Вычислительные средства, программное обеспечение и телекоммуникационные технологии в АС УВД
Принципы выбора аппаратных и программных средств Аппаратные и программные средства цифровой обработки информации, являющиеся ядром АС УВД, представляют собой самую важную и дорогостоящую ее часть Решающее значение имеют две характеристики: • быстродействие, обусловливающее информационную производительность; • объем памяти, определяющий информационную емкость. Сейчас на первый план выступает такое свойство, как открытость систем, под которой понимают возможность адаптации системы к новым задачам и использованию программных средств их решения без коренной ломки или замены аппаратных средств. Одна из существенных черт современных информационных технологий состоит в ориентации на стратегию проектирования систем, предполагающую их дальнейшее развитие. Такой подход позволяет не только рационально планировать структуру системы, но и выбирать средства ее реализации, обеспечивающие возможность такого развития.
Требования к программному обеспечению АС УВД Применяемый протокол сети должен соответствовать требованиям ISO/OSI. (как первоначальное решение TCPIP) Операционная система должна быть приспособлена к обработке в реальном масштабе времени. Она должна поддерживать языки высокого уровня. Прикладные программы для задач УВД должны быть написаны на языке высокого уровня. Коммуникационные протоколы, менеджер окон, интерфейсы пользователя и графическая обработка, предпочтительнее выполнять на С или С++. Конфигурируемый сервис должен позволять адаптацию, которая может понадобиться при изменении стандартного ПО, но при этом прикладная часть должна быть перемещаемой. Для передачи радиолокационной информации использовать стандартный протокол ASTERIX. Для передачи плановой информации – протокол OLDI.
Выбор операционной системы Вопрос подбора подходящих аппаратных средств связан с выбором операционной системы (ОС). Из довольно большого числа ОС в качестве альтернативных обычно рассматриваются две, а именно Windows и UNIX. Фактически это не две системы, а два клона ОС, имеющих ряд принципиальных различий. Прослеживается отчетливая закономерность, заключающаяся в том, что предпочтение ОС UNIX отдают крупные западные фирмы, имеющие многолетний опыт разработки больших вычислительных и корпоративных информационных систем (в качестве примера служат фирмы THALES, Lockheed Martin, Selex и ряд других). Основные особенности ОС UNIX состоят в следующем: • все клоны ОС UNIX с самого начала были ориентированы на суперкомпьютеры и обеспечивали решение специализированных трудоемких вычислительных задач; • обслуживание системы и работа с ней требовали привлечения персонала высокой квалификации; • UNIX подобные ОС не имеют развитого интерфейса; • для сложных программно аппаратных комплексов со множеством взаимодействующих систем и подсистем, какими являются современные АС УВД, трудозатраты на интеграцию оказываются большими.
Решающим достоинством ОС Windows (NT, ХР, NET) является наличие развитого пользовательского интерфейса и множества доступных драйверов (графической карты, принтера, модема, АЦП и другого периферийного и системного оборудования). Загрузка современных вычислительных комплексов, входящих в состав АС УВД и использующих ОС Windows NT и стандартные платформы, даже при расширенном круге решаемых задач не превышает 20 30%. Следует принимать во внимание свойство устойчивости ОС. Известно, что кроме собственно устойчивости ОС на работу комплекса под ее управлением влияют по крайней мере три следующих фактора: качественный выбор аппаратных средств, профессиональная инсталляция лицензионной системы и корректная разработка программных приложений (самих прикладных программ). В свою очередь, устойчивость программы зависит от качества тестирования. В этом отношении все преимущества на стороне Windows как самой массовой и быстро развивающейся системы.
Требование к комплексу программно-математического обеспечения АС УВД КПМО представляет собой совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и ПО их реализующего, предназначенного для выполнения целей и задач автоматизированной системы и обеспечивающих функционирование Комплекса технических средств системы. Основные требования: 1. Принцип функциональной полноты 2. Возможность наличия вычислительных средств различного типа, имеющих различные технические характеристики и архитектуру построения (открытая архитектура) 3. Возможность объединения АС УВД, построенных на ВК, имеющих различную архитектуру и базовое ПО, в единую систему (Интеграция). 4. Иерархичность и модульность построения как базового, так и функционального ПО. 5. Наличие средств теледоступа для возможности дистанционного ввода информации. 6. Наличие средств организации и управления доступом к архивам системы. 7. Возможность наращивания функций. 8. Возможность реконфигурации системы в зависимости от обстановки ВД. 9. Наличие средств защиты от НСД. 10. Регистрация сообщений и воспроизведение. 11. Наличие тренажерного модуля. 12. Независимость ПО от вычислительных средств (программная совместимость). 13. Стандартные протоколы обмена. 14. Обеспечение функционального, тестового контроля системы в целом и отдельных устройств. 15. Высокая надежность функционирования.
Комплекс программноматематического обеспечения Алгоритмическое обеспечение Принципы решения функцион. задач Системное (базовое) ПО Средства организации выч. поддержки ЛВС процесса РВ Мат. модели управляемых процессов и задач Управление приоритетными группами Алгоритмы решения отдельных задач Управление вводом выводом Обслуживание прерываниями Реализация протоколов поддержки ЛВС Протоколы канального уровня Протоколы физическ. уровня Функциональное ПО Технологические средства Средства обеспечения программиров. Средства комплексной отладки Средства изменений ПО Служба времени Средства выпуска, корр. документации Восстановление, реконфигурация Средства контроля разработки МО Контроль вычислительн. процессом Функциональн. контроль техн. средств Защита от НСД
Функциональное ПО Модуль обработки ПЛИ вне трассы Прием и выдача инф. от источник Прием и контроль информ. Обработка метео от аэродр. Обработка формиров. ПП Обработка ПЛИ на этапе ПП Обработка выдач. инф факт. пог. Мульти радарная обработка Расчет планов и маршрут. Обработка запросов дис. с ТЗИ Обработка запросов диспетч. Обработка функций ДГУ Обработка функций ГОП Распредел. и отображ. информ. Обраб. и выд. инф. сост. АНС СПОС Распред. и отображ. информ. Модуль обработки ИВО Первичная обработка РЛИ Вторичная обработка РЛИ СПС Реализац. функции 2 фазы ТП Отображ. информ. на ИВО Модуль Модуль приема автоматиза- документи- функ. контр. обеспечения ции обмена с обработки инфор. и тренажа рования метеоинфор. контр. абонен тех. средств бортом Прием информ. от N источ. Подготов. данных для упраж. Формир. и перед. на борт инф. по запрос Регистр. РЛИ и функц. ввода Управлен. ходом упражн. Прием информ. от 1 источ. Прием и обраб. инф с борта Регистр. ПЛИ Имитация движения ВС Формир. и перед. на борт инф. от дисп. Формир. справок и ОСИ Обраб. команд инж. смены Сбор инф. о работе системы Представ. инф. на сред. отобр Обработка функций диспетч. Реконфиг. средств и измен. инф связей Контроль техн. средств
Интерфейс передачи радиолокационной информации (RADIN) Два двухканальных процессора (RADIN 1, 2, 3, 4) Каждый процессор RADIN состоит из: 2 процессоров MARA 2 накопителей на гибких дисках 2 накопителей на жестких дисках 1 дисплея 1 принтера Система из серверов Compaq (RADIN 5, 6) Система состоит из: 2 Compaq Alpha. Server DS 10 (процессор Alpha 21264 466 MHz, HDD, CD ROM) 1 дисплея 1 принтера Система обработки радиолокационной информации (RDPS) Система состоит из: 2 х DEC Alpha Server 800 5/333 (4. 3 GB HDD, 128 MB RAM) 1 дисплея 1 принтера
Система обработки плановой информации (FDPS) Двухканальный сервер состоит из: 2 х DEC Alpha Server 800 5/333 (4. 3 GB HDD, 128 MB RAM) 2 х мониторов 2 х НDD 2, 1 GB (используются совместно) 1 принтера Система записи и воспроизведения (RPBS) Двухканальный сервер имеет архитектуру MARA и состоит из: 2 х процессоров MARA; 2 х HDD 2 х FDD 1 монитора 3 стримеров (используются совместно) 2 х HDD (используются совместно) 2 х принтеров
РМД диспетчера радиолокационного контроля (CWP): Графический процессор (Alenia MARA 386); Клавиатура; Трекбол; Монитор 20” с разрешением 2048 x 2048 HDD FDD РМД диспетчера процедурного контроля (Procedural Position): Процессор Pentium 200 MHz MMX Intel 64 MB RAM 3. 2 GB HDD CD ROM FDD монитор 21" Клавиатура Strip printer
Программное обеспечение АС УВД Операционные системы: Реального времени - RTLinux, QNX UNIX Windows Системы управления базами данных СУБД: Oracle; SQL Server Языки программирования: ADA; C; C++ Операционные системы и системы управления базой данных АС УВД “Strela-Alenia”
Прикладное ПО АС УВД “Strela-Alenia” Обозначение Название Процессор ACD База данных для MARA CWP, RPB ADI Усовершенствованное отображение CWP FDM Администратор полетных данных CWP FKF Сервер FDP FMI Клиент FDP PC NSV Супервизор узлового пункта для MARA RHP, MCT, CWP, RPB PLB Воспроизведение RPB RDN Интерфейс радиолокатора RADIN REC Запись RPB SCS Утилиты комуникации CMS SMD Диспетчер системных сообщений для MARA RHP, RADIN, CWP, RPB SPV Супервизор узлового пункта RDP, FDP, CMS TMP Человеко машинный интерфейс CMS TRH Программа обработки трека RHP, RADIN TTM Монитор телесигнала и телеконтроля RHP XCD Общая база данных FDP, RDP XLO Администратор регистрации CMS XMR Мультирадарное сопровождение RDP XSD Диспетчер системных сообщений FDP, CMS, RDP
Виды передаваемой информации Виды информации, циркулирующей в АС УВД, отличаются большим разнообразием. Однако их общим и главным различием является динамичность. Это обусловлено необходимостью оперативно реагировать на изменение обстановки в воздушном пространстве. Данные результатов наблюдений за подвижными объектами в ВП, в том числе: • текущие координаты ВС, полученные от ПРЛ, ВРЛ и АРП; • информация о местоположении и траектории движения, полученная по ЛПД системы АЗН. Дополнительная информация (бортовой номер, остаток топлива, высота и др. ), источником которой являются самолетные ответчики (СО) и система АЗН. Параметры движения наблюдаемых объектов, полученные в результате вторичной и третичной обработки радиолокационных данных, а также при АЗН от бортовых навигационно пилотажных комплексов. Оперативный, т. е. скорректированный поданным наблюдений, план полета. Метеоинформация. Данные о режимах работы и состоянии средств AHO. Данные об AHO и ИВП, в том числе расчеты за аэронавигационное обслуживание на трассах и аэродромах. Плановая информация. Служебная информация.
Характеристики источников информации о воздушной обстановке Динамика изменения информации о воздушной обстановке высока, а цена ее значительна. Действительно, за одну секунду дозвуковой транспортный самолет пролетает при посадке до 100 м, а на трассе — до 250 м, при сверхзвуковой скорости эта величина составляет 700 м и более. Чем выше скорость (частота) изменения сигнала, тем шире его частотный спектр. А чем больше полоса пропускания линии передачи данных (ЛПД), тем она сложнее и дороже. Требования к полосе пропускания ЛПД можно существенно снизить, если применить квантование сигналов и, учитывая, что период обновления информации имеет конечную величину, передавать информацию «по кадрам» . Так, для ПРЛ, приняв количество элементарных разрешающих площадей (объемов) равным и период вращения антенны с, при бинарном квантовании получим требуемую полосу пропускания к. Гц. Теперь можно перейти к терминам информационная производительность источника сообщений и пропускная способность ЛПД. В случае бинарного квантования полосе частот к. Гц соответствует числовое значение пропускной способности, равное 100 кбит/с. При этом, однако, требования к ЛПД остаются завышенными. Действительно, при такой передаче кадров значительная доля времени тратится на «пустые места» . Поэтому значительно выгоднее передавать не оцифрованное «сырое видео» , а координаты обнаруженных радиолокационных отметок.
0 1 2 3 4 Т 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 У 12 0 1 2 16 17 ВИ ТС 28 X Y 19 0 3 Б Н N Если длина сообщения АПОИ составляет 96 бит, общее число целей составляет 100, то общий объем информации равен примерно 9600 бит и при периоде вращения антенны То = 6 с информационная производительность (и средняя скорость передачи информации соответственно) составит 1, 6 кбит/с. Приведенные оценки являются средними, и поэтому может иметь место значительное запаздывание передачи данных по отношению к фактическому моменту измерения (обнаружения отметки). Для уменьшения величины этого запаздывания следует использовать более скоростную аппаратуру передачи данных.
Средства передачи данных Аппаратные и программные средства передачи оперативных данных наблюдений, речевой и управляющей информации в настоящее время объединяются в специализированные комплексы. Они предназначены для сбора, преобразования и передачи данных от радиолокационных станций, радиопеленгаторов и приемопередающих центров по каналам (линиям) связи в центры УВД, а также для обмена данными между самими центрами УВД. Аппаратура обеспечивает выполнение следующих задач: • сбор данных от соответствующих источников; • обработку данных, их кодирование и декодирование; • сопряжение с каналами (линиями) связи; • передачу данных по каналам (линиям) связи; выдачу данных потребителям. Возможны разнообразные варианты исполнения комплекса. Комплекс в полной конфигурации обеспечивает передачу оцифрованных данных от следующих источников радиолокационной и пеленгационной информации: • первичных трассовых радиолокаторов; • вторичных трассовых радиолокаторов; • первичных и вторичных каналов трассовых радиолокационных комплексов; • первичных и вторичных каналов аэродромных радиолокаторов; • посадочных радиолокаторов; • комплексов РСП; • автоматических радиопеленгаторов; • транспондеров системы АЗН.
Для радиолокационной и пеленгационной информации обеспечивается стыковка с системами отображения информации и АС УВД, имеющими стандартные интерфейсы ЛВС Ethernet и/или последовательные коммуникационные порты RS 232. Для передачи речевой информации комплекс обладает возможностью сопряжения с цифровыми системами речевой связи, имеющими стандартные ин терфейсы. ЛВС Ethernet и/или последовательные коммуникационные порты RS 232. Комплекс позволяет передавать и принимать данные цифровых систем уп равления удаленным радиолокационным, пеленгационным и радиосвязным оборудованием, если эти системы обладают стандартными интерфейсами и коммуникационными портами. Прием информации от источников и выдача ее потребителям производятся в соответствии с протоколами, описанными в предыдущих параграфах. Комплекс при передаче данных позволяет обеспечить: • непрерывную и круглосуточную передачу/прием данных; • одновременную передачу/прием данных от нескольких источников; • передачу/прием данных по нескольким каналам (линиям) связи и работу в режиме избыточности (резервирования) каналов (линий) связи; • различные режимы передачи данных, такие как постоянная передача в одну сторону (симплекс) и постоянная передача в обе стороны (полный дуплекс).
Структурная схема комплекса средств передачи данных
Скачать презентацию Вычислительные средства программное обеспечение и телекоммуникационные технологии в
563f1362eaa57e28bb0985daf749d0de.ppt