Стенд комплексирования информационно-управляющих систем многофункциональных летательных аппаратов
STAND OF COMPLEXING INFORMATION-CONTROL SYSTEMS OF MULTIFUNCTIONAL AIRCRAFT

Изобретение относится к области авиационных и космических летательных аппаратов, а именно к области средств проектирования и проверки информационно-управляющих систем (ИУС) летательных аппаратов.
В рамках настоящего описания:
- под термином «модель» в данном документе понимается программа, написанная на языке описания моделей, которая имитирует поведение систем комплекса бортового оборудования (КБО) (формирование информационных сообщений, прием управляющих воздействий от ИУС, формирование ответа с необходимой степенью достоверности), осуществляющих взаимодействие с объектом испытаний;
- под термином «моделирование» понимается запуск и выполнение модели на стенде. При выполнении модели стенд комплексирования ИУС (СК ИУС) осуществляет прием/выдачу необходимых сигналов от/в ИУС по бортовым интерфейсам.
Обозначения и сокращения, используемые в описании
АИС
Аппаратура имитации сигналов
АИС РКАС
Аппаратура имитации разовых команд и аналоговых сигналов
АИС ТВ
Аппаратура имитации телевизионных сигналов
АРМ
Автоматизированное рабочее место
АРМ ИЭ
Автоматизированные рабочие места инженеров-экспериментаторов
АРМ РПЗТ
Автоматизированное рабочее место - репозиторий (сервер) модельных данных
БКС
Блок-концентратор сигналов
БМКИО
Бортовые мультиплексные каналы информационного обмена
БЦВМ
Бортовая цифровая вычислительная машина
ВОЛСВ
Волоконно-оптические линии связи для передачи видео
ВОЛСД
Волоконно-оптические линии связи для передачи данных
ДКИОС RT
Детерминированный канал информационного обмена с профилем реального времени (стендовый)
ДПК
Двуполярный последовательный код
ИСОУ
Имитаторы самолетных органов управления
ИУС
Информационно-управляющая система
ИМ ЧМ
Инструментальная машина частных моделей
ИМ РЕГ
Инструментальная машина регистрации параметрической информации
ИУС
Информационно-управляющая система
КБО
Комплекс бортового оборудования
КДПК
Каналы передачи - двуполярный последовательный код
КРКАС
Каналы передачи - разовые команды и аналоговые сигналы
ЛА
Летательный аппарат
ЛС
Линия связи
МКИО
Мультиплексный канал информационного обмена
МФИ
Многофункциональный индикатор
ОИ
Объект испытаний
ОС
Операционная система
ОСК
Оптическая система коммутации каналов ВОЛС по передаче данных и видеоинформации
ПО
Программное обеспечение
СК ИУС
Стенд комплексирования информационно-управляющих систем
СПО
Системное программное обеспечение
ССК
Стендовая система коммутации аналоговых сигналов, РК, МКИО
СТИМ
Средства тестирования и моделирования
СЧ
Составная часть
ФПО
Функциональное программное обеспечение
ЧМ
Частная модель - программная имитационная модель функционирования системы/блока, взаимодействующей с объектом испытаний
ЭВМ
Электронная вычислительная машина
ЯОМ
Язык описания моделей
ARINC
Aeronautical Radio, Incorporated
FC-AE-ASM
Fibre Channel - Avionics Environment - Anonymous Subscriber Messaging
Известен (RU, свидетельство на полезную модель 15933) стенд для разработки и проверки навигационных комплексов (НК), содержащий панель имитации и индикации разовых команд (ПИИРК), прибор навигационно-плановый (ПНП), а также сам НК в составе инерциальной навигационной системы (ИНС), радиотехнической системы ближней навигации (РСБН), спутниковой навигационной системы (СНС), пульта управления и ввода (ПУВ) и бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ), причем в его состав дополнительно введены последовательно соединенные технологическая вычислительная машина (ТВМ), адаптер интерфейса последовательных сигналов и устройство коммутации последовательных сигналов и разовых команд, выходы которого соединены с БЦВМ, а на входы поданы также выходы ИНС, РСБН, СНС и ПИИРК.
