Наука, техника, изобретения

Техника

наука

Космонавтика

оглавление

НАЗЕМНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НАЗЕМНОГО КОМПЛЕКСА И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ КА

Состояние и основные направления развития НКУ

Состояние и перспективы развития комплексов средств автоматизации

Основу комплексов средств автоматизации (КСА) центров управления полетом КА и центров обработки информации, эксплуатируемых в НАКУ в 1990-х гг.,составляли малопроизводительные вычислительные системы второго и третьего поколений, более 50 % которых многократно выработали установленный ресурс, устарел и морально и физически (ЭВМ серии СМ, М-222,ВК-2М45/46, "Эльбрус-1" и др.) Уровень автоматизации управления КА составлял 70...80 %. Неудовлетворительное состояние и недостаточный уровень автоматизации, значительный физический износ и разнотипность вычислительных средств, математического, программного и информационного обеспечения явились следствием крайне медленного их обновления из-за недостаточного финансирования. Объем поставок НАКУ составил в 1997-1998 гг. менее 20 % от необходимого, в результате даже вновь поставляемые средства КСА отставали по уровню развития на 10...15 лет от применяемых в мире аналогов.

В конце 1990-х гг. в связи с необходимостью решения в НАКУ "Проблемы 2000" положение в значительной мере изменилось. В соответствии с утвержденной Минобороны России программой работ к началу 2000 г. обновлено около 60 % средств электронной вычислительной техники КСА на приоритетных объектах НАКУ. Выполнение тактико-технических требований, предъявляемых к перспективным средствам автоматизации управления КА, выдвигает целый ряд важных системотехнических проблем, определяющих общий тактико-технический облик КСА ГосНАКУ.

Необходимость оснащения перспективными средствами автоматизации элементов ГосНАКУ различного уровня выдвигает проблему унификации КСА, что также позволит существенно сократить затраты на создание и эксплуатацию этих средств. Особенно важной является проблема создания вычислительных сетей архитектуры "клиент-сервер", которые должны составить основу средств автоматизации перспективных ЦУП КА и систем сбора и обработки ТМ-информации. Актуальной проблемой при создании перспективных КСА остается повышение эффективности деятельности операторов секторов управления КА. Исследование современных методов управления показывает,что существенного улучшения оперативности и качества (надежности) решения задач управления КА можно достичь на основе внедрения новых информационных технологий, направленных на повышение уровня автоматизации деятельности операторов. К таким технологиям следует отнести использование новых форм предствления информации (цветной динамической графики, совмещенной с цифровой картографией), естественного языкового интерфейса "человек-машина"; реализацию экспертных систем поддержки принятия решений; моделирование ситуаций и других средств, основанных на принципах искусственного интеллекта; унификацию процедур общения операторов с ЭВМ.

С особой остротой встает вопрос обеспечения безопасности информации от несанкционированного доступа и специальной защиты, так как на все типы ЭВМ, используемые в НАКУ, распространяются требования руководящих документов по обеспечению безопасности информации (ОБИ), защите от несанкционированного доступа и специальной защите. В состав предусматриваемых мероприятий по ОБИ входят:

• введение средств криптографической защиты информации;
• защита программного и информационного обеспечения от воздействия программ-вирусов;
• введение в состав вычислительных комплексов (ВК) специального рабочего места для должностного лица по вопросам ОБИ.

Следует отметить, что для единого ГосНАКУ вопросы ОБИ особенно актуальны, так как здесь наряду с КА военного назначения будут обслуживаться КА НСЭН, созданные и функционирующие в рамках международных проектов, предусматривающих информационно-техническое взаимодействие с зарубежными центрами. По типовому назначению и характеру решаемых задач все средства вычислительной техники (СВТ), входящие в состав КСА объектов НАКУ, условно могут быть сведены к двум основным группам.

Первую группу составляют СВТ, на базе которых формируются рабочие места операторов,графические станции,системы отображения информации коллективного пользования, терминальные концентраторы (компьютеры), являющиеся центральным элементом многотерминальных комплексов, и другие средства, входящие в состав клиентской части компьютерных сетей. СВТ данного класса должны обслуживать прежде всего все возможные области автоматизации деятельности оперативного состава дежурных смен,а также обеспечивать решение различного рода расчетных задач, задач обработки информации для оценки состояния объектов управления и технических средств систем управления, формирования информационных моделей, управления техническими средствами и т.п.

Характеристики СВТ данного класса должны находиться в следующих пределах: производительность - от 5 до 30 млн оп./с; объем памяти ОЗУ - от 8 до 32 Мбайт, НМЖД - от 0,5 до 3 Гбайт. Первая группа СВТ должна быть представлена персональными компьютерами (ПК). Анализ существующей практики и предложений промышленности по созданию перспективных комплексов средств автоматизации показывает, что большинство предложений в этой области сводится к целесообразности использования ПК платформы Intel. По условиям эксплуатации все ПК, входящие в состав КСА объектов НАКУ,должны иметь по ГОСТ В20.39.304-76 группы исполнения 1.1 и 1.3 для эксплуатации на объектах стационарного типа; группу исполнения 1.7 для эксплуатации в составе средств автоматизации подвижных объектов НАКУ.

