ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ НА КОРАБЛЕ
Гузь В. И., Липатов В. П., Барингольц Т. В., Обытоцкий Д. А.,
Смертенко Е. В., Торгонский В. В.
ГП НИИ радиолокационных систем «Квант-Радиолокация»,
Круг задач, решаемых общекорабельными автоматизированными системами управления (АСУ), является достаточно обширным. В настоящее время в рамках совершенствования морских автоматизированных систем управления электронным оборудованием и боевыми средствами проблема создания интегрированных систем является наиболее актуальной. Задачи приёма и обработки информации от множества разнотипных источников, формирования и выдачи данных потребителям важны для всех боевых информационно-управляющих систем.
Рассматриваемая интегрированная система обработки информации и управления (ИСОИУ) решает задачи, связанные с обеспечением сбора, обработки разнотипной и разноточной информации, поступающей от источников с различной периодичностью, с целью её отождествления, объединения и выработки данных целеуказания сопрягаемым комплексам и системам. Данная система предназначена для решения задач как для многих источников на одной подвижной платформе (корабельные источники), так и для нескольких распределённых в пространстве подвижных платформ с выносными авиационными и корабельными источниками.
ИСОИУ является автоматизированной системой управления и реализуется на основе применения информационных технологий в виде последовательно связанных информационных функций и задач, которые выполняются в автоматическом или интерактивном (с участием оператора) режимах.
Характерной особенностью многих существующих источников информации и боевых систем является их автономность:
• различие по техническим характеристикам;
• отсутствие возможности информационных и технических средств их совместного использования.
Создание ИСОИУ осуществлялось с учётом этих особенностей с целью получения обобщённой информационной модели тактической обстановки и эффективного использования информации в интересах всех потребителей.
Развитие современной элементной базы, вычислительных средств и новейших компьютерных технологий позволяют расширить возможности системы в части обработки информации, её отображения и обмена с потребителями.
По функциональным задачам ИСОИУ представлена следующими основными функциональными подсистемами:
• подсистемой внешнего информационного обмена;
• подсистемой сбора и обработки информации от источников для формирования информационной модели обстановки в зоне ответственности;
• подсистемой целераспределения и выдачи данных целеуказания потребителям;
• подсистемой индикации и ввода команд управления.
Выбор и обоснование структуры программных и аппаратных средств для реализации ИСОИУ обусловлен требованием решения задач в реальном масштабе времени.
Разработка системы осуществлялась с использованием эффективных методов и алгоритмов обработки и объединения данных, решения задач целераспределения, а также современных методов отображения информации. Это обеспечивает высокие технические характеристики системы, прежде всего качество и быстроту выдачи данных потребителям с учётом важности цели.
Разработанная ИСОИУ по полноте и достоверности объединённых данных, а также по надёжности целеуказания имеет ряд преимуществ в сравнении с известными подобными системами:
• предусмотрена обратная связь с источниками информации для изменения режимов их работы, зоны выдачи данных с учётом текущей тактической обстановки, а также для передачи источникам обобщённых трассовых данных от ИСОИУ;
• предусмотрена возможность получения данных от средств сопровождения боевых комплексов с целью повышения точности обобщённых трассовых данных, а также повышения надёжности решения задачи целераспределения;
• за счёт применения оптимизированных алгоритмов отождествления и весовой обработки локальных данных достигнуто повышение точности объединённых трассовых данных от разнотипных источников в условиях их несинхронной работы;
• удобство и результативность работы оператора (командира) обеспечены наглядностью и полнотой отображения тактической обстановки на фоне карты, составом и видом информации на индикаторах, а также наличием виртуальных органов управления системой;
• наличие средств автоматического документирования информации с последующей её обработкой обеспечивают возможность подробного анализа работы системы и действий оператора (командира).
Структурная схема ИСОИУ представлена на рис. 1.
Функциональная подсистема внешнего информационного обмена состоит из:
• подсистемы сопряжения с источниками информации (ИИ);
• подсистемы сопряжения с потребителями информации (блоки сопряжения с комплексами обслуживания целей (КО) и с внешними системами – потребителями информации).
Информация от источников (датчиков) в пределах установленной зоны ответственности системы через подсистему сопряжения с источниками информации по стандартным интерфейсам Ethernet, CAN, RS и подсистему коммутации поступают в подсистему сбора и обработки данных. От ИСОИУ к источникам информации передаются команды управления (КУ) режимами их функционирования.
Состав источников информации может быть представлен следующим набором: несколько активных РЛС разных типов, пассивные системы разных типов, оптико-электронные средства обнаружения, общекорабельная навигационная система, система единого времени.
Данные от внешних (автономных) источников поступают по каналам связи корабля.
