Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов построения самонастраивающихся распределенных сетевых структур комплексов бортового оборудования космических аппаратов на основе технологии SpaceWire и концепции Plug-and-Play

Номер контракта: 14.578.21.0022

Руководитель: Шейнин Юрий Евгеньевич

Должность: Директор института института высокопроизводительных компьютерных и сетевых технологий ГУАП

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
комплекс бортового оборудования (кбо), бортовая распределенная информационно-управляющая вычислительная система, бортовой комплекс управления (бку), космический аппарат (ка), бортовая коммуникационная сеть spacewire, комплекс программного моделирования и оптимизации системных характеристик бку, сетевой узел бортовой сети ка, технологический демонстратор бортового оборудования архитектуры spacewire - plug-and-play, система на кристалле (снк), система в корпусе (свк).

Цель проекта:
Реализация проекта направлена на решение проблемы создания перспективных комплексов бортового оборудования (КБО) космических аппаратов (КА) для отечественных КА нового поколения с повышенным качеством и надежностью при сокращении сроков и стоимости создания КА. Цель проекта − разработка методов построения самонастраивающихся распределенных сетевых структур КБО КА на основе технологии SpaceWire и концепции Plug-and-Play, обеспечивающих сокращение сроков разработки, сборки и отладки КА, снижение рисков рассогласования и человеческих ошибок при проектировании и сборке КА, повышение качества и надежности функционирования КА. Реализация проекта обеспечит создание научно-технического задела для построения самонастраивающихся распределенных сетевых структур КБО SpaceWire-Plug-and-Play, включая методы, алгоритмы и протоколы, отработанные на экспериментальных реализациях и демонстрационном образце сетевой структуры КБО КА, приближенном к типовым структурам КБО КА, проектируемых КА АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва».

Основные планируемые результаты проекта:
Методы оперативной самонастройки сетевых структур КБО КА обеспечат:
- автоматическое распознавание изменений в составе элементов сети, опознавание вновь включаемых компонентов,
- автоматическая адаптация системных механизмов и настроек логической конфигурации сети SpaceWire к изменению её состава и структуры связей.

Методы построения самонастраивающихся распределенных сетевых структур КБО КА:
- обеспечат повышение унификации, эффективности проектирования и применения сетевых структур КБО на основе технологии SpaceWire/SpaceFibre,
- позволят оперативно собирать и с высокой эффективностью настраивать бортовое оборудование КА,
- снизят число ошибок и неточностей в сборке и настройках конфигурации распределенных КБО, приводящих к отказам и функциональной деградации КА.

Указанные выше результаты позволят в короткие сроки собирать КА из готовых унифицированных блоков, в которые будут заложены интерфейсы и протоколы SpaceWire и свойства поддержки Plug-and-Play.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Прототипная реализация КБО на основе технологии SpaceWire-Plug-and-Play должна послужить основой для внедрения результатов проекта в серийную продукцию АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» и других предприятий российской космической отрасли.

Выполнение этапов настоящего ПНИ и планируемых опытно-конструкторских работ обеспечат индустриальному партнеру научно-технические и технологические возможности создания аппаратно-программных инфраструктурных элементов технологии SpaceWire-Plug-and-Play, значительного снижения трудоемкости (до 20-30 %), сокращения продолжительности (до 6-9 месяцев) этапов наземной экспериментальной отработки БКУ космического аппарата.

(социально-экономический эффект) В соответствии с проектом Федеральной космической программы 2016-2025 гг. и прогнозом развития космической отрасли России на период до 2035 г., после 2030 года суммарная годовая потребность в создании бортовых комплексов управления КА с использованием технологии SpaceWire-Plug-and-Play составит 10-16 проектов в год и к 2035 году займет до 80 % всего объема создаваемых БКУ для КА.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Областью применения полученных результатов ПНИ являются космическая техника, а также отрасли второго и третьего уровней поставщиков для космической техники – отрасли, связанные с созданием КБО и компонентов, в том числе радиоэлектронная промышленность и электронная промышленность.

Назначением проекта является создание технологии SpaceWire-Plug-and-Play для построения самонастраивающихся сетевых структур КБО КА, подтвержденное прототипной реализацией КБО КА на основе SpaceWire-Plug-and-Play.

Перспективы практического внедрения результатов ПНИ связаны с внедрением их при разработке, комплексировании и эксплуатации изделий космической техники и их составляющих:
- бортовых комплексов управления КА,
- бортовых информационно-коммуникационных сетей КА,
- бортовых распределенных информационно-управляющих вычислительных систем для КА сложнофункциональной электронной компонентной базы отечественного производства и интегральных микросистем,
- проектов стандартов и рекомендаций по созданию бортовой авионики КА.

Потенциальными потребителями планируемой к производству продукции являются предприятия космического производства, такие как:
- АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва»,
- ФГУП «ГНП РКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС»,
- ОАО «Корпорация «Комета»,
- ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина»,
- ОАО «РКК «Энергия»,
- ОАО «ВПК «НПО машиностроения»,
- ОАО «КБ «Арсенал»,
- ГК «НПО им. М.Ф.Хруничева».

Полученные результаты ПНИ окажут влияние на развитие научно-технических и технологических направлений разработки отечественной космической техники, системного проектирования КА, создания КБО КА, соответствующих секторов экономики, а также на проведение исследований в рамках международного сотрудничества в области разработки и стандартизации космических технологий.

Текущие результаты проекта:
За счет средств субсидии:
1. Технические требования к сетевым аппаратно-программным узлам КБО КА, используемым для реализации технологии SpaceWire-Plug-and-Play для БА КА.
2. Алгоритмы самонастройки элементов сетевых структур КБО КА, функционирующих с применением SpaceWire-Plug-and-Play, и сетевых структур КБО КА в целом.
3. Комплекс программного моделирования сетевых структур КБО КА, функционирующих с применением SpaceWire-Plug-and-Play.
4. Программный комплекс для проектирования структуры и логической организации самонастраивающихся распределенных сетевых структур КБО КА.

За счет внебюджетных средств:
5. Программный модуль, реализующий алгоритмы самонастройки элементов КБО КА, обеспечивающий автоматическое конфигурирование сетевых настроек системных компонентов КБО КА.
6. Комплект предварительных спецификаций протоколов для реализации самонастраивающихся распределенных сетевых структур КБО КА
7. Программный модуль, реализующий алгоритмы самонастройки сетевых структур КБО КА в целом.
8. Экспериментальные образцы ПО самонастройки системных компонентов сетевых структур КБО КА и сетевых структур КБО КА в целом, на примерах типовых структур КБО КА АО «ИСС им. Решетнёва».

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, созданные в 2015 году, - 2 разработанные программы для ЭВМ:
- программная модель системного уровня сетевого контроллера Space Fibre (свид. № 2015613907),
- сетевой калькулятор для расчета времени передачи данных в сетях-на-кристалле со структурой связи типа решетка (свид. № 2015613908).