БОРТОВОЙ ЕДИНЫЙ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕСУРС

1
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ
БОРТОВОГО ЕДИНОГО ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО РЕСУРСА
Статья в журнал «Аэрокосмический курьер»
Авторы:
Сухомлинов Дмитрий Владимирович – Генеральный директор – главный конструктор ЗАО НПО «Мобильные Информационные Системы»;
Андросов Владислав Александрович – заместитель генерального директора –
главного конструктора ЗАО НПО «Мобильные Информационные Системы»;
Малынкин Константин Вадимович – заместитель начальника отдела разработки бортовых и наземных информационных систем.
Современные геоинформационные технологии находят всё большее применение при решении современными, модернизируемыми и перспективными
авиационными комплексами повседневных и специальных целевых задач. В
процессе решения большинства из них используется цифровая информация о
местности. Такие задачи называются геоинформационными, и для успешного
их решения необходимо наличие на борту баз данных, содержащих разнообразную априорную значимую для авиации информацию, в том числе и пространственную: цифровые карты местности, модели рельефа, аэронавигационные данные, сведения по искусственным препятствиям, цифровые фотопланы и
др.
Реализация геоинформационных задач на борту оказывается нетривиальной. Во-первых, с возрастанием требований к точности их решения растут и
требования к разрешению (уровню детализации) исходных пространственных
данных, что, в свою очередь, приводит к резкому скачку объёмов хранимой и
обрабатываемой информации и критической нагрузке на вычислители, каналы
передачи и систему отображения. Во-вторых, для бортовых комплексов характерно параллельное выполнение сразу нескольких ресурсоёмких геоинформационных задач, в связи с чем встаёт вопрос непрерывного обеспечения пространственными данными одновременно нескольких потребителей в реальном
времени. Кроме того, требования к качеству и скорости решения целевых задач
всегда опережают темпы роста мощностей бортовых вычислительных средств.
Таким образом, даже при использовании для создания бортовой аппаратуры
самой современной элементной базы при проектировании систем геоинформационной поддержки требуется применение оригинальных архитектурных решений.
Создание бортовых аппаратно-программных картографических систем, систем ситуационной осведомлённости и геоинформационной поддержки экипажей летательных аппаратов, является одним из приоритетных направлений деятельности ЗАО НПО «Мобильные Информационные Системы».
Разработчики предприятия освоили и успешно используют весь арсенал
современных информационных технологий разработки встраиваемых систем.
2
Отработаны и реализованы в среде бортового вычислителя задачи визуализации 2D картографических изображений местности и 3D изображений рельефа земной поверхности. Используемые средства отображения – библиотека
трёхмерной графики OpenGL (спецификация Safety Critical 1.0) и высокоскоростной оптоволоконный канал Fibre Channel Audio & Video (FC-AV).
В процессе разработки возникает необходимость создания новых моделей
данных и структур баз данных, оптимизированных под конкретные целевые задачи. Так, специалистами предприятия разработаны и применяются при формировании баз пространственных данных алгоритмы сжатия информации о рельефе земной поверхности: на основе дельта-кодирования и на основе кодирования по словарю. Данные алгоритмы позволяют добиться коэффициентов сжатия в среднем 4 ... 9 в зависимости от характера местности (перепада высот в
районе интереса). Кроме того, алгоритмы являются «быстрыми» и требуют довольно скромных вычислительных ресурсов для восстановления закодированной информации.
Используемые в разрабатываемых системах структуры данных обладают
гибкими средствами ситуационной адаптации, позволяя осуществлять настройку состава и уровня детальности пространственных данных при их выборке из
соответствующих баз и передаче потребителям в зависимости от сложившихся
условий, в том числе от текущей скорости, высоты, осуществляемого этапа, реализуемого режима полёта, приоритета бортового потребителя, требуемых параметров запрашиваемых данных, а также оценки доступных вычислительных
3
ресурсов. Оптимизация структур данных под частные задачи выборки, поточного считывания, визуализации значительно повышает эффективность обеспечения потребителей пространственной информацией в целом.
Бортовая инфраструктура, обеспечивающая геоинформационную поддержку потребителей, строится с учётом особенностей оборудования заказчика,
требований к операционной системе, а также наличия или отсутствия специального или служебного программного обеспечения сторонних разработчиков.
Специалисты предприятия имеют опыт построения бортовых картографических систем как на базе многопроцессорной БЦВМ, так и на базе объединённых
в сеть однопроцессорных модулей. В последнем случае был разработан специализированный сетевой протокол, по которому осуществлялось взаимодействие
распределённых компонентов системы геоинформационной поддержки.
Следует отметить, что разработка встраиваемого программного обеспечения осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 51904-2002. На каждом этапе
жизненного цикла выполняется разработка, верификация и выпуск необходимого комплекта документации.
Специалисты ЗАО НПО «Мобильные Информационные Системы» владеют широким спектром технологий, необходимых для создания подобных систем, начиная от подготовки баз пространственных данных в наземных комплексах и их загрузки в бортовые накопители, заканчивая разработкой архитектуры бортового геоинформационного ресурса, написанием бортового функционального программного обеспечения и интеграцией его в бортовую вычислительную систему. Способность пройти все этапы разработки системы и предложить законченное решение делает предприятие уникальным в своей области.
Наличие всех ключевых технологий позволяет достичь высокой согласованности наземной и бортовой составляющих, снизить, таким образом, риски разработки и обеспечить эффективную геоинформационную поддержку экипажа и
систем-потребителей.