Ifp - Verteidigungsanwendungen

Dynamische Prüftechnologie

• ifp entwickelt eine Hard- und Software basierte, dynamische Prüftechnologie zur Fehlerdiagnose und Abnahme komplexer Systeme, insbesondere Raketen (Raketenprüfstand).
  Technische Systeme des Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbaus werden durch die enge Verknüpfung von softwarebasierter Steuerung, Mechanik, Hydraulik, Pneumatik und Elektrik immer leistungsfähiger, aber auch komplizierter - so kommen Möglichkeiten zur schnellen und leistungsfähigen Diagnose eine immer grössere Bedeutung zu. Dabei existieren für die individuelle Prüfung proprietärer Systeme mit spezifischen Prüfanforderungen nach Stand der Technik keine Lösungen, die eine dynamische, ereignisgesteuerte Prüfung automatisiert ermöglichen, und zugleich Anforderungen an Dokumentation und Revisionssicherheit bieten.
  Vor diesem Hintergrund soll im diesem Projekt eine Prüftechnologie für die dynamische Vermessung nicht-linearer, hochsensitiver Systeme erforscht werden, mit dem primären Ziel der Entwicklung eines Raketenprüfgeräts. Das Anwendungsspektrum der angestrebten Lösung geht aber weit über dieses unmittelbare Produktziel hinaus, sodass die wirtschaftliche Verwertung der Projektergebnisse auch für die Bereiche Hydraulik, Elektroantriebe und andere komplexe mechatronische Systeme geplant ist.
  
  Mit dem zu entwickelnden System werden folgende Eigenschaften angestrebt:
  • Äußerste Messpräzision bei zugleich minimierter Wechselwirkung mit dem zu prüfenden System (z.B. keine wesentliche Ladung von Kapazitäten des Prüflings durch den Messstrom)
  • Vermessung von dynamischem Systemverhalten statt nur statischer Merkmal-Ausprägungen
  • Hochauflösende zeitliche Steuerung einschließlich Vermessung von Impulslaufzeiten etc.
  • Echtzeitfähig mit Zeitschranken im Millisekundenbereich
  • Automatisierte Prüfung nach programmierbaren Testsequenzen mit ereignis-gesteuertem Prüfablauf (zustandsbasierte Tests) und koordinierten Multithreading-Sequenzen
  
  Angestrebt ist eine Eigendiagnosefunktion für das System, um systembedingte Artefaktanteile periodisch bestimmen und kompensieren zu können, sowie zur fortlaufenden Berücksichtigung der Eigenalterung des Systems (Prüfmittelüberwachung).
  Das der Prüflogik zugrunde liegende Regelwerk wird in der KI Sprache PROLOG implementiert.
  
  Wie aus dem Blockschaltbild erkennbar, wird ein PCI Express Modul als CPU und ein FPGA zur Anbindung an einen VME Bus verwendet. Zur Verteilung der Ethernet/LWL Verbindungen dient ein PCIe Switch.
  
  
  
• Ergebnisse des Projekts (Stand 20.10.2016)
  • Die Prüfabläufe wurden mit dem Software-Werkzeug Teststand des Herstellers National Instruments erstellt. Eine Bedienoberfläche erlaubt bequemen Zugang zu den Funktionen. Eine MD5 Prüfsumme wird den Prüfsequenzen bei deren Produktions - Freigabe aufgeprägt. Jede erneute Freigabe erfordert die Eingabe einer neuen Versionsnummer. Hier gilt: Ein Ziel des Projekts war die Sicherstellung der Unversehrtheit der erzeugten Prüfsequenzen gegen absichtliche oder versehentliche Veränderungen derselben. Dieses Ziel wurde erreicht.
  • Es stellte sich heraus, dass die ereignisgesteuerten dynamischen Prüfsequenzen sich leichter mit einem PROLOG Regelwerk abbilden lassen. Die Klauseln werden in der aktuellen PROLOG - Version als compilierte Anweisungen in die Engine geladen und dort interpretiert. Die Interfaces zur Interaktion zwischen den PROLOG-Klauseln und den Client/Server Tasks bzw. den PROLOG Klauseln und der Hardware sind in C/C++ implementiert.

Fehlersimulationssystem Kabelbaum

• ifp entwickelt eine Hard- und Software basierte Lösung zur Simulation von Kabelbrüchen in einem Militärfahrzeug. Das System dient der Ausbildung des Wartungspersonals. Die Hardware hierzu ist PC104 basiert. Der Ethernet-Datenverkehr zwischen den Komponenten des Fahrzeugs wird analysiert und anhand eines in XML Dateien hinterlegten Regelwerks werden die Kabel sodann programmgesteuert unterbrochen. Hierzu werden geeignete AS Interface Clients (Relais) an dedizierten Punkten am Fahrzeug platziert, welche den Kabelbruch simulieren. Der zugrunde liegende Bus ist der AS Bus bei dem sowohl die Datenversorgung vom AS Master zu den Clients als auch die Stromversorgung über eine 2-Draht Leitung erfolgt.
  
