УДК 004.42

ИНСТРУМЕНТЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Л.Ф. Ноженкова, О.С. Исаева, А.А. Евсюков

Аннотация


В статье описан инструментальный программный комплекс, позволяющий строить, исполнять и интегрировать имитационные модели функционирования бортовой аппаратуры космических систем. В основу положена технология повторного использования, определенная в международном стандарте Simulation Model Portability (SMP2). Наряду с реализацией стандартных правил построения интегрируемых моделей разработаны дополнительные оригинальные средства информационно-графического и интеллектуального моделирования. Таким образом, обеспечиваются возможности графически строить модели архитектуры бортовых систем, задавать методы функционирования моделей и определять варианты выполнения команд управления бортовой аппаратурой.
Работы ведутся в рамках создания программного обеспечения проблемно-ориентированной инфраструктуры имитационного моделирования в космической отрасли. Разработанный программный комплекс позволит конструкторам не только строить собственные модели бортовых систем, но и объединять имитаторы устройств различных производителей, проводить имитационные эксперименты для подготовки и анализа технических проектов. Предложенный подход обеспечивает экономические и технологические преимущества для развития наукоемкого производства космической техники.

Ключевые слова


инфраструктура имитационного моделирования; simulation model portability standard; космический аппарат; бортовая аппаратура; командно-измерительная система

Полный текст:

PDF

Литература


  1. Liu Y., Zhang L., Zhang W., Hu X. An overview of simulation-oriented model reuse // Theory, methodology, tools and applications for modeling and simulation of complex systems. 2016. vol. 646. pp. 48–56.
  2. Nozhenkova L., Isaeva O., Gruzenko E. Computer Simulation of Spacecraft Onboard Equipment // ACSR-Advances in Computer Science Research. 2015. vol. 18. pp. 943–945.
  3. AnyLogic 7.2 Released – AnyLogic Simulation Software. URL: www.anylogic.com (дата обращения: 02.06.2016).
  4. Schmidt A., Durak U., Pawletta T. Model-based testing methodology using system entity structures for Matlab/Simulink models // SIMULATION: Transactions of the society for modeling and simulation international. 2016. vol. 92-8. pp. 729–746.
  5. Bress T. Effective LabView Programming //NTS Press. 2013. 720 p.
  6. Simulation modelling platform. ECSS E-40-07 // ESA Requirements and Standards Division ESTEC. The Netherlands. 2011. 49 p.
  7. Fritzen P., Segneri D., Pignede M. SWARMSIM – The first fully SMP2 based Simulator for ESOC // Proceedings of the 11th International Workshop on Simulation & EGSE facilities for Space Programmes. ESTEC. 2010. 8 p.
  8. Eickhoff J. Simulating Spacecraft System // Springer. 2009. 353 p.
  9. Nozhenkova L., Isaeva O., Gruzenko E., Markov A. Problem-oriented integration of SMP-models in the simulation modeling infrastructure // Advances in Intelligent Systems Research. 2017. vol. 141. pp. 121–124.
  10. Nozhenkova L.F., Isaeva O.S., Vogorovskiy R.V. Command and Software Control Simulation for Testing Spacecraft Onboard Equipment // International Conference on Advanced Manufacture Technology and Industrial Application. 2016. pp. 349–353.
  11. Schamai W., Fritzson P., Paredis C. Translation of UML State Machines to Modelica: Handling Semantic Issues // Simulation. 2013. pp. 498–512.
  12. Nozhenkova L.F. et al. Unified description of the onboard equipment model on the basis of the «Simulation Model Portability» standard // Advances in Intelligent Systems Research. 2016. vol. 133. pp. 481–484.
  13. Ноженкова Л.Ф. и др. Комплексная поддержка конструирования бортовых систем контроля и управления космических аппаратов на основе интеллектуальной имитационной модели // Информационные технологии. 2015. № 9. С. 706–714.
  14. Лопаткин Р.Ю., Петров С.А., Игнатенко С.Н., Иващенко В.А. Перспективы применения имитационного моделирования в задачах автоматизации и управлении технологическими системами // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Механіко-технологічні системи та комплекси. 2015. № 17(1189). С. 61–71.
  15. Arguello L., Miró J., Gujer J., Nergaard K. SMP: A Step Towards Model Reuse in Simulation // /ESA Bulletin. 2000. pp. 108–112.
  16. Eito-Brun R. Design of an Ontologies for the Exchange of Software Engineering data in the Aerospace Industry // Communications in Computer and Information Science. 2016. vol. 649. pp. 71–78.
  17. Sarkarati M., Merri M., Spada M. Cloud based architectures in ground systems of space missions // GSW 2013. ESA. 2013. 14 p.
  18. Cazenave C., Arrouy W. Implementing SMP2 standard within SimTG simulation infrastructure // SESP 2012: Simulation and EGSE for space programmes. ESTEC. Noordwijk. 2012. 13 p.
  19. Koo C.H. et al. Development of simulation infrastructure compatible with ESA SMP for validation of flight software and verification of mission operation // SESP (ESA): Simulation and EGSE for Space Programmes. 2012.
  20. Lammen W.F., Jaffry D., Moelands J.M., Wijnands Q. Connecting MATLAB to the SMP2 Standard. Harmonizing new and traditional approaches for automatic model transfer // Report. Netherlands Aerospace Centre. ESTEC Noordwij. 2016. 21 p.
  21. Strzepek A. et al. A training, operations and maintenance simulator made to serve the MERLIN mission // 14th International Conference on Space Operations. 2016. pp. 2410.
  22. Стратилатов Н.Р., Куренков В.И., Кучеров А.С., Якищик А.А. Методические основы разработки проблемно-ориентированной системы выбора основных проектных параметров космических аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15. № 2. С. 68–79.
  23. Хомоненко А.Д., Старобинец Д.Ю., Лохвицкий В.А. Модель оценки оперативности функционирования бортового комплекса управления космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли // Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 3(46). С. 49–64.
  24. Срульдинов А.Р., Варламова С.А. Построение модели предоставления технической поддержки пользователей на языке моделирования AnyLogic // Журнал «Juvenis scientia». Вып. 3. 2016. С. 11–14.
  25. Андреев А.М., Хацаюк В.О. Алгоритм оценивания пространственной доступности радиоизлучений космических аппаратов командно-ретрансляционных систем с использованием имитационного моделирования // Труды военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2016. № 650. С. 57-61.
  26. Марченко А.С., Сулин А.Б. Логическое моделирование элемента системы жизнеобеспечения в режиме реального времени // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. № 2(41). С. 93–103.
  27. Жихарев А.Г. и др. Об имитационном моделировании производственно-технологических систем // Научный результат. Сер. Информационные технологии. 2016. Т. 1. № 3(3). С. 24–31.
  28. Миков А.И., Замятина Е.Б. Опыт использования методов искусственного интеллекта при разработке систем имитации // Материалы конференции «Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем ХХI века». 2016. С. 19–23.
  29. Simulation modelling platform – Volume 2a: Metamodel. ECSS E-40-07 // ESA Requirements and Standards Division ESTEC. The Netherlands. 2011. 169 p.


