29.05.2024
 
 

 

Компьютерные сети на борту МКС
Автоматизация - Проблемно-ориентированные системы

компьютерные сети на борту мкс

Создание стандартизованной аппаратной платформы космических компьютеров — это лишь первый шаг в автоматизации управления космической станцией. Следующая проблема — объединить десятки и сотни работающих на орбите компьютеров в единую сеть, обеспечить возможность построения единой комплексной, распределенной, отказоустойчивой, работающей в реальном времени компьютерной сети автоматического управления сложнейшим динамическим объектом с множественными контурами управления большим числом взаимодействующих между собой бортовых систем МКС. Задача усложняется еще и тем, что отдельные орбитальные модули и, соответственно, отдельные бортовые вычислительные подсети МКС изготавливаются в различных странах различными коллективами разработчиков, с различными технологическими традициями и различным опытом создания компьютерных систем управления космическими аппаратами. Собрать полный натурный комплекс МКС где-нибудь в одном месте на Земле для проведения отладок и испытаний практически невозможно, орбитальные модули реально стыкуются только в космосе и там они сразу становятся единым космическим объектом с общей динамикой полета, единой внутренней средой, единой системой электропитания и терморегулирования, с общими ресурсами и единым международным экипажем. Все это требует быстрых, продуманных и отлаженных механизмов интеграции управляющих вычислительных комплексов отдельных модулей и систем МКС в единую управляющую компьютерную сеть станции в целом.

Определяющую роль для решения этих задач выполняют базовые архитектурные принципы построения вычислительной сети МКС и широкое применение открытых стандартов и технологий всех уровней — от совместимости разъемов до совместимости операционных систем, протоколов передачи данных и прикладного программного обеспечения. Архитектурные принципы построения управляющей вычислительной сети МКС жестко привязывают каждый управляющий компьютер МКС к одному из трех уровней управления (рис. 6).

На первом (высшем) уровне обеспечивается управление в масштабах всей Международной космической станции.

Хотя каждый космический модуль или отдельные системы МКС имеют собственные компьютерные управляющие сети, на станции выделены главные управляющие компьютеры первого уровня управления (для надежности их три одинаковых: основной — работающий; резервный — дублирующий, в режиме горячего резерва; и запасной — в режиме холодного резерва, т.е. выключенный). Именно с этими главными компьютерами взаимодействуют компьютеры интерфейса экипажа и Центров управления полетами.

Именно эти главные компьютеры обеспечивают управление на уровне режимов станции: на основании сбора и анализа обобщенной информации о состоянии всех подсистем МКС и команд, поступающих от интерфейсных компьютеров экипажа или с Земли, определяется один из заранее заданных режимов, в которых может находиться станция: стандартный, режим микрогравитации для выполнения научных экспериментов; режим сближения и стыковки с транспортными кораблями; режим для выхода экипажа в открытый космос; режим выживания с отключением наименее важных экспериментов и систем; режим аварийного покидания экипажем МКС.

Компьютеры следующего, второго уровня управляют модулями МКС и отдельными подсистемами в целом, например, системами движения, электропитания, термоконтроля и т.д.

И только на третьем уровне управления находятся компьютеры, непосредственно управляющие датчиками и исполнительными механизмами (клапанами, двигателями, насосами, переключателями и т.д.), относящимися к конкретной системе.

Все компьютеры бортовой сети связаны с целым набором шин, проложенных как по каждому модулю (локальные шины), так и через все модули станции (общие шины), что обеспечивает обмен командами и данными, как по вертикали через все уровни управления, так и по горизонтали — между компьютерами, относящимися к одной системе и расположенными в разных местах станции.

Общие шины проложены по всем модулям станции и выведены на специальные разъемы в стыковочных узлах, таким образом при стыковке МКС с новым модулем или транспортным кораблем происходит объединение бортовой вычислительной сети МКС с компьютерной сетью вновь прибывшего космического объекта.

В качестве стандартной шины обмена на МКС применяется шина стандарта MIL1553В. Хотя передача данных по шине MIL1553В весьма медленна (1 Мбит/с), скоростью было пожертвовано по нескольким причинам. Шина MIL1553В хорошо себя зарекомендовала в условиях космоса, она имеет хорошие характеристики по резервированию. Каждая шина состоит из двух каналов. Если один из каналов отказывает, другой принимает на себя его функции с минимальным отрицательным воздействием на операции. Каналы прокладываются отдельно, обычно по разным сторонам космических модулей.

Вообще, резервированию бортовой вычислительной системы по вполне понятным причинам уделяется большое внимание. Главные компьютеры имеют трехкратное аппаратное резервирование, компьютеры второго уровня — двукратное. Уровень резервирования в Российском сегменте МКС в целом выше, чем у зарубежных партнеров, все наши компьютеры имеют трехкратное резервирование. Существуют также специальные программные средства для обеспечения отказоустойчивости, то есть выявления, локализации и устранения отказов как шин обмена данными, так и компьютерного оборудования.

