Программные механизмы поиска, сравнения и копирования объектов системы автоматизированного проектирования бортового программного обеспечения космических аппаратов
Автор: Цапко И.В., Цапко С.Г., Суходоев М.С., Барков А.В., Дьяченко А.Б.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Математическое моделирование. Численный эксперимент
Статья в выпуске: 6 т.16, 2023 года.
Бесплатный доступ
Сложность процесса проектирования бортового программного обеспечения космического аппарата обусловлена наличием в его составе до 500 000 программных и информационных объектов более чем 40 различных типов. Поэтому работа с такими большими объемами данных требует разработки специализированного программного обеспечения для инженеров-проектировщиков. Целью исследования является построение алгоритмов, разработка методов, создание математических моделей поиска, сравнения и копирования больших разнородных связанных данных, а также реализация полученных научно-практических результатов в программном комплексе инженера-проектировщика бортового программного обеспечения космических аппаратов. В результате выпоенных работ разработаны математические модели операций сравнения в терминах множеств и логики предикатов, определены критерии оценки результатов сравнения. На основе математических моделей разработаны программные компоненты, обеспечивающие поиск, сравнение и копирование частей или полностью архитектурного проекта бортового программного обеспечения космических аппаратов. Разработанные программные компоненты интегрированы в программный комплекс автоматизированного проектирования и сопровождения бортового программного обеспечения космических аппаратов. Результаты работы внедрены в АО «Информационные спутниковые системы им. ак. М. Ф. Решетнева» и практически используются в задачах проектирования новых спутников однотипных серий. Сложность работы с разнородными большими данными не позволила в полной мере реализовать операцию копирования. В работе предложено ввести понятие двухфазной операции копирования, когда первая фаза выполняет копирование структуры бортового программного обеспечения, а вторая фаза - связь структуры с ресурсами космического аппарата.
Бортовое программное обеспечение, проектирование, поиск, копирование, сравнение, информационная система, космический аппарат
Короткий адрес: https://sciup.org/146282719
IDR: 146282719 | УДК: 004.4’24
Software tools for searching, comparing and suggesting objects of the computer-aided design system for spacecraft onboard software
The complexity of the process of designing the onboard software of a spacecraft is due to the presence of up to 500,000 software and information objects of more than 40 different types in its composition. Therefore, working with such large amounts of data requires the development of specialized software for design engineers. The construction of algorithms, the development of methods, the creation of mathematical models for searching, comparing and copying large heterogeneous related data, as well as the implementation of the obtained scientific and practical results in the software package of the design engineer of the onboard software of spacecraft. Results: mathematical models of comparison operations are developed in terms of sets and logic of predicates, criteria for evaluating comparison results are determined. On the basis of mathematical models, software components have been developed that provide search, comparison and copying of parts or a complete architectural project of the spacecraft onboard software. The developed software components are integrated into the software package for computer-aided design and maintenance of the spacecraft onboard software. Practical relevance: the results of the work are implemented in JSC “Information satellite systems named after academician M. F. Reshetnev” and are practically used in the design of new satellites of the same type series. The complexity of working with heterogeneous big data did not allow to fully implement the copy operation. The paper proposes to introduce the concept of a two-phase copying operation, when the first phase copies the structure of the onboard software, and the second phase links the structure with the resources of the spacecraft.
Список литературы Программные механизмы поиска, сравнения и копирования объектов системы автоматизированного проектирования бортового программного обеспечения космических аппаратов
- Gorelits N. K., Gukova A. S., Krasnoshekov D. V. Analysis of Russian software supporting onboard systems development lifecycle in context of import substitution policy. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS, 2020, 32(2), 175-190.
- Strotov V. V., Taganov A. I., Konkin Y. V., Kolesenkov A. N. Technology for organization of the onboard system for processing and storage of ERS data for UltraSmall spacecraft. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 7. Сер. "High-Performance Computing in Geoscience and Remote Sensing VII", 2017, 104300B.
- Барков А. В., Колташев А. А., Кочура С. Г. Разработка и сопровождение бортового программного обеспечения спутников АО «ИСС». Космонавтика и ракетостроение [Barkov A. V., Koltashev A. A., Kochura S. G. Development and maintenance of on-board software for ISS satellites. Cosmonautics and rocket science], 2018, 3 (102), 122-130.
- Микрин Е. А., Кульба В. В., Косяченко С. А., Сомов Д. С., Гладков Ю. М. Комплексная отработка программного обеспечения бортового комплекса управления космическими аппаратами и имитационные модели функционирования бортовых систем и внешней среды. М.: Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, 2011. 119 с. [Mikrin E. A., Kulba V. V., Kosyachenko S. A., Somov D. S., Gladkov Yu. M. Integrated development of software for the onboard spacecraft control complex and simulation models for the functioning of onboard systems and the environment. M.: Institute of Management Problems. V. A. Trapeznikova RAN, 2011. 119 p. (in Rus.)]
