(12) PATENT (19) NO (11) 364 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. G06F 19/00 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 0617 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 06.04.19 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag 06.04.19 () Prioritet 0.04., DE, 0 018 213 (41) Alm.tilgj 06..23 (4) Meddelt 14.09.01 (73) Innehaver Krauss-Maffei Wegmann GmbH & Co KG, Krauss-Maffei-Strasse 11, DE-80997 MÜNCHEN, Tyskland (72) Oppfinner Norbert Trost, Eichlbrunnstrasse 23, DE-8416 LANGENBACH, Tyskland Dirk Schmidt, Zaderfeldstrasse 11, DE-92 GEROLSBACK, Tyskland Rudolf Schmidt, Am Bairafeld 4, DE-82269 GELTENDOFT, Tyskland (74) Fullmektig Zacco Norway AS, Postboks 03 Vika, 012 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for simulering av fiktive systemtilstander til CPU-styrte systemer, særlig et kjøretøysystem eller et våpensystem (6) Anførte publikasjoner GB 17276 A (7) Sammendrag En fremgangsmåte for simulering av fiktive systemtilstander i et sentraldatamaskinstyrt system, særlig et kjøretøysystem eller et våpensystem. Systemet oppviser en sentraldatamaskin (1), betjeningsutstyr (3), følere (4) så vel som anvisere () og aktuatorer (6). Ved systemet er det tilsluttbart en simuleringsdatamaskin (2), og systemet oppviser en normalmodus og en simuleringsmodus. Sentraldatamaskinen (1) mottar på inngangssiden fra betjeningsutstyret (3) eller følerne (4) reelle data. Disse reelle dataene anvendes ved hjelp av en systemspesifikk logikkprogramvare for beregningen av nye systemtilstander, og de nye systemtilstandene leveres på utgangssiden til anviserne () eller aktuatorene (6). I simuleringsmodusen mottar sentraldatamaskinen (1) fra simuleringsdatamaskinen (2) forhåndsoppgitte simuleringsdata, med hvilke før beregningen av de nye systemtilstandene de reelle dataene til betjeningsutstyret (3) eller følerne (4) minst delvis overskrides, og hvilke til sammen med de ikke-overskrevne reelle dataene anvendes ved hjelp av den systemspesifikke logikkprogramvaren for beregning av de nye systemtilstandene.
1 Fremgangsmåte for simulering av fiktive systemtilstander til CPU-styrte systemer, særlig et kjøretøysystem eller et våpensystem Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for simulering av fiktive systemtilstander til et sentraldatamaskinstyrt system med innslagene fra innledningen av patentkrav 1. 1 Sentraldatamaskinstyrte systemer innsettes eksempelvis ved kjøretøysystemer eller ved våpensystemer. Sentraldatamaskinen har derved funksjonen fra data som tilføres på inngangssiden av datagenererende innretninger, så som betjeningsutstyr, følere eller andre komponenter for å beregne ved hjelp av en logikkprogramvare nye systemtilstander og tilføre disse systemtilstandene på utgangssiden av datamottagende innretninger, så som anvisere og aktuatorer. Sentraldatamaskinen reagerer således på brukerinnmatinger eller på vekslende omgivelsesbetingelser. Via betjeningsutstyret kan en bruker av systemet eksempelvis meddele instruksjoner eller stille forespørsler, via følerne for systemet eksempelvis informasjoner om omgivelsen. De andre komponentene kunne være i posisjonen for å meddele sentraldatamaskinen dens funksjonsstatus. Sentraldatamaskinen bearbeider disse informasjonene. Via anviseren informeres brukeren eksempelvis om den nye systemtilstanden, via aktuatorene, eksempelvis motorer, kunne det gjennomføres handlinger tilsvarende de nye systemtilstandene. 