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.

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…

Система эксплуатации. Состояние и перспективы развития

При создании космических средств (на этапах задания требований, изготовления космических средств, строительства объектов космической инфраструктуры,летных испытаний) должна создаваться и соответствующая им система эксплуатации. На заре создания и эксплуатации космической техники система эксплуатации не разрабатывалась каждый главный конструктор под создаваемую технику закладывал свою нормативную базу эксплуатации. Это предопределяло неупорядоченное функционирование системы эксплуатации космических средств (СЭ КСр)…

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

Невероятно, но факт!