Людмила Федоровна Ноженкова - д-р техн. наук, профессор, заведующая отделом прикладной информатики, Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН.
Область научных интересов: информационные технологии, интеллектуальные системы, интегрированные системы, оперативная аналитическая обработка данных, геоинформационные экспертные системы, поддержка принятия решений, чрезвычайные ситуации, мониторинг, поддержка размещения заказов, поддержка конструирования бортовой аппаратуры, моделирование бортовой аппаратуры, проверочные испытания бортовой аппаратуры.
Число научных публикаций: 190.

Адрес (E-mail): expert@icm.krasn.ru
Почтовый адрес: Академгородок, 50, стр. 44, Красноярск, 660036
Телефон: +7(391)2-90-79-54


Ольга Сергеевна Исаева - к-т техн. наук, старший научный сотрудник отдела прикладной информатики, Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН.
Область научных интересов: системный анализ, информационные технологии, методы искусственного интеллекта.
Число научных публикаций: 55.

Адрес (E-mail): isaeva@icm.krasn.ru
Почтовый адрес: Академгородок, 50, стр. 44, Красноярск, 660036
Телефон: +79135194099


Александр Анатольевич Евсюков - к-т техн. наук, старший научный сотрудник отдела прикладной информатики, Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН.
Область научных интересов: экспертные системы, 3D-моделирование, компьютерная графика.
Число научных публикаций: 43.

Адрес (E-mail): alev@icm.krasn.ru
Почтовый адрес: Академгородок, 50, стр. 44, Красноярск, 660036
Телефон: +7(391)2-90-79-54




DOI: http://dx.doi.org/10.15622/sp.56.7