Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU TRONG TỔ HỢP<br />
PHÁO - TÊN LỬA PHÒNG KHÔNG PALMA<br />
Hoàng Thế Khanh1*, Phạm Thành Công2, Lê Kỳ Biên2<br />
Tóm tắt: Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả đối với việc<br />
truyền dữ liệu lên và xuống giữa thiết bị điều khiển bắn tên lửa phòng không Sosna<br />
- R với quả đạn tên lửa trên bệ trong quá trình kiểm tra. Các dữ liệu được nghiên<br />
cứu bao gồm dữ liệu dạng số trên đường truyền RS 485 và dữ liệu logic trên các<br />
đường tín hiệu.<br />
Từ khóa: Tên lửa phòng không, Palma, Sosna - R, RS 485.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Tổ hợp pháo - tên lửa phòng không Palma với tên lửa phòng không Sosna-R được<br />
dùng để bảo vệ tàu khỏi sự tấn công đường không với các loại vũ khí có độ chính xác cao<br />
của đối phương như: các tên lửa chống tàu bay thấp, bom có điều khiển, cũng như để tiêu<br />
diệt các mục tiêu trên bờ và trên biển có kích thước nhỏ [1]. Tổ hợp Palma là một trong<br />
những loại vũ khí phòng không tầm gần hiện đại nhất đang có trong trang bị của Hải quân<br />
nhân dân Việt Nam. Các thành phần trong hệ thống Palma, xét về mặt điều khiển, chủ yếu<br />
là các hệ thống tính toán kỹ thuật số và máy tính chuyên dụng phức tạp. Các dạng dữ liệu<br />
trao đổi trong hệ thống này chủ yếu là dạng số, trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi đi<br />
sâu nghiên cứu giao thức truyền dữ liệu giữa máy tính điều khiển bắn tên lửa với thiết bị<br />
giả đạn - thiết bị có nhiệm vụ kiểm tra sự hoàn hảo của thiết bị điều khiển bắn [2], cũng<br />
như giản đồ logic của các tín hiệu lên và xuống thiết bị giả đạn trong quá trình kiểm tra.<br />
2. XÁC ĐỊNH GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN<br />
BẮN VÀ QUẢ ĐẠN TRONG QUÁ TRÌNH KIỂM TRA<br />
Trong giai đoạn kiểm tra tên lửa, nguồn ±15V DC được cấp trong suốt quá trình thông<br />
qua giắc phóng. Tiếp đó là quá trình kiểm tra các mạch phóng và sự sẵn sàng của các<br />
mạch trên thiết bị giả đạn. Quá trình kiểm tra được kích hoạt bằng bộ dữ liệu trên đường<br />
RS 485, kết quả kiểm tra là trạng thái của các mạch phóng, mạch vô tuyến, mạch điện tử<br />
của kênh lệnh laser. Các kết quả này sẽ được đóng gói dữ liệu và truyền về thiết bị điều<br />
khiển bắn trên đường truyền vi sai RS 485. Mặc dù đã biết dữ liệu được truyền theo chuẩn<br />
RS 485, tuy nhiên trong các tài liệu được phía bạn cung cấp về thiết bị giả đạn thì một số<br />
tùy chọn riêng vẫn chưa rõ như: số lượng bit, bit START, bit STOP, bit chẵn lẻ, tốc độ<br />
truyền dữ liệu, và đặc biệt là nội dung cụ thể của khung dữ liệu trả về. Dạng tín hiệu vật lý<br />
của dữ liệu truyền trên đường truyền RS 485 được cho như trong hình 1 [3].<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 1. Dạng vật lý của tín hiệu RS 485.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 69<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
Qua nghiên cứu các giao thức truyền dữ liệu trên các hệ thống vũ khí của Nga chúng<br />
tôi nhận thấy rằng mặc dù sử dụng các giao diện (giắc cắm) khác hẳn thông thường tuy<br />
nhiên chuẩn dữ liệu trên đường truyền vẫn tuân thủ theo đúng chuẩn đã quy định. Do đó,<br />
vấn đề mà nhóm cần giải quyết ở đây là xác định các tùy chọn riêng đã được dùng trên các<br />