Известен (RU, свидетельство на полезную модель 17980) стенд для разработки и проверки комплексов бортового оборудования (КБО), содержащий сам КБО в составе бортовой вычислительной системы (БЦВС), системы индикации и управления КБО в составе двух идентичных многофункциональных пультов управления (МФПУ1 и МФПУ2), одновременно взаимосвязанных с БЦВС, двух идентичных навигационно-плановых индикаторов (ИНП1 и ИНП2), одновременно связанных с БЦВС, двух идентичных дисплейных процессоров (ДП1 и ДП2), одновременно взаимосвязанных посредством мультиплексного канала информационного обмена (МКИО) с БЦВС, пяти многофункциональных индикаторов (МФИ1, МФИ2, МФИЗ, МФИ4 и МФИ5) и коллиматорного авиационного индикатора (КАИ), взаимосвязанных одновременно с ДП1 и ДП2, а также всех бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по ГОСТ 26765.52-87, взаимосвязанных с БЦВС посредством первого и второго МКИО (МКИО1 и МКИО2) и всех бортовых информационных и исполнительных систем с последовательным интерфейсом по РТМ 1495-75, причем в его состав дополнительно введены панель имитации разовых команд (ПИ РК), связанная с БЦВС, технологический монитор МКИО, взаимосвязанный с БЦВС посредством МКИО1 и МКИО2, многоканальный коммутатор последовательных сигналов (МПКС), одновременно взаимосвязанный с БЦВС и всеми бортовыми информационными и исполнительными системами с последовательным интерфейсом по РТМ 1495-75, технологическая комплексная информационная система, связанная по выходу с МПКС.
Известен (RU, свидетельство на полезную модель 18198) стенд для разработки и проверки комплексов бортового оборудования. Известный стенд содержит бортовую вычислительную систему (БЦВС), панель имитации разовых команд, соединенную с БЦВС, блок репрограммируемой памяти (БРП), взаимосвязанный с БЦВС, два идентичных многофункциональных пульта управления (МФПУ1 и МФПУ2), взаимосвязанных с БЦВС, два идентичных дисплейных процессора (ДП1 и ДП2), взаимосвязанных посредством мультиплексного канала информационного обмена (МКИО) с БЦВС, пять многофункциональных индикаторов (МФИ1, МФИ2, МФИ3, МФИ4 и МФИ5), коллиматорный авиационный индикатор (КАИ), взаимосвязанных посредством телевизионных каналов и каналов последовательных сигналов типа RS-232 одновременно с ДП1 и ДП2, причем в его состав дополнительно введены три технологические электронно-вычислительные машины (ТЭВМ1, ТЭВМ2 и ТЭВМ3), два адаптера интерфейса мультиплексных сигналов (АИМС1 и АИМС2), многоканальный и одноканальный адаптеры интерфейса последовательных сигналов (АИПСМ и АИПСО), причем ТЭВМ1 через АИМС1 и первый мультиплексный канал информационного обмена, ТЭВМ2 через АИМС2 и второй мультиплексный канал информационного обмена, ТЭВМ3 через АИПСМ, одновременно взаимосвязаны с БЦВС, при этом ТЭВМ3 через АИПСМ и АИПСО также взаимосвязана с ТЭВМ2. Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога.
В качестве недостатков ближайшего аналога, а также недостатков других приведенных аналогов можно отметить следующее:
- отсутствует информация о применении в составе стендовой аппаратуры службы единого времени, которая обеспечивает взаимодействие ТЭВМ1, ТЭВМ2, ТЭВМ3 стенда в реальном/модельном масштабе времени;
- в устройстве отсутствует канал информационного обмена, обеспечивающий взаимодействие компонентов стендовой аппаратуры. Отсутствие такого канала обмена не обеспечивает многомашинное распределенное моделирование и не позволяет проводить тестирование объекта испытаний с использованием имитационных моделей систем с набором различных интерфейсов. Вследствие вышеперечисленного не обеспечивается детерминизм выполнения эксперимента;
- не предусмотрен автоматический запуск тестов и автоматическое формирование протоколов тестирования. Отсутствие данного механизма приводит к значительному увеличению времени выполнения и влияет на повторяемость выполнения тестов, увеличивает влияние «человеческого фактора» при повторном использовании тестов;
- разовые команды, выдаваемые в объект испытаний (в БЦВС), задаются с использованием панели имитации разовых команд вручную, что значительно влияет на снижение качества, увеличивает время тестирования и снижает повторяемость выполнения тестов.
