научная статья по теме СЕТЕВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ Энергетика

Текст научной статьи на тему «СЕТЕВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ»

ЛИТЕРАТУРА

1. Айвазян С. А., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей: Справ, изд. М.: Финансы и статистика, 1985.

2. Айвазян С. А., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и обработки данных. М.: Финансы и статистика, 1983.

3. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

4. Венцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятности и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991.

5. Венцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, гл. ред. физ,-мат. лит., 1991.

6. Ивахненко А. Г., Юрачковский Ю. П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. М.: Радио и связь, 1987.

7. Кузнецов Л. А., Гордеев В. В. Система построения имитационной модели сложного производства // Изв. вузов. Черная металлургия, 1994. № 7.

8. Кузнецов Л. А., Толстова Т. А. Определение оптимального базиса аппроксимации экспериментальных данных // Заводская лаборатория, 1995. № 10.

9. Максимей И. В. Имитационное моделирование на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988.

Ю.Тюрин Ю. Н., Макаров А. А. Статистический анализ данных на компьютере. М.: ИИФРА, 1998.

П.Франценюк И. В., Франценюк Л. И. Современное металлургическое производство. М.: Металлургия, 1995.

М.Эйкхофф Э. Современные методы идентификации систем М.: Мир, 1983.

13. Эфрон Б. Нетрадиционные методы многомерного статистического анализа. / Сб. статей. Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1988.

Леонид Агександрович Кузнецов — Заслуженный деятель науки

РФ, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой АСУ;

Ш (0742) 25-21-36

E-mail: seener@stu. lipetsk.su

Виталий Викторович Ведшцев — канд. техн. наук, доц. кафедры АСУ;

Ш (0742) 21-13-36

E-mail: seener@stu. lipetsk.su

Виктор Викторович Комаров — аспирант кафедры АСУ.

E-mail: viking@lipetsk. ru □

УДК 621.391.1

СЕТЕВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Л.В. Власов, Г.Ф. Малыхина, Е.В. Шилов

Предложена сетевая архитектура комплекса пилотажно-навигационного бортового радиоэлектронного оборудования (РЭО). Приведены расчеты надежности и достоверности передачи информации по каналам связи.

Существующие комплексы пилотажно-нави гаци -онного бортового РЭО управления летательным аппаратом (ЛА), построенные по принципу полносвязанных систем с управлением от центральной ЭВМ, по ряду технических характеристик не отвечают требованиям организации РЭО на ЛА в условиях применения современных информационных технологий. Модернизация комплекса путем подключения новых систем на основе существующей архитектуры связана с большими затратами и не позволит построить современный комплекс, обладающий свойствами модульности, универсальности и возможностью расширения. Поэтому актуальна задача разработки нового принципа организации комплекса бортового оборудования ЛА, включающего современные измерительные, вычислительные и управляющие системы, взаимодействующие на основе принципа открытых систем [1]. Такая архитектура позволит расширять возможности комплекса путем включения информационно емких информационно-измерительных систем (ИИС), например, экстремально-корреляционной системы, спутниковой системы навигации, системы искусственного интеллекта (ИИ), организовать связь с наземными информационными службами. Важнейшие характеристики комплекса: надежность, универсальность, расширяемость предлагается обеспечить путем

резервирования ИИС, кластерной структурой вычислителей, надежными протоколами обмена информацией при строгом контроле загрузки каналов. Поэтому в статье наряду с описанием архитектуры комплекса приведены результаты расчета надежности и расчеты загруженности каналов связи и достоверности получаемой измерительной информации.

Комплекс РЭО ЛА включает в себя:

• ИИС, такие как инерциальная система (ИС), радиолокационные системы ближней и дальней навигации (РСБН и РСДН), радиовысотомер (РВ), датчики, спутниковую навигационную систему С НС и др.;

• вычислительные системы, предназначенные для решения задач навигации, формирования траектории движения и управления относительно номинальной траектории;

• систему искусственного интеллекта, содержащую экспертную систему на основе локальных и сетевой базы знаний;

• систему электронной индикации, представляющую экипажу интегрированную пилотажно-навигаци-онную информацию, в том числе рекомендации по управлению ЛА в форме текстовых и речевых сообщений;

• систему автоматического управления (САУ).

Датчики и Системы • № 4.2001_ 1

Рис. 1. Структура комплекса РЭО

Рис. 2. Структура кластера

Взаимодействие между системами предлагается организовать по принципу открытых систем с полным функциональным профилем в соответствии с протоколами ISO. Такой подход позволяет включать вычислительные системы J1A в глобальную информационную сеть, передавать и получать информацию из этой сети, взаимодействовать с наземными базами данных, создавать на J1A сетевые базы данных и гибко перераспределять задачи по вычислителям комплекса в случаях их неравномерной загрузки или при изменении конфигурации в связи с отказами систем во время полета.