Вторая группа СВТ, используемых при создании комплексов средств автоматизации центров управления НАКУ, должна включать ПК-серверы и многопроцессорные рабочие станции. Их использование связано с необходимостью организации одноранговых компьютерных сетей и сетей технологии "клиент-сервер". ПК-серверы предназначены для использования в качестве файл-серверов одноранговых компьютерных сетей с числом пользователей не более 10. К ним предъявляются повышенные по сравнению с ПК требования по производительности и отказоустойчивости. ПК-серверы должны иметь процессоры типа Pentium II (III), ОЗУ с объемом памяти не менее 64 Мбайт,НМЖД - не менее 6 Гбайт, видео-память - 2 Мбайт, системную шину VESA и PCI.

Комплексы средств автоматизации, применяемые в ГосНАКУ, должны создаваться на принципах построения "открытых" систем, принципах модульности и унификации. Это позволит обеспечить нужные конфигурацию и производительность КСА каждого элемента НАКУ (КИП,ЦУП,БЦ и др.) путем включения в их состав необходимого числа функционально ориентированных модулей различного типа, объединенных в локальные вычислительные сети. Основу этих модулей должны составлять перспективные высокопроизводительные средства отечественного производства, которые заменят ЭВМ устаревших типов. В качестве таких средств на первом этапе могут использоваться ПЭВМ на базе процессоров Pentium и Pentium Pro, в перспективе - многопроцессорные вычислительные системы на процессорах RISC и MIPS, производство которых будет осуществляться на отечественных предприятиях в рамках реализации программы "Интеграция-СВТ" (ЭВМ семейства "Багет" и ВК "Эльбрус-90 микро"). При этом будут обеспечены выполнение требований по информационной безопасности и технической независимости используемых СВТ,унификация СВТ для объектов с различными условиями эксплуатации и назначения.

Обоснованность представленных выше требований к КСА,а также базовым СВТ подтверждена результатами анализа ТТХ их зарубежных аналогов.
В направлениях развития КСА единого ГосНАКУ следует выделить три взаимосвязанных основных этапа. Первый этап (2000-2002 гг.) в общем будет обусловлен ограниченностью бюджетного финансирования, сокращенным составом орбитальной группировки КА и вынужденным частичным использованием устаревших образцов СВТ.

Основными задачами развития КСА на первом этапе будут:

1. завершение переоснащения объектов НАКУ новыми образцами вычислительной техники, начатого в рамках программы работ по "Проблеме 2000",с одновременным вводом в эксплуатацию эффективной системы ее гарантийного и постгарантийного обслуживания;
2. плановое продолжение и завершение модернизации технических средств ГосНАКУ, ведущейся в рамках НИР и ОКР, связанных с созданием автоматизированных систем и объектов НАКУ;
3. постепенный вывод из вынужденной эксплуатации устаревшей техники в части КСА на базе ЭВМ типа ЕС-1045,ЕС-1046 и др.;
4. разработка, согласование и утверждение необходимых документов, регламентирующих вопросы обеспечения информационной безопасности, а также производственной и технологической независимости страны при создании новых средств КСА единого ГосНАКУ.

Второй этап (2003-2010 гг.) должен характеризоваться постепенным восстановлением оптимального состава отечественной орбитальной группировки КА, переходом к эксплуатации современных образцов КИС, а также широким внедрением прогрессивных технологий управления КА (автономной навигации на базе КНС ГЛОН АСС, сокращения потоков ТМИ до минимально необходимого уровня и др.).

Второй этап развития КСА характеризуется переходом от централизованной обработки информации в НАКУ к распределенной, использованием гетерогенных вычислительных систем на базе ЛВС, технологий "клиент-сервер", ПК типа "Багет", многопроцессорных ВК "Эльбрус-3М", а также проектированием КСА исключительно на базе СВТ, отвечающих требованиям информационной безопасности, производственной и технологической независимости страны. В период до 2005 г. планируется все комплексы средств автоматизации ГосНАКУ объединить в территориально распределенную компьютерную сеть. Этапы развития КСА ГосНАКУ и эффект от внедрения перспективных средств автоматизации управления КА и новых информационных технологий представлены на рис. и в табл.

Характеристики типового модуля автоматизации

Эффект от внедрения перспективных КСА и новых информационных технологий

Основной задачей развития КСА на третьем этапе (после 2010 г.) является коренная реконструкция вычислительных систем НАКУ и БКУ КА на основе массового внедрения средств и методов искусственного интеллекта, экспертных систем, нейронных сетей, а также последних достижений в их программном обеспечении.

Прогнозируемое объединение экспертных систем с нейронными сетями открывает путь к созданию полностью автоматических систем управления КА. Нейронные сети обладают наибольшей скоростью обработки информации,опознавания и классификации ситуаций и образов даже при неполной или нечеткой информации. В предстоящие 30 лет прогнозируется 100-кратное увеличение вычислительных ресурсов КСА ЦУП и БКУ КА (рис. 1, 2). Производительность ЭВМ, построенных на основе нейрокомпьютерной технологии,в конце первой четверти XXI в. может достигнуть 1011...1012 нейропереключений в секунду и приблизиться к производительности мозга человека.

Этапы развития КСА НАКУ

Командно-измерительная станция "Квант-П", г. Щелково Московской области

Перенос на борт КА функций НБО, контроля и диагностики состояния систем, планирования их работы по заданиям ЦУПа к 2020 г. позволит создать практически автономные КА. С НКУ при штатной эксплуатации будет снята задача непрерывного слежения и управления КА, останутся только функции эпизодического контроля и планирования целевого применения КА. Безопасность будет достигаться за счет повышения отказоустойчивости вычислительных,экспертных систем и нейронных сетей. Все действия по управлению КА из ЦУПа будут сводиться к перепрограммированию программного обеспечения БКУ.