hệ thống vũ khí của Nga<br />
- Cấu trúc khung dữ liệu theo chuẩn RS 485. Cấu trúc của khung truyền dữ liệu trên<br />
đường truyền RS 485 được cho trong hình 2 [4].<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 2. Cấu trúc khung truyền dữ liệu.<br />
Trong đó:<br />
Idle: Trạng thái nghỉ<br />
Start: Bit khởi động.<br />
D0 đến D7: Các bit số liệu.<br />
Parity: Bit chẵn/lẻ<br />
Stop: Bit dừng<br />
- Số bit của bản thân byte số liệu (ví dụ 8 bit) luôn luôn ít hơn số bit truyền dị bộ (ví du:<br />
8+1 start+1 stop+1 Parity =11). Cuối mỗi byte có thể không hoặc có bổ sung thêm 1 bit<br />
chẵn/lẻ. Nếu thêm bit chẵn/lẻ thì có thể chọn thuộc tính là chẵn hoặc lẻ. Bit chẵn/lẻ được<br />
bổ sung vào để tổng số bit 1 của byte là chẵn hoặc lẻ.<br />
- Sử dụng bit chẵn/lẻ trong việc kiểm tra lỗi của byte thu được. Mỗi byte được đóng gói<br />
bởi 1 bit Start và 1 (1,5 hoặc 2) bit Stop. Mỗi byte gồm 5, 6, 7 hoặc 8 bit (và 1 bit chẵn/lẻ),<br />
1,5 bit stop chỉ sử dụng cho trường hợp chỉ có 5 bit trong 1 byte. Giữa các byte có quãng<br />
nghỉ, idle ở mức logic 1, giá trị idle # 0. Do idle có thể > 0 nên phương thức truyền này<br />
này gọi là dị bộ. Cơ chế đồng bộ thực hiện cho từng byte (Start, Stop).<br />
- Nếu 1 byte có 1 Start, 1 stop, 8 bit dữ liệu, ta có hiệu suất sử dụng các bit truyền rất<br />
thấp là 8/(1+1+8), tức là 80%.<br />
- Cứ 9 bit truyền lại được đồng bộ 1 lần, phía thu có thể tự tách các bit dữ liệu, nên<br />
không cần gửi nhịp đồng bộ đi kèm dữ liệu.<br />
- Một khung tin dị bộ bao gồm nhiều byte, giao thức truyền qui định quy định số byte này.<br />
- Tốc độ trên đường truyền RS 485. Tốc độ trên đường truyền RS 485 nằm trong dải<br />
khá lớn, nhanh nhất có thể lên đến 10Mbps, chậm có thể chỉ vài Kbps. Chính do dải tốc độ<br />
dữ liệu trên đường truyền có thể nằm trong dải lớn như vậy nên việc xác định hệ thống<br />
Palma và thiết bị giả đạn trao đổi với tốc độ bao nhiêu là rất khó có thể xác định được dựa<br />
trên dạng vật lý của tín hiệu trên đường truyền RS 485.<br />
Chính vì vậy, để xác định cụ thể các thông số về cấu trúc dữ liệu và tốc độ truyền dữ<br />
liệu, nhóm đề tài đã thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm. Cụ thể chúng tôi đã đọc dữ<br />
liệu trên đường truyền này với các giá trị bit START, bit STOP, bit chẵn lẻ khác nhau, tốc<br />
độ đọc dữ liệu cũng thay đổi từ thấp đến cao trong toàn dải tốc độ của đường truyền RS<br />
485. Qua nhiều lần thử nghiệm và phân tích các dữ liệu nhận được, chúng tôi nhận thấy dữ<br />
liệu là ổn định và có quy luật rõ ràng nhất với bộ thông số sau:<br />
- Byte dữ liệu có 12 bit.<br />
<br />
<br />
70 H.T. Khanh, P.T. Công, L.K. Biên, “Nghiên cứu giao thức truyền… phòng không PALMA.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
- 1 bit START bằng "0".<br />
- 8 bit dữ liệu.<br />
- 2 bit STOP bằng "1".<br />
- Tốc độ truyền dữ liệu 115,2 Kbps.<br />
Qua phân tích bộ dữ liệu cụ thể có thể nhận thấy các gói dữ liệu lặp lại như sau:<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 8B 04 00 33 66 9E AF 65 00 8E<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A FC 6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 8B 04 00 33 66 9E AF 65 00 8E FE<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 8B 04 00 33 66 9E AF 65 00 8E E0<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A 6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A<br />
6B 33 66 9E AF 65 00 6A ........................................................<br />
<br />
Theo logic làm việc của quá trình kiểm tra thiết bị giả đạn, máy tính của thiết bị điều<br />
khiển bắn sẽ gửi dữ liệu lên trước để kích hoạt quá trình kiểm tra trạng thái các mạch. Do<br />
đó, có thể nhận thấy rằng gói dữ liệu gửi từ máy tính lên thiết bị giả đạn là "6B 33 66 9E<br />
AF 65 00 6A", còn gói dữ liệu gửi từ thiết bị giả đạn về để thông báo về trạng thái các<br />
mạch thành phần trong thiết bị giả đạn là "8B 04 00 33 66 9E AF 65 00 8E". Có thể nhận<br />
thấy thiết bị điều khiển bắn trên tổ hợp gửi lên thiết bị giả đạn liên tục 12 lần cho đến khi<br />
các mạch thành phần trên thiết bị giả đạn tự kiểm tra xong và đóng gói dữ liệu gửi trả lời.<br />
Kể từ đó, mỗi lần có câu hỏi từ tổ hợp lên thì sẽ có một câu trả lời gửi về, liên tục như vậy<br />
156 lần thì bước kiểm tra này được thông qua.<br />
Để phân tích cấu trúc khung tin gửi lên và gửi xuống cần phải xem xét tới hoạt động của<br />
quá trình kiểm tra trên máy tính kiểm tra. Các ô lệnh trên màn hình kiểm tra (Hình 3) tương<br />
ứng với các tín hiệu kiểm tra trong gói dữ liệu nhận về và được xác định hoàn hảo [5].<br />
<br />
1 2 3 4 5 6 7 8<br />
OTB-Б PAБ.Pеж ИCПб-Cн ИCПн-Cн B ИЗЛ-C БPн-C-Уст 000<br />
ЭКB-C-У CП HакалCн BысокCн КOД 100 E ИЗЛ-C<br />
PEЖ-Уст PКC1 PКC2 PКC3 ГOTПуск CИH-C-У OCT-C-У ГOT КPЛ<br />
ИЗЛ-K ППPК OTCЧ-К CXOД-K ПУCK-K ЭКB-К PП1 PП0<br />
БP-К 000 КOД 100<br />
Kон-Исп HКB-Гот КPЛ-Гот ЛКУ-Гот БЭ-Гот ПЗ-Прин ПЗ-HКB OК-И<br />
ДешИсп ПрмИсп BруИсп Эхо-Oст Эхо-Б2 Эхо-Б1 Эхо-Б0 ПК-И<br />
Hình 3. Màn hình kiểm tra thiết bị giả đạn trên tổ hợp Palma.<br />
Qua thứ tự sáng lên của các đèn có thể nhận định các byte dữ liệu trong khung tin từ<br />
thiết bị điều khiển bắn của tổ hợp Palma lên thiết bị giả đạn có cấu trúc như bảng 1:<br />
Bảng 1. Cấu trúc khung tin gửi từ thiết bị điều khiển bắn lên thiết bị giả đạn.<br />
Chuỗi bit<br />
Số byte<br />
7 6 5 4 3 2 1 0<br />
Hướng<br />
Dự trữ Số từ Địa chỉ ОУ<br />
truyền<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 71<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
КС 0 1 1 0 0 (hoặc 1) 0 1 1<br />
СД1 Uпрт (7 разряд - знак)<br />
СД2 Uпрк (7 разряд - знак)<br />
СД3 НЦ з<br />
СД4 П-ПП РЕЖИМ-Т зг<br />
СД5 П-ТР П-КРЛ РП tв<br />
СД6 Dự trữ Dự trữ Dự trữ Dự trữ Dự trữ Dự trữ Dự trữ Dự trữ<br />
Checksum<br />
Cấu trúc khung tin gửi thiết bị giả đạn khi mọi thành phần trong thiết bị giả đạn đều tốt<br />
như bảng 2.<br />
3. LOGIC CÁC TÍN HIỆU TRONG QUÁ TRÌNH KIỂM TRA<br />
Qua nghiên cứu tài liệu có thể xác định và phân loại các nhóm tín hiệu logic như sau:<br />
- Nhóm tín hiệu tới thiết bị điều khiển bắn: +15V, -15V.<br />
- Nhóm tín hiệu từ thiết bị giả đạn về thiết bị điều khiển bắn: dấu hiệu nhận biết thiết bị<br />
giả đạn có mặt trên bệ nào.<br />
- Nhóm tín hiệu từ khối vô tuyến trên bệ tới thiết bị giả đạn: КOД Б0, КOД Б1, КOД<br />
Б2, ОТСЧЕТ.<br />
- Nhóm tín hiệu từ thiết bị giả đạn tới khối vô tuyến trên bệ ОТBET Б±.<br />
Bảng 2. Cấu trúc khung tin gửi tới thiết bị điều khiển bắn từ thiết bị giả đạn.<br />