Таким образом, архитектурное построение бортовой вычислительной системы предусматривает поэтапное наращивание вычислительной сети МКС и ее надежное и длительное функционирование на орбите — ведь эксплуатация станции предусматривается в течение десятков лет.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Диспетчеризация пунктов:

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВЫХ ВЫВОДАХ НОВОСИБИРС

News image

Заказчик: ОАО «Новосибирскэнерго» Объект: Тепловые выводы 4 ТЭЦ в г. Новосибирске и одной ТЭЦ в области. Состав системы: На каждой из пяти ТЭЦ Master SCADA через ОРС-сервер получает данные от...

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ОТПУСКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ

News image

Заказчик: Комитет по управлению Жилищно-коммунальным хозяйством Администрации г. Новороссийск Объект: I-я очередь системы, включающая потребителей одной из зон водоснабжения (110 узлов учета). ...

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА ЗДАНИЙ

News image

Заказчик и разработчик: Управленческий центр религиозной организации «Свидетели Иеговы в России». Объект: комплекс зданий (22 корпуса жилых и служебных помещений, пос. Солнечное Ленинградской об...

 

Теория АСУ:

Системой единиц

News image

Совокупность единиц измерения, охватывающих определенную область величин, называется системой единиц. Развитие науки и техники привело к появлению ряда систем единиц: СГС, МКС, МТС, МКГСС и др. Испо...

Введение в теорию регулирования

News image

С началом индустриализации назрела насущная необходимость в более точных методах измерения и самих мерах. Одним из первых шагов в этом направлении стала заключенная в 1875 году в Париже Метрическая ...

Техника безопасности при ремонте приборов и средств автоматизации

News image

Поверку, регулировку и ремонт всех приборов и средств автоматизации необходимо производить с соблюдением стандартов и технических условий, утвержденных Госстандартом СССР. Аварийное выключение пр...

Контрольно-измерительные приборы - КИП. Классификация, характеристики, контроль,

News image

Контрольно-измерительные приборы можно классифицировать по следующим основным признакам: по роду измеряемой величины, способу получения информации, метрологическому назначению, расположению. По р...

Диспетчеризация подсистемы теплоснабжения

News image

Представленная подсистема используется для регулирования горячего водоснабжения, отопления, управления насосами, котлами и другим оборудованием. Подсистема теплоснабжения не только регулирует, но...

 
 

Программные решения в автоматизации:

Фрагмент 1 HTML-кода

News image

При нажатии на веб-странице кнопки обновления или записи значений технологических переменных сервер IIS получает запрос на посылку клиенту обновленн...

Java: новая исполнительная среда для встроенных систем?

News image

Рассмотрим теперь различные модели, лежащие в основе парадигмы встроенный Java , и покажем, что Java мог бы использоваться, в одной из моделей, одн...

Сетевые возможности

News image

Как мы уже упоминали, фирмой Wonderware был разработан специальный протокол (NetDDE) для сетевого расширения протокола DDE. С точки зрения разработч...

Коммуникационные аппаратно-программные решения

News image

Для указанных плат предлагается многоуровневое программное обеспечение. Количество уровней зависит от используемой операционной системы. Так, Applic...

Функциональные возможности InTouch

News image

Основой пакета InTouch является мощная векторная объектно-ориентированная графика. В инструментарий графических средств включены возможности создани...

Новая реализация клиентского приложения в режиме сервер/терм

News image

С появлением Windows NT/2000 Terminal Services вновь стала возможна организация клиентских сессий, когда каждый клиент функционирует независимо от д...

 

Примеры удачного внедрения:

ПТК ТИСУ

Программно-технический комплекс теплового контроля, измерений, сигнализации и управления сигнализацией гидроагрегата – ПТК ТИСУ предназначен для реш...

ERP-системы и специализированные пакеты

До недавнего времени исчерпывающей функциональностью в области автоматизации управления предприятиями обладали ERP-системы, особенно крупные. Но,...

Комплексная автоматизация управления предприятием на базе решений 1С, является одним из ключевых направлений бизнеса компании «Микротест». Многолетн...

Идеальная организация производства

Обратимся к оптимизации производства с помощью карточек «канбан». Допустим, что цех по изготовлению двигателей должен в соответствии с производствен...

Перетягивание каната

Какая система подходит предприятию больше? Мнение некоторых руководителей ИТ-служб по этому вопросу достаточно жесткое: Раз систему надо дорабатыва...

Конвергенция технологий

В соответствии с возросшей вычислительной мощностью компьютеров выросли и возможности прикладного программного обеспечения. Разработка промышленных ...