Технической задачей, решаемой с использованием разработанного устройства, является создание универсального инструмента (стенда и программной среды), предназначенного для тестирования информационно-управляющих систем авиационных комплексов, а также отдельных компонентов систем.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении возможностей проводимых проверок на стенде комплексирования информационно-управляющей системы (СК ИУС) на соответствие характеристик создаваемого комплекса требованиям технического задания (ТЗ), в том числе решение на стенде следующих задач: проведение функционального тестирования отдельных компонент ПО, входной контроль аппаратуры, проверка работоспособности аппаратуры, т.е. проверка соответствия функционирования блоков ИУС устройств и каналов требованиям протоколов информационного взаимодействия и ТЗ, отладка ПО ИУС на целевой платформе (интеграция блоков ИУС, интеграция аппаратуры и ПО), интеграция компонентов ПО ИУС, интеграционное тестирование ФПО, при котором тестируется интеграция компонентов функционального программного обеспечения (ФПО) между собой, вплоть до полной интеграции ФПО отдельных блоков ИУС, в т.ч. служебного ПО (СПО) и компонентов, поступающих от предприятий - соразработчиков; тестирование интеграции ПО и аппаратуры ИУС, при котором тестируют совместное функционирование СПО, ФПО и аппаратуры, комплексная отработка оборудования при решении задач информационного взаимодействия, комплексирования информации и прикладных задач ИУС, в том числе навигационно-пилотажных задач и задач боевого применения, квалификационное тестирование ИУС, при котором ИУС как многокомпонентную аппаратно-программную систему тестируют на соответствие системным требованиям, проводится первичная диагностика блоков ИУС, по которым поступили рекламации, а также приемосдаточные испытания ИУС.
Указанный технический результат достигается тем, что стенд содержит управляющую аппаратуру, в том числе, по меньшей мере, инструментальную машину частных моделей (ИМ ЧМ) 1, инструментальную машину регистрации параметрической информации (ИМ РЕГ) 2, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место инженера-экспериментатора (АРМ ИЭ) 3, автоматизированное рабочее место - репозиторий модельных данных (АРМ РПЗТ) 7, взаимосоединенных высокоскоростным детерминированным каналом реального времени (ДКИОС RT) 8 с обеспечением многомашинного распределенного тестирования объекта испытаний (ОИ) 18 (например, информационно-управляющей системы), а также содержит средства тестирования и моделирования (СТИМ) 6, обеспечивающие выполнение тестов, проверку взаимодействия ОИ 18 с программными моделями внешних систем в программном/реальном масштабе времени, а также может включать в свой состав аппаратуру имитации телевизионных сигналов (АИС ТВ) 11 и аппаратуру имитации разовых команд, аналоговых сигналов (АИС РКАС) 12.
Совокупность технических особенностей стенда СК ИУС заключается в том, что он содержит управляющую аппаратуру, в том числе автоматизированные рабочие места инженеров-экспериментаторов (АРМ ИЭ) 3, инструментальные машины регистрации (ИМ РЕГ) 2, автоматизированное рабочее место - репозиторий (АРМ РПЗТ) 7, аппаратуру имитации телевизионных сигналов (АИС ТВ) 11 и аппаратуру имитации разовых команд и аналоговых сигналов (АИС РКАС) 12, взаимосоединенные между собой стендовым высокоскоростным каналом реального времени (ДКИОС RT) 8, а также содержит средства тестирования и моделирования, что позволяет обеспечить достижение технического результата по проверке создаваемого комплекса и составных частей на соответствие требованиям технического задания и с дополнительным качественным расширением проводимых проверок (объектом испытаний (ОИ) 18) может быть как информационно-управляющая система, так и отдельные ее компоненты), в том числе на стенде возможно проведение функционального тестирования отдельных компонент программного обеспечения (ПО), входной контроль аппаратуры, проверка работоспособности аппаратуры, отладка ПО ИУС на целевой платформе, интеграция компонентов ПО ИУС, интеграционное тестирование ФПО, при котором тестируется интеграция компонентов функционального программного обеспечения (ФПО) между собой; тестирование интеграции ПО и аппаратуры ИУС, комплексная отработка оборудования при решении задач информационного взаимодействия, комплексирования информации и прикладных задач ИУС, квалификационное тестирование ИУС, первичная диагностика блоков ИУС, по которым поступили рекламации, а также приемосдаточные испытания ИУС. Как следствие расширения перечня задач, выполняемых на одном стенде - уменьшение сроков тестирования объекта испытаний и повышение эффективности разработки.
Разработанное устройство принципиально отличается от технического решения - ближайшего аналога тем, что в структуру стенда СК ИУС введен высокоскоростной детерминированный канал реального времени, базирующийся на технологии Ethernet (далее канал ДКИОС RT) 8, который предназначен для взаимодействия составных частей стенда (ИМ ЧМ 1, ИМ РЕГ 2, АРМ ИЭ 3, АРМ РПЗТ 7, АИС ТВ 11, АИС РКАС 12). Кроме того, в стенде (в ИМ ЧМ 1, ИМ РЕГ 2, АРМ ИЭ 3, АРМ РПЗТ 7, АИС ТВ 11, АИС РКАС 12) реализованы программные средства СТИМ 6, обеспечивающие подготовку и выполнение тестов.
Наличие канала ДКИОС RT 8 и средств СТИМ 6, в отличие от ближайшего аналога, позволяет осуществлять автоматический запуск тестов (управление запуском реализовано через интерфейс пользователя в АРМ ИЭ 3, тестовый сценарий выполняется в ИМ ЧМ 1, АИС ТВ 11, АИС РКАС 12, значения параметров регистрируется в ИМ РЕГ 2 и контролируются с АРМ ИЭ 3, итоговые результаты тестирования сохраняются в АРМ РПЗТ 7) и осуществляется автоматическое формирование протоколов тестирования (протоколы формируются и хранятся в АРМ РПЗТ 7).
Выдачу разовых команд в ОИ 18 осуществляют с использованием аппаратуры имитации разовых команд и аналоговых сигналов (АИС РКАС) 12, в отличие от ближайшего аналога, где выдача разовых команд осуществляется вручную тумблерами. АИС РКАС 12 представляет собой аппаратно-программные средства, предназначенные для осуществления приема и выдачи разовых команд, аналоговых сигналов в ОИ 18 (например, в ИУС), а также для выполнения регистрации аналоговых сигналов и разовых команд с формированием результатов регистрации с выдачей на управляющую аппаратуру стенда (ИМ РЕГ 2). Выдача разовых команд, в отличие от ближайшего аналога, осуществляется в соответствии с общим тестовым сценарием (а не вручную), что позволяет выполнять автоматическое выполнение тестирования, в результате чего существенно экономится время тестирования и обеспечивается повторяемость результатов.
Стенд СК ИУС обеспечивает многомашинное распределенное тестирование ОИ 18 (в том числе ИУС), а также обеспечивает выполнение тестов, проверку взаимодействия проверяемого ОИ 18 с программными моделями внешних систем, взаимодействующих с ОИ 18 в программном/реальном масштабе времени. Канал ДКИОС RT 8 позволяет осуществлять интеграцию различных стендов имитационного и полунатурного моделирования, созданных на базе принципов стенда СК ИУС.
Наличие механизма автоматического запуска тестов приводит к сокращению времени тестирования и влияет на повторяемость выполнения тестов, снижает влияние «человеческого фактора» при повторном использовании тестов, что влияет на качество и время выполнения тестов.
Информационно-управляющая система интегрируется на стенде из следующих компонентов: информационно-управляющее поле (в т.ч. аппаратура многофункциональных блоков индикации и специализированное программное обеспечение, обеспечивающее формирование индикации и выдачу управляющих воздействий пилота), бортовая цифровая вычислительная система (в т.ч. бортовые вычислительные машины и специализированное программное обеспечение, обеспечивающее необходимые вычисления для решения задач управления, навигации и т.д.), блоки-концентраторы сигналов (обеспечивающие прием/выдачу аналоговых сигналов, разовых команд от внешних систем самолета) и обеспечивает их взаимодействие с вычислительной системой.
Отдельные компоненты аппаратуры ИУС соединяются входами-выходами по линиям связи между собой (например, ВОЛСД 10, БМКИО 9, КДПК 13, КРКАС 15). Информационно-управляющая система, установленная на самолете, взаимодействует входами-выходами (посредством бортовых каналов передачи информации) с другими системами самолета (например, навигационной).
