21.01.2019
 
 

 

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:

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ ВОДОПРОВОДНО-КАНАЛИЗАЦИОННОГО И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО Х

News image

Заказчик: ОАО «Водопроводно-канализационное и энергетическое хозяйство» (г. Нижнекамск, 66 объектов) Назначение системы: Система «ГидроДиспетчер» предназначена для автоматизации и диспетчеризаци...

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ОАО ПЕРМТРАНСЖ

News image

Заказчик: ОАО «Пермтрансжелезобетон», г. Краснокамск Пермской обл. – крупнейший производитель железобетонных конструкций, уральского региона, а также по изготовлению продукции дерево - и металлообр...

Региональная диспетчерская система газопроводной сети

News image

Заказчик: ОАО «Уральские газовые сети», Екатеринбург. Региональная газораспределительная организация Свердловской области. Наблюдаемыми объектами являются газорегуляторные пункты (ГРП) газопровод...

 

Теория АСУ:

Системы автоматического управления

News image

Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления, которая делится на: · -Системы автоматического регулирования; · -Сл...

Сменный диспетчер

News image

ствия, и поступают от программных устройств центрифуг, расходы рафинадной кашки - от ленточных весов, непрерывные и интегрируемые сигналы которых также преобразуются в число-импульсные. В табл. 19-2...

Что такое DCS

News image

РСУ (DCS) - наиболее комплексный и, на мой взгляд, самый интересный класс АСУ ТП. РСУ, как правило, применяются для управления непрерывными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера пр...

Контроль измерительных приборов

News image

Для обеспечения единообразия, верности и правильного применения мер и измерительных приборов установлен определенный порядок их контроля. Для этой цели организована Государственная служба мер и изме...

Методы автоматизации

News image

Методы автоматизации производства и научные основы автоматизации развиваются главным образом по 3 направлениям.Во-первых, разрабатывают методы эффективного изучения закономерностей объектов управлен...

 
 

Программные решения в автоматизации:

Система InTouch

News image

Распространенность и дешевизна PC-совместимых персональных компьютеров с установленными на них программными средствами семейства WINDOWS приводят к ...

Родитель и потомок

News image

После всех этих процедур компилируется прикладная задача. Во время компиляции графика запоминается, а программа на CiCode проверяется на наличие син...

Пример приложения: Web Access Kit for Process Data

News image

На базе обобщенной схемы распределенного приложения, представленной на рис. 14, было разработано программное обеспечение Web Access Kit (WAK) V1.0, ...

Java поменьше

News image

Компания Sun в настоящее время работает над сокращением размеров виртуальной Java-машины и системы исполнения для использования их в приложениях с б...

Новый класс продуктов

News image

Для организации информационного потока технологических данных в системы УР ряд крупных разработчиков инструментальных систем (прежде всего, SCADA) п...

Применение Java

News image

Когда необходимо организовать событийно-управляемую передачу технологических данных от веб-сервера к клиенту (например, для динамического отображени...

 

Примеры удачного внедрения:

Совокупная стоимость владения

Покупая автомобиль, опытный шофер обязательно поинтересуется, каков расход топлива на 100 км, какое именно топливо и масло нужно и сколько оно стоит...

Система «канбан»

Многие называют систему «Тоёта» системой «канбан». Такое определение некорректно. Система «Тоёта» представляет собой метод организации производства ...

Сроки окупаемости, эффективность

Это достаточно сложный вопрос даже для специалистов (не верьте тем, кто вам говорит, что это не так). Дело в том, что эффект от применения системы а...

Активизация человеческого фактора

Система управления производством «Тоёты» позволяет достичь различные цели (оперативное регулирование производства, гарантия качества, активизация са...

Финансово-управленческие системы

Финансово-управленческие системы включают подклассы локальных и малых интегрированных систем. Такие системы предназначены для ведения учета по одн...

Секреты построения ERP-систем для проектно-ориентированных п

Система управления современным предприятием должна базироваться на новых методах управления и новых информационных технологиях, которые обеспечивают...