Chuỗi bit<br />
Số byte 7 6 5 4 3 2 1 0<br />
Hướng<br />
Dự trữ Số từ Địa chỉ ОУ<br />
truyền<br />
ОС 0 1 1 1 1 0 1 1<br />
ПЗ-<br />
СД1 Контр.Исп НКВ-Гот КРЛ-Гот ЛЛКУ-Гот БЭ-Гот резерв ОК-И<br />
Прин.<br />
<br />
СД2 Испр.Деш Испр.Пр. Испр.ВРУ Эхо-отсчет Эхо-Б2 Эхо-Б1 Эхо-Б0 ПК-И<br />
<br />
СД3 Эхо-Uпрт (7 разряд - знак)<br />
СД4 Эхо-Uпрк (7 разряд - знак)<br />
СД5 Эхо- НЦ Эхо-з<br />
<br />
СД6 Эхо-П-П Эхо-РЕЖИМ-Т Эхо- зг<br />
<br />
СД7 Эхо-П-ТР Эхо-П-РЛ Эхо- РП Эхо- tв<br />
<br />
Checksum<br />
Qua khảo sát nhận thấy các tín hiệu ±15V DC là nguồn cấp cho thiết bị giả đạn nên<br />
nguồn này luôn có. Bằng cách đo đạc nhiều lần dựa trên thiết bị trích xuất thông tin thì<br />
<br />
<br />
<br />
72 H.T. Khanh, P.T. Công, L.K. Biên, “Nghiên cứu giao thức truyền… phòng không PALMA.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
nhận thấy nguồn này luôn ổn định trong khoảng sai số ±0.2V. Có thể nhận thấy sai số này<br />
là hoàn toàn đủ để đảm bảo cho thiết bị giả đạn hoạt động ổn định và chính xác.<br />
Dấu hiệu nhận biết thiết bị giả đạn đang nằm ở vị trí nào trên giá phóng được tạo ra<br />
bằng cách nối tắt hai chân 20 và 21 của giắc phóng. Các tín hiệu khác được khảo sát lần<br />
lượt dựa trên logic phóng của tên lửa phòng không Sosna - R bằng oxylo. Dựa trên các kết<br />
quả khảo sát trên, chúng tôi đã xây dựng kết giản đồ thời gian chung cho tất cả các tín hiệu<br />
như hình 4.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 4. Giản đồ thời gian các tín hiệu logic.<br />
Dựa vào giản đồ thời gian có thể nhận thấy các tín hiệu thiết bị giả đạn tên lửa phòng<br />
không sẽ gửi trả về tín hiệu trả lời dựa trên logic các tín hiệu КOД Б0, КOД Б1, КOД Б2,<br />
ОТСЧЕТ từ khối thiết bị vô tuyến trên bệ gửi lên. Sườn lên của КOД Б0 sẽ khởi đầu quá<br />
trình tạo xung của tín hiệu ОТBET Б±. Độ rộng xung của КOД Б1 sẽ quyết định độ rộng<br />
khoảng rỗng của tín hiệu ОТBET Б±. Sườn lên của xung thứ hai trong КOД Б2 sẽ kích<br />
hoạt cụm xung thứ hai của tín hiệu ОТBET Б±. Ngoài ra, giữa khoảng nghỉ của xung này<br />
có một chùm 6 xung nhỏ ở giữa, chùm xung này được quyết định bởi sườn xuống của<br />
xung ОТСЧЕТ thứ nhất. Sườn lên của xung ОТСЧЕТ thứ hai sẽ ngắt quá trình tạo xung<br />
của tín hiệu trả lời ОТBET Б±.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 5. Đo tần số lõi dao động trong tín hiệu ОТBET Б±.<br />
Dựa vào tín hiệu trên oxylo có thể nhận thấy tín hiệu ОТBET Б± có lõi dao động.<br />
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát nhiều lần đối với từng vị trí phóng và nhận thấy tần số này<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 73<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
là khác nhau đối với từng vị trí phóng. Như vậy, mỗi vị trí phóng tên lửa sẽ bắt tay với<br />
khối vô tuyến trên bệ trên một tần số khác nhau. Điều này sẽ giúp tránh hiện tượng can<br />
nhiễu lẫn nhau khi có nhiều hơn một quả tên lửa cùng được lắp lên giá phóng. Các hình<br />
ảnh thể hiện, kết quả khảo sát trên đều là kết quả được thực hiện đối với vị trí phóng số 7<br />
trên bệ. Đối với vị trí này, dao động lõi của tín hiệu ОТBET Б± có tần số là 485,4 Hz<br />
(Hình 5).<br />
