Проекты и продукты

Проекты

Сегмент бортовой сети летательного аппарата на технологии SpaceWire/GigaSpaceWire для высокопроизводительной распределенной обработки информации и управления

Состав стенда:

  • Встраиваемый процессорный модуль Салют–ЭЛ24ПМ.
    Отечественный гетерогенный малопотребляющий многоядерный сигнальный микропроцессор 1892ВМ14Я для связных, навигационных, мультимедийных, встраиваемых, мобильных приложений.
    (АО НПЦ «ЭЛВИС»).
  • Бортовой коммутатор высокоскоростных сетей SpaceWire
    (совместно с АО НИИАО).
    Коммутатор (16 каналов) высокоскоростных сетей SpaceWire является базовым сетевым компонентом интегрированной бортовой вычислительной сети. Может быть использован для создания бортовых сетей передачи данных и управления в аэрокосмических системах. Подробнее.
  • Мост Ethernet-SpaceWire.
    Предназначен для подключения компьютеров и устройств с интерфейсом Gigabit Ethernet к сети SpaceWire в наземных комплексах испытаний и тестирования. Подробнее.
    Скачать технические данные (datasheet, pdf, 378 КБ).
  • Мост SpaceWire-ВОЛС.
    Предназначен для соединения с гальванической развязкой каналов сетей SpaceWire на расстояние до 100 м. В составе моста используются отечественные оптоэлектронные приёмопередатчики (ЗАО ВОСПИ). Подробнее.
  • Кабель SpaceWire lab.
    Предназначен для использования в наземных условиях. Разумная стоимость достигается за счет отсутствия радиационной и климатической стойкости, которая в лабораторных условиях не нужна. При этом кабель предоставляет высокоскоростные передающие характеристики стандартного кабеля SpaceWire. Подробнее.
    Скачать технические данные (datasheet, pdf, 374 КБ).

Программная часть стенда (прием и передачи видеопотока, обработка видеокадров) полностью реализованы в визуальной интегрированной среде разработки переносимого программного обеспечения VIPE, разработанной лабораторией программных систем.

Стенд демонстрировался на Международном авиационно-космическом авиасалоне МАКС-2019. Подробнее.
Скачать брошюру о сегменте бортовой сети (pdf, 1.3 Мб)

Прикладные научные исследования по теме «Система автоматизированного проектирования (САПР) для бортовых вычислительных сетей для космических аппаратов (БВС КА) длительного автономного функционирования». Разрабатывается совместно с ОАО «Информационные спутниковые системы» им. Академика М.Ф. Решетнева»

Поддерживаемые стандарты протоколов передачи данных:

    • SpaceWire (ECSS-E-ST-50-12C)
    • SpaceWire-RUS

Длительность: трехлетний проект (2016 – 30.12.2018)
Статус: завершен, САПР на опытных испытаниях

Система обеспечивает полный цикл автоматизированной разработки и моделирования бортовых сетей:

    1. Проектирование и анализ физической сетевой топологии структуры БВС КА
    2. Прокладка маршрутов и генерация конфигурации сетевых компонентов БВС КА
    3. Планирование трафика в БВС КА
    4. Многоуровневое моделирование БВС КА

Проект комплексной разработки транспортного протокола СТП-ИСС для бортовых сетей SpaceWire.
Разработан совместно с АО «Информационные спутниковые системы» им. Академика М.Ф. Решетнева» для применения в российской космической промышленности

Длительность: двухлетний проект (2014 – 2015)
Статус: успешно завершен


Статьи по теме

Разработка рабочего места аппаратно-программной отработки транспортного протокола СТП-ИСС, предназначенного для проведения функционального тестирования бортовой аппаратуры с аппаратной или программной реализацией протокола СТП-ИСС.

Прикладные научные исследования на тему «Разработка методов построения самонастраивающихся распределенных сетевых структур комплексов бортового оборудования космических аппаратов на основе технологии SpaceWire и концепции Plug-and-Play» Разработан совместно с АО «Информационные спутниковые системы» им. Академика М.Ф. Решетнева»

Длительность: трехлетний проект (2014-2016)
Статус: успешно завершен

Программно-аппаратный технологический демонстратор самонастраивающихся распределенных сетей аппаратов на основе технологии SpaceWire и концепции Plug-and-Play.

SpaceWire-Plug-and-Play предназначен для сокращения сроков разработки, сборки и отладки космического аппарата, снижения рисков рассогласования и человеческих ошибок при проектировании и сборке космического аппарата, повышения качества и надежности функционирования космического аппарата.
Результатом выполнения прикладных научных исследований является разработка проекта стандарта спецификации протоколов Plug-and-Play в сетях SpaceWire для представления в российские и международные организации по стандартизации космических систем.

Схема программно-аппаратного технологического демонстратора
 

Проект стандарта спецификаций протоколов Plug-and-Play в сетях SpaceWire включает в себя:

    • Описание основных принципов технологии Plug-and-Play в сетях SpaceWire
    • Описание архитектуры сети SpaceWire-Plug-and-Play
    • Описание основных типов элементов сети SpaceWire-Plug-and-Play
    • Описание SpaceWire-Plug-and-Play протокола и управляемые им параметры сети
    • Описание совместимости с международными стандартами

Также был создан программно-аппаратный технологический демонстратор, который включает в себя обеспечение выполнения следующих задач:

    • Обеспечение взаимодействия сетевых устройств друг с другом в соответствии с требованиями стандарта ECSS-E-ST-50-12C (SpaceWire)
    • Настройка системных компонентов устройств, входящих в состав стенда самонастраивающихся распределенных сетей
    • Контроль и отслеживание настроек системных компонентов сетевой структуры стенда самонастраивающихся распределенных сетей
    • Обнаружение новые устройства и состояние «Терминальный узел отключен» во время функционирования сети, выполнять настройку сети в соответствии с произошедшими изменениями
    • Синхронизация менеджеров сети друг с другом, если в сети присутствует более одного менеджера сети
    • Замена «по горячему» вышедшего из строя менеджера сети, путем перераспределения функций администрирования и мониторинга сети
    • Формирование выходные отчетные файлы в ходе работы для последующего анализа

Прикладные научные исследования по теме «Технология и инструменты разработки портируемого прикладного ПО для неоднородных многоядерных встраиваемых систем» выполнены по соглашению о предоставлении субсидии Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 июня 2014 г. №14.575.21.0021 в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»

Длительность: двухлетний проект (2014 – 2015)
Статус: успешно завершен

Целью прикладных научных исследований являлось исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание технологии разработки высокоэффективного программного обеспечения для многоядерных неоднородных встраиваемых систем обработки информации и управления.

По итогам проекта был получен образец программного комплекса, включающий в себя программный компонент визуальной интерактивной среды, программный компонент ранней оценки, измерения и анализа производительности и программный компонент генерации кода. На каждый программный компонент было получено свидетельство о государственной регистрации.

Программный компонент визуальной интерактивной среды

Программный компонент реализации методов ранней оценки и анализа

Подробнее о VIPE – технологии и инструментах разработки портируемого прикладного ПО для неоднородных многоядерных встраиваемых систем

Проект PaPP (Portable and Predictable Performance on Heterogeneous Embedded Manycores, Портируемость и Предсказуемость Производительности для Неоднородных Встраиваемых Систем) в составе международной команды, состоящей из 15 европейских университетов и компаний, в рамках Европейской технологической платформы по интеллектуальным встраиваемым системам ARTEMIS

Длительность: четырехлетний проект (2012-2015)
Статус: успешно завершен.

В рамках проекта были проведены исследования высокоуровневых методов, инструментов моделирования и анализа производительности систем с многоядерной и неоднородной архитектурой, были разработаны методологии и инструменты для реализации всех фаз проекта PaPP: предметно-ориентированный язык программирования для высокоуровневого проектирования, инструменты ранней верификации и валидации, анализ и исследование пространства решений, моделирование, генерация кода из моделей высокого уровня, отвечающего требованиям по производительности для выбранной аппаратной платформы.

Апробация была проведена на следующих примерах:

    • Программа сжатия изображения по стандарту CCSDS 122.0 разработана в партнерстве с компанией Thales Alenia Space (Испания)
    • Программа отслеживания движения объектов радаром разработана в партнерстве с компанией Tecnalia (Испания)

Подробнее о примерах апробации на сайте технологии VIPE
Подробнее о проекте PaPP

Проект SpaceWire-RT в составе международного консорциума в рамках Европейской т.н. 7-ой Рамочной программы

Длительность: трехлетний проекта (2011 – 2013)
Статус: успешно завершен

В рамках проекта SpaceWire-RT проводилась разработка высокоскоростного стандарта передачи данных SpaceFibre для бортовых сетей длительного автономного функционирования с высокой устойчивостью для приложений реального времени в космических системах. В рамках проекта было выполнено моделирование протокола SpaceFibre на SystemC, создана и верифицирована SDL спецификация. Было принято участие в рецензировании и внесении изменений в спецификацию стандарта SpaceFibre.

Подробнее о проекте SpaceWire-RT

НИОКТР
Реализация комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание технологии проектирования и высокотехнологичного производства аппаратно-программных компонентов информационно-вычислительной среды и периферийных средств для комплексов авиационного бортового оборудования (БО) нового поколения на основе концепций интегрированной модульной авионики и необслуживаемого БО»
по договору от 7 сентября 2010 г. № 13.G36.31.0003 с Минобрнауки России и договору № 471-2Д от 12.07.2010 ГУАП – НИИАО

Длительность: трехлетний проект (2010-2012)
Статус: успешно завершен

Совместный проект с НИИАО (Научно-исследовательский институт авиационного оборудования) по созданию на современной научной основе комплекса архитектурных, программно-алгоритмических, схемотехнических, технологических и конструктивных решений, составляющих в совокупности базу высокотехнологичного производства конкурентоспособных комплексов авиационного бортового оборудования (БО), с обеспечением технологической независимости.
 

В проекте были разработаны: методики технологии автоматизированного проектирования и конфигурирования распределенной бортовой вычислительной сети (БЛВС) и ПО поддержки для каждой из методик: формирование архитектуры БЛВС, проектирование структуры и конфигурации, моделирование функционирования БЛВС, администрирование БЛВС; методики технологии проектирования аппаратно-программных компонентов вычислительных, сетевых и периферийных средств на основе технологии систем на кристалле (СнК) и программное обеспечение для каждой из методик: архитектурное проектирование СнК, компоновочное проектирование СнК, тестирование опытных образцов СнК.


Описание процесса проектирования БЛВС для авиационных и космических систем.

Описание процесса проектирования компонентов бортового оборудования на основе технологии СнК.

Проект Unipro для MIPI Aliance

Длительность: двухлетний проект (2009-2010)
Статус: успешно завершен

В рамках проекта было выполнено моделирование протокола Unipro на SystemC, создана и верифицирована SDL спецификация.

 

Аппаратные продукты

Институт ВКиСТ совместно с российскими предприятиями (АО НПЦ «ЭЛВИС», АО «НИИМЭ», АО «ИСС») выполняет проекты по созданию электронно-компонентной базы. Ниже представлены примеры разработанных аппаратных продуктов.

Бортовой 16-канальный коммутатор высокоскоростных сетей SpaceWire

Бортовой 16-канальный коммутатор высокоскоростных сетей SpaceWire

Коммутатор МСК-01 в составе тестового стенда сегмента авиационной бортовой сети. Совместный проект с НИИАО.

Коммутатор высокоскоростных сетей SpaceWire 1892ХД2Я (МСК-01) является базовым сетевым компонентом интегрированной бортовой вычислительной сети для АНБО (автономное необслуживаемое бортовое оборудование). Коммутатор может быть использован как коммуникационный блок для создания бортовых сетей передачи данных в аэрокосмических системах по стандарту SpaceWire. Корпус модуля обладает интегрированной системой теплоотвода, его форма позволяет существенно упростить монтаж устройства. Порты на коммутаторе расположены таким образом, чтобы подключаемые провода минимально деформировались.

Отладочная плата MC-24EM SpaceWire Virtex5 (вычислительный модуль со встроенным двухканальные мостом SpaceWire)

Отладочная плата MC-24EM SpaceWire Virtex5

Отладочная плата MC-24EM SpaceWire Virtex5 (SWIC2M2) включает в себя однокристальную двухпроцессорную «Систему-на-Кристалле» 1892ВМ2Я (MC-24) и ПЛИС Xilinx Virtex-5. МС-24 может быть использована как вычислительный модуль со встроенным двухканальным мостом SpaceWire (MCB-01.2m2.FPGA-V5). Сочетание свойств вычислительного модуля и коммуникационного оборудования позволяет строить на базе этих плат различные распределённые вычислительные и управляющие комплексы, параллельные системы обработки сигналов и данных.

Беспроцессорный мост SpaceWire с оптоволоконным каналом

Беспроцессорный мост SpaceWire с оптоволоконным каналом

Плата SpaceWire-GigaSpaceWire может быть использована как беспроцессорный мост между каналами SpaceWire и GigaSpaceWire. Плата может входить в состав вычислительных и управляющих комплексов, параллельных систем обработки сигналов и данных.