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.

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…

Нетрадиционные ракетные двигатели и методы движения в пространстве

Создание нетрадиционных ракетных двигателей базируется прежде всего на использовании нетрадиционных источников энергии. Некоторые авторы (А.Е. Акимов, А.Ф. Охарин, Г.И. Шипов и др.) рассматривают возможность реализации методов и средств движения в пространстве на основе пропагандируемых ими принципиально новых физических полей (торсионных, микролептонных, мэонных) и энергии физического вакуума. Экспериментальных результатов, позволяющих говорить о возможности создания требуемых методов…

Состояние и перспективы развития комплексов и средств единого Государственного НАКУ КА

В составе единого Государственного НАКУ будут эксплуатироваться как современные средства, так и большое количество морально и физически устаревшей техники. На рис. представлены обобщенные показатели по выработке ресурса средств НАКУ МО, который является ядром единого Государственного НАКУ. Из рис. следует, что более 70 % средств НАКУ МО находятся за пределами гарантийного ресурса (имеют 2 или 3-ю…

Коммерческие средства ДЗЗ

Коммерческие средства дистанционного зондирования Земли из космоса только начинают свое развитие. Сельское хозяйство, региональное развитие, строительство, добывающая промышленность все шире используют данные ДЗЗ. Существующие космические средства ДЗЗ, такие как Spot, Landsat и т.п., не являются чисто коммерческими, несмотря на рыночные принципы распространения получаемой информации. Эти системы субсидируются государственными органами, так как на современном этапе их…

Средства управления КА Франции

Национальный центр космических исследований КНЕС (CNES) ведет как гражданские, так и военные космические программы (во взаимодействии с МО). Создана военная система спутниковой связи Sirakus (1988 г.) на основе КА Telecom. С 1995 г. запускаются разведывательные КА Helios, созданные на базе КА Spot. Ведется разработка КА Helios-2 с участием других европейских стран. Продолжается эксплуатация КА ДЗЗ…

Обеспечение требуемого уровня надежности и безопасности Международной космической станции

Впервые в истории ракетно-космической техники реализуется крупнейший международный проект – создание Международной космической станции. Ранее выполненные и реализуемые в настоящее время космические программы уступают проекту МКС по масштабу и объему задач, составу стран-участниц и организаций-соисполнителей, ответственности за решение вопросов надежности и безопасности в процессе создания и длительной эксплуатации МКС. Вопросам обеспечения надежности и безопасности уделялось…

Перспективные космические материалы

Решение всей совокупности сложных конструкционных, схемотехнических и технологических задач при разработке, создании и эксплуатации космических средств невозможно без широкого развития и внедрения результатов космического материаловедения. При разработке космических средств требуются новые материалы, которые должны выдерживать нагрузки космических полетов (высокие температура и давление, вибрационные нагрузки на этапе выведения, низкие температуры космического пространства, глубокий вакуум, радиационное воздействие,…

Все права защищены ©2006-2020. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru