮，難以在實(shí)際裝備上模擬故障，因此信息裝備維修訓(xùn)練一直是裝備維修訓(xùn)練的難點(diǎn)。

目前裝備維修訓(xùn)練的方式主要有以下幾種：實(shí)際裝備維修訓(xùn)練、采用掛圖與維修手冊(cè)訓(xùn)練、采用視頻教學(xué)訓(xùn)練、采用模擬器訓(xùn)練、采用虛擬維修訓(xùn)練等。其中采用模擬器訓(xùn)練和虛擬維修訓(xùn)練是當(dāng)前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。當(dāng)前許多學(xué)者，特別是軍內(nèi)科研人員正在這些領(lǐng)域進(jìn)行研究和實(shí)踐，對(duì)于新裝備在列裝部隊(duì)之前，先采用模擬器進(jìn)行維修訓(xùn)練，難點(diǎn)是故障設(shè)置和再現(xiàn)無(wú)法進(jìn)行；而虛擬維修訓(xùn)練，維修人員不能實(shí)際動(dòng)手去操作部件，導(dǎo)致維修技能提高不快，另外還有很多技術(shù)問(wèn)題難以解決。因此，裝備維修訓(xùn)練方式還沒(méi)有通用的訓(xùn)練方法，還需進(jìn)行更實(shí)用的研究。

有關(guān)仿真器的應(yīng)用研究，目前在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，與裝甲裝備領(lǐng)域相關(guān)的有“一種新型裝甲裝備信息終端仿真器”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01420304099)，主要用于某信息終端的技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)操作訓(xùn)練，旨在提供使用人員的操作技能。目前現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有相應(yīng)的裝甲車輛信息終端仿真器進(jìn)行裝備維修訓(xùn)練。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于新型裝甲車輛維修訓(xùn)練的駕駛員終端仿真器，通過(guò)對(duì)實(shí)際裝備的分析，找出裝備中各部件的功能特征、信號(hào)特征及故障特征等，根據(jù)這些特征設(shè)計(jì)出仿真部件，為裝甲裝備維修提供訓(xùn)練平臺(tái)。

為解決其技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：

裝甲車輛駕駛員終端仿真器，是用于裝備維修訓(xùn)練，除保持原有結(jié)構(gòu)、功能和信號(hào)關(guān)系外，還需依據(jù)各部件常見(jiàn)的故障現(xiàn)象構(gòu)造故障模型，因此，設(shè)計(jì)時(shí)模擬實(shí)裝駕駛員終端的內(nèi)部模塊構(gòu)成，分析各模塊結(jié)構(gòu)特征、信號(hào)特征和故障模式，分別構(gòu)造各仿真板，包括：CPU主板、電源組件仿真板、報(bào)警信號(hào)仿真板、虛擬儀表仿真板、通信信號(hào)仿真板、GPS信號(hào)仿真板、CCD組件仿真板、鍵盤(pán)顯示接口仿真板、航空插頭接口、RS485總線、液晶顯示屏和 操作面板。

CPU主板，用于模擬實(shí)裝對(duì)內(nèi)部各部件的數(shù)據(jù)采集與處理，并將結(jié)果顯示在液晶顯示屏上，或者通過(guò)操作面板完成相關(guān)的輸入操作；CPU主板與報(bào)警信號(hào)仿真板、虛擬儀表仿真板、通信信號(hào)仿真板、GPS信號(hào)仿真板、CCD組件仿真板、鍵盤(pán)顯示接口仿真板之間分別通過(guò)串口總線RS232相連，完成信息交互；液晶顯示屏和操作面板連接于CPU主板上。

電源組件仿真板，用于模擬實(shí)裝的電源供電方式，提供+12V、-12V、+5V、-5V和+3.3V電源，供內(nèi)部各部件使用，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接；電源組件仿真板還需提供一路+5V電源給各路仿真板的故障設(shè)置單元電路供電。

報(bào)警信號(hào)仿真板、虛擬儀表仿真板、通信信號(hào)仿真板、GPS信號(hào)仿真板、CCD組件仿真板和鍵盤(pán)顯示接口仿真板，這些仿真板部件一方面模擬實(shí)裝的各相應(yīng)功能特征，實(shí)現(xiàn)與CPU主板的數(shù)據(jù)傳輸，完成數(shù)據(jù)處理和顯示，還要模擬實(shí)裝的信號(hào)特征，傳輸各種所需的信號(hào)；另一方面，分析實(shí)裝內(nèi)部各部件的故障情況，找出可能的故障點(diǎn)所產(chǎn)生的故障現(xiàn)象，設(shè)計(jì)出故障模型，通過(guò)故障設(shè)置單元設(shè)置所需的故障。各仿真板分別通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接，完成命令交互，通過(guò)航空插頭接口外接各路輸入信號(hào)。

航空插頭接口，與外部信號(hào)部件相連，內(nèi)部分別與電源組件仿真板、報(bào)警信號(hào)仿真板、虛擬儀表仿真板、通信信號(hào)仿真板、GPS信號(hào)仿真板、CCD組件仿真板相連，完成內(nèi)、外信息的交互；

RS485總線，用于仿真器內(nèi)部各仿真板之間以及與外部命令的交互，故障設(shè)置命令通過(guò)RS485總線傳送。

液晶顯示屏，用于顯示報(bào)警信息、儀表數(shù)值、通信信息和各種提示信息，連接在CPU主板上。

操作面板，與實(shí)裝一致的鍵盤(pán)按鈕，用于界面的切換，連接在CPU主板上。

所述的仿真板結(jié)構(gòu)包括功能單元、故障模型和故障設(shè)置單元，其中：功能單元，是根據(jù)實(shí)裝對(duì)應(yīng)部件分析出結(jié)構(gòu)特征、信號(hào)特征，完成各功能部件的特征模擬，通過(guò)RS232總線與CPU主板相連并交互；故障模型，是根據(jù)實(shí)裝對(duì)應(yīng)部件分析出故障模式以及故障設(shè)置策略，提供給故障設(shè)置單元，當(dāng)需要設(shè)置故障時(shí)提供指導(dǎo)；故障設(shè)置單元，包括單片機(jī)控制模塊和電子開(kāi)關(guān)，單片機(jī)控制模塊，通過(guò)RS485總線從外部接收故障設(shè)置命令，根據(jù)故障模型完成故障設(shè)置，單片機(jī)使用MSP430F149，也可以是其他單片機(jī)，電子開(kāi)關(guān)為模擬開(kāi)關(guān)(組)，芯片為DG411。

通過(guò)發(fā)送命令給仿真器，可進(jìn)行故障設(shè)置，也可進(jìn)行故障撤銷，實(shí)現(xiàn)故障再現(xiàn)功能。

所述的仿真器的顯示界面和操作面板與實(shí)裝一致，與外部信號(hào)的連接接口與實(shí)裝一致，用于維修訓(xùn)練時(shí)發(fā)送命令的通信接口為RS485串行通信接口，內(nèi)部各仿真板通過(guò)RS485構(gòu)成總線網(wǎng)，遵循異步串行通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.該仿真器內(nèi)部的仿真板模擬實(shí)裝的功能并增加了故障設(shè)置功能，操作界面和外部接口連接與實(shí)裝一致，維修人員能利用該仿真器進(jìn)行單人或多人的維修訓(xùn)練操作，解決實(shí)際操作缺乏裝備的問(wèn)題，提高了裝備保障能力。

2.該仿真器具有故障設(shè)置和故障撤銷功能，便于故障再現(xiàn)，維修人員可以在教員的指導(dǎo)下進(jìn)行維修訓(xùn)練，也可進(jìn)行自學(xué)，大大提高了維修人員的實(shí)際技能。

3.利用仿真器進(jìn)行維修訓(xùn)練，無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)，價(jià)格低，便于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中仿真板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中故障設(shè)置單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.CPU主板，2.電源組件仿真板，3.報(bào)警信號(hào)仿真板，4.虛擬儀表仿真板，5.通信信號(hào)仿真板，6.GPS信號(hào)仿真板，7.CCD組件仿真板，8.鍵盤(pán)顯示接口仿真板，9.航空插頭接口，10.RS485總線，11.液晶顯示屏，12.操作面板，13.功能單元，14.故障模型，15.故障設(shè)置單元。

其中，15-1.單片機(jī)控制模塊，15-2.電子開(kāi)關(guān)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括CPU主板1、電源組件仿真板2、報(bào)警信號(hào)仿真板3、虛擬儀表仿真板4、通信信號(hào)仿真板5、GPS信號(hào)仿真板6、CCD組件仿真板7、鍵盤(pán)顯示接口仿真板8、航空插頭接口9、RS485總線10、液晶顯示屏11和操作面板12。這些模塊構(gòu)成了駕駛員終端仿真器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與實(shí)裝內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相一致，在功能上也相似，為了進(jìn)行維修訓(xùn)練應(yīng)用，在內(nèi)部各模塊中增加了一項(xiàng)故障設(shè)置功能，可以根據(jù)維修人員的要求進(jìn)行故障設(shè)置，便于維修訓(xùn)練。

CPU主板1，用于模擬實(shí)裝對(duì)內(nèi)部各部件的數(shù)據(jù)采集與處理，并將結(jié)果顯示在液晶顯示屏11上，或者通過(guò)操作面板12完成相關(guān)的輸入操作，CPU主板1與報(bào)警信號(hào)仿真板3、虛擬儀表仿真板4、通信信號(hào)仿真板5、GPS信號(hào)仿真板6、CCD組件仿真板7、鍵盤(pán)顯示接口 仿真板8之間分別通過(guò)串口總線RS232相連，完成信息交互，液晶顯示屏11和操作面板12連接于CPU主板1上。

電源組件仿真板2，用于模擬實(shí)裝的電源供電方式，提供+12V、-12V、+5V、-5V和+3.3V電源，供內(nèi)部各部件使用，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

由于各仿真板的電路有兩部分，一部分是功能電路、另一部分是用于設(shè)置故障的電路，后部分必須持續(xù)供電，由電源組件仿真板2分出一路+5V電源供仿真板中的設(shè)置故障電路供電。

報(bào)警信號(hào)仿真板3，從航空插頭接口9接收輸入信號(hào)，模擬實(shí)裝的報(bào)警信息處理方式，在液晶顯示屏11上顯示報(bào)警信息，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

虛擬儀表仿真板4，從航空插頭接口9接收輸入信號(hào)，模擬實(shí)裝的虛擬儀表信息處理方式，在液晶顯示屏11上實(shí)時(shí)顯示各儀表數(shù)據(jù)，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

通信信號(hào)仿真板5，模擬實(shí)裝的通信連接方式，構(gòu)成2個(gè)RS232接口、2個(gè)RS422接口、1個(gè)RS485接口，分別與航空插頭接口9相連，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

GPS信號(hào)仿真板6，模擬實(shí)裝的GPS接收方式，通過(guò)內(nèi)置GPS模塊接收信息，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接；

CCD組件仿真板7，模擬實(shí)裝的CCD連接方式，與航空插頭接口9相連，完成視頻信息的傳輸，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

鍵盤(pán)顯示接口仿真板8，接收操作面板12的鍵盤(pán)操作信息，完成相應(yīng)的動(dòng)作，另一方面，通過(guò)故障設(shè)置單元15設(shè)置所需的故障，通過(guò)RS232總線接口與CPU主板連接，通過(guò)RS485總線接口與外部連接。

航空插頭接口9，與外部信號(hào)部件相連，內(nèi)部分別與電源組件仿真板2、報(bào)警信號(hào)仿真板3、虛擬儀表仿真板4、通信信號(hào)仿真板5、GPS信號(hào)仿真板6、CCD組件仿真板7相連，完成內(nèi)、外信息的交互。

