Проектирование авиационных тренажеров с аспараллеливанием вычислительных процессов

Лапшин Эдуард Владимирович, доктор технических наук, профессор, кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры, Пензенский государственный университет, (440026, Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40), kipra@pnzgu.ru
Кемалов Берик Каирович, кандидат технических наук, заместитель начальника департамента образования и науки министерства обороны Республики Казахстан, (010000, Казахстан, г. Астана, пр. Достык, 14), kemalov.bk@gmail.com
Куатов Бауржан Жолдыбаевич, заместитель начальника по учебной и научной работам, Военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахстан им. Т. Я. Бегельдинова (463024, Казахстан, г. Актобе, пр. А. Молдагуловой, 16), kuatov.baurjan@mail.ru

629.73.08

DOI

10.21685/2307-4205-2016-4-18

Предлагаются методологические принципы создания авиационных тренажеров с использованием многопроцессорных информационно-вычислительных комплексов с распараллеливанием вычислительных процессов в реальном масштабе времени. Концепция модульности предполагает возможность объединения отдельных элементов без их влияния на систему в целом. При модульной архитектуре систем модули могут создаваться независимо друг от друга и объединяться в блоки для получения необходимых результатов. Многие элементы модульности используются в современных тренажерах. Объединение модулей традиционно требовало больших временных и финансовых затрат (иногда ожидаемая выгода не достигалась или требовались чрезмерные усилия). Так, во многих пилотажных приборах используются аналоговые данные, а в ряде других приборов и вычислителей используются цифровые данные. Налицо обмен в АТ большими потоками различной информации. Наибольшие трудности связаны с необходимостью выполнения всех операций в реальном масштабе времени. При модульном подходе модули и интерфейс могут рассматриваться с функциональной точки зрения или система рассматривается как набор аппаратных и программных модулей. Указанное разделение позволяет достичь основной цели – разделить указанные уровни так, чтобы изменения на одном уровне не вызывали изменений на другом. Так, можно модернизировать модули акселерационных эффектов, визуализации, установить другие ЭВМ и т.д. без изменения логической структуры АТ или, наоборот, использовать различные элементы физического уровня для создания конкретных АТ. Решение вопроса о взаимодействии модулей на самом деле является решением задачи передачи данных от модуля к модулю. Для их связи необходима схема сопряжения (в идеале – универсальная). Специального рассмотрения при модульном подходе требует вопрос программного обеспечения. Наибольшие усилия затрачены на обеспечение мобильности программного обеспечения. Доля стоимости математического обеспечения в общей стоимости АТ постоянно возрастает. Поэтому повышение эффективности труда программиста становится все более важным вопросом. Во избежание сложности внедрения технических новшеств требования к модулям, интерфейсу и другим не должны быть чрезмерно жесткими и замыкаться на существующих технологиях. Залог успеха – в создании достаточно гибких модулей и системы в целом. Модуль должен определяться функционально. Типы используемых ЭВМ, длина слов, язык программирования и т.п. не должны входить в определение модуля. При определении модулей, интерфейса, утверждении стандартов (для исключения разногласий) головная организация, координируя деятельность подрядчиков, должна исполнять роль эксперта. Рассмотренный подход использовался при разработке ряда комплексных тренажеров самолетов, широко используемых для подготовки летного состава в учебно-тренировочных центрах как гражданской, так и военной авиации.

Ключевые слова

авиационные тренажеры, модульность, программное обеспечение, имитаторы, технические средства обучения

 Скачать статью в формате PDF

1. Методологические принципы проектирования сложных управляемых в пространстве динамических систем в приложении к разработке авиационных тренажеров / А. М. Данилов, А. Н. Анисимов, И. А. Гарькина, Б. В. Клюев, Э. В. Лапшин // III Международная конференция «Идентификация систем и задачи управления SICPRO` 04» (Москва, 28–30 января 2004) / ИПУ РАН им. В. А. Трапезникова. – М., 2004. –С. 279–311.
2. Авиационные тренажеры модульной архитектуры : моногр. / Э. В. Лапшин, А. М. Данилов, И. А. Гарькина, Б. В. Клюев, Н. К. Юрков. – Пенза : Информ.-издат. центр ПГУ, 2005. – 148 с.
3. Динамика и управление внеатмосферными астрономическими обсерваториями / А. М. Данилов, Л. З. Дулькин, А. С. Земляков, В. М. Матросов. В. А. Стрежнев // Труды VI Международного симпозиума ИФАК по управлению в пространстве : в 2 т. Т.1. Управление в пространстве. – М. : Наука, 1976. –С. 153–171.
4. Данилов, А. М. Модульная архитектура пилотажных авиационных тренажеров на базе ПЭВМ / А. М. Данилов, Э. В. Лапшин, В. Н. Шихалеев // Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки тр. III Всесоюз. Науч.-техн. конф. – Калининград, 1991. – С. 21–22.
5. Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров / А. М. Данилов, Э. В. Лапшин // Приборы и системы управления. – 1989. – № 8. – С. 57–60.
6. Данилов, А. М. Некоторые критерии оценки пилотажных свойств летательных аппаратов / А. М. Данилов, И. А. Гарькина // Авиакосмические технологии АКТ – 2003 : тр. IV Рос. науч.-техн. конф. – Воронеж, 2003. –Ч. 1. – С. 76–78.
7. Данилов, А. М. Влияние запаздывания в системах имитации физических факторов полета на пилотажные характеристики авиационных тренажеров / А. М. Данилов, И. А. Гарькина // IV Международная научно-техническая конференция «Кибернетика и технологии XXI». – Воронеж, 2004. – С. 43–45.
8. Безбогов, А. А. Современные авиационные тренажеры. Ч. 3. Моделирование акселерационной обстановки / А. А. Безбогов, Л. М. Дубовый, П. П. Зобков / Рижское высшее военное авиационное инженерное училище имени Якова Алксниса. – Рига, 1988. – С. 65–76.9. Годунов, А. И. Синтез автоматизированной системы оценивания качества пилотирования на авиационном тренажере / А. И. Годунов, Ю. Г. Квятковский, Н. К. Юрков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2012. – № 1 (21). – С. 58–64.
10. Кемалов, Б. К. К проблеме структурного синтеза моделирующей среды авиационного тренажера /Б. К. Кемалов, Б.Ж. Куатов, Н.К. Юрков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. –2015. – Т. 1. – С. 103–106.
11. Сухова, Ю. С. Особенности организации коммуникативного процесса обучаемого и интеллектуальной компьютерной обучающей системы / Ю. С. Сухова, С. В. Затылкин, Н. К. Юрков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2015. – Т.1. – С. 287–288.
12. Кемалов, Б. К. Формирование моделирующей среды авиационного тренажера / Б. К. Кемалов, Б. Ж. Куатов, Н. К. Юрков // Надежность и качество сложных систем. – 2015. – № 1 (9). – С. 9–16.