Dựa trên các kết quả khảo sát chúng tôi nhận thấy rằng khởi đầu của tổ hợp bộ tín hiệu<br />
КOД Б0, КOД Б1, КOД Б2 là khác nhau đối với mỗi vị trí phóng. Như vậy, thiết bị giả<br />
đạn đã phân biệt các vị trí phóng để đưa ra lõi tần số cho tín hiệu ОТBET Б± dựa trên tổ<br />
hợp tín hiệu này. Tổng hợp các kết quả nhận được sự phụ thuộc của tần số này như trong<br />
bảng sau [6].<br />
Mã КOД Б0 Б1 Б2 Chu kỳ xung Тотв,μs (Tần số, Hz)<br />
001 2048 (488,28)<br />
010 2052 (487,33)<br />
011 2056 486,38<br />
100 2060 (485,44)<br />
101 2064 484,5<br />
110 2068 (483,56)<br />
Dựa theo bảng trên có thể nhận thấy, các kết quả ở trên tương ứng với vị trí số 7 trên<br />
giá phóng và có mã vô tuyến 100, xung lõi tần số ОТBET Б± là 485,4Hz.<br />
4. KẾT LUẬN<br />
Qua các kết quả nghiên cứu và khảo sát trên đây có thể nhận thấy rằng, trong các hệ<br />
thống vũ khí hiện nay của Nga, các thiết bị thành phần đã được số hóa với tỷ lệ rất lớn.<br />
Việc truyền các số liệu giữa các thiết bị đó luôn được thực hiện theo các chuẩn quốc tế<br />
thông dụng, tuy nhiên, trong các trường hợp cụ thể thì việc áp dụng thực tế luôn có sự<br />
khác biệt nhất định, việc nghiên cứu, xác định cụ thể các đặc điểm đó giúp nắm bắt được<br />
các thuật toán điều khiển trong hệ thống và nâng cao khả năng tự sửa chữa, đảm bảo kỹ<br />
thuật cho các hệ thống vũ khí này, giảm sự phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài.<br />
Đồng thời, việc nắm bắt được hoạt động cụ thể của từng thành phần trong hệ thống cũng là<br />
một trong các điêu kiện thuận lợi cho việc cải tiến, thay thế các thành phần trong hệ thống.<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. “Изделение 3P - 99Э Руководство по эксплуатации, часть 1,2,3,4”. 2008.<br />
[2]. “Электрический имитатор зенитной управляемой ракеты 9М340. Руководство<br />
по эксплуатации. ИМ.00.00РЭ ". 2008.<br />
[3]. American Dynamics, “RS-422/RS-485 Communications Protocol,”.<br />
[4]. Боевая машина 9А34МЛ - ПРОТОКОЛ №7 - Стыковка блока электроники<br />
изделия 9М340 с ЦВМ изделия 9А34МЛ.<br />
[5]. Quân chủng Hải Quân. “Quy trình kỹ thuật kiểm tra tên lửa phòng không Sosna - R”<br />
. 2013.<br />
[6]. ИЗДЕЛИЕ 9С851 Руководство по эксплуатации Часть 1,2 - АВИМ.461312.001<br />
РЭ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
74 H.T. Khanh, P.T. Công, L.K. Biên, “Nghiên cứu giao thức truyền… phòng không PALMA.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
ABSTRACT<br />
STUDYING THE DATA PROTOCOL IN PALMA ANTI-AIR CRAFT MISSILE AND<br />
ARTILLERY SYSTEM<br />
The paper presents the results of the data exchange protocol between the fire<br />
control equipment and the missile in the Sosna-R anti-aircraft missile system during<br />
a test process. The studied data include the digital data on RS485 communication<br />
lines and logic data on the signal lines.<br />
Keywords: Anti-aircraft missile, Palma, Sosna - R, RS 485<br />
<br />
<br />
Nhận bài ngày 16 tháng 08 năm 2015<br />
Hoàn thiện ngày 06 tháng 11 năm 2015<br />
Chấp nhận đăng ngày 22 tháng 02 năm 2016<br />
<br />
Địa chỉ: 1 Viện Tên lửa, Viện Khoa học và công nghệ quân sự;<br />
2<br />
Viện Điện tử, Viện Khoa học và công nghệ quân sự.<br />
*<br />
Email: thekhanh126@yahoo.com<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 75<br />