Каналы передачи данных бортовые (ВОЛСД 10, БМКИО 9, КДПК 13, КРКАС 15) предназначены для обеспечения взаимодействия стендовой аппаратуры с ОИ 18. В состав специализированных бортовых интерфейсов входят такие каналы, как:
- разовые команды (электрическое взаимодействие осуществляется по медным проводам). Разовые команды выдаются/принимаются в соответствии с ГОСТ 18977-79 (Используются для формирования аварийных, предупреждающих, уведомляющих сигналов и сигналов исправности бортового оборудования. Например, разовыми командами осуществляется выдача предупреждающего сигнала о положении стоек шасси (шасси выпущено/убрано, выдаются команды на включение обогрева стекла, отключение обогрева стекла по перегреву, команда наличия подключенного аэродромного питания);
- кодовые линии связи (медная витая пара в экране). Передача информации осуществляется двуполярным последовательным кодом в соответствии с ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 изм. 3., мультиплексные каналы информационного обмена (специализированный интерфейс - витая пара в экране, в варианте исполнения с трансформаторной развязкой) в соответствии с ГОСТ Р 52070-2006, двунаправленные волоконно-оптические каналы для передачи данных FC-AE-ASM (профиль ПСНА, Р-1.1.42-2006 изм. 1). Кодовые линии связи, мультиплексные каналы информационного обмена и волоконно-оптические каналы для передачи данных используются для приема/передачи данных от датчиков, например, координаты текущего положения самолета в пространстве, координаты промежуточных пунктов маршрута полета, координаты характерных особенностей рельефа местности. Используемый тип линии для информационного обмена с датчиком определяется объемом информации необходимой для приема/передачи;
- однонаправленные волоконно-оптические каналы для передачи видеоинформации (по стандарту ARINC 818, АС 1.1.818-1-2008);
- аналоговые сигналы, принимаемые/выдаваемые по медным проводам, представляющие собой электрические величины (напряжение, ток, сопротивление, частота), получаемые от датчиков. Электрические величины несут в себе информацию о физических величинах, например значение углов атаки и скольжения самолета, температуры в кабине, сигналы положения ручек управления двигателями и других параметров движения, положения и работы систем бортового оборудования ЛА. Аналоговые сигналы на стенде СК ИУС имитируются АИС РКАС 12.
Стенд может быть доработан, по требованию, дополнительными каналами взаимодействия с ОИ 18, например каналами на основе CAN bus.
При работе стенда СК ИУС на объект испытаний имитируются необходимые воздействия от внешних систем комплекса бортового оборудования (взаимодействующие с ОИ на самолете), а результаты воздействия от объекта испытаний поступают и обрабатываются аппаратурой стенда. На стенде проводятся работы, как с отдельными составными частями информационно-управляющей системы, так и проводится комплексирование системы целиком. В итоге, получаемый в результате работ на стенде СК ИУС - интегрированная из отдельных составных частей информационно-управляющая система (ОИ 18). Состав работ и компоненты, из которых комплексируется информационно-управляющая система, перечислены выше.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема СК ИУС.
Стенд комплексирования информационно-управляющих систем (СК ИУС) содержит следующие элементы: ИМ ЧМ 1 - инструментальная машина частных моделей; ИМ-РЕГ 2 - инструментальная машина регистрации параметрической информации; АРМ ИЭ 3 - автоматизированные рабочие места инженеров-экспериментаторов; ИСОУ 4 - имитаторы самолетных органов управления; ЛС ИСОУ 5 - линии связи имитаторов самолетных органов управления; СТИМ 6 - средства тестирования и моделирования (специализированное программное обеспечение, в том числе среда моделирования и язык описания моделей); АРМ РПЗТ 7 автоматизированное рабочее место - репозиторий (сервер) модельных данных; ДКИОС RT 8 - детерминированный канал информационного обмена со специализированным профилем реального времени (стендовый); БМКИО 9 - бортовые мультиплексные каналы информационного взаимодействия (в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003); ВОЛСД 10 - каналы ВОЛС Fibre Channel для передачи данных (на базе рекомендаций Р 1.1.42-2006 изм. 1); АИС ТВ 11 - аппаратура имитации телевизионных сигналов систем КБО и внешних датчиков (опционально, в состав стенда может не входить); АИС РКАС 12 - аппаратура имитации разовых команд и аналоговых сигналов (опционально, в состав стенда может не входить); К ДНК 13 - кабельная сеть информационного обмена двуполярным последовательным кодом (в соответствии с ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 изм. 3); ВОЛСВ 14 - каналы ВОЛС для передачи видеоинформации (на базе спецификации ARINC-818-1); КРКАС 15 - кабельная сеть информационного обмена по интерфейсам: разовые команды (ГОСТ 18977-79), аналоговые сигналы; ОСК 16 - оптическая система коммутации каналов ВОЛС по передаче данных и видеоинформации; ССК 17 - стендовая система коммутации аналоговых сигналов, разовых команд, мультиплексных каналов информационного взаимодействия; двуполярного последовательного кода; ОИ 18 - объект испытаний.
