CC BY
23Программные редктва и информационные технологии
УДК 629.78; 004.94
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА*
Л. Ф. Ноженкова
Институт вычислительного моделирования СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: expert@icm.krasn.ru
Рассматриваются архитектура, функциональные задачи и принципы построения программно-математической модели командно-измерительной системы космического аппарата. Назначение модели - поддержка конструирования бортовой аппаратуры.
Ключевые слова: командно-измерительная система, программно-математическая модель, имитационное моделирование.
DESIGNING THE PROGRAM-MATHEMATICAL MODEL FOR THE SPACECRAFT
COMMAND-MEASURING SYSTEM
L. F. Nozhenkova
Institute of Computational Modeling SB RAS 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia. E-mail: expert@icm.krasn.ru
The functional scheme, tasks and programming strategy for designing the program-mathematical model of the spacecraft control-measuring systems are observed. The model purpose is to support the space-system engineering.
Keywords: command-measuring system, program-mathematical model, simulation modeling.
Создание высокотехнологичного производства современной бортовой аппаратуры командно-измерительной системы (КИС) космического аппарата (КА) [1] в большой степени опирается на программно-математическое моделирование КИС. Командно-измерительная система является сложным техническим объектом, основную стоимость которого составляют высокотехнологичные элементы и программное обеспечение.
Проектирование КИС является дорогостоящим и наукоемким процессом, для ее изготовления и анализа функционирования требуются специальные инструменты [2], к числу которых относится программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы (ПММ БА КИС).
ПММ БА КИС создается с целью повышения эффективности работы конструктора-разработчика аппаратной части БА КИС за счет применения передовых информационных технологий и математического обеспечения для интеллектуальной поддержки [3] конструкторских задач.
Назначение ПММ БА КИС состоит в автоматизации начального этапа работы конструктора КИС над проектом бортовой аппаратуры, а также проведения проверочных испытаний. Система должна обеспечи-
вать имитацию архитектуры КИС и аппаратного обеспечения, анализ соответствия заданным техническим условиям.
ПММ БА КИС должна предусматривать учёт следующих видов требований к проектируемому оборудованию: требований технического задания, поступающего от заказчика, на весь летательный аппарат или БА КИС (надёжность, массогабариты, скорость работы, энергопотребление, перечень вычислительных функций и т. д.); требований отрасли, представленных в специальных стандартах национального или международного уровней; требований среды существования (ограничения на материалы, элементную базу); требований к архитектуре КИС со стороны проектировщика (производителя) БА (технологии реализации, минимизация затрат и пр.) [2].
Кроме основной задачи сопровождения конструкторской деятельности, ПММ БА КИС будет применяться для поддержки процесса испытаний БА КИС в составе контрольно-проверочной аппаратуры (КПА), а также оценки новых технических решений и обучении операторов. Предусматриваются имитационное моделирование функционирования БА КИС и визуализация процесса испытаний БА КИС для оценки новых технических решений и организации наглядного обучения.
*Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в Институте вычислительного моделирования СО РАН (договор № 02.G25.31.0041).
Решетневскуе чтения. 2013
В составе ПММ БА КИС будут реализованы следующие основные подсистемы:
- интеллектуальная подсистема имитационного моделирования функционирования БА КИС;
- интеллектуальная подсистема поддержки конструирования БА КИС;
- учебно-исследовательская подсистема;
- подсистема интерфейсного и графического сопровождения прикладных задач ПММ БА КИС;
- информационно-управляющая подсистема ПММ БА КИС;
- подсистема коррекции, пополнения и актуализации баз данных и знаний.
Интеллектуальная подсистема поддержки конструирования БА КИС предназначена для решения основной задачи ПММ - поддержки решения задач конструктора-разработчика аппаратной части БА КИС. Назначение ее состоит в автоматизации работы конструктора КИС над проектом бортовой аппаратуры. Система должна обеспечивать выбор (построение) архитектуры КИС и аппаратного обеспечения, оптимально или близко к оптимальному, соответствующих заданным техническим условиям. Подсистема поддержки конструирования строится как приложение для решения основных задач на основе использования модулей информационного ядра ПММ и специализированного графического интерфейса.
Интеллектуальная подсистема имитационного моделирования функционирования предназначена для поддержки процесса испытаний БА КИС в составе КПА, а также оценки новых технических решений. Предусматривается имитационное моделирование функционирования БА КИС и визуализация процесса испытаний БА КИС. Подсистема строится как приложение для решения основных задач на основе использования модулей информационного ядра ПММ и специализированного интерфейса. Будет обеспечен доступ пользователя к входу/выходу каждого блока структурной схемы с возможностью получения пространственно-временных характеристик управляющих сигналов во всплывающих окнах в графическом или табличном виде, а также с возможностью их варьирования в допустимых пределах с целью исследования устойчивости и особенностей выбранного технического решения.
Учебно-исследовательская подсистема ПММ БА КИС предназначена для использования в учебном процессе при практической подготовке студентов и персонала эксплуатирующей организации, специализирующейся на работе по управлению КА, путем изучения принципов и особенностей работы БА КИС КА в условиях, максимально приближенных к реальным. Обеспечивается изучение общего принципа работы БА КИС на основе графического представления взаимодействия ЦУП и КА в условном представлении с распространением сигналов между ними.
Подсистема интерфейсного и графического сопровождения прикладных задач ПММ предназначена для обеспечения взаимодействия пользователей во всех
режимах работы системы и со всеми приложениями в наглядной форме. Интерфейсная часть ПИГ строится по единым принципам, с использованием общего инструментария. Выделение специализированных блоков интерфейсной подсистемы осуществляется в соответствии с функциональными задачами ПММ. Интерфейсная часть включает следующие блоки: интерфейс пользователя - конструктора БА КИС; интерфейс оператора испытательного стенда; интерфейс поддержки учебно-исследовательских задач; интерфейс когнитолога (инженера по знаниям); интерфейс актуализации данных. Графическая часть позволяет в наглядной форме представлять графические схемы архитектуры БА ГИС и отдельных устройств бортовой аппаратуры как в режиме конструирования, так и в режиме имитационного моделирования. Выделение специализированных блоков графической подсистемы осуществляется в соответствии с функциональными задачами ПММ.
Информационно-управляющая подсистема ПММ БА КИС предназначена для обеспечения наполнения и функционирования интеллектуального ядра системы. Подсистема включает следующие блоки: базу знаний о предметной области; хранилище данных по проектам БА КИС; базу данных с пополняемым набором комплектующих для БА КИС; подсистему коррекции и пополнения баз данных и знаний; интеллектуальный решатель задач (машину логического вывода). Модули информационно-управляющей подсистемы используются всеми приложениями ПММ. В состав подсистемы входит подсистема пополнения и коррекции знаний и данных. База знаний предназначена для представления знаний о методах предметной области, включая знания о принципах, критериях, методах и т. п. конструирования БА КИС, знания о методах имитационного моделирования и оценивания технических решений; метазнания об организации базы знаний - о структуре знаний, принципах реализации стратегии логического вывода для различных типов решаемых задач, о приоритетности применения конкретных знаний в зависимости от ситуации, об организации диалога с пользователем и т. п.
База знаний должна содержать представление знаний в формализованном виде. Форма представления знаний и метазнаний должна быть разработана таким образом, чтобы удовлетворялись следующие требования:
- прозрачность и наглядность представления знаний для экспертов - специалистов-конструкторов БА КИС;
- адекватность моделей представления знаний решаемым задачам и методам, используемым на практике;
- возможность интеграции с внешним программным обеспечением для математического обеспечения, имитационного моделирования и др. задач (в случае необходимости);
- возможность расширения и коррекции базы знаний в процессе эксплуатации без нарушения работо-
Проралшные редктва и информационные технологии
способности приложений, для реализации новых методов, критериев, моделей и т. п.
Хранилище данных предназначено для хранения и использования данных об актуальных технических решениях по конструированию БА КИС. Хранилище должно обеспечивать возможность выбора комплектации и архитектуры БА КИС в зависимости от целей использования, с учетом максимального приближения к условиям технического задания на разработку конкретных версий БА КИС.
Имеющиеся данные должны обеспечивать возможность максимального приближения к оптимальному решению на начальных этапах конструирования БА КИС, сокращение вычислительных затрат на поиск такого решения. База данных предназначена для создания базового пополняемого набора данных для конструирования БА КИС.
Необходимо обеспечить формирование реляционной (или объектной) базы данных, позволяющей представлять данные обо всех характеристиках каждого класса используемой аппаратуры и для каждого конкретного прибора, а также о допустимых условиях сопряжения и эксплуатации.
Подсистема коррекции, пополнения и актуализации баз данных и знаний предназначена для обеспечения сопровождения информационного ядра ПММ.
Подсистема коррекции и пополнения знаний представляет собой рабочее место когнитолога - инженера по знаниям. Подсистема предназначена для расширения и коррекции базы знаний в процессе эксплуатации без нарушения работоспособности приложений.
Подсистема коррекции и пополнения знаний представляет собой интеллектуальный структурный редактор знаний, обеспечивающий синтаксическую и
семантическую корректность вводимых знаний и естественность и наглядность их представления и формирования.
Интерфейс пополнения хранилища данных должен обеспечивать ввод и коррекцию данных об имеющихся либо полученных ранее данных о технических решениях БА КИС.
В том числе должна быть предусмотрена возможность автоматического пополнения хранилища по результатам работы приложений.
В настоящий момент программно-математическая модель БА КИС находится в стадии проектирования.
Библиографические ссылки
1. Бровкин А. Г., Бурдыгов Б. Г., Гордийко С. В, Бортовые системы управления космическими аппаратами. М. : МАИ-ПРИНТ, 2010.
2. Разработка командно-измерительной системы для перспективных КА на базе платформы «Экспресс-4000» : метод. указания. Железногорск, 2012.
3. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб. : Питер, 2001. 384 с.
References
1. Brovkin A.G., Burdygov B.G., Gordijko S.V, Bortovye sistemy upravlenija kosmicheskimi apparatami. M.: MAI-PRINT, 2010.
2. Razrabotka komandno-izmeritel'noj sistemy dlja perspektivnyh KA na baze platformy «Jekspress-4000». Metodicheskie ukazanija. Zheleznogorsk, 2012.
3. Gavrilova, T. A. Bazy znanij intellektual'nyh sistem / T. A. Gavrilova, V. F. Horoshevskij. SPb. : Piter, 2001. 384 s.
© Ноженкова Л. Ф., 2013
УДК 629.78.051:681.3
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕДАКТИРОВАНИЯ ПРОЕКТОВ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
В ОАО «ИСС»
Ф. А. Пинаев, А. В. Дзювина, О. А. Климкин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Выявлена проблема редактирования базы данных проектов бортовых кабельных сетей. Разработано новое программное обеспечение, обеспечивающее быстрый доступ к проектам и проектным сборкам, позволяющее автоматизировать процессы редактирования информации и сохранения изменений в базе данных проектов кабельных сетей.
Ключевые слова: кабельная сеть, база данных бортовых кабельных сетей, база данных проектов кабельных сетей, BKS, PROKS, EditKS, проект, сборка.