  
  Airbus Defence & Space
  
  

PC 104 Stack für eine Launcher Control Unit

• ifp stellt einen existierenden PC 104 Stack aus modernen Komponenten neu zusammen.
  Diese kundenspezifische von ifp entwickelte PC104 Lösung besteht aus
  
  
  • einer PC104 Plus CPU Karte (PCI)
  • einer seriellen RS422 Karte (PCI)
  • einer Ethernet Karte (PCI)
  • einer 2-kanaligen CAN Karte (PCI). Diese CAN Karte unterstützt das CANopen Protokoll.
    
    
  Die PC104 Hardware
  
  
  • kann im erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C betrieben werden. Alle verbauten Komponenten sind für diesen Temperaturbereich ausgelegt.
  • ist darüberhinaus auf Rüttelfestigkeit ausgelegt und getestet.
  • verfügt über einen für diese PC104 Lösung spezifisch entwickelten und gefertigten 3D Kühlkörper aus schwarz eloxiertem Aluminium und einer von ifp entwickelten Grundplatine mit Steckverbinder zur Grundplatine der Gesamtanwendung hin.
    
    
  
  
  
  Krauss-Maffei-Wegmann
  

RSim II Remote

• ifp entwickelt eine remote-fähige Lösung eines Simulators für Raketen. Fehler, Munitionsarten etc. lassen sich remote Einstellen. 12 Raketen können mit Fehlerbildern versorgt werden.
  
  Airbus Defence & Space
  
  
  Krauss-Maffei Wegmann
  

GPS Storage and Power Control Box

• ifp entwickelt eine Hardware zur sicheren Speicherung und Weitergabe eines GPS Software Schlüssels. Die Box enthält Hardware- und Softwareanteile für die sichere Speicherung, Bewertung und das Auslesen dieses Schlüssels. Bei der Verwaltung und Speicherung dieses Schlüssels wird auf FPGA Technik zurückgegriffen. Im Falle drohender Kompromittierungen wird der Schlüsselspeicher mit Hilfe eines vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) vorgeschriebenen Verfahrens gelöscht.
  
  Airbus Defence & Space

Data Verification Device

• ifp entwickelt ein Werkzeug zur Aufzeichnung des Datenverkehrs zwischen einer Launcher Control Unit und den Raketen. Die Box dient zu Entwicklungs-, Test-, und Integrationszwecken sowie der Sicherheit im Verlaufe der Tests in White Sands Missile Range. Der mit der Box verbundene PC dient zur Aufzeichnung und Auswertung der Daten. Die Box muss rückwirkungsfrei (passiv) arbeiten, d.h. sie darf nicht aktiv in den Datentransfer von und zu den Raketen eingreifen. Sie prüft die Zieldaten und visualisiert über eine Ampel die Schussfreigabe. Die aufgezeichneten Daten werden zu weiteren Analysezwecken in einer SQL Server Datenbank hinterlegt.
  
  Airbus Defence & Space

Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zum Tracking von GPS Satelliten

• ifp entwickelte ifp einen Algorithmus zum Tracking der GPS Satelliten. Der Algorithmus berechnet, ob zum Zeitpunkt des Abschusses von einem Raketenwerfer genügend GPS Satelliten zur Führung einer Rakete zur Verfügung stehen und meldet gegebenfalls einen negativen Fall an den Benutzer. Dieser Algorithmus ist in C++ implementiert. Die Neigung der Rakete zum Abschusszeitpunkt, die geografische Position und die Höhe werden bei den Berechnungen berücksichtigt. Basis ist der WGS 84 Ellipsoid. Die Ephemerisdaten der Satelliten dienen als Basis für die Berechnung der Position der Satelliten zum geforderten Zeitpunkt mit Hilfe einer iterativen Lösung der Keplergleichung (vergl. Navstar Document, Global Positioning System Standard Positioning Service Signal Specification, 2nd Edition, June 2, 1995). Zur Bewertung der Satellitenpositionen sind Transformationen dieser Positionen in verschiedene Koordinatensysteme (ECEF, NED, ENU) durchzuführen.
  
  Airbus Defence & Space

Intelligenter Ethernet Hub für einen Raketen Simulator

• ifp entwickelte einen intelligenten Ethernet Hub. Dieser Hub dient zum Routen von Verbindungen zwischen einer Launcher Control Unit, den Raketen und einem Raketensimulator
  Das Datenaufkommen zwischen der Unit, den Raketen und dem Simulator kann mit einem Monitor PC protokolliert werden. Die Umschaltung der Unit zwischen den Raketen bzw. Simulator erfolgt über ein spezielles Telegramm vom Monitor PC aus.
  
  Die Anwendung auf dem Monitor PC ist mit C# .NET realisiert. Der Einschaltverlauf der Raketen kann überwacht werden. Im Simulatormodus können dedizierte Fehlermuster der Raketen projektiert werden. Als Kommunikationsprotokoll zwischen PC und Simulator bzw. Raketen dient TCP/IP.
  
  
  Airbus Defence & Space

Taktischer Raketen Simulator

• ifp entwickelte die Software für einen taktischen Raketensimulator der die Raketen in einem Werfer simuliert. Dieser Simulator unterstützt die Ausbildung der Bedienmannschaften des Werfers. Er ist in der Lage eine Teilmenge aller verwendbaren Raketentypen zu simulieren und kann sehr einfach mit voreingestellten Raketen - Fehlerbildern projektiert werden. Als Basis dient ein "UNC20" des Herstellers Forth Systems. Dieser "UNC20" enthält einen ARM7 Core. Sechs unabhängige "UNC20" Rechner simulieren die Raketen. Ein integrierter Webserver dient zur Projektierung der Anwendung. Weitere Microsoft Anwendungen auf C#.NET und Visual C++ Basis dienen zu Visualisierungs- und zu Debugzwecken.
  
  Der Simulator ist mittlerweile um einen intelligenten Ethernet Hub erweitert worden. Dieser Hub dient zum Routen von Verbindungen zwischen einer Launcher Control Unit und den Raketen bzw. dem Raketensimulator.
  Der Simulator unterstützt u.a. die GPS geführten Waffentypen
  • SMArt (Suchzündermunition Artillerie)
  • Unitary (Eine Präzisionswaffe)
  
  
  Das Datenaufkommen zwischen der Unit und den Raketen bzw. Simulator kann mit einem Monitor PC protokolliert werden. Die Umschaltung der Unit zwischen den Raketen bzw. Simulator erfolgt über ein spezielles Telegramm vom Monitor PC aus.
  Die Anwendung auf dem Monitor PC ist mit C# .NET realisiert. Der Einschaltverlauf der Raketen kann überwacht werden. Im Simulatormodus können dedizierte Fehlermuster der Raketen projektiert werden. Als Kommunikationsprotokoll zwischen PC und Simulator bzw. Raketen dient TCP/IP.
  
  Airbus Defence & Space

Launcher Communication System

• ifp entwickelte die highlevel Software eines Launcher Communication System. Es dient als Schnittstelle zwischen Kommandostelle, Trägerfahrzeug und Waffenanlage eines luftverlastbaren Raketenwerfers. Das Richten der Waffenanlage erfolgt über 2 Encoder als CAN Knoten. Die Richtwinkel werden in Abhänigkeit von Lagewinkeln ermittelt und überwacht. Die Hardware in Form eines PC 104 Stacks enthält das eigentliche CPU Board, ein CAN Board mit 2 Kanälen, ein RS 485 Board sowie ein Ethernetboard. Als Protokoll zwischen den CAN Knoten und einem "CANnode Master", der als Verwaltungsdienst für die CAN Knoten dient, wird das CANopen Protokoll verwendet. Die Implementierung des Steuerprozesses des Systems wird in C++ realisiert. Das Waffensystem soll in der Lage sein von Lockheed Martin hergestellte und GPS geführte Raketen abzufeuern. Hierzu müssen alle relevanten Werte eines GPS Empfängers wie Almanac, Ephemeris etc., die im Format ICD-GPS-153C vom GPS Space Segment geliefert werden vorgehalten und zeitgerecht an die Waffen übertragen werden.
  Die Software wurde mittlerweile um den Waffentyp SMArt (Suchzündermunition Artillerie) und UNITARY (eine Präzisionswaffe) erweitert. Beim Einsatz des Waffentyps SMArt werden die Wetterdaten im Zielgebiet in die Subgeschosse übertragen.
  
  Im April 2006 erfolgte am Capo San Lorenzo auf Sardinien der erste erfolgreiche Schuss einer solchen Rakete in Europa.
  

  Startvideo als mp4 Datei :
  Startvideo als mpg Datei :

  • Thales France
  • Krauss Maffei Wegmann
  • Airbus Defence & Space
  sind u.a. als weitere Unternehmen an diesem Projekt beteiligt.
  
  
  Thales Communications, Italy 

Wartungswerkzeug im Rahmen eines MIL Projektes

• ifp entwickelte ein Wartungswerkzeug für den Kampfpanzer Leopard I. Dieses Werkzeug erlaubt die Visualisierung des Wartungsablauf sowie die Darstellung auftretender Fehler bei der Wartung. Der Ablauf sowie die darzustellenden Fehlertexte und Aktionen sind in einer SQL Server 2000 Datenbank hinterlegt. Der Zugriff auf die Datenbank erfolgt per ADO (ActiveX Data Objects). Die Visualisierungkomponenten sind als ActiveX und ATL Objekte realisiert. Als Entwicklungsumgebung wurde Visual Studio 6 eingesetzt (Visual C++ und Visual Basic). Die Daten werden über einen MIL Bus bereitgestellt. Der Entwicklungszyklus wurde gemäss dem "Vorgehensmodell der Bundeswehr" gesteuert.
  
  
  Krauss-Maffei Wegmann (Kassel)

Avionik

• Systemanalyse, Implementierung, Test und Dokumentation von Funktionen wie Error-Routing, BITE und militärische Aufklärungsdienste in die Flugrechner von Airbus A320 und MRCA-Tornado.
  
  
  Litef GmbH, Freiburg

ISS 1.2

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