Nghiên cứu xây dựng thuật toán kiểm tra, đánh giá chất lượng đầu tự dẫn Y502E thông qua bộ tham số tiêu chuẩn

Thông tin khoa học công nghệ H. H. Dũng, , N. M. Thường, “Nghiên cứu xây dựng thuật toán tham số tiêu chuẩn.” 184 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẦU TỰ DẪN Y502E THÔNG QUA BỘ THAM SỐ TIÊU CHUẨN Hà Huy Dũng1*, Lê Duy Hiệu1,Trần Minh Nghĩa1, Nguyễn Minh Thường2 Tóm tắt: Tổ hợp tên lửa Kh-35E là một trong những vũ khí đối hải hiện đại nhất của Hải quân Việt nam. Tổ hợp này được trang bị Đầu tự dẫn hoạt động theo nguyên lý ra đa chủ động Y502E. Với yêu cầu triển khai nhanh chóng trong chiến đấu. Tổ hợp Kh-35E cần được đảm bảo khả năng hoạt động khi lắp lên bệ phóng. Điều này được thực hiện nhờ quá trình kiểm tra khí tài trước khi đưa vào chiến đấu tại đơn vị hậu cần kỹ thuật. Việc xác định phương pháp và mô hình thực hiện của qui trình kiểm tra Y502E có ý nghĩa thực tiễn cao đối với công tác nghiên cứu thiết kế các giá thử khí tài hiện đại trong quân đội. Từ khóa: Đầu tự dẫn; Qui trình kiểm tra; Y502E. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tên lửa đối hải KH-35E, được kiểm tra đánh giá tại đơn vị bảo quản nhờ hệ thống giá thử AKПA hoặc ACK6.3 do Nga cung cấp. Tuy nhiên, khi sử dụng các giá thử này chất lượng của từng thành phần trong tên lửa không được xác định cụ thể. Điều này khiến cho công tác báo cáo chỉ ở mức xác định tên lửa có sử dụng trong chiến đấu được hay không. Yêu cầu khẳng định chính xác thành phần lỗi của tên lửa, từ đó đưa ra các phương án sửa chữa, thay thế phù hợp là nhu cầu cấp thiết tại đơn vị. Nhiệm vụ này chỉ có thể được thực hiện nhờ các giá thử độc lập theo từng thành phần riêng biệt của KH-35E trong đó có đầu tự dẫn Y502E. Đầu tự dẫn Y502E có cấu tạo và chức năng tương tự như một ra đa điều khiển hỏa lực băng X, được đánh giá thông qua 67 tham số tiêu chuẩn [1]. Những tham số kiểm tra này đã được chuẩn hóa, đảm bảo kiểm tra đầy đủ các hệ thống Anten, ống dẫn sóng; nguồn thứ cấp; thiết bị Thu-Phát siêu cao tần, tổ hợp điều khiển và xử lý thông tin ra đa của đầu tự dẫn Y502E. Để kiểm tra đánh giá đầu tự dẫn Y502E độc lập cần có giải pháp kích hoạt Y502E, tiếp nhận và đánh giá được các tham số liên quan do đầu tự dẫn đưa ra. Nội dung của bài báo sẽ giới thiệu mô hình kiểm tra và xây dựng các thuật toán để đánh giá các tín hiệu mang thông tin về các tham số thu được. 2. MÔ HÌNH KIỂM TRA VÀ GIAO TIẾP THAM SỐ Y502E Như đã ở trên, để có thể kiểm tra đầu tự dẫn Y502E cần đưa thiết bị này vào mô hình kiểm tra. Nhiệm vụ của mô hình kiểm tra là kích hoạt và điều khiển đầu tự dẫn Y502E hoạt động ở chế độ kiểm tra. Trên hình 1 mô tả hai mô hình có thể thực hiện chức năng này. Hình 1(a) là sử dụng thiết bị do Nga cung cấp và hình 1(b) là sử dụng riêng giá thử Y502E-KT. Các thành phần chính trong các mô hình kiểm tra bao gồm: + Giắc kết nối tiêu chuẩn Y502.1 (CHЦ23-19/22)-Kết nối nguồn; Y502.3 (CHЦ23- 32/27)- Giắc truyền tham số kiểm tra; Y502.2 (CHЦ23-10/18)- Giao tiếp máy tính trên khoang. + AKПA (ACK6.3): Thiết bị kiểm tra, đánh giá tham số tổ hợp KH-35E; + Thiết bị AC6.3-1: Có chức năng thu, suy hao và giữ chậm tín hiệu siêu cao tần phát ra từ đầu tự dẫn sau đó định hướng trở lại đầu tự dẫn. Tín hiệu đưa trở lại này có vai trò giả lập tín hiệu giống như phản xạ từ mục tiêu. + Hộp đấu dây, Ц074: Các thành phần trong tổ hợp KH-35E. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 185 Hình 1. Mô hình kết nối đầu tự dẫn Y502E khi kiểm tra. + Thiết bị Y502E-KT: là thiết bị kiểm tra độc lập đầu tự dẫn Y502E. Việc kiểm tra Y502E tại mô hình 1(a) cần những yêu cầu phức tạp trong thiết lập hệ thống kiểm tra, tốn kém về nguyên liệu vì phải vận hành toàn bộ giá thử tổng hợp và tác động lên nhiều thành phần của tên lửa. Quá trình kiểm tra đầu tự dẫn phụ thuộc vào các liên kết liên quan trong tên lửa. Do đó, quá trình kiểm tra Y502E có thể không được kích hoạt nếu có lỗi ở các bộ phận khác. Đối với giải pháp kiểm tra độc lập như trên hình 1(b). Đầu tự dẫn Y502E được kiểm tra trực tiếp không qua các thành phần trung gian. Cấu trúc thiết bị gọn nhẹ. Kết quả của quá trình kiểm tra sẽ đưa ra chỉ dẫn cụ thể tới từng thành phần chức năng của Y502E. Đầu tự dẫn Y502E hoạt động ở chế độ kiểm tra sẽ đưa ra các tham số chuẩn một cách tự động trong thời gian 187s. Bộ tham số gồm chia thành 3 nhóm chính: Tham số nguồn (14 tham số), tham số lô gic (14 tham số), tham số dữ liệu chuẩn (39 tham số) [4]. Việc kiểm tra tham số nguồn được tiến hành đơn giản nhờ các phép đo. Phần tiếp theo của bài báo sẽ trình bày phương pháp luận và thuật toán đánh giá các tham số còn lại. 3. XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐÁNH GIÁ THAM SỐ 3.1. Thuật toán đánh giá tham số lô gic Các tham số lô gic là tín hiệu có mức TTL được đưa ra theo 3 đường tín hiệu. Trong đó có hai đường cấp ra từ các mạch xử lý và đường còn lại tới từ máy phát. Tham số lô gic thể hiện sự tồn tại hay không các đáp ứng của các thành phần chức năng trong đầu tự dẫn Y502E khi chúng được kích hoạt thông qua các ngưỡng điện áp. Để xác định được giá trị cho các tham số cần nghiên cứu xây dựng tiến trình vận hành của đầu tự dẫn Y502E, nắm rõ các lỗi hệ thống để dừng quá trình cấp điện cho thiết bị. Xác nhận mức giá trị đúng sai của tham số. Cụ thể trên hình 2. Ngay khi được cấp điện, đầu tự dẫn sẽ báo hiệu sự kích hoạt của mình (tham số 8), tần số giao động trung tần của thạch anh xuất hiện ngay khi được cấp điện (tham số 9). Đồng thời giai đoạn quá độ này chưa cho phép mạch tạo cao áp kênh phát hoạt động (tham số 10). Dấu hiệu sẵn sàng (tham số 11) được đưa ra ở cuối thời điểm quá độ. Sau giai đoạn quá độ, điện áp cao áp được tắt bật để kiểm tra khả năng hoạt động của các khóa đóng ngắt cao áp (tham số 12,13). Kiểu loại đạn được đưa ra (tham số 15) để phục vụ các đánh giá dữ liệu sau này. Lúc này quá trình kiểm tra trong kết thúc (tham số 17,18) và