Авионика третьего поколения

Авионика

Авионика третьего поколения (начиная с середины 1970-х гг.) — это цифровая авионика, которая характеризуется построением иерархических федеративно-централизованных БВС.

Верхний уровень этих БВС образуют одна или несколько БЦВМ общего назначения (БЦВМ-ОН), которые решают задачи общекомплексного характера (наведение и пуск ракет, бомбометание, управление потоками информации, комплексом, самолетом) на основе обобщения информации от нескольких подсистем нижнего уровня.

Нижний уровень БВС образуют подсистемы, в которых для решения задач требуется информация от одного источника (обработка сигналов РЛС и т. п.) или от нескольких функционально близких источников (навигационная подсистема и т. п.).

Архитектура БВС

Основой архитектуры иерархических федеративно-централизованных БВС являлись мультиплексные каналы с пропускной способностью 1 Мбит/с, по которым БЦВМ верхнего уровня взаимодействовали с подсистемами нижнего уровня, по ним под управлением БЦВМ-ОН производился обмен информацией между подсистемами нижнего уровня. Подсистемы нижнего уровня могут быть построены как на основе локального мультиплексного канала, так и с использованием радиальных каналов передачи последовательных кодов.

В первых БВС на нижнем уровне допускалось использование аналоговых подсистем, которые подключались к мультикомплексному каналу через специальное оконечное устройство.

В качестве примера подобных БВС можно указать вычислительные системы таких самолетов, как В1-А и В1-В. Верхний уровень БВС самолета В1-А образуется тремя БЦВМ-ОН SKC-2070 фирмы Singer и запоминающим устройством большой емкости. Первая машина является центральной в навигационном, вторая — в ударном, третья — в оборонительном комплексах.

Для получения информации, необходимой для решения этих задач, используется резервированный мультиплексный канал AMUX. На верхнем уровне решаются также задачи контроля и управления электроснабжением, при этом для получения необходимой информации используются мультиплексные каналы CMUX и EMUX.

Верхний уровень БВС самолета В1-В имеет восемь унифицированных БЦВМ общего назначения AP-101F (фирма IBM) и запоминающее устройство большой емкости. Первая машина является центральной для навигационного комплекса, вторая и третья машины предназначены для обработки данных РЛС в режиме следования рельефу, четвертая — решает задачи управления вооружением, пятая — задачи индикации в ударном и оборонительных комплексах, шестая — является резервной для ударного комплекса, седьмая — решает задачи в интегрированной системе контроля, восьмая — задачи РЭП.

Авионика

В подсистемах нижнего уровня используется примерно 30 БЦВМ и встраиваемых процессоров, обеспечивающих обработку сигналов и данных. БЦВМ-ОН верхнего уровня БВС взаимодействуют с подсистемами нижнего уровня (и между собой) по мультиплексным каналам, которые регламентированы стандартом MIL-STD-I553B.

Разработки США

Разрабатываемые в США с начала 1970-х гг. вычислительные системы практически всех военных самолетов построены с использованием мультиплексных каналов по MIL-STD-1553B, а ранее разработанные ВВС тех самолетов, которые планировалось использовать до 2010 г. (например FB-111), были соответствующим образом модернизированы.

В научно-техническом плане авионика военных самолетов США и стран НАТО и прежде всего бортовых вычислительных систем поддержана результатами исследований, полученными в процессе выполнения таких программ, как «DAIS (Digital Avionics Information System)», «Pave Pillar», «Pave Расе» и ряда других.

Программа DAIS завершилась разработкой стандартной мультиплексной шины передачи данных (стандарт MIL-STD-1553B), стандартной архитектурой процессора обработки данных (стандарт MIL-STD-1750A) и языка «Джовиал».

Полученные результаты трудно переоценить, так как они определили построение вычислительной системы самолетов на основе мультиплексной шины передачи данных, которая была реализована практически на всех самолетах МО США, в том числе и на В-1 В.

Программа DAIS ознаменовала собой коренной переход от аналоговых систем к федеративно-централизованным цифровым ВВС с мультиплексированной системой передачи данных.

В рамках программы Pave Pillar было разработано относительно небольшое семейство общих модулей бортового электронного оборудования на основе сверхбыстродействующих интегральных схем (VHSIC), разработана технология сетевой высокоскоростной передачи данных на основе волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) со скоростью 50 мгбит/с. Кроме того, полученные результаты можно рассматривать как предпосылку для перехода к сетевым архитектурам ВВС.

Программы, аналогичные DAIS и Pave Pillar, в СССР и позднее в РФ не выполнялись. Проводились исследования отдельных частных проблем, возникавших, как правило, в процессе разработки структуры ВВС для конкретного изделия.

Анализ ГосНИИАС

Работы проводились практически без должной координации и в большинстве случаев не имели поддержки со стороны элементной базы. В силу сложившихся традиций при комплексировании ВВС использовался морально устаревший подход, принятый еще в эпоху аналоговой техники. Все это определило отставание разработок как минимум на одно поколение от мирового уровня.

Авионика

Разработка научно-технических основ комплексирования ВВС проводилась практически одним ГосНИИАС, который, в частности, теоретически детально проработал магистрально-модульную архитектуру ВВС на базе низкоскоростного мультиплексного канала с пропускной способностью в 1 Мбит/с. Эта архитектура в настоящее время может быть широко использована при проведении модернизации КБО летательных аппаратов, так как она по сравнению с архитектурами, которые находятся в эксплуатации, бесспорно, имеет ряд существенных преимуществ.

Однако проведенный ГосНИИАС анализ показал, что подобные ВВС системно ориентированы, а их вычислительный ресурс раз и навсегда распределен между информационными каналами комплекса в аппаратно реализованных подсистемах. В силу этого они являются детерминированными и принципиально не могут обеспечить требуемые качества КБО ЛА нового поколения.

В ГосНИИАС обоснована необходимость создания ВВС с функционально ориентированной архитектурой, организованной по типу интегрированной вычислительной среды (ИВС), в которой изначально отсутствует жесткое распределение средств вычислительной техники по информационным каналам КБО и нет никаких аппаратно реализованных подсистем.

Ссылка на основную публикацию