Ниже приводится детальное описание компонентов стенда
Стенд СК ИУС содержит, по меньшей мере, одну инструментальную машину частных моделей (ИМ ЧМ) 1. ИМ ЧМ 1 обычно представляет собой высокопроизводительный персональный компьютер с установленными на нем средствами тестирования и моделирования (СТИМ) 6. ИМ ЧМ 1 предназначена для обеспечения выполнения тестового сценария с участием всей стендовой аппаратуры (с управлением и обменом данными по каналу ДКИОС RT 8). Также ИМ ЧМ 1 осуществляет обмен данными непосредственно с объектом испытаний 18 по линиям высокоскоростного обмена ВОЛСД 10, БМКИО 9. В составе стенда может быть как одна ИМ ЧМ 1, так и несколько. Количество ИМ ЧМ 1 в составе аппаратно-программных средств стенда определяется исходя из номенклатуры и объема одновременно проверяемых интерфейсов объекта испытаний и объема тестирования алгоритмов. Наличие нескольких ИМ ЧМ 1 обеспечивает простое формирование на базе стенда СК ИУС отдельных стендов для проверки составных частей ИУС, что позволяет увеличить глубину тестирования каждой из составных частей ИУС при одновременном сокращении времени тестирования.
Также в состав аппаратно-программных средств стенда входят ИМ РЕГ 2, представляющие собой высокопроизводительные персональные компьютеры с установленными на них средствами СТИМ 6, обеспечивающие регистрацию передаваемой информации по каналам информационного обмена. Для удобства проведения анализа полученных результатов тестирования возможно представление регистрируемой ИМ РЕГ 2 информации в параметрическом виде - анализируются значения параметров на соответствие требуемым. При проведении работ возможна регистрация и анализ таких параметров как: заданная скорость полета, заданная высота полета, остаток топлива и других параметров движения, положения и работы систем бортового оборудования ЛА.
Количество ИМ РЕГ 2 в составе аппаратно-программных средств стенда определяется исходя из номенклатуры и объема одновременно регистрируемых интерфейсов объекта испытаний. Наличие нескольких ИМ РЕГ 2 снижает необходимость проводить коммутацию каналов и в итоге сокращает время тестирования.
К ИМ ЧМ 1 подключены имитаторы самолетных органов управления (ИСОУ 4) - имитаторы ручек управления двигателями, ручки управления самолетом (РУС) и педалей, представляющие собой специализированные устройства ввода информации (авиационные джойстики-манипуляторы). Взаимодействие ИСОУ 4 с ИМ ЧМ 1 осуществляют посредством линий связи имитаторов самолетных органов управления (ЛС ИСОУ).
ИМ ЧМ 1 посредством ДКИОС RT 8 связаны между собой (если ИМ ЧМ 1 несколько), а также посредством ДКИОС RT 8 дополнительно связаны с ИМ РЕГ 2, АРМ ИЭ 3, АРМ РПЗТ 7, АИС ТВ 11 и АИС РКАС 12.
Канал ДКИОС RT 8 представляет собой специализированный стендовый канал информационного обмена и предназначен для взаимодействия составных частей стенда (инструментальных машин управляющей аппаратуры, имитаторов реальных систем) и обеспечивает многомашинное (т.е. с участием необходимого количества ИМ ЧМ 1, АИС РКАС 12, АИС ТВ 11, ИМ РЕГ 2, АРМ РПЗТ 7) распределенное моделирование в реальном времени. Канал ДКИОС RT 8 также позволяет осуществлять интеграцию различных стендов имитационного и полунатурного моделирования.
ИМ ЧМ 1 через ССК 17, посредством каналов БМКИО 9, КДПК 13, связаны с ОИ 18; ИМ ЧМ 1 посредством ЛС ИСОУ 5 связаны с ИСОУ 4; ИМ РЕГ 2 через ОСК 18 и ССК 17 посредством каналов ВОЛСД 10, БМКИО 9, КДПК 13 связаны с ОИ 18.