В предлагаемом комплексе целесообразно использовать архитектурную платформу открытых систем ONC, включающую протоколы распределенной файловой системы (например, NFS), протокол вызова удаленных процедур (RPC), транспортные протоколы (TCP, UDP), сетевой протокол (IP) и протоколы ArcNet или FDDI, основанные на маркерном доступе к информации. Маркерный доступ, реализованный в протоколах ArcNet для электропроводной или FDDI для оптической линии связи, реализует детерминированный способ доступа, гарантирующий доставку данных для решения задач управления в жестко заданный интервал времени.

АРХИТЕКТУРА КОМПЛЕКСА РЭО

Информационной основой работы комплекса являются измерительные данные, поступающие от традиционных и новых современных измерительных систем, которые могут быть включены в состав комплекса РЭО некоторых J1A, например, навигационная система, работающая по принципу экстремальной взаимной корреляции между измеренным полем подстилающей поверхности и его математической моделью. Особенности взаимодействия ИИС и вычислительных систем обусловили необходимость введения специального канала для передачи измерительной информации. Для этого канала целесообразно иметь неполный функци-

ональный профиль, включающий только протоколы физического, канального уровня.

Такой подход обеспечивает интерфейс, выполненный в соответствии с ГОСТ Р50832^95. Аппаратные средства интерфейса включают низкоскоростную шину (НШ), выполненную на электропроводном кабеле по ГОСТ 267552^87 и высокоскоростную шину (ВШ), выполненную на волоконно-оптическом кабеле, модули ввода-вывода для НШ и ВШ. Модуль ввода-вывода НШ выполняет функции контроллера, конечного устройства и монитора, управляет обменом информации, выполняемым по ВШ. Модуль ввода-вывода ВШ выполняет команды обмена данными. Физическая среда ВШ реализована на волоконно-оптическом кабеле с использованием звездообразного распределителя мощности. Физический уровень протокола обмена данными по ВШ характеризуется скоростью передачи данных, равной 20 Мбит/с и вероятностью ошибки 10"' 1/бит. Канальный уровень регламентирует форматы сообщений с длиной кадра, не превышающей 4064 шестнадцатиразрядных слов.

На рис. 1 представлена структура комплекса, ориентированного на использование элементной базы Motorola, удовлетворяющей требованиям применения на J1A. Для этой схемы проведен расчет показателей надежности и характеристик потоков обмена информацией. Комплекс включает три вычислительные системы, предназначенные для решения задач управления, навигации, реализации технологий электронной индикации и ИИ.

Кластер управления и навигации предназначен для решения традиционных задач управления и навигации, а также формирования оптимальной траектории движения и управления в соответствии с расчетной траекторией. Кластер ИИ предназначен для решения задач ситуационного управления и организации базы знаний. Кластер электронной индикации предоставляет экипажу измерительную, пилотажно-навигационную и графическую информацию в виде 2D и 3D изображений карты местности.

Вычислительные системы выполнены как сильно связанные кластеры, состоящие из однотипных ЭВМ для обеспечения условий отказоустойчивости. Четыре однотипные ЭВМ в кластере навигации и управления представлены на рис. 2. По информационному каналу на вход каждой ЭВМ кластера поступают исходные данные для решения задач управления. Однотипные ЭВМ в каждом кластере одновременно решают одни и те же задачи, по результатам решения которых путем голосования может быть назначена ведущая ЭВМ, результаты которой используются для управления. Определение ведущей ЭВМ в конце каждого цикла решения задач основано на обмене результатами решения и результатами самоконтроля в цикле. Полученная информация служит основой для вычисления рейтингов всех ЭВМ в каждом вычислителе. После обмена значениями рейтингов путем голосования определяется ведущая ЭВМ. Рейтинг учитывает отказы и сбои каждой ЭВМ, показатели самоконтроля и результаты решения задач в предыдущем цикле. При обнаружении отказов ЭВМ система принимает решение о реконфигурации кластера и по шине УМЕ выполняет необходимые переключения.

Кластер индикации включает три группы по две ЭВМ, одна из которых решает задачу формирования интегрированного изображения подстилающей поверхности и предоставления ее экипажу на дисплее с высоким разрешением. Две другие ЭВМ предоставля-

Sensors & Systems • № 4.2001

ют экипажу командную и пилотажную информацию в графическом режиме на дисплеях по запросам от интегральных пультов управления.

Приведенный вариант комплекса на основе изделий Motorola, предназначен к применению в сложных условиях эксплуатации. Комплекс может работать под управлением современной операционной системы жесткого реального времени, построенной по принципу микроядра, например VxWorks, ОС-9. Процессорная плата имеет параллельные порты, аппаратное прерывание с гальванической развязкой, сторожевой

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком