Найти

Результаты поиска

• РЕАЛИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВАХ

  И. А. Шипов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Целью работы – это создание производительного вычислительного устройства для
  бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) наземного робототехни-
  ческого комплекса (РТК) на отечественной элементной базе. Дано формальное описание
  типовых достаточных функций, выполняемых БИНС и описаны основные принципы алго-
  ритмов с точки зрения требования к вычислительным ресурсам. Приведено описание имею-
  щихся на рынке отечественных микроконтроллеров и сравнение с ближайшим зарубежным
  аналогом. Результаты проведенного макетирования показали принципиальную возможность,
  но невысокую перспективность создания вычислительных устройств на одном микрокон-
  троллере. В связи с этим были выработаны и реализованы технические предложения по уве-
  личению вычислительной мощности по средствам построения архитектуры многопроцес-
  сорного вычислителя. Как следствие потребовалась выработка особых подходов к проекти-
  рованию алгоритмов и программного обеспечения. Организация распределенных вычислений
  является одним из наиболее оптимальных методов обеспечения расчета алгоритмов функ-
  ционирования. Введение в контур вычислителя дополнительных микропроцессоров позволило
  не только увеличить вычислительную мощность, но и ввести дополнительные интерфейсы
  взаимодействия как с потребителем, так и с датчиками первичной информации. Предло-
  женный вариант распределения алгоритмов функционирования БИНС позволил обеспечить
  создание задела на перспективы развития и масштабируемость системы. Наиболее ресурсо-
  емким алгоритмом является расчет инерциальных координат, реализованный в виде итера-
  тивного расчета определения широтной составляющей местоположения. Также запас про-
  изводительности может позволить реализовать дополнительные адаптивные алгоритмы
  фильтрации и обработки данных по результатам испытаний и эксплуатации наземного под-
  вижного объекта. Обоснован выбор интерфейса внутриплатного обмена между контролле-
  рами и описано его практическое применение. Создание замкнутого контура обмена инфор-
  мацией позволило реализовать дополнительные параллельные вычисления вторичной инфор-
  мации и выполнить расчет автономного счисления координат местоположения объекта.
  Описанные технические решения могут быть использованы при проектировании встраивае-
  мых вычислителей для объектов различного назначения функционирующих на базе жесткой
  логики. В качестве основного недостатка представленного подхода к проектированию вы-
  числителя можно обозначить ограниченный функционал при работе с постоянно запоми-
  нающими устройствами.

• ПОДХОДЫ К МОДУЛЬНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ НАЗЕМНЫХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

  И.А. Шипов , Е.В. Ветошкин

  2024-05-28

  Аннотация ▼

  Цель исследования – сформировать и обобщить подходы, применяемые при проектировании
  программного обеспечения навигационных систем наземных подвижных объектов. В статье опи-
  сан опыт разработки программного обеспечения навигационных систем различных наземных объ-
  ектов. В зависимости от типа шасси, характера решаемых функциональных задач, требований к
  эргономике, степени автономности и ряда других факторов будет определяться сложность при-
  меняемых программно-алгоритмических решений. Алгоритмы функционирования системы навига-
  ции со всеми входящими в нее компонентами, как правило, не являются требовательными к вы-
  числительным мощностям, за исключением реализации работы с цифровыми картами местно-
  сти. В связи с этим, не смотря на значительное отставание отечественной элементной базы от
  зарубежных аналогов, формирование комплексированного навигационного решения может быть
  реализовано на ее базе. Еще одной особенностью проектирования программного обеспечения нави-
  гационных систем является необходимость функционирования их в режиме реального времени.
  Это необходимо для синхронной обработки, поступающей от различных источников первичной
  информации, и обеспечения формирования потребителю навигационного решения со стабильной частотой. Модульный подход проектирования программного обеспечения построен на принципах
  унификации внутренних функций навигационной системы и переносимости полученных ранее ре-
  шений между проектами. При таком подходе каждый элемент выполнен в форме самостоятель-
  ного модуля, который представляет законченную подпрограмму с набором входных и выходных
  параметров. Реализация взаимодействия между модулями зависит от типа его исполнения и мо-
  жет быть выполнена как на уровне встраивания исходного кода, так и на уровне обмена пара-
  метрами через каналы информационного взаимодействия. Применение модульного подхода при
  проектировании программного обеспечения навигационных систем наземных объектов позволяют
  за короткий период создавать полнофункциональные технические решения, обеспечивающие по-
  требности конечного пользователя. При этом снижается риск последующих конструктивных
  ошибок и доработок в связи с увеличенным объемом проверок и накопленным опытом применения
  разработанного ранее алгоритма.

• ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСИРОВАННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НАЗЕМНОГО ОБЪЕКТА

  И.А. Шипов , Е. В. Ветошкин

  2023-04-10

  Аннотация ▼

  Цель работы – создание эффективной программно-аппаратной модели навигационной
  системы наземного подвижного объекта. Процесс моделирования является одним из ключевых
  инструментов, позволяющих проводить отработку технических решений на всех этапах жиз-
  ненного цикла сложной технической системы. В процессе проектирования комплексированных
  инерциальных систем возникает ряд научно-технических задач, эффективность решения ко-
  торых зависит от степени их отработки. Моделирование – один из вариантов апробации тех-
  нических решений. В статье приведено описание решения задачи моделирования комплексиро-
  ванной инерциальной навигационной системы наземного объекта. Модель навигационной сис-
  темы, описанная в данной работе, является программно-аппаратной и реализована в виде про-
  граммных модулей, поддерживающих аппаратное взаимодействие друг с другом. Описанная
  система моделирования навигационной системы наземного объекта была разработана в рам-
  ках ряда опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ. Сформированная мо-
  дель навигационной системы наземного подвижного объекта включает в себя несколько программных блоков, каждый из которых имитирует функционирование реального изделия с дос-
  таточным уровнем достоверности. Внутренние и внешние интерфейсы взаимодействия, про-
  токолы обмена навигационной системы также промоделированы с соблюдением циклограмм
  работы реального объекта. При этом одним из основных преимуществ программного модели-
  рования перед стендовой отработкой или макетированием является возможность проведения
  глубокого анализа алгоритмов функционирования без задействования дополнительных ресурсов.
  Однако для обеспечения соответствия процедуры моделирования реальному функционированию
  зачастую требуется проектирование программно-аппаратных средств. Процедура моделиро-
  вания архитектуры навигационной системы позволяет провести сравнительный анализ не-
  скольких вариантов набора базовых компонентов и схем их взаимодействия. Результатом та-
  кого сравнения является оптимальная структура, позволяющая обеспечить потребителя нави-
  гационной информацией с наибольшей эффективностью. В статье определены основные зада-
  чи процесса моделирования. При проектировании сложной технической системы этап модели-
  рования может стать критически важным для достижения оптимального результата. Пред-
  ложенная структура, перечень ключевых элементов системы моделирования наземной навига-
  ции и подходы организации взаимосвязи между ними были апробированы в рамках нескольких
  опытно-конструкторских работ. При этом было определено, что достоверность разработан-
  ных моделей и их соответствие моделируемым блокам позволяет производить анализ навига-
  ционных систем с высоким уровнем объективности. Разработанная программно-аппаратная
  модель позволила провести обработку записей телеметрии, полученных при различных условиях
  эксплуатации изделий, провести анализ и выработать технические решения, повышающие
  эффективность функционирования навигационных систем.