RS485總線10，用于仿真器內(nèi)部各仿真板之間以及與外部命令的交互，故障設(shè)置命令通過(guò)RS485總線傳送。

液晶顯示屏11，用于顯示報(bào)警信息、儀表數(shù)值、通信信息和各種提示信息，連接在CPU主板1上。

操作面板12，與實(shí)裝一致的鍵盤(pán)按鈕，用于界面的切換，連接在CPU主板1上。

本發(fā)明中仿真板的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括功能單元13，故障模型14和故障設(shè)置單元15。功能單元13，是根據(jù)實(shí)裝對(duì)應(yīng)部件分析出結(jié)構(gòu)特征、信號(hào)特征，完成各功能部件的特征模擬，通過(guò)RS232總線與CPU主板1相連并交互；故障模型14，是根據(jù)實(shí)裝對(duì)應(yīng)部件分析出故障模式以及故障設(shè)置策略，提供給故障設(shè)置單元15，當(dāng)需要設(shè)置故障時(shí)提供指導(dǎo)。

仿真板的設(shè)計(jì)是本仿真器的重點(diǎn)，各仿真板的功能單元13并不需要對(duì)實(shí)裝各對(duì)應(yīng)部件的復(fù)現(xiàn)，只需把功能特征和信號(hào)特征體現(xiàn)出來(lái)，然后分析電路中可能會(huì)出現(xiàn)的故障點(diǎn)引起的故障現(xiàn)象找出來(lái)，經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)電路板，保持相同的輸入輸出接口，最后設(shè)計(jì)新的仿真板。

本發(fā)明中故障設(shè)置單元15的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括單片機(jī)控制模塊15-1和電子開(kāi)關(guān)15-2，其中，單片機(jī)控制模塊15-1，通過(guò)RS485總線從外部接收故障設(shè)置命令，根據(jù)故障模型14完成故障設(shè)置，單片機(jī)使用MSP430F149，也可以是其他單片機(jī)。電子開(kāi)關(guān)15-2為模擬開(kāi)關(guān)(組)，使用芯片為DG411，DG411是SPST(單刀單擲)模擬開(kāi)關(guān)、低導(dǎo)通電阻(3Ω)、寬電源電壓(±4.5V-±20V)，滿足電子開(kāi)關(guān)(組)15-2的設(shè)計(jì)要求。

故障設(shè)置單元15是仿真板中智能部分，當(dāng)接收到設(shè)置故障的命令時(shí)，根據(jù)已分析出的故障模型14，在單片機(jī)的控制下，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)15-2的動(dòng)作倒向相應(yīng)的故障源，故障源分為四種：懸空、接地、低電平和某一電平值。

本發(fā)明的工作原理：

1.電源組件仿真板提供仿真器內(nèi)部各部件的電源，另外再分出一路+5V電源提供給各仿真板；

2.報(bào)警信號(hào)仿真板3，從航空插頭接口9接收輸入信號(hào)，模擬實(shí)裝的報(bào)警信息處理方式，在液晶顯示屏11上顯示報(bào)警信息；

3.虛擬儀表仿真板4，從航空插頭接口9接收輸入信號(hào)，模擬實(shí)裝的虛擬儀表信息處理方式，在液晶顯示屏11上實(shí)時(shí)顯示各儀表數(shù)據(jù)；

4.通信信號(hào)仿真板5，模擬實(shí)裝的通信連接方式，分別與航空插頭接口9相連，通過(guò)RS232接口、RS422接口、RS485接口與外部進(jìn)行通信，相關(guān)數(shù)據(jù)在液晶顯示屏11上顯示；

5.GPS信號(hào)仿真板6，模擬實(shí)裝的GPS接收方式，通過(guò)內(nèi)置GPS模塊接收信息，相關(guān)數(shù)據(jù)在液晶顯示屏11上顯示；

6.CCD組件仿真板7，模擬實(shí)裝的CCD連接方式，與航空插頭接口9相連，完成視頻信息的傳輸，相關(guān)數(shù)據(jù)在液晶顯示屏11上顯示；

7.仿真器內(nèi)部各仿真板通過(guò)RS485總線相連，當(dāng)接收到設(shè)置故障命令時(shí)，各仿真板與本身的識(shí)別碼比較，若是發(fā)給本仿真板的，則接收命令后設(shè)置相應(yīng)故障，故障現(xiàn)象即出現(xiàn)；當(dāng)接收到撤銷故障命令時(shí)，各仿真板與本身的識(shí)別碼比較，若是發(fā)給本仿真板的，則接收命令后撤銷相應(yīng)故障，故障現(xiàn)象即消失，可重新設(shè)置故障或撤銷故障。