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.