phần tạo các dao động siêu cao tần đã đủ thời gian để ổn định. Tần số sóng mang băng X được cấp tới máy phát (tham số 19). Chuyển mạch siêu cao tần định hướng tín hiệu phát xạ tới Anten (tham số 20). Trong quá trình vận hành chuyển mạch kênh tổng hiệu tuyến thu được kiểm tra phản hồi đóng ngắt (tham số 40, 41). Cuối cùng là tham số ngắt các tín hiệu cao áp khi dừng quá trình kiểm tra (tham số 67). Thông tin khoa học công nghệ H. H. Dũng, , N. M. Thường, “Nghiên cứu xây dựng thuật toán tham số tiêu chuẩn.” 186 Hình 2. Lưu đồ thuật toán đánh giá tham số lô gic Y502E. Với quá trình vận hành nêu trên, thuật toán đánh giá tham số được xây dựng với sơ đồ chức năng như hình 2. Các phương pháp đo số hóa, đồng bộ dữ liệu cho thấy các tham số lô gic có hai đặc điểm. Thứ nhất, không xuất hiện một cách ngẫu nhiên mà tuần tự theo tiến trình nêu trên. Thứ hai, không có bất kỳ báo hiệu nào xác định thời điểm đo giá trị tham số. Do đó thuật toán sử dụng một bộ định thời tạo ra các khung thời gian mà trong đó tham số cần kiểm tra chắc chắn sẽ xuất hiện và tiến hành đo. Tùy theo giá trị chuẩn của tín hiệu lô gic mà bộ cộng tích lũy giá trị đạt chuẩn được sử dụng để đánh giá. Chỉ khi giá trị của bộ cộng tích lũy đạt tới ngưỡng so sánh tham số tương ứng mới được đánh giá Tốt. Khi giá trị so sánh không đạt, tùy độ quan trọng của tham số, khi có lỗi sẽ dừng hẳn quá trình kiểm tra hoặc báo cáo lỗi và tiếp tục kiểm tra. 3.2. Thuật toán đánh giá tham số dữ liệu chuẩn Hình 3. Dạng tín hiệu vi sai cung cấp dữ liệu cho quá trình kiểm tra. Tham số dữ liệu được sử dụng để đánh giá toàn bộ các thuật toán chức năng của đầu tự dẫn trong xử lý thông tin ra đa. Các tín hiệu sau máy thu được đưa vào các bo mạch số của đầu tự dẫn Y502E. Tại đây, thực hiện các thuật toán xử lý thông tin ra đa. Một phần kết quả của quá trình được đưa ra kênh kiểm tra dưới dạng tín hiệu mã hóa vi sai có dạng như hình 3. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 187 Tương tự như tham số lô gic, các tham số dữ liệu có sự xuất hiện tuần tự và nằm trong một khung thời gian nhất định. Tuy nhiên tính tuần tự ở đây không có nghĩa là tại khung thời gian chỉ định chỉ có duy nhất một tham số xuất hiện, mà có rất nhiều dữ liệu được truyền trên cùng một kênh vi sai này. Điều này đòi hỏi thuật toán đánh giá kênh dữ liệu phải thực hiện được những nội dung sau: - Giải mã được khung dữ liệu; - Tách được các trường thông tin: Địa chỉ, Dữ liệu, Dấu dữ liệu; - Kiểm soát được tính đồng bộ và miền tham số hợp lệ; - Phương án truy xuất dữ liệu chuẩn. Lưu đồ thuật toán giải mã kênh dữ liệu thực hiện các nội dung nêu trên được xây dựng như trên hình 4. Cách vận hành của thuật toán được mô tả như sau: Hình 4. Lưu đồ thuật toán đánh giá tham số dữ liệu. Tín hiệu vật lý được giải mã, tách giá trị theo các phương pháp tiêu chuẩn [5]. Một bộ đếm khung thời gian sẽ tạo ra địa chỉ truy xuất bộ nhớ chứa các thông số về địa chỉ, dữ liệu chuẩn của tham số. Các dữ liệu chuẩn này và dữ liệu thu được qua thuật toán con kiểm soát cặp dữ liệu tuần tự. Thuật toán con này thực hiện hai chức năng giải quyết vấn đề kiểm soát tính đồng bộ và miền tham số hợp lệ. Đầu tiên, đó là kiểm tra, lọc các trường dữ liệu theo cặp có địa chỉ kế tiếp (A, A+1) và các trường dữ liệu theo kèm phải trùng với giá trị lưu trong bộ nhớ. Chức năng thứ hai, là kiểm soát mức độ xuất hiện liên tiếp của cặp dữ liệu vượt quá một số lượng nhất định (lựa chọn là 10). Sau khi các giá trị được xác nhận qua thuật toán kiểm soát cặp dữ liệu tuần tự, chúng ta thu được giá trị tham số cần đánh giá đồng bộ với khung thời gian, và các giá trị dữ liệu hợp lệ. Các dữ liệu này sẽ được đánh giá bằng hai phương pháp tùy vào tham số, gồm có: - So sánh với các ngưỡng tiêu chuẩn đánh giá [6]. - Tính toán hiệu giá trị giữa các cặp tham số tại hai khung thời gian khác nhau để đánh giá. Các tham số được đánh giá tốt khi giá trị của nó nằm trong miền giới hạn được lưu trong các bộ nhớ miền giới hạn trên và dưới. Thông tin khoa học công nghệ H. H. Dũng, , N. M. Thường, “Nghiên cứu xây dựng thuật toán tham số tiêu chuẩn.” 188 Trong thuật toán toàn bộ các dữ liệu tiêu chuẩn gồm địa chỉ, tiêu chuẩn, miền so sánh đều được ghi vào bộ nhớ với địa chỉ đồng bộ với khung thời gian, phương pháp này đảm bảo được tốc độ đáp ứng dữ liệu nhanh với dòng dữ liệu nối tiếp liên tục tốc độ cao. 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN THUẬT TOÁN Hai thuật toán đánh giá đối với hai loại tham số nêu trên được sử dụng kết hợp trong thiết bị Y502E-KT. Tiến hành kiểm tra độc lập đầu tự dẫn. Hình 5. Tổng hợp Kết quả của thuật toán đánh giá các tham số lô gic. Trên hình 5 là kết quả thực hiện đánh giá tham số lô gic quả đạn KH-35E tại căn cứ 696-Hải quân. Ba hàng đầu tiên là tín hiệu vật lý xuất ra từ đầu tự dẫn. Thuật toán sẽ tạo ra các khung thời gian như hàng thứ tư. Kết quả đánh giá nhờ kiểm soát trạng thái tín hiệu được tổng kết ở hàng thứ 5. Bảng 1 là kết quả thực hiện thuật toán thu và đánh giá kênh dữ liệu của đầu tự dẫn Y502E trên thực tế. Thuật toán sẽ sử dụng các khung thời gian với các giá trị không đều như liệt kê tại cột khung thời gian. Sau quá trình giải mã và kiểm soát dữ liệu theo cặp địa chỉ. Kết quả tham số dữ liệu được liệt kê tại các cột dữ liệu địa chỉ lẻ và dữ liệu địa chỉ chẵn. Quá trình so sánh tiếp theo sẽ đưa ra các đánh giá liệt kê tại cột đánh giá. Bảng 1. Kết quả đánh giá tham số dữ liệu đầu tự dẫn Y502E. STT Khung thời gian Dữ liệu địa chỉ lẻ (Hexa) Dữ liệu địa chỉ chẵn (Hexa) Đánh giá Bắt đầu Kết thúc 1 [04:04] [05:06] 800FFF41 80000042 Tốt 2 [05:06] [05:10] FFFFFF41 80000742 Tốt 3 [05:10] [05:19] 80090EC1 8000A0C2 Tốt 4 [05:19] [05:22] 800C0EC3 800400C4 Tốt 5 [05:22] [05:25] FD10AEC5 8048C0C6 Tốt 6 [05:25] [05:28] 83148EC7 FFD620C8 Tốt 7 [05:28] [05:32] 800DEEC9 FD6160CA Tốt 8 [05:32] [05:37] FFC66ECB 82C660CC Tốt 9 [05:37] [05:40] FF1446CD FF1243CE Tốt 10 [05:40] [05:41] 80C1A0CF 81FDA2D0 Tốt 11 [05:41] [05:50] 80090ED1 8400A0D2 Tốt 12 [05:50] [05:53] 800C0ED3 800000D4 Tốt 13 [05:53] [05:56] FD7ECED5 801D00D6 Tốt 14 [05:56] [05:59] 82B4AED7 FFDE20D8 Tốt 15 [05:59] [06:02] 8024EED9 FDCBA0DA Tốt 16 [06:02] [06:04] FFB7EEDB 823B40DC Tốt 17 [06:06] [06:11] FFFFFF41 FF7FE742 Tốt Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 189 Với kết quả đạt được, toàn bộ các tham số kiểm tra đầu tự dẫn Y502E đã được làm sáng tỏ. Bằng thuật toán đã xây dựng, thiết bị kiểm tra độc lập đảm bảo được toàn bộ các chức năng như khi sử dụng giá thử của Nga. 5. KẾT LUẬN Bài báo đã đưa ra được các luận giải về tín hiệu mang thông tin tham số đánh giá đầu từ dẫn Y502E. Bằng những đặc điểm vật lý của tín hiệu và qui trình vận hành của đầu tự dẫn từ đó xây dựng thành công thuật toán để có thể đánh giá các tham số này mà không cần sử dụng đến hệ thống nguyên bản do Nga cung cấp. Các thuật toán đã được kiểm tra đánh giá trên hệ thống thiết bị thật với kết quả đồng nhất với giá thử của Nga. Sự kết hợp hoạt động đồng bộ, song song hai thuật toán đánh giá tín hiệu lô gic và đánh giá tín hiệu dữ liệu có vai trò quyết định trong chế tạo giá thử đầu tự dẫn Y502E độc lập. Nâng cao khả năng làm chủ, kiểm soát tổ hợp tên lửa đối hải KH-35E. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tài liệu dịch “Hướng dẫn sử dụng AKПA” – Căn cứ 696/Vùng 2 Hải quân. [2]. Tài liệu dịch “Thuyết minh kỹ thuật-hướng dẫn sử dụng hệ thống KAШY” – Tài liệu lớp tàu 1241.8. [3]. Baдим ПoнoмapeB, “ HoBaя paketa X-35: гpoзa aмepukaнckux эcмuнцeB ”, Expert.ru,2016. [4]. Tài liệu dịch “Đầu tự dẫn ra đa chủ động Y502E trên tên lửa X-35E” – Căn cứ 696/Vùng 2 Hải quân. [5]. https://www.aim-online.com/wp-content/uploads/.../OVIEW429.pdf Arinc-429 Tutorial [6]. Tài liệu dịch “Tham số kiểm tra KH-35E” – Căn cứ 696/Vùng 2 Hải quân. ABSTRACT A SOLUTION IN THE QUALITY EVALUATION FOR THE COMBAT READINESS OF Y502E GUIDANCE SYSTEM The Kh-35E missile assembly is one of the state-of-the-art anti-ship weapons in Vietnam Navy. This assembly is equipped with an active radar seeker - Y502E. Because of the fast deployment in combat requirements, the Kh-35E must be ensured to be able to operate when mounted on the launch pad. This is accomplished through an inspection proccess before being deployed in any technical logistic unit. The article focused on investigating a solution to evaluate the Y502E guidance system in the assembly. Determining the methodology and implementation pattern for Y502 test procedure is of high practical significance for the equipment and ammunition design and testing processes in modern army. Keywords: Guidance system; Test procedures; Quasi-physical. Nhận bài ngày 11 tháng 6 năm 2018 Hoàn thiện ngày 06 tháng 12 năm 2018 Chấp nhận đăng ngày 11 tháng 12 năm 2018 Địa chỉ: 1 Viện Ra đa, Viện KH – CN quân sự; 2Viện CNTT, Viện KH – CN quân sự. * Email: dungsystemdesigner@gmail.com.