- Колташев А. А. Управление разработкой бортового программного обеспечения. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Ре-шетнева [Koltashev A. A. Onboard software development management. Bulletin of the Siberian State Aerospace University named after Academician M. F. Reshetnev], 2008, 3, 61-65.
- Микрин Е. А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана [Mikrin E. A. Onboard spacecraft control systems and their software design. Moscow. Publishing house of MSTU im. N. E. Bauman], 2003. 336 c.
- Трифонов О. В., Ярошевский В. С. Стенд для отладки бортового программного обеспечения космического аппарата. Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша [Trifonov O. V., Yaroshevsky V. S. Stand for debugging the onboard software of the spacecraft. Preprints by Keldysh Institute of Applied Mathematics], 2018, 106, 1-12.
- Ломаев Ю. С., Толстых А. В. Применение программно-математической модели при разработке бортового программного комплекса. Актуальные проблемы авиации и космонавтики [Lomaev Yu.S., Tolstykh A. V. Application of a software-mathematical model in the development of an onboard software package. Actual problems of aviation and cosmonautics], 2018, 1(14), 119-120.
- Плахин Д. В., Цапко И. В., Цапко С. Г. Современные методы и средства проектирования справочных информационных систем. Перспективы науки [Plakhin D. V., Tsapko I. V., Tsapko S. G. Modern methods and means of designing reference information systems. Prospects of Science], 2014, 12(63), 130-137.
- Система менеджмента качества. Обеспечение бортовое программное. Управление проектированием, изготовлением и сопровождением. СТП 154-123-2014. Железногорск: АО «ИСС» им. акад. М. Ф. Решетнева [Quality management system. Providing on-board software. Management of design, manufacture and support. STP154-123-2014. Zheleznogorsk: M. F. Reshetnev JSC «ISS»], 2014. 72 c.
- Васильев В. Н. Космические аппараты дистанционного зондирования Земли. М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ» [Vasiliev V. N. Spacecraft for remote sensing of the Earth. Moscow], 2009. 310 с.
- Ноженкова Л. Ф. и др. О создании программно-математической модели бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата. Образовательные ресурсы и технологии [Nozhenkova L. F. et al. On the creation of a software-mathematical model of the onboard equipment of the spacecraft command and measurement system. Educational resources and technologies], 2014, 1(4), 384-390.
- Эйкхофф Йенс. Мир радиоэлектроники. Бортовые компьютеры, программное обеспечение и полетные операции. Введение. М.: Техносфера [Eickhoff Jens. The world of radio electronics. Flight computers, software and flight operations. Introduction. Moscow. Technosfera], 2014. 343 c.
- Lomaev Yu.S., Ivanov I. A., Tolstykh A. V., Islent'ev E. V. Applying software-mathematical models of onboard equipment to develop onboard software. Siberian Journal of Science and Technology, 2019, 20(2), 166-173.
- Гусев Е. В., Тихонов С. Н. Организация программного обеспечения бортовых вычислительных машин космических аппаратов с длительным сроком эксплуатации. Наноиндустрия [Gusev E. V., Tikhonov S. N. Organization of software for on-board computers of spacecraft with a long service life. Nanoindustry], 2019, S (89), 147-148.
- Жариков В. Н., Пичкалев А. В. Проблемы отработки программного обеспечения бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева [Zharikov V. N., Pichkalev A. V. Problems of development of software for on-board radio-electronic equipment. Bulletin of the M. F. Reshetnev Siberian State Aerospace University], 2012, 1(41), 15-17.
- Колташев А. А., Барков А. В., Шумаков Н. Н. Подготовка технологии разработки бортового программного обеспечения КА к использованию новых бортовых компьютеров. Системный анализ, управление и навигация. Тезисы докладов XXII международной научной конференции [Koltashev A. A., Barkov A. V., Shumakov N. N. Preparation of technology for the development of on-board software for the use of new on-board computers. System analysis, management and navigation. Abstracts of the XXII International Scientific Conference], 2017, 67-70.
- Горелиц Н. К., Гукова А. С., Краснощеков Д. В. Анализ российского программного обеспечения для поддержки жизненного цикла разработки бортовых систем в условиях политики импортозамещения. Труды Института системного программирования РАН [Gorelits N. K., Gukova A. S., Krasnoschekov D. V. Analysis of Russian software supporting onboard systems development lifecycle in context of import substitution policy. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS)], 2020, 32(2), 175-190. https://doi.org/10.15514/ ISPRAS-2020-32(2)-14
- Суркова Н. Е., Остроух А. В. Методология структурного проектирования информационных систем: монография. Красноярск. Научно-инновационный центр [Surkova N. E., Ostrouh A. V. Methodology of structural design of information. systems: monograph. Krasnoyarsk: Scientific and Innovation Center], 2014. 190 c.
- Гинзбург В. М. Проектирование информационных систем в строительстве. Информационное обеспечение. М.: АСВ [Ginzburg V. M. Design of information systems in construction. Information support. Moscow. АСВ], 2008. 368 c.
