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.

Основные направления развития орбитальных средств

Новые технологии, носящие революционный характер, существенным образом повлияют на облик, характеристики и стоимостные показатели орбитальных средств XXI в. Эксперты выделяют следующие основные направления, определяющие разработки перспективных КА: Бортовая обработка, источники питания, средства связи. Новые принципы использования КА, заключающиеся в оплате потребителями услуг только тогда, когда они ими пользуются, повлекли за собой необходимость создания бортовых средств…

Многоразовые транспортные космические системы

В настоящее время в мире существует одна действующая многоразовая космическая система – американская Space Shuttle. Регулярные эксплуатационные запуски МТКС начались в ноябре 1982 г. По состоянию на 1 января 1999 г. осуществлено 93 полета, один из которых (двадцать пятый) завершился катастрофой МТКС с утратой орбитальной ступени (ОС) Challenger. МТКС Space Shuttle представляет собой двухступенчатую ракетную…

Обеспечение надежности перспективных средств выведения

В настоящее время в ведущих ракетно-космических странах мира проводятся интенсивные работы по созданию перспективных средств выведения. Позади длительный, сорокалетний (1957-1997 гг.) период создания ракет-носителей на основе боевых ракет. Значительное числомодификаций базовых моделей, разработанных в отмеченный период, созданы путем модернизации отдельных элементов РН в рамках установленных компоновочных схем. Эволюционный период совершенствования РН завершается, потенциальные возможности старых…

Космические биология и медицина

Полеты человека в космос стали возможны благодаря созданию ракетно-космической техники и планомерным исследованиям в областях космических биологии и медицины – новых областях естествознания, изучающих особенности жизнедеятельности человека и других организмов при действии на них факторов космического пространства. Биологические исследования в процессе полетов ракет и первых искусственных спутников Земли открыли путь человеку в космос и во…

Перспективные направления совершенствования химических ракетных двигателей

На настоящем этапе развития космических транспортных средств сложилась ситуация, когда возможности по совершенствованию химических ракетных двигателей традиционных типов (на основе стационарных или медленно протекающих рабочих процессов) практически полностью исчерпаны и ограничены незначительным улучшением энергомассовых характеристик, достигаемым, как правило, в ущерб надежности, безопасности и экологичности. Качественный скачок в развитии космических транспортных средств может быть достигнут путем…

Опыт создания и эксплуатации отечественных наземных комплексов управления КА

До начала 1990-х гг. единым генеральным заказчиком космической техники и средств управления КА являлось Министерство обороны. НКУ всех КА научного, социально-экономического и военного назначения создавались в рамках наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) Минобороны, под которым понимается вся совокупность наземных комплексов управления различными типами КА. Это позволяло применять многопунктную технологию управления КА, при которой расширялась зона…

В заключении о космосе

Одновременная смена веков и тысячелетий – уникальный временной период,который характеризуется определяющими историческими поворотами в развитии человечества. Такова “магия” чисел. В это время подводятся итоги деятельности в областях знаний, определяющих прогресс человечества, и оцениваются перспективы их последующего развития. Не миновала сия участь и космонавтику. Бурное развитие космонавтики во второй половине XX в. значительно ускорило научно-технический прогресс….

Средства связи

В настоящее время рынок телекоммуникаций развивается весьма динамично – его объем в 1998 г. превысил 1 трлн дол. При этом объем космического сегмента рынка телекоммуникаций составил примерно 27 млрд дол., или 2,3 % от всего мирового рынка. Однако в течение 10 лет прогнозируется рост удельной доли космического сегмента до 6 %. Это означает, что среднегодовые…

Комплексы управления КА США

В США средства управления КА военного и двойного назначения эксплуатируют МО, НАСА и Управление по исследованию атмосферы и океанов НОАА (NOAA) Министерства торговли. В США формальное разделение космической программы на гражданскую и военную произошло в начале 1960-х гг. К 1964 г. сформировался НКУ военной навигационной системы Transit. С запуском первых разведывательных КА типа Samos и…

Достигнутый уровень долговечности КА зарубежных стран

Анализ развития РКТ зарубежных стран в течение 1970-1990-х гг. позволяет сделать следующие выводы. В США для КС связи и ретрансляции, навигации, системы раннего предупреждения о ракетном нападении и радиотехнической разведки созданы КА с расчетными сроками активного существования 7…10 лет (DSCS-2, DSCS-3, Leasat, Fleetsatcom, TDRSS, Navstar). Это позволяет развертывать космические системы в штатном составе на весь…

Все права защищены ©2006-2021. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru. Карта сайта
 

Невероятно, но факт!