Невероятно, но факт!
Главная / Космос / Состояние и перспективы развития комплексов средств автоматизации

Состояние и перспективы развития комплексов средств автоматизации

Основу комплексов средств автоматизации (КСА) центров управления полетом КА и центров обработки информации, эксплуатируемых в НАКУ в 1990-х гг., составляли малопроизводительные вычислительные системы второго и третьего поколений, более 50 % которых многократно выработали установленный ресурс, устарел и морально и физически (ЭВМ серии СМ, М-222, ВК-2М45/46, «Эльбрус-1» и др.) Уровень автоматизации управления КА составлял 70-80%. Неудовлетворительное состояние и недостаточный уровень автоматизации, значительный физический износ и разнотипность вычислительных средств, математического, программного и информационного обеспечения явились следствием крайне медленного их обновления из-за недостаточного финансирования. Объем поставок НАКУ составил в 1997-1998 гг. менее 20 % от необходимого, в результате даже вновь поставляемые средства КСА отставали по уровню развития на 10-15 лет от применяемых в мире аналогов.

В конце 1990-х гг. в связи с необходимостью решения в НАКУ «Проблемы 2000» положение в значительной мере изменилось. В соответствии с утвержденной Минобороны России программой работ к началу 2000 г. обновлено около 60 % средств электронной вычислительной техники КСА на приоритетных объектах НАКУ. Выполнение тактико-технических требований, предъявляемых к перспективным средствам автоматизации управления КА, выдвигает целый ряд важных системотехнических проблем, определяющих общий тактико-технический облик КСА ГосНАКУ.

Характеристики типового модуля автоматизацииНеобходимость оснащения перспективными средствами автоматизации элементов ГосНАКУ различного уровня выдвигает проблему унификации КСА, что также позволит существенно сократить затраты на создание и эксплуатацию этих средств. Особенно важной является проблема создания вычислительных сетей архитектуры «клиент-сервер», которые должны составить основу средств автоматизации перспективных ЦУП КА и систем сбора и обработки ТМ-информации. Актуальной проблемой при создании перспективных КСА остается повышение эффективности деятельности операторов секторов управления КА. Исследование современных методов управления показывает,что существенного улучшения оперативности и качества (надежности) решения задач управления КА можно достичь на основе внедрения новых информационных технологий, направленных на повышение уровня автоматизации деятельности операторов. К таким технологиям следует отнести использование новых форм предствления информации (цветной динамической графики, совмещенной с цифровой картографией), естественного языкового интерфейса «человек-машина»; реализацию экспертных систем поддержки принятия решений; моделирование ситуаций и других средств, основанных на принципах искусственного интеллекта; унификацию процедур общения операторов с ЭВМ.

С особой остротой встает вопрос обеспечения безопасности информации от несанкционированного доступа и специальной защиты, так как на все типы ЭВМ, используемые в НАКУ, распространяются требования руководящих документов по обеспечению безопасности информации (ОБИ), защите от несанкционированного доступа и специальной защите.

В состав предусматриваемых мероприятий по ОБИ входят:

  • введение средств криптографической защиты информации;
  • защита программного и информационного обеспечения от воздействия программ-вирусов;
  • введение в состав вычислительных комплексов (ВК) специального рабочего места для должностного лица по вопросам ОБИ.

Следует отметить, что для единого ГосНАКУ вопросы ОБИ особенно актуальны, так как здесь наряду с КА военного назначения будут обслуживаться КА НСЭН, созданные и функционирующие в рамках международных проектов, предусматривающих информационно-техническое взаимодействие с зарубежными центрами. По типовому назначению и характеру решаемых задач все средства вычислительной техники (СВТ), входящие в состав КСА объектов НАКУ, условно могут быть сведены к двум основным группам.

Первую группу составляют СВТ, на базе которых формируются рабочие места операторов,графические станции,системы отображения информации коллективного пользования, терминальные концентраторы (компьютеры), являющиеся центральным элементом многотерминальных комплексов, и другие средства, входящие в состав клиентской части компьютерных сетей. СВТ данного класса должны обслуживать прежде всего все возможные области автоматизации деятельности оперативного состава дежурных смен,а также обеспечивать решение различного рода расчетных задач, задач обработки информации для оценки состояния объектов управления и технических средств систем управления, формирования информационных моделей, управления техническими средствами и т.п.

Характеристики СВТ данного класса должны находиться в следующих пределах: производительность — от 5 до 30 млн оп./с; объем памяти ОЗУ — от 8 до 32 Мбайт, НМЖД — от 0,5 до 3 Гбайт. Первая группа СВТ должна быть представлена персональными компьютерами (ПК). Анализ существующей практики и предложений промышленности по созданию перспективных комплексов средств автоматизации показывает, что большинство предложений в этой области сводится к целесообразности использования ПК платформы Intel. По условиям эксплуатации все ПК, входящие в состав КСА объектов НАКУ,должны иметь по ГОСТ В20.39.304-76 группы исполнения 1.1 и 1.3 для эксплуатации на объектах стационарного типа; группу исполнения 1.7 для эксплуатации в составе средств автоматизации подвижных объектов НАКУ.

Вторая группа СВТ, используемых при создании комплексов средств автоматизации центров управления НАКУ, должна включать ПК-серверы и многопроцессорные рабочие станции. Их использование связано с необходимостью организации одноранговых компьютерных сетей и сетей технологии «клиент-сервер». ПК-серверы предназначены для использования в качестве файл-серверов одноранговых компьютерных сетей с числом пользователей не более 10. К ним предъявляются повышенные по сравнению с ПК требования по производительности и отказоустойчивости. ПК-серверы должны иметь процессоры типа Pentium II (III), ОЗУ с объемом памяти не менее 64 Мбайт,НМЖД — не менее 6 Гбайт, видео-память — 2 Мбайт, системную шину VESA и PCI.

Комплексы средств автоматизации, применяемые в ГосНАКУ, должны создаваться на принципах построения «открытых» Этапы развития КСА НАКУсистем, принципах модульности и унификации. Это позволит обеспечить нужные конфигурацию и производительность КСА каждого элемента НАКУ (КИП,ЦУП,БЦ и др.) путем включения в их состав необходимого числа функционально ориентированных модулей различного типа, объединенных в локальные вычислительные сети. Основу этих модулей должны составлять перспективные высокопроизводительные средства отечественного производства, которые заменят ЭВМ устаревших типов. В качестве таких средств на первом этапе могут использоваться ПЭВМ на базе процессоров Pentium и Pentium Pro, в перспективе — многопроцессорные вычислительные системы на процессорах RISC и MIPS, производство которых будет осуществляться на отечественных предприятиях в рамках реализации программы «Интеграция-СВТ» (ЭВМ семейства «Багет» и ВК «Эльбрус-90 микро»). При этом будут обеспечены выполнение требований по информационной безопасности и технической независимости используемых СВТ,унификация СВТ для объектов с различными условиями эксплуатации и назначения.

Обоснованность представленных выше требований к КСА,а также базовым СВТ подтверждена результатами анализа ТТХ их зарубежных аналогов.

В направлениях развития КСА единого ГосНАКУ следует выделить три взаимосвязанных основных этапа. Первый этап (2000-2002 гг.) в общем будет обусловлен ограниченностью бюджетного финансирования, сокращенным составом орбитальной группировки КА и вынужденным частичным использованием устаревших образцов СВТ.

Основными задачами развития КСА на первом этапе будут:

  1. завершение переоснащения объектов НАКУ новыми образцами вычислительной техники, начатого в рамках программы работ по «Проблеме 2000», с одновременным вводом в эксплуатацию эффективной системы ее гарантийного и постгарантийного обслуживания;
  2. плановое продолжение и завершение модернизации технических средств ГосНАКУ, ведущейся в рамках НИР и ОКР, связанных с созданием автоматизированных систем и объектов НАКУ;
  3. постепенный вывод из вынужденной эксплуатации устаревшей техники в части КСА на базе ЭВМ типа ЕС-1045,ЕС-1046 и др.;
  4. разработка, согласование и утверждение необходимых документов, регламентирующих вопросы обеспечения информационной безопасности, а также производственной и технологической независимости страны при создании новых средств КСА единого ГосНАКУ.

Второй этап (2003-2010 гг.) должен характеризоваться постепенным восстановлением оптимального состава отечественной орбитальной группировки КА, переходом к эксплуатации современных образцов КИС, а также широким внедрением прогрессивных технологий управления КА (автономной навигации на базе КНС ГЛОН АСС, сокращения потоков ТМИ до минимально необходимого уровня и др.).

Второй этап развития КСА характеризуется переходом от централизованной обработки информации в НАКУ к распределенной, использованием гетерогенных вычислительных систем на базе ЛВС, технологий «клиент-сервер», ПК типа «Багет», многопроцессорных ВК «Эльбрус-3М», а также проектированием КСА исключительно на базе СВТ, отвечающих требованиям информационной безопасности, производственной и технологической независимости страны. В период до 2005 г. планируется все комплексы средств автоматизации ГосНАКУ объединить в территориально распределенную компьютерную сеть.

Командно-измерительная станция "Квант-П", г. Щелково Московской областиОсновной задачей развития КСА на третьем этапе (после 2010 г.) является коренная реконструкция вычислительных систем НАКУ и БКУ КА на основе массового внедрения средств и методов искусственного интеллекта, экспертных систем, нейронных сетей, а также последних достижений в их программном обеспечении.

Прогнозируемое объединение экспертных систем с нейронными сетями открывает путь к созданию полностью автоматических систем управления КА. Нейронные сети обладают наибольшей скоростью обработки информации,опознавания и классификации ситуаций и образов даже при неполной или нечеткой информации. В предстоящие 30 лет прогнозируется 100-кратное увеличение вычислительных ресурсов КСА ЦУП и БКУ КА. Производительность ЭВМ, построенных на основе нейрокомпьютерной технологии,в конце первой четверти XXI в. может достигнуть 1011-1012 нейропереключений в секунду и приблизиться к производительности мозга человека.

Перенос на борт КА функций НБО, контроля и диагностики состояния систем, планирования их работы по заданиям ЦУПа к 2020 г. позволит создать практически автономные КА. С НКУ при штатной эксплуатации будет снята задача непрерывного слежения и управления КА, останутся только функции эпизодического контроля и планирования целевого применения КА. Безопасность будет достигаться за счет повышения отказоустойчивости вычислительных,экспертных систем и нейронных сетей. Все действия по управлению КА из ЦУПа будут сводиться к перепрограммированию программного обеспечения БКУ.

Носители тяжелого класса

Носителями тяжелого класса из числа зарубежных стран располагают США, страны Европейского космического агентства (ЕКА) и Япония. Первые тяжелые носители были созданы американцами в 1964-1967 гг. для обеспечения лунной программы Apollo. Самый мощный из них Saturn-5 позволял выводить на околоземную орбиту высотой 500 км полезный груз массой около 120 т. С завершением программ Apollo и Skylab…

Средства управления КА Китая

Китай эксплуатирует КА военного и двойного применения для связи, метеообеспечения, ДЗЗ, а также запускает экспериментальные КА, в том числе военные. Для управления этими КА предназначен многопунктный, организационно единый НКУ, эксплуатируемый Китайским объединением по запускам, слежению, телеметрии и управлению КА. Это объединение подчинено Комитету по оборонной науке, технике и оборонной промышленности (КОНТОП) Госсовета. В состав НКУ…

Оптимизация стратегий развертывания и восполнения многоспутниковых космических систем по критериям надежности и стоимости

В конце 1970-х гг. в нашей стране и в США было начато решение задачи по разработке и развертыванию глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и Navstar. B составе которых должны были функционировать 24 полноразмерных КА (21 основной + 3 резервных). Существенное увеличение числа КА в системе значительно усложнило решение задачи развертывания в установленные сроки. В 1990-е гг….

