Невероятно, но факт!
Главная / Космос / Перспективы развития программного обеспечения космической деятельности

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, а также ее эффективность во многом определяются степенью развития средств программного обеспечения.

Объектами внедрения и развития программного обеспечения в рамках такой сети являются:

  • информационные системы технических и стартовых комплексов, командных пунктов, информационно-аналитические центры и узлы связи космодромов;
  • автоматизированные системы управления космодромами;
  • наземный автоматизированный комплекс управления (НАКУ) космическими аппаратами в составе отдельных командно-измерительных комплексов (ОКИК), центров управления и контроля полета (ЦУП и ЦКП), баллистических центров (БЦ), средств связи и передачи данных;
  • информационные системы правительственных ведомств,занимающихся космической деятельностью;
  • информационные системы корпоративного управления космических центров, конструкторских организаций и предприятий ракетно-космической отрасли;
  • бортовые вычислительные комплексы космических транспортных средств (ракет-носителей, разгонных блоков, воздушно-космических самолетов, межорбитальных буксиров и т.д.);
  • бортовые комплексы управления пилотируемых КА и орбитальных станций;
  • бортовые комплексы управления автоматических КА и межпланетных станций;
  • технические средства телекоммуникационных систем.

Создаваемое и внедряемое для таких систем и объектов программное обеспечение подразделяется на общее, общесистемное и специальное.

Общее программное обеспечение (ОПО) предназначено для организации вычислительного процесса в локальных и глобальных вычислительных сетях (фрагментах наземно-космической информационной сети), ведения распределенных и пользовательских баз данных, обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа. В состав ОПО входят сетевые и пользовательские операционные системы (ОС), распределенные и пользовательские системы управления базами данных (СУБД), программные средства обеспечения защиты информации.

Основное назначение общесистемного программного обеспечения (ОсПО) заключается в организации:

  • комплексного функционирования взаимосвязанных вычислитель-ных средств фрагментов наземно-космической информационной сети;
  • телекоммуникационного обмена данными;
  • поддержки «дружественного» интерфейса человека с интеллектуальными программными комплексами (системами);
  • функционирования средств отображения информации.

В состав ОсПО включаются программные средства:

  • поддержки сетевой технологии и телекоммуникаций;
  • электронной почты;
  • геоинформационных систем;
  • обработки графической и текстовой информации, аудио- и ви-деоинформации;
  • проблемно-ориентированных экспертных систем;
  • автоматизированного проектирования элементов РКТ;
  • систем, реализующих формальную модель нейронной сети (нейрокомпьютеров).

Специальное программное обеспечение (СПО) — это совокупность программных средств, реализующих конкретные функции задач, решаемых в процессе управления объектами и системами. СПО функционирует в среде ОПО и, как правило, информационно и программно сопрягается со средствами ОсПО. СПО создается для автоматизации тех задач, которые невозможно реализовать, опираясь только на средства ОПО и ОсПО.

В укрупненном виде можно выделить ряд групп СПО, предназначенных для решения таких важнейших функциональных задач, как:

  • навигационно-баллистическое обеспечение;
  • информационно-телеметрическое обеспечение;
  • планирование и командно-программное управление объектами РКТ и их группировками;
  • обработка, обмен и отображение телеметрической и другой информации.

Не прибегая к детализации и перечислению всего состава программных средств, включающих сотни упомянутых групп СПО, укажем, что в совокупности они являются интеллектуальным ядром технических систем и обеспечивают автоматизированную работу взаимосвязанных комплексов аппаратуры объектов РКТ, их группировок и центров управления.

Требования к функциональным возможностям перспективного ПО вытекают прежде всего из характера решаемых задач, а также из экономических критериев, используемых на этапах его создания и эксплуатации.

К важнейшим общим требованиям, предъявляемым к перспективному ПО, следует отнести:

  • мобильность, т.е. возможность переноса ПО с одной вычислительной платформы на другую, а также из одной операционной среды в другую;
  • возможность работы в открытых вычислительных сетях;
  • наличие «дружественного» интерфейса, в том числе на естественном языке;
  • совместимость, т.е. способность работать во взаимодействии с широким спектром общепризнанных программных средств общего и специального назначения;
  • удовлетворение требованиям отечественных и международных стандартов в области программной инженерии.

Выполнение этих требований позволит обеспечить не только работоспособность ПО с широким спектром смежных программных продуктов, но и возможности использования при его разработке прогрессивных инструментальных средств, зарекомендовавших себя как высокоэффективные. Следует подчеркнуть,что в перспективе нужно обращать самое серьезное внимание на технологию разработки ПО, которая должна базироваться на стандартах. Именно в стандартах, число которых в области программного обеспечения уже приближается к тысяче, заключен огромный отечественный и зарубежный опыт разработки ПО, при использовании которого обеспечивается выполнение упомянутых общих требований.

Для разработки ПО космической деятельности используются инструментальные лингвистические и программные средства технологического программного обеспечения (ТПО). В состав ТПО входят:

  • алгоритмические языки низкого и высокого уровней, проблемно и объектно ориентированные алгоритмические языки;
  • трансляторы и компиляторы алгоритмических языков;
  • средства автоматизированного проектирования специального программного обеспечения — приложений (средства CASE-технологии).

В связи с широким использованием объектов РКТ многоцелевого назначения и активным управлением ими возрастает актуальность применения программного обеспечения, позволяющего реализовать вербально-командное управление их состоянием и функционированием, основанное на распознавании голосовых команд, что позволяет существенно облегчить и повысить оперативность и качество управления. При этом в связи с широким международным сотрудничеством в области космической деятельности может быть преодолен языковой барьер в рамках сотрудничающих сторон на основе использования автоматического распознавания голосовых команд и перевода с одного языка на другой. Проблемным вопросом при создании такого интерфейса является разработка соответствующих физических датчиков, алгоритмов и программных средств, обеспечивающих в совокупности распознавание смысла голосовых команд или текста.

Главный конструктор МОКБ "Марс" А.С. Сыров у аппаратно-программного проверочно-пускового комплексаОдной из важнейших проблем является проблема обеспечения безопасности. Средства безопасности предусматривают использование целого ряда механизмов для защиты передаваемых управляющих сигналов, речи и данных. В их число входят средства аутентификации, обеспечения конфиденциальности, управление ключами (включая передачу последних по эфиру) и блокировка (разблокировка) терминалов. Кроме того,обеспечивается сквозное шифрование, при котором задействуется технология синхронного шифрования потока информации,что позволяет достичь высокого уровня защиты трафика пользователя. Криптографические методы и средства защиты информации в настоящее время экономически более выгодны,чем другие технические и организационные меры,а в ряде случаев только они способны дать существенные результаты. Уже сейчас производители предлагают широкий спектр криптосредств для сокрытия документальной, речевой и другой информации, которые работают в сетях при скоростях передачи информации от десятков бит до сотен мегабит в секунду.

В перспективе должна быть налажена индустриальная технология разработки программного обеспечения с использованием упомянутого ТПО. Экономические данные свидетельствуют о том, что уже в настоящее время доходы от разработок программного обеспечения вносят существенный вклад в валовой национальный продукт ведущих стран, который с углублением информатизации будет только нарастать. Это обстоятельство является залогом самого пристального внимания к созданию программного обеспечения и серьезного отношения к его развитию, в том числе и применительно к ракетно-космической технике.

В РКТ программное обеспечение находит применение и развитие в области научных исследований, проектирования и производства, испытаний и управления полетом, т.е. на всех этапах жизненного цикла ракетно-космической техники. Сегодня и в будущем эффективное проведение научных исследований не мыслится без программного обеспечения поддержки банков данных и баз знаний. Современное проектирование элементов РКТ, ракетно-космических комплексов осуществляется с широким применением систем автоматизированного проектирования (САПР). Основу САПР составля-ют развитые аппаратно-программные средства в составе локальных вычислительных сетей (ЛВС). В ходе производства РКТ программное обеспечение используется как интеллектуальное ядро систем контроля качества продукции и диагностического контроля. В заводских условиях, на контрольно-испытательных станциях и космодромах эффективное проведение испытаний возможно только при наличии высокоинтеллектуальных аппаратно-программных комплексов (АПК). На базе таких АПК создаются перспективные наземные проверочно-пусковые комплексы (НППК).

Он представляет собой многопроцессорную вычислительную систему с резервированием, работающую в синхронном режиме с БЦВК бортовой системы управления летательным аппаратом (РН, РБ, КА). НППК обладает высокой информативностью и универсальностью, обеспечивает оперативное внесение изменений в собственное программное обеспечение и в программное обеспечение БЦВК. На предприятиях ракетно-космической отрасли создаются и внедряются программные подсистемы,объединяемые в так называемую информационную систему корпоративного управления. Такая система призвана решать задачи контроля и управления документопотоком, материальными и людскими ресурсами, имеет связь с технологическими АСУ.

Создание мощных информационных систем управления видится в качестве пути развития космодромов. Информационная система управления космодромом относится к классу сложных систем и состоит из следующих фрагментов:

  • АСУ управления космодромом по видам деятельности на базе ЛВС органов управления и подчиненных подразделений;
  • АСУ подготовкой к пуску транспортных средств выведения (РН, РБ и др.) и запуску КА на техническом комплексе;
  • АСУ подготовкой и пуском транспортных средств выведения на стартовом комплексе;
  • информационно-аналитического центра в составе измерительного комплекса космодрома;
  • компьютеризированных узлов связи и телекоммуникационных средств сбора и передачи данных.

Программные средства перечисленных фрагментов обеспечивают автоматизированное решение функциональных задач, информационное взаимодействие между фрагментами, а также с центром управления полетом, информационными системами корпоративного управления предприятий и ведомств ракетно-космической отрасли, конструкторских организаций и научно-исследовательских учреждений. Без применения программных комплексов на объектах НАКУ, в ЦУПах и баллистических центрах невозможны контроль и управление полетом транспортных средств выведения и космических аппаратов. Дальнейшее развитие космической деятельности будет сопровождаться повышением роли, степени интеллектуализации и расширением областей применения программного обеспечения.

Состояние и развитие орбитальных станций

Орбитальные средства в зависимости от их принадлежности условно могут быть разделены на несколько больших групп: гражданские КА, коммерческие КА и военные КА. Эти группы, в свою очередь, можно разбить на подгруппы КА по целевому назначению: КА связи, КА дистанционного зондирования Земли, КА навигационного обеспечения, К А метеорологического обеспечения, исследовательские и экспериментальные КА, пилотируемые КА, разведывательные…

Общая характеристика зарубежных комплексов управления КА

Сети слежения за КА (наземные комплексы управления — НКУ, по отечественной терминологии командно-измерительные комплексы — КИК) начали создаваться за рубежом в конце 1950-х гг., с запуском первых КА США. До середины 1960-х гг. НКУ существовали только в США и в СССР. В дальнейшем НКУ были созданы другими странами, международными консорциумами и отдельными частными фирмами. В…

Надежность — основа эффективности функционирования космических систем будущего.

Одним из основных факторов, влияющих на эффективность использования космических систем, является их надежность. В период 1950-1980 гг. недостаточно высокий уровень надежности космических средств, прежде всего ракет-носителей и космических аппаратов, приводил к большому числу аварий и в значительной степени сдерживал развитие ракетно-космической отрасли, использование ее достижений в научных и прикладных програм-мах, развитие международного рынка космических изделий…

Космические биотехнологии и генная инженерия

Новые результаты, интересные с научной точки зрения и имеющие перспективу промышленного использования, получены в области биотехнологий. Благодаря выращиванию в космосе достаточно больших и совершенных монокристаллов протеинов значительно ускоряется определение трехмерной молекулярной структуры бел ков, что позволяет эффективно проводить работу по целенаправленной перестройке белков методами генной инженерии и значительно (в 3-5 раз) сокращать затраты времени и…

Ядерные энергетические и энергодвигательные установки

Более двадцати пяти лет назад в Семипалатинске был произведен первый энергопуск ядерного реактора ИВГ-1,с помощью которого была начата отработка конструкции ядерного ракетного двигателя. Уже тогда предполагали,что такой двигатель понадобится во время полета человека к Марсу. Позднее трудности с финансированием науки затормозили работу, но планируемая на 2017 г. экспедиция к Марсу оживила интерес к ядерному двигателю….

Выбор проектных характеристик радиолиний дальней космической связи

Выбор проектных характеристик космических радиолиний является сложной инженерной задачей и требует учета большого числа различных факторов, влияющих на энергетику радиолиний и качество передачи информации на требуемые дальности. Рассмотрим выражение, определяющее зависимость максимальной дальности связи D от параметров космической радиолинии, где Р — мощность передатчика; S6, S3 — эффективные площади бортовой и наземной антенн; hS —…

Юридическое содержание принципа сотрудничества в международном космической праве

Влияние норм международного космического права на сотрудничество государств в деле исследования и использования космоса выражается в регулировании конкретных отношений между государствами, возникающих при осуществлении совместного исследования и использования космического пространства. Особая роль международного сотрудничества в данной области диктует необходимость выявления четкого юридического содержания его ключевых правовых принципов. Осуществление международного сотрудничества в разрешении различных международных проблем…

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…

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!