CC BY
35Информационно-управляющие системы
УДК 629.78.054:621.396.018
А. В. Пичкалев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
НАЗЕМНЫЙ ОТЛАДОЧНЫЙ КОМПЛЕКС БОРТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) на базе программируемых логических инженерных схем (ПЛИС), микроконтроллеров, встроенных вычислительных модулей требует специальных средств отладки, так как в ее состав вводится дополнительная нематериальная составляющая - программное обеспечение (ПО). Наземный отладочный комплекс (НОК) позволяет отрабатывать ПО без использования реальных технических средств, это не только ускоряет процесс отработки испытаний ПО, но и позволяет имитировать различные нештатные ситуации работы бортовой РЭА (в том числе для исследования всевозможных отказов).
В настоящее время интенсивность изготовления аппаратуры современных КА исключительно высока, поэтому обеспечение отработки функциональной логики и разработанного ПО для РЭА на более ранних этапах является крайне важным. При этом следует иметь ввиду то, что при испытаниях приборов в цехе-изготовителе реально отрабатывается только штатный вариант функционирования ПО. Комплексные испытания на имитаторе изделия также не дают всей полноты проверки. Только специальная отработка испытаний ПО на базе реализованных математических моделей функциональных блоков, интерфейсных модулей сопряжения (ИМС) и приборов, обеспечивающая проверку всех предполагаемых ситуаций, способна гарантировать отработку максимума всех возможных вариантов, в том числе и проводить анализ поведения бортовой РЭА в различных аварийных ситуациях в процессе эксплуатации космических аппаратов (КА).
Для проведения программных отработочных испытаний (ПОИ) разрабатывается унифицированный НОК на базе лабораторного отработочного комплекса (ЛОК) РЭА, который был создан в отделе проектирования и испытаний ОАО «ИСС» с целью обеспечения на этапе лабораторных отработочных испытаний (ЛОИ) проведения проверки и отработки функционирования вновь спроектированной аппаратуры [1].
Аппаратура ЛОК РЭА имитирует входные сигналы, поступающие на процессор бортовой аппаратуры, и регистрирует выходные сигналы, эмулируя работу приборов в составе КА. Отработка ПО без использования реальных технических средств позволяет имитировать различные ситуации без изменения аппаратного состава схемы отработочных испытаний и исключая риск выхода из строя аппаратных средств ЛОК и самой РЭА.
Разработка специальных программ испытаний ПО на эмуляторах позволяет проверить все предполагаемые ситуации, возможные во время штатной работы приборов в составе КА. Результаты исследования работы ПО при имитации различных нештатных ситуаций можно использовать для объяснения работы бортовой РЭА в летных условиях, когда аппаратура недоступна.
Все эмуляторы представляют собой специально разработанные программно-технические устройства, образующие единый аппаратно-программный комплекс динамической отработки ПО РЭА в реальном времени. Отработка ПО осуществляется на технологическом процессоре, выполненном по штатной документации. Аппаратура ЛОК РЭА моделирует внешнюю среду под управлением ПО НОК.
Так, например, эмуляция канала управления ИМС и обмена данными процессора с моделями их функционирования идет на основе программирования ПЛИС с помощью пакета LabWIEW FPGA. В библиотеку LabWIEW FPGA Module встраивается функционирующий по алгоритму универсальной модели ИМС проект, который разработан в схемотехническом редакторе XILINX. Дальнейшее программирование ПЛИС осуществляется через LabWIEW FPGA Module как обычно.
Реализация НОК возможна также с эмуляцией канала управления и обмена данными на основе высокоскоростных TTL-регистров ввода-вывода под управлением операционной системы реального времени по алгоритму универсальной модели ИМС.