В состав стенда СК ИУС входят автоматизированные рабочие места инженера-экспериментатора (АРМ ИЭ 3). АРМ ИЭ 3 предназначены для управления выполнением экспериментов, подготовки экспериментов. АРМ ИЭ 3 в рамках данного технического решения представляет собой персональный компьютер, предназначенный для разработки тестов и информационных моделей и обеспечивающий общее управление инструментальными машинами частных моделей (ИМ ЧМ) 1 (формирование команд на запуск/остановку эксперимента от оператора) посредством ДКИОС RT. Структура стенда предусматривает подключение любого числа АРМ-ИЭ 3, в том числе, удаленное подключение для выполнения автономного тестирования ФПО. Наличие отдельных АРМ ИЭ 3 позволяет осуществлять одновременную подготовку, выполнение и анализ результатов экспериментов, что приводит к сокращению необходимого времени тестирования.
Дополнительная АИС РКАС 12 представляет собой аппаратно-программные средства, предназначенные для осуществления приема и выдачи разовых команд, аналоговых сигналов в ОИ 18, а также для выполнения приема аналоговых сигналов и разовых команд с выдачей результатов на управляющую аппаратуру стенда ИМ ЧМ 1 и ИМ РЕГ 2.
Дополнительная АИС ТВ 11 представляет собой аппаратно-программные средства, предназначенные для имитации и регистрации несжатой цифровой видеоинформации, передаваемой по каналам ВОЛСВ 14, в т.ч.: для генерации и выдачи видеоинформации в ОИ 18; регистрации видеоинформации, выдаваемой из ОИ 18 по каналам ВОЛСВ 14; регистрации видеоинформации внутрисистемных каналов ВОЛСВ 14 в ОИ 18 (при их наличии, без нарушения обмена). АИС ТВ 11 позволяет осуществлять как визуальный, так и автоматизированный контроль соответствия характеристик создаваемого комплекса требованиям ТЗ при приеме/выдаче телевизионных сигналов по каналам ВОЛСВ 14. Данная возможность в настоящее время необходима из-за возможного наличия в составе информационно-управляющих систем аппаратуры, осуществляющей прием/выдачу телевизионной информации.
Взаимодействие управляющей аппаратуры стенда, АИС РКАС 12 с ОИ 18 осуществляют по интерфейсам БМКИО 9, КДПК 13, КРКАС 15 (по кабельной сети информационного обмена) через стендовую систему коммутации (ССК) 17, которая представляет собой закрытые панели с электрическими разъемами, размещаемые в аппаратных шкафах. Система коммутации ССК 17 обеспечивает как передачу информации от источника к приемнику, так и передачу необходимой информации для регистрации в ИМ ЧМ 1 и ИМ РЕГ 2.
Взаимодействие управляющей аппаратуры стенда и аппаратуры имитации сигналов АИС (11, 12) с ОИ 18 ВОЛСД 10 и ВОЛСВ 14 (по каналам волоконно-оптической линии связи) осуществляют через ОСК 16, которая представляет собой закрытые панели с оптическими разъемами, размещаемые в аппаратных шкафах. Система коммутации ОСК 16 обеспечивает как передачу информации от источника к приемнику, так и передачу необходимой информации для регистрации в ИМ ЧМ 1 и ИМ РЕГ 2.
На стенде СК ИУС использован единый репозиторий (АРМ РПЗТ) 7 для хранения частных моделей имитируемых систем, тестовых сценариев и результатов тестирования. АРМ РПЗТ 7 представляет собой высокопроизводительный компьютер (сервер), оборудованный дисковыми накопителями большого объема. Наличие АРМ РПЗТ 7 позволяет хранить полный объем тестов, необходимых для достижения технического результата, осуществлять формирование отчетов по результатам тестирования, быстрый доступ ко всем тестовым сценариям, результатам тестирования.
На стенде СК ИУС предусмотрены в составе стендовой аппаратуры средства СТИМ 6, представляющие собой программные средства, обеспечивающие подготовку и выполнение программных моделей взаимодействующих систем, обеспечивают хранение ранее подготовленных программных моделей, содержат в своем составе средства описания конфигурации и настроек эксперимента, средства управления экспериментом, средства анализа результатов эксперимента, а также обеспечивают автоматическое выполнение тестовых сценариев с регистрацией результатов. Средства СТИМ 6 состоят из среды разработки и выполнения моделей, а также репозитория.
- Среда разработки моделей - интегрированная программная среда для описания моделей, которая обеспечивает описание конфигурации и настроек эксперимента, средства управления экспериментом, средства анализа результатов эксперимента.
- Среда выполнения моделей
Среда выполнения моделей, обеспечивающая прогон имитационных моделей в едином модельном времени, взаимодействие моделей и согласование модельного и астрономического времени.
- Репозиторий - база для хранения исходных текстов моделей, конфигураций стендов и результатов экспериментов.
