Проектирование предметно-ориентированной инфраструктуры имитационного моделирования бортовой аппаратуры космического аппарата
Автор: Ноженкова Л.Ф., Исаева О.С.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Математика, механика, информатика
Статья в выпуске: 3 т.18, 2017 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрено создание предметно-ориентированной среды имитационного моделирования бортовой аппа- ратуры космического аппарата. Разрабатываемая среда основывается на стандарте Simulation Model Portability (SMP), который определяет технологию достижения совместимости и переносимости имитаци- онных моделей в рамках крупных имитационных проектов сложных программно-технических комплексов. В мировой космической индустрии существует ряд разработок инфраструктур имитационного моделиро- вания. Они используются в крупных технических проектах, для которых существенную роль играет возмож- ность интегрировать и совместно использовать имитационные модели различного назначения, в том числе разных производителей. Поддержка импортонезависимости российских космических разработок должна включать создание оте- чественных программных продуктов, основанных на стандартах Европейского космического агентства. Такие исследования позволят понять принципы организации комплексных проектов и их интеграции в международные исследования. Разработана архитектура программного обеспечения, предложено разделение на программные подсистемы и описаны основные принципы их взаимодействия. Инфраструктура имитационного моделирования предна- значена для поддержки работы конструкторов бортовой аппаратуры космических систем. Ее функции опре- делены на основе анализа основных задач конструирования: поддержка проектирования бортовой аппаратуры, формирование и анализ конструкторских решений на различных этапах жизненного цикла производства кос- мической техники. Архитектура содержит все необходимые компоненты для обеспечения интегрируемости и переносимости имитационных моделей между системами имитационного моделирования, построенными по стандарту SMP. Разрабатываемое программное обеспечение расширяет подходы, заложенные в стандарте оригинальными методами информационно-графического и интеллектуального моделирования. Для наглядного построения моделей, задания их структуры и определения связей между элементами разработаны методы и программное обеспечение информационно-графического моделирования. Для задания методов функционирования моделей предлагается использовать condition-action rules. Разработаны специализированные инструменты формиро- вания баз знаний, которые позволяют описать различные варианты поведения моделируемых объектов. Публикация разработанных подходов и архитектуры программного обеспечения открывает возможности применения SMP другими исследователями в собственных разработках, а также показывает основные техно- логические моменты, необходимые для выполнения требований стандарта.
Разработка проблемно-ориентированного программного обеспечения, инфраструктура имитационного моделирования, космический аппарат, бортовая аппаратура, архитектура программного обеспечения
Короткий адрес: https://sciup.org/148177731
IDR: 148177731 | УДК: 004.42
Designing the problem-oriented infrastructure for simulation modeling of spacecraft onboard equipment
The authors develop a subject-oriented environment of the spacecraft onboard equipment simulation modeling. This environment is basing on the Simulation Model Portability standard (SMP), which determines the technology for com- patibility and transferability of simulation models within big simulation projects of software-and-hardware complexes. There is a number of simulation infrastructures in the world space industry. They are used in big technical projects where it is important to integrate simulation models of different purpose, including those of different manufacturers, and to use them together. The support for the import-independence of Russian space developments should include the creation of domestic software products based on the standards of the European Space Agency. Such studies will make it possible to understand the principles of organization of complex projects and their integration into international research. We have designed a software architecture, proposed a division in software subsystems and described the main princi- ples of their interaction. Simulation infrastructure is aimed to support the work of the space systems’ onboard equip- ment designers. Its functions are determined by the basic tasks of the constructing: onboard equipment design support, generation and analysis of designer solutions at different stages of the space equipment production lifecycle. The architecture contains all the necessary components to provide transferability and workability of simulation models in the simulation modeling systems built on the basis of the SMP Standard. Our software extends the ap- proaches provided by the standard with the original methods of information-graphic and intellectual modeling. The authors have developed the methods and software of information-and-graphic modeling for visual building of the models, setting their structure and determining the links between their elements. To specify the methods of func- tioning of models, the authors suggest using condition-action rules. Our special instruments of knowledge base creation allow describing different variants of the modeled object behavior. The publication of the developed approaches and the software architecture opens up the possibilities of using SMP by other researchers in their own development, and also shows the main technological moments which are necessary to meet the requirements of the standard.
Список литературы Проектирование предметно-ориентированной инфраструктуры имитационного моделирования бортовой аппаратуры космического аппарата
- ECSS E-40-07. Simulation modelling platform. ESA Requirements and Standards Division ESTEC. Netherlands, 2011. 49 p.
- SMP 2.0 Handbook, EGOS-SIM-GEN-TN-0099. Darmstadt, Germany, 2005. Iss. 1.2. 134 р.
- Cazenave C., Arrouy W. Implementing SMP2 Standard within SimTG Simulation Infrastructure//Simulation and EGSE for Space Programmes. 2012. 14 p.
- Simsat 3.0: Esoc’s New Simulation Infrastructure/J. Eggleston //6th International Symposium on Reducing the Costs of Spacecraft Ground Systems and Operations. 2005. 29 p.
- Fritzen P., Segneri D., Pignède M. SWARMSIM -The first fully SMP2 based Simulator for ESOC. The role of computational steering in space engineering activities assisted by modelling and simulation. São José dos Cam-pos: INPE, 2014. P. 217-221.
- Connecting MATLAB to the SMP2 Standard. Harmonizing new and traditional approaches for automatic model transfer/W. F. Lammen ; Netherlands Aerospace Centre. ESTEC Noordwij, 2016. 20 p.
- Lammen W. F. MOSAIC 11.0: User Manual, NLR-CR 2015-524/Netherlands Aerospace Centre. Amsterdam, 2016. 22 p.
- A training, operations and maintenance simulator made to serve the MERLIN mission/A. Strzepek //14th Intern. Conf. on Space Operations. 2016. P. 11 DOI: 10.2514/6.2016-2410
- Моделирование и анализ функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата/О. С. Исаева //Информатизация и связь. 2015. № 1. С. 58-64.
- Unified description of the onboard equipment model on the basis of the Simulation Model Portability standard/L. F. Nozhenkova //Advances in Intelligent Systems Research. 2016. Vol. 133. P. 481-484 DOI: 10.2991/aiie-16.2016.111
- Integration technology of the onboard equipment simulation models in simulation modeling infrastructure/L. F. Nozhenkova //Proceedings of the 2016 Intern. Conf. on Electrical Engineering and Automation (ICEEA2016). 2016. P. 618-622. iceea2016/6728 DOI: 10.12783/dtetr/
- Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Грузенко Е. А. Проектирование и разработка программно-математической модели бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата//Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 2(54). С. 114-119.
- Luger G. F. Artificial Intelligence: Structures and Strategies for Complex Problem Solving. 6th Ed. Boston: Pearson Education, 2009. 754 p.
- Исаева О. С., Грузенко Е. А. Эвристический метод построения модели функционирования командно-измерительной системы космического аппарата//Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2016. № 4-2. С. 28-37.
- Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Грузенко Е. А. Метод системного моделирования бортовой аппаратуры космического аппарата//Вычислительные технологии. 2015. Т. 20, № 3. C. 33-44.
- Компоненты унификации модели бортовой аппаратуры космического аппарата/Л. Ф. Ноженкова //Современные наукоемкие технологии. 2016. № 11-2. С. 284-288.
- Simulation modelling platform -Volume 2a: Metamodel. ECSS E-40-07//ESA Requirements and Standards Division ESTEC. Netherlands, 2011. 169 p.