2 Et slikt system har fordelen at det på enkel måte kan tilpasses for simuleringsforhold: fordi alle data samles i sentraldatamaskinen, utfører denne beregningen av de nye systemtilstandene og de nye systemtilstandene koordineres av denne, kan en inngripen anvendes ved dette sted for simuleringsformål. En mulighet er å erstatte sentraldatamaskinen med en simuleringsdatamaskin. En ytterligere mulighet er riktignok å la sentraldatamaskinen forbli i systemet, hvis funksjoner likevel skal lagres i en simuleringsdatamaskin, henholdsvis å etterlikne logikkprogramvaren for beregning av de nye systemtilstandene i en simuleringsdatamaskin. 3 Denne muligheten omtales i patentet EP-B 1 0 947 797. Patentet åpenbarer et pansret landkjøretøysystem, særlig et panserkjøretøysystem, hvilket er utført som sentraldatamaskinstyrt system. For opplæringsformål tilsluttes det en simuleringsdatamaskin ved sentraldatamaskinen, slik at alle modellspesifikke data for landkjøretøyet så vel som dets våpeninstallasjon overspilles på simuleringsdatamaskinen. Sentraldatamaskinstyrt velges og oppstartes en modellspesifikk programvare på simuleringsdatamaskinen. Befinner landkjøretøysystemet seg i simuleringsmodus, så blokkeres alle ekte drifts- og bevegelsesfunksjoner til landkjøretøyet, så som motorene, styringen, våpeninstallasjonen og liknende. Dette betyr at når praktikanten eksempelvis ønsker å kjøre, kjører
2 kjøretøyet i virkeligheten ikke, ettersom denne bevegelsesfunksjonen blokkeres, men kjøringen simuleres utelukkende. Likevel blokkeres ikke kun alle ekte bevegelsesfunksjoner, men også alle ekte driftsfunksjoner, dvs. simuleringsdatamaskinen overtar beregningen av de nye systemtilstandene. Ufordelaktig ved dette er for det første at de til dels møysommelig utviklede driftsfunksjonene må etterliknes i simuleringsdatamaskinen. For det annet er det herved ikke mulig med validering av systemet, dvs. det er ikke mulig å overprøve om systemet reagerer på utvendige vilkårlig forhåndsoppgitte fiktive situasjoner. Det oppgis i det etterfølgende et eksempel for den ufordelaktige funksjonsmåten til fremgangsmåten som er omtalt i patentet EP-B 1 0 947 797. 1 2 3 Det skal betraktes et våpensystem med et optisk mållokaliseringssystem som føler, hvilket beveger seg uavhengig av våpeninstallasjonen. Etter registreringen av et mål som ikke beveger seg kan det meddeles via et betjeningselement, så som eksempelvis en trykknapp til våpeninstallasjonen, at den automatisk skal innrette seg mot det registrerte målet. Befinner systemet seg ikke i simuleringsanvendelsen, så avvikles følgende driftsforløp: 1. Vinkelasimuten og elevasjonen fastsatt med mållokaliseringssystemet mellom siktelinjen til mållokaliseringssystemet og kjøretøylengdeaksen tilføres sentraldatamaskinen. 2. Sentraldatamaskinen venter på alle ytterligere inngangsdata som er nødvendig for beregningen til målbekjempelse. Disse dataene meddeles eventuelt av andre følere eller inngis manuelt eller er selv resultat av andre driftsforløp. Nødvendige data er i dette eksempelet bl.a. vinkelen mellom kjøretøylengdeaksen og siktelinjen til mållokaliseringssystemet, så vel som mellom kjøretøylengdeakse og våpenretning, Tippingen til kjøretøybunnen, avstanden til målet, ammunisjonstypen og ballistiske egenskaper og skadevirkninger avledet av denne, så som f.eks. vindhastighet og vindretning. 3. Sentraldatamaskinen beregnet på grunnlag av de foreliggende informasjonene den ballistiske kurven som skjærer målet ut fra våpeninstallasjonen under hensyntagen til alle parametere i den forhåndsoppgitte avstand. 4. Sentraldatamaskinen beregner vinkelasimuten og elevasjonen og som våpenet må beveges fra dets aktuelle posisjon til den beregnede posisjonen.