Средства СТИМ 6 позволяют проводить интеграцию различных программных имитационных моделей, так называемых «частных моделей» (далее ЧМ), интеграцию ЧМ с реальными образцами оборудования. Средства СТИМ 6 обеспечивают функционирование набора ЧМ в реальном масштабе времени, обеспечивают накопление и многократное использование ЧМ, ведение версий: работа нескольких пользователей над проектом, разграничение доступа к моделям и инструментам среды, управление экспериментом (задание конфигурации стенда, параметров, настройка уровня регистрации и оперативного отображения событий), регистрацию событий в полунатурном комплексе; сведение воедино потоков событий от различных регистраторов - визуализацию функционирования и анализ количественных характеристик комплекса. Наличие программных средств СТИМ 6 обеспечивает широкий перечень проверок для достижения технического результата. Средства СТИМ 6 входят в состав ИМ ЧМ 1, ИМ РЕГ 2, АРМ ИЭ 3, АРМ РПЗТ 7, АИС ТВ 11, АИС РКАС 12.
Стенд СК ИУС работает следующим образом.
В вычислительных средствах АРМ ИЭ 3 по заранее подготовленным алгоритмам (частным моделям систем, тестам) инженеры, работающие на стенде, формируют входные/выходные данные ОИ 18, необходимые для проверки тестируемого режима и определяют каналы информационного обмена, по которым осуществляется обмен с тестируемой системой, подготавливают тестовый сценарий. Подготовленные тестовые сценарии хранятся в АРМ РПЗТ 7.
На АРМ ИЭ 3 оператор осуществляет выбор пакетов исполняемого кода тестов, хранящихся в АРМ РПЗТ 7, и запускает на выполнение тестовый сценарий. Загрузка пакетов исполняемого кода тестов происходит по линии ДКИОС RT.
С АРМ ИЭ 3 по линии ДКИОС 8 поступает команда на синхронный запуск теста во всех ИМ ЧМ 1 и происходит запуск теста в ИМ ЧМ 1, при этом в каждой из ИМ ЧМ 1, в соответствии с выполняемым тестом, формируются значения переменных и определяются линии передачи информации, по которым сформированные информационные пакеты, выдаются в объект испытаний (каналы ВОЛСД 10, БМКИО 9, КДПК 13). Аналоговые сигналы систем формируются на основании полученных модельных данных по линии ДКИОС 8 от ИМ ЧМ 1 с помощью АИС РКАС 12. Выдача видеоизображений по каналам ВОЛСВ 14 осуществляется от АИС ТВ 11 на основании управляющих сигналов от ИМ ЧМ 1 по каналу ДКИОС 8.
После обработки поступивших от управляющей аппаратуры по каналам информационного обмена воздействий ОИ 18 формирует необходимые информационные сообщения, которые в обратном порядке возвращаются в ИМ ЧМ 1 (по каналам ВОЛСД 10, БМКИО 9, КДПК 13), в АИС РКАС 12 (разовые команды и аналоговые сигналы) и в АИС ТВ 11 (каналы ВОЛСВ 14). От АИС РКАС 12 и АИС ТВ 11 по каналу ДКИОС RT 8 информация выдается в ИМ ЧМ 1.
В ЧМ ответная реакция ОИ 18 либо сравнивается с представлением о правильной реакции (при статическом тестировании, описываемом в данном тесте), либо используется для формирования воздействия на ОИ 18 для следующего шага моделирования (при динамическом тестировании или моделировании).
ИМ РЕГ 2 производят регистрацию данных во внешних интерфейсах ОИ 18 в едином потоке и передают их по каналам межмашинного обмена ДКИОС RT 8 в вычислитель АРМ РПЗТ 7, где в целях последующего анализа полученных результатов концентрируется вся информация об эксперименте.
После завершения тестирования результаты выполнения тестов от ИМ ЧМ 1, АИС РКАС 12, сохраняются и хранятся в АРМ РПЗТ 7. По предварительно определенному шаблону автоматически в АРМ РПЗТ 7 формируется тестовый отчет, содержащий информацию о статусе выполнения каждого из тестов.
По принципу действия стенд представляет собой аппаратно-программные средства, включающие в свой состав вычислительную систему, функционирующую в режиме реального времени с подключением объекта тестирования (аппаратуры ИУС) по штатным линиям информационного взаимодействия. Каждое вычислительное средство в системе имеет свое назначение, определяемое установленными на нем ПО и его техническими средствами.