Автономная отработка ПО на эмуляторах обязательно нуждается в комплексной проверке на реальной аппаратуре. Для поиска неисправностей и дефектов на этапах конструкторско-доводочных и предъявительских испытаний (особенно эта проблема обостряется в случае отсутствия этапа ЛОИ для типовой РЭА) в цехе-изготовителе бортовой РЭА необходимо наличие оборудования, аналогичного ЛОК РЭА: мобильное, легко переконфигурируемое и перепрограммируемое, универсальное и простое в обращении, но при этом удовлетворяющее цеховым стандартам по эксплуатации испытательного оборудования.
Таким оборудованием может быть автоматизированный мобильный испытательный комплекс (АМИК) [2] - программно-совместимая с ЛОК аппаратура в стандарте CompactPCI/PXI, на базе которой быстро собирается требуемое рабочее место испытаний, использующее отработанные на ЛОК программы испытаний.
Отработанное на НОК бортовое ПО может быть проверено в любой его части на реальной аппаратуре,
Решетневские чтения
подключенной к АМИК, что позволит обеспечить максимально возможную наземную экспериментальную отработку бортовой РЭА.
Библиографические ссылки
1. Пичкалев А. В. Испытания радиоэлектронной аппаратуры на лабораторном отработочном комплексе // Решетневские чтения : материалы XII Междунар.
науч. конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2008. С. 158-159.
2. Пичкалев А. В. Создание автоматизированного мобильного испытательного комплекса для цеховых испытаний программно-управляемой радиоэлектронной аппаратуры // Решетневские чтения : материалы XIII Междунар. науч. конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. С. 528-529.
A. V. Pichkalev
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THE TERRESTRIAL DEBUGGING COMPLEX FOR ON-BOARD RADIO-ELECTRONIC EQUIPMENT
The modern radio-electronic equipment (REE) with the FPGA, microcontrollers, computing modules etc. demands special debug after the introduction additional non-material making - the software - into its structure. The terrestrial debugging complex enables to fulfill this software without the use of real technical means. It does not only accelerate the process of the debugging tests for software, but also enables to simulate various situations of work on-board REE for research of every possible refusals.
© nmKajieB A. B., 2010
УДК 004.724
И. В. Потуремский, Д. А. Бородавкин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
АЛГОРИТМ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ СЕТИ ETHERNET
Предложен алгоритм, позволяющий получить варианты организации дополнительных каналов передачи данных, оптимальных с точки зрения заданных параметров для распределения нагрузок между сегментами сети Ethernet с учетом характеристик отказоустойчивости.
Современные приложения и протоколы передачи данных повышают требования к пропускной способности и отказоустойчивости систем передачи данных. В результате системы передачи данных, построенные более 3 лет назад зачастую не справляются с повышенными нагрузками, что ведет к снижению скорости передачи информации и увеличению временных затрат при решении производственных задач.
В данной работе предложен алгоритм, с использованием которого возможно организовать дополнительные каналы передачи данных, обеспечивающие решение задачи снижения нагрузок и обеспечение связности сети Ethernet в случае отказа центрального узла системы.
Алгоритм делится на следующие этапы: выявление загруженных каналов, анализ потоков трафика, оптимизация структуры сети Ethernet.
Исходная вычислительная сеть представляется в виде графа G, где вершинами являются коммутационные узлы, дугами - каналы передачи данных [1]. С коммутационных узлов необходимые для расчетов
данные могут быть получены с помощью протокола SNMP [2].
При контроле загрузки каналов, нас интересует множество M, сформулированное в отношении устойчивых высоких нагрузок. Для этого определим порог высоких нагрузок - Е, который используем для выявления наиболее загруженных каналов:
M = { j : S F> E},
где Fj - интенсивность потока трафика от /-го канала к j-му.
Множество М ранжируется на основании экспертных оценок в зависимости от уровня нагрузок и от их продолжительности. По аналогии формируются множества для потоков данных на каждом коммутационном узле.
В ходе работы алгоритма каналы передачи данных множества М разделяются на группы, у которых общая загрузка превышает порог E в одни и те же промежутки времени. Для каждого элемента множества М выбирается наиболее интенсивный поток, который