Разгонные блоки ракет-носителей

Важнейшей составной частью системы средств выведения являются разгонные блоки (РБ), называемые также межорбитальными буксирами. Разгонные блоки обеспечивают перемещение выводимых полезных грузов с орбиты на орбиту или направление их на отлетные и межпланетные траектории. Для этого РБ должны иметь возможность выполнять один или несколько маневров, связанных с изменением скорости полета, для чего в каждом случае предполагается…

Современное состояние наземной инфраструктуры космодромов России

Космодром Байконур основан в 1955 г. как испытательный полигон ракетно-космической техники. На космодроме Байконур производятся подготовка и пуски ракет-носителей легкого, среднего и тяжелого классов. Международное сотрудничество России в области космоса в значительной степени ориентировано на использование возможностей космодрома Байконур. На долю космодрома Байконур приходится свыше 50 % запусков КА, в том числе все запуски на…

Перспективы развития программного обеспечения космической деятельности

Сложность объектов ракетно-космической техники обусловлена многообразием решаемых ими задач научного, социально-экономического и оборонного характера. В перспективе многофункциональные объекты РКТ по своим возможностям будут приближаться к автоматическим летающим роботам, а их группировки и комплексы управления — к большим пространственно распределенным интеллектуальным системам. Такие системы топологически могут быть представлены в виде наземно-космической интеллектуальной информационной сети. Интеллектуальность сети,…

Тяжелые носители Европейского космического агентства

При создании европейских носителей использовался принцип постепенного совершенствования существующих систем, считающийся традиционным в самолетостроении. Это показывают различные модификации РН, в том числе РН Ariane-4. В отличие от них тяжелая Ariane-5 — новый шаг вперед во всех отношениях, поэтому эта РН, как предполагают западноевропейские специалисты, должна стать первой моделью новой серии. С помощью РН Ariane-5 предусматривается…

Средства управления КА Японии

Национальное управление Японии по космосу NASDA (НАСДА) разрабатывает и эксплуатирует КА связи, ДЗЗ, метеообеспечения и другие, имеющие двойное назначение. Научные КА ведет Институт авиационно-космических исследований ISAS (ИСАС). Обе организации имеют собственные ЦУ КА и КИПы. Однако на некоторых КИПах, расположенных вне территории Японии, по-видимому, установлены средства обеих организаций, которые при необходимости используются совместно. Здесь НКУ…

Развитие и совершенствование методологии задания требований, оценки, контроля и обеспечения качества и надежности космических систем и их составных частей

Существенное возрастание сложности РКТ, разработка КА длительного функционирования и высокие требования к безотказности внесли принципиальные изменения в методологию обеспечения и контроля их надежности. Основное внимание при обеспечении и контроле надежности РКТ было направлено на анализ причин потенциальных и имевших место при испытаниях отказов, разработку эффективных мероприятий по их предупреждению. Основные принципы современной методологии обеспечения и…

Ракеты-носители, создаваемые на базе снимаемых с вооружения МБР

Ракета-носитель «Старт-1» создана Научно-техническим центром (НТЦ) «Комплекс» Московского института теплотехники (МИТ), который хорошо известен как создатель межконтинентальных баллистических ракет, в том числе МБР «Тополь» (SS-25), ставшей прообразом нового носителя. РН «Старт-1» предназначена для вывода малых космических аппаратов на низкие околоземные орбиты. Уже было проведено два успешных пуска этой ракеты-носителя с космодрома Свободный с экспериментальным КА…

Все права защищены ©2006-2023. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru. Карта сайта
 

Невероятно, но факт!