Современные комплексы бортового оборудования обладают по большей части раздельно-интегральной структурой. Информационные системы в ней скомпонованы по типу автономного оборудования, в составе которого имеются вычислительные блоки БЭВМ. Одновременная работа абсолютно всех информационных систем, определенное дублирование оборудования и программного обеспечения, а также модульная конструкция позволяют выполнить требуемую задачу даже во время выхода из строя некоторого количества информационных систем. Помимо этого, раздельная конструкция обеспечивает легкое изменение конфигурации комплекса. Она делает его менее дорогим и сложным или добавляет некоторые дополнительные информационные системы, если есть необходимость.
Большинство задач, которые решает БВС, применяют стандартный набор базовых алгоритмов — математических функций. В разных режимах функционирования бортового комплекса используются практически полностью совпадающие алгоритмы обработки имеющейся информации, причем количество их может оказаться достаточно большим. Для удовлетворения всех требований к БИВС необходимо создание так называемого ядра, которое инвариантно к режимам работы комплекса. При должном уровне оптимизации решения стандартных задач данное ядро может применяться для бортовых комплексов разного назначения. Ядро должно иметь возможность перестраивать собственную структуру в зависимости от поставленных задач, сложность и состав которых для БВС разных классов заметно различаются. Построение подобной БВС требует разработки новых подходов, которые призваны объединить глубокую унификацию, открытость архитектуры, аппаратную интеграцию и высокую степень технологичности. [1, с. 102]
Концепция открытой архитектуры базируется на применении ограниченного количества унифицированных стандартных элементов (программных и аппаратных модулей) и позволяет делать масштабируемые средства для вычисления с широким набором характеристик, что обеспечит:
‒ повышение вычислительных мощностей отдельной БЭВМ, а также бортовой вычислительной системы в общем для решения СЛОЖНЫХ задач без изменения структуры обособленных бортовых ЭВМ;
‒ повышение продолжительности рабочего цикла БВС за счет улучшения БВС путем обыкновенной замены морально изживших себя программно-аппаратных модулей на более совершенные.
Концепции глубокой стандартизации и унификации обеспечивают спад затрат и сокращение установленных сроков для разработки и последующих модернизаций. Стандартизация и унификация распространяются на каждый компонент БВС — аппаратный модуль, конструктивные особенности бортовых ЭВМ, тип и состав интерфейсов, средства отработки и само программное обеспечение.
Концепция программной и аппаратной интеграции позволяет выстроить единую интегрированную вычислительную среду, обеспечивающую расширение возможностей функционирования БРЭО на основе комплексного подхода обработки информации.
Использование концепции высокой технологичности обеспечивает внедрение автоматизации в проектирование, разработку и модернизацию БВС, а также программного обеспечения. Данная концепция способствует снижению технического риска во время создания БВС, снижение затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию системы.
Для решения данных задач предлагается использовать подход к исследованию и проектированию по БИВС на базе виртуального макета, который сочетает в себе значительные принципы проектирования и новые технологические и методические решения, позволяющие учитывать особенности БВС перспективных и современных ЛА. В основе исследования и проектирования БВС с помощью создания виртуальных макетов с поддержкой комплекса инструментальных средств стоит принцип описания заданного объекта в виде виртуального макета на базе обобщенной программной математической модели. Сущность предлагаемого подхода состоит в следующем — начинается проектирование БВС с концептуального, высокоуровневого анализа, определения задач и целей, которые потенциально требуется решать создаваемому комплексу. В пределах обозначенной сферы применимости БВС совокупность всех его действий детализируется с помощью иерархической многоуровневой декомпозиции. В результате этого образуется иерархически структурированная, полностью управляемая наглядная структура поставленных задач перед БВС, конкретизирующая функции по всем уровням. [2]
Блоки соединяются в группы, где путем встраивания всех систем в общую структуру задач комплекса конструируется модель частных задач комплекса. Математические модели использующихся блоков для обеспечения повышения гибкости предлагаемого подхода к процессу проектирования БВС воплощаются в виде алгоритмически независимых друг от друга программных модулей, в которых нет каких-либо предопределенных заранее связей. Для создания связей каждый элемент проходит определение протокола информационного взаимодействия, при котором есть возможность полного изменения данного протокола или последующего уточнения. Таким образом, образуется реестр интерфейсов, в который входят математические модели. В интересах создания гибких связей математических моделей создается фазовое единое пространство, компоненты которого группируются самим пользователем инструментального средства согласно его произвольным критериям. С иной стороны, компоненты фазового пространства рассматриваются как линии для передачи информации между комплексными системами. Для создания протокола информационного взаимодействия используется выбор элемента линии передачи, значение которого поступает на вход или туда, куда будет поступать информация с выхода какой-либо математической модели. Конструктор создает макет комплекса бортового оборудования с целью последующего исследования путем отбора из нескольких задач верхнего уровня таких, которые будут решаться конкретным комплексом. Создание макета, таким образом, может производиться в ручном режиме с помощью непосредственного выбора алгоритмов или систем, которые должны содержаться в комплексе, а также в автоматизированном режиме с помощью указания задач, которые необходимы для решения в процессе функционирования. В последнем случае комплекс инструментальных средств создает автоматический быстрый синтез структуры БВС в виде модели с множеством компонентов, ее состава и связей между блоками, обеспечивающей решение поставленных задач. Подобная структура учитывает вероятность последующего динамического изменения конфигурации модели БИВС во время его работы. Полученный виртуальный макет далее может исследоваться при помощи моделирования в целях комплексной оценки его данных. Подход на базе виртуального макета предполагает применение программных моделей работы бортовых СИО, которые обеспечивают естественный вариант получения информации для изучаемой предметной области. Применение подхода на базе виртуального макета имеет циклический характер, который предполагает коррекцию свойств данного макета по результатам оценивания его характеристик во время вычислительного эксперимента. Разработан комплекс виртуального моделирования и макетирования для автоматизации и поддержки описанных процессов, он также позволяет производить весь цикл предварительного создания проекта БИВС.
Литература:
- Кучерявый. А.А., Бортовые информационные системы: Курс лекций, Ульяновск: УлГТУ, 2004. — 504 с.
- Петров В. Г. Моделирующий комплекс для разработки бортовых приборных комплексов. // Тезисы докладов II Всероссийской технической конференции молодых ученых «Современные проблемы аэрокосмической науки». — М: ЦАГИ.
