Невероятно, но факт!






купонлар.ру
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.

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…

Обеспечение астероидной безопасности

Столкновение Земли даже с небольшими по земным представлениям небесными телами (диаметром от сотен метров до одного километра) может привести к серьезным экологическим последствиям, а при их больших размерах поставить человечество на грань исчезновения. Археологические исследования позволяют выдвинуть гипотезу о существовании подобных фактов в истории Земли. В этой связи обеспечение астероидной безопасности будет одной из важнейших…

Электроракетные двигатели

Практические работы над электроракетными двигателями, начатые в 1970-е гг., были связаны с ограниченными возможностями бортовых энергоустановок КА, максимальная электрическая мощность которых составляла около 1 кВт. Такой уровень мощности и предъявляемые к ЭРД требования обусловили целесообразность разработки стационарных плазменных двигателей (СПД) на основе холловского ускорителя плазмы с замкнутым дрейфом электронов. Первые образцы СПД были выполнены в…

Существующая структура наземных комплексов и средств управления КА

Для управления космическими аппаратами различного назначения в Российской Федерации в основном используется наземный автоматизированный комплекс управления Минобороны. Кроме того, для управления некоторыми КА научного и социально-экономического назначения, обеспечения полетов КА пилотируемых программ и управления коммерческими КА используются комплексы и средства Росавиакосмоса, а также комплексы и средства ряда других государственных ведомств и коммерческих организаций. НАКУ МО…

Гражданские средства

К категории так называемых гражданских КА относятся спутники, разрабатываемые и запускаемые по государственным программам, исключая КА военного назначения. К их числу могут быть отнесены исследовательские и экспериментальные КА, КА связи, КА землеобзора, включающие метеорологические КА и КА ДЗЗ. Зарубежными специалистами прогнозируется, что общее число гражданских КА, запускаемых в период 1998-2007 гг., составит более 200, т.е….

Комплексы управления КА Европейского космического агентства

Европейское космическое агентство – ЕКА (ESA – European Spase Agency) создано в 1975 г. для содействия сотрудничеству европейских стран в области космических исследований, разработки космической техники и поиску ее прикладного использования. Первоначально в ЕКА вошли 11 стран (Франция,ФРГ, Великобритания, Италия, Испания, Швеция, Бельгия, Дания, Нидерланды, Ирландия, Швейцария). Впоследствии в ЕКА вошли Норвегия, Австрия, Канада, Финляндия….

Достигнутый уровень долговечности отечественных КА

Анализ развития РКТ в нашей стране за рассматриваемый период позволяет отметить следующее: В многоспутниковых системах связи, ретрансляции, навигации, радиотехнической разведки и системы предупреждения о ракетном нападении используются КА с гарантийным ресурсом 1-3 года. Фактические средние сроки функционирования превышают гарантийные на 1-2 года. Отдельные образцы имеют САС 5-8 и даже 10 лет (при их использовании в…

Многофункциональные конструкции

Благодаря объединению функций электроники, датчиков, систем распределения электропитания и терморегулирования с применением очень легких модульных конструкций на борту перспективных КА не будет кабелей и связанных с шиной распределительных коробок. Это позволит снизить массу КА почти в 10 раз, а занимаемый аппаратурой объем в 2 раза. Электронные модули на множестве микросхем будут монтироваться непосредственно на конструкции…

Все права защищены ©2006-2019. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!. Email: hi@poznovatelno.ru