Подсистема сбора и обработки данных осуществляет приведение данных к единому времени, к единой системе координат, отождествление и объединение в единой системе нумерации объектов наблюдения (ОН) с целью формирования обобщённого информационного поля в системе координат корабля с учётом его параметров движения.
В современной литературе приводится множество вариантов, отличающихся подходами к распределению операций трассовой обработки между локальным уровнем датчика (источника информации) и глобальным уровнем (ИСОИУ).
Принят вариант гибридной структуры объединения информации, при котором на глобальном уровне объединяются как трассовые данные, так и данные наблюдений (измерений), не «привязанных» к трассам. Это существенно сокращает время завязки трассы и выдачи данных целеуказаний по приоритетным для обслуживания целям.
Важный принцип объединения данных – максимальная достоверность и информационная полнота – обеспечивается построением гибридной структуры обработки путём дополнения пространственно-временного отождествления и обобщения трассовых данных признаковой информацией (классификационные признаки, признак государственной принадлежности и др.).
Реализованный алгоритм объединения информации обеспечивает во-первых, вычислительную выполняемость системы, во-вторых, понижение коммуникативных требований. Кроме того, сохраняется возможность автономной работы источников информации, что является существенным преимуществом при обеспечении живучести системы самозащиты.
Подсистемой целераспределения и целеуказания, решаются задачи оценки тактической обстановки в зоне ответственности, вырабатывается оптимальный план целераспределения с учётом важности цели и осуществляется выдача данных целеуказания потребителям – комплексам обслуживания (КО) и сопрягаемым системам корабля. Подсистема сопряжения осуществляет приём информации о состоянии комплексов обслуживания, выдачу данных целеуказания и приём данных об отработке целеуказания по стандартным интерфейсам Ethernet.
Состав передаваемой информации определяется требованиями, предъявляемыми каждой системой-потребителем.
Тактическая обстановка отображается на главном пульте управления, в состав которого входят два индикатора – индикатор общей обстановки и индикатор целераспределения-целеуказания.
Аппаратурная реализация СКОИ содержит прибор процессоров обработки данных (ППОД) и главный пульт управления (ГПУ).
Прибор процессоров обработки данных реализован на базе универсальной крейтовой конструкции и содержит многопроцессорную подсистему обработки данных и управления системой, а также интерфейсы для сопряжения с источниками информации и потребителями данных. Аппаратная часть выполнена на базе как универсальных покупных модулей, так и специализированных (непосредственно разработанных).
Главный пульт управления реализован на базе двух встроенных панельных компьютеров (ВПК). В состав ВПК входят информационно-управляющий компьютер (ИУК) и монитор. Интерфейс с оператором осуществляется с помощью графических экранов ИУК 1 (индикатор общей обстановки), ИУК 2 (индикатор целераспределения и целеуказания) и клавиатуры с трекболом.
Программно-алгоритмическое обеспечение (ПАО) реализуется на базе открытых COTS (Commercial-of-the-shelf)-технологий с использованием в качестве архитектурной основы вычислительной сетевой топологии типа «двойная звезда». Программное обеспечение разработано на базе операционной системы GNU/Linux. Применяемые технологии обеспечивают построение гибкой масштабируемой и надёжной системы на базе универсальных средств.
Для оценки эффективности реализованных технических решений: алгоритмов обработки информации, программной и аппаратной архитектуры ИСОИУ разработан моделирующий стенд (рис 2), который представляет собой программно-аппаратный имитационно-моделирующий комплекс (ИМК), реализованный на сетевой структуре персональных многопроцессорных компьютеров.
В общем виде ИМК включает модели входной обстановки для ИСОИУ с заданным набором источников информации (датчиков), требуемым набором потребителей информации от ИСОИУ, а также адекватную комплексную имитационную модель функционирования ИСОИУ в диапазоне технических условий при взаимодействии её с датчиками и потребителями. Моделирующий стенд позволяет получить объективную оценку эффективности функционирования ИСОИУ по системным показателям с учётом принятых технических решений на всех стадиях разработки.
Разработанная ИСОИУ обеспечивает следующие характеристики:
Полученные технические характеристики образца ИСОИУ, разработанного в соответствии с изложенными принципами, показали возможности эффективного решения функциональных задач в реальном масштабе времени на базе современных подходов к разработке аппаратного и программного обеспечения (ПАО).
Принятый в системе уровень объединения информации и структура ПАО допускают изменение состава источников информации и потребителей данных без доработки ПАО. Существует возможность расширения круга решаемых функциональных задач путём наращивания программного обеспечения без изменения уже имеющихся программных модулей.
http://forum.milua.org/viewtopic.php?p=171656#p171656