3. Sentraldatamaskinen venter på en forespørsel fra brukeren (f.eks. knapptrykk), at våpeninstallasjonen skal innrettes på målet. 6. Såfremt forespørselen skjer tilføres den beregnede vinkelen fra sentraldatamaskinen til aktuatorene i våpeninstallasjonen. Befinner systemet seg utelukkende i simuleringsanvendelsen, slik som omtalt i patentet EP-B 1 0 947 797, så blokkeres alle driftsforløp i sentralregnemaskinen. Fremgangsmåten skjer således etter følgende forløp: 1 1. Mållokaliseringssystemet simuleres i simuleringsdatamaskinen for et virtuelt mål. Resultatet er simulert vinkelasimut og elevasjon. 2. Sentraldatamaskinen tilfører simuleringsdatamaskinen alle ytterligere engangsdata som er nødvendig for dens beregning til målbekjempelse. 3. Simuleringsdatamaskinen beregnet på grunnlag av de foreliggende informasjoner den ballistiske kurven. 4. Simuleringsdatamaskinen beregner vinkelasimuten og elevasjonen som må bevege våpenet fra dets aktuelle posisjon.. Simuleringsdatamaskinen venter på en forespørsel fra brukeren (f.eks. knapptrykk) at våpeninstallasjonen skal innstilles på målet. 6. Såfremt forespørselen skjer blokkeres for det første våpeninstallasjonen og for det annet skal innrettelsen av våpenet mot målet simuleres. 2 Fordi alle driftsforløp etterliknes i simuleringsdatamaskinen oppstår svært høye finansielle kostnader. Ufordelaktig er videre at ved en endring av en driftsfunksjon i sentraldatamaskinen må denne endringen etterinnarbeides med høy kostnad også i simuleringsdatamaskinen. Enn videre oppstår gjennom etterlikningen av alle driftsforløp i simuleringsdatamaskinen en ytterligere feilkilde. Oppgaven som altså ligger til grunn for oppfinnelsen er således å fremskaffe en fremgangsmåte med innslagene fra innledningen av patentkrav 1 at en validering av systemet ved hjelp av en simuleringsdatamaskin muliggjøres, idet det skal unngås at logikkprogramvaren til sentraldatamaskinen etterliknes i simuleringsdatamaskinen. 3 Løsningen av oppgaven skjer i henhold til oppfinnelsen med innslagene fra den kjennetegnende delen av patentkrav 1. Fordelaktige videreutviklinger er omtalt i de uselvstendige patentkravene.
4 For simulering av fiktive systemtilstander for et sentraldatamaskinstyrt system tilsluttes det en simuleringsdatamaskin ved systemet på fordelaktig måte ved sentraldatamaskinen til systemet, slik at systemet går over fra en normalmodus til en simuleringsmodus. Simuleringsdatamaskinen har oppgaven å oversende simuleringsdata til sentraldatamaskinen. 1 Simuleringsdataene oversendt fra simuleringsdatamaskinen overskriver minst delvis de ekte reelle dataene fra de datagenererende innretningene på inngangssiden. Sentraldatamaskinen beregner ved hjelp av simuleringsdataene og de ikke overskrevne reelle dataene den nye systemtilstanden og overfører disse til simuleringsdatamaskinen, slik at denne også har disposisjon over de tilsvarende aktuelle dataene. Sentraldatamaskinen anvender til dette logikkprogramvaren i den samme typen og måten, slik som ville anvendes i normalmodusen, dvs. uten tilsluttet simuleringsdatamaskin. Simuleringsdataene kunne derved på vilkårlig måte for simulering av fiktive systemtilstander forhåndsoppgis fra utsiden. Slike fiktive systemtilstander kunne eksempelvis illustrere fiktive omgivelsesbetingelser eller et fiktivt resultat av et systemelement. Ved hjelp av oppfinnelsen er det mulig for det første med en validering av systemet på enkel måte. Ved hjelp av standardisering lar forskjellige fiktive tilstander seg overprøve, så som hvordan systemet reagerer på disse tilstandene. For det annet lar systemet seg anvende til utdannelsesformål. Instruktøren kan forhåndsoppgi forskjellige fiktive tilstander, på hvilke praktikanten må reagere. 2 I det etterfølgende skal det ved hjelp av det allerede skildrede eksemplet Waffensystem mit einem optischen Zielerfassungssystem forklares et mulig utførelseseksempel for en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Når våpensystemet underskrevet ikke befinner seg i simuleringsmodus, men i normalmodus, så avvikles alle driftsforløp på samme måte som innledningsvis omtalt. Kobles systemet i simuleringsmodusen, så blir nå alle driftsforløp omtalt over i sentraldatamaskinen bibeholdt, den blokkeres ikke. Fremgangsmåten skjer fra nå av etter følgende forløp: 3 1. Mållokaliseringssystemet simuleres i simuleringsdatamaskinen for et virtuelt mål. Resultatet er simulert vinkelasimut og elevasjon som tilføres sentraldata-
1 maskinen slik at den overskriver de faktisk formidlede verdiene til originalsystemet. 2. Sentraldatamaskinen venter på alle ytterligere inngangsdata som er nødvendige for beregning til målbekjempelse. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. 3. Sentraldatamaskinen beregnet på grunnlaget av de foreliggende informasjonene den ballistiske kurven som skjærer målet utgående fra våpeninstallasjonen under hensyntagen til alle parametere i den forhåndsoppgitte avstanden. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. 4. Sentraldatamaskinen beregner vinkelasimuten og elevasjonen som våpenet må beveges fra dets aktuelle posisjon til den beregnede posisjonen. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen.. Sentraldatamaskinen venter på en forespørsel fra brukeren (f.eks. knapptrykk) at våpeninstallasjonen skal innstilles på målet. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. 6. Såfremt denne forespørselen skjer tilføres den beregnede vinkelen fra sentraldatamaskinen til simuleringsdatamaskinen for å simulere innrettelsen av våpenet på målet. Videre blir dessuten våpeninstallasjonen blokkert. I det etterfølgende skal, i tillegg til det allerede illustrerte utførelseseksempelet, et ytterligere utførelseseksempel forklares nærmere ved hjelp av de vedføyde tegninger for en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser et sentraldatamaskinstyrt kjøresystem i normalmodus. 2 Fig. 2 viser det sentraldatamaskinstyret kjøretøysystemet fra fig. 1 i simuleringsmodus. 3 Fig. 1 viser et sentraldatamaskinstyrt kjøresystem i normalmodus. Kjøretøysystemet oppviser en sentraldatamaskin 1, ved hvilken det er tilsluttet som datagenererende middel en gasspedal 3 som betjeningsutstyr og en hastighetsføler 4 som føler, som måler den aktuelle hastigheten til kjøretøyet. På utgangssiden er det tilsluttet som datamottagende middel en forbruksanviser som anviser, hvilken anviser det aktuelle drivstofforbruket, og en innsprøytningsinstallasjon 6 for motoren som aktuator. Sentraldatamaskinen 1 beregner ved hjelp av en enhet 7 anordnet til dette på grunn av endringen av stillingen til gasspedalen 3 og den aktuelle hastigheten målt av hastighetsføleren 4, en akselerasjon og en drivstoffmengde som innsprøytes i motoren av innsprøytnings-
installasjonen 6. Videre styrer den det aktuelle drivstofforbruket anvist på forbruksanviseren. 6 I normalmodusen oversender altså det datagenererende middelet reelle data til sentraldatamaskinen som ved hjelp av en logikkprogramvare beregner nye systemtilstander. De nye systemtilstandene tilføres de datamottagende midlene. Følgende driftsforløp avvikles: 1 1. Den aktuelle endringen av stillingen til gasspedalen 3 leveres til sentraldatamaskinen 1. 2. Den aktuelle kjøretøyhastigheten leveres til sentraldatamaskinen 1 fra hastighetsføleren 4. 3. Sentraldatamaskinen 1 beregner den aktuelle akselerasjonen og med denne verdien en ny innsprøytende drivstoffmengde i motoren. 4. Sentraldatamaskinen 1 leverer den beregnede verdien av den innsprøytede drivstoffmengden til innsprøytingsinstallasjonen 6 og forbruksanviseren.. Innsprøytningsinstallasjonen 6 sprøyter den tilsvarende drivstoffmengden inn i motoren. 6. Forbruksanviseren anviser den aktuelle drivstofforbruksverdien. 2 Tilsluttet det nå ved sentraldatamaskinen 1 en simuleringsdatamaskin 2, så går sentraldatamaskinen 1 over fra normalmodusen til simuleringsmodusen. Fig. 2 viser det sentraldatamaskinstyret systemet i simuleringsmodusen med tilsluttet simuleringsdatamaskin 2. Simuleringsdatamaskinen 2 sender simuleringsdata til sentraldatamaskinen 1, slik at simuleringsdataene delvis overskriver de reelle dataene i sentraldatamaskinen 1. Driftsforløpet er fra nå av som følger: 3 1. Den aktuelle endringen av stillingen til gasspedalen 3 tilføres sentraldatamaskinen 1. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. I tillegg leverer sentraldatamaskinen 1 den aktuelle endringen av stillingen til gasspedalen til simuleringsdatamaskinen 2. 2. Simuleringsdatamaskinen 2 simulerer den aktuelle kjørehastigheten. Denne verdien kan eksempelvis være resultater av en virtuell bevegelse av kjøretøyet i en virtuell verden. Denne simulerte verdien tilføres slik til sentraldatamaskinen 1
7 at den overskriver den originale verdien av den aktuelle kjørehastigheten før bearbeidelsen. 3. Sentraldatamaskinen 1 beregner den aktuelle akselerasjonen og med denne verdien en ny innsprøytende drivstoffmengde i motoren. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. 4. Sentraldatamaskinen 1 leverer den beregnede verdien av den innsprøytende drivstoffmengden til innsprøytingsinstallasjonen 6 og forbruksviseren. Dette forløpstrinnet er uendret i forhold til normalmodusen. Dessuten leverer sentraldatamaskinen 1 til simuleringsdatamaskinen 2 den nye beskrevne systemtilstanden.. Den originale innsprøytningsinstallasjonen 6 blokkeres, og simuleringsdatamaskinen 2 simulerer innsprøytningen av drivstoffet til motoren. 6. Forbruksanviseren anviser den simulerte drivstofforbruksverdien. 1
8 P a t e n t k r a v 1 1. Fremgangsmåte for simulering av fiktive systemtilstander i et sentraldatamaskinstyrt system, særlig et kjøretøysystem eller et våpensystem,! idet systemet oppviser en sentraldatamaskin (1), et datagenererende middel, så som eksempelvis betjeningsutstyr (3), følere (4) og eventuelt andre komponenter, så vel som et datamottagende middel, så som eksempelvis anvisere () og aktuatorer (6),! idet en simuleringsdatamaskin (2) er tilsluttbar ved systemet,! idet systemet oppviser en normalmodus og en simuleringsmodus, og! idet sentraldatamaskinen (1) på inngangssiden av det datagenererende middelet mottar reelle data, og disse reelle dataene anvendes ved hjelp av en systemspesifikk logikkprogramvare for beregningen av nye systemtilstander, og disse nye systemtilstandene tilføres det datamottagende middelet på utgangssiden, k a r a k t e r i s e r t v e d at sentraldatamaskinen (1) i simuleringsmodusen til simuleringsdatamaskinen (2) mottar forhåndsoppgitte simuleringsdata, med hvilke før beregningen av de nye systemtilstandene, de reelle dataene til det datagenererende middelet minst delvis overskrives, og hvilke til sammen med de ikkeoverskrevne reelle dataene ved hjelp av den systemspesifikke logikkprogramvaren anvendes for beregning av de nye systemtilstandene. 2 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten anvendes for opplæringsformål. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten anvendes for valideringsformål.
1/2
2/2