Введение к работе
Актуальность темы. Развитие современной радиоастрономии базируется на создании новых инструментальных средств - радиотелескопов, в которых реализуется комплекс современных систем регистрации и обработки сигналов, радиометрических систем контроля параметров атмосферы и систем контроля параметров больших антенн, различных информационных систем на базе спутниковых и традиционных каналов связи. Кроме того, в состав радиотелескопа могут включаться радиотехнические системы контроля параметров траекторий искусственных спутников земли, системы контроля метеорологической и геофизической обстановки, сложные автономные системы частотно-временной синхронизации для обеспечения радиоинтерферометрического режима работы комплекса из нескольких радиотелескопов - наблюдательных пунктов.
Системы автоматизации наблюдательных пунктов должны обеспечивать контроль и управление комплексным оборудованием радиотелескопов и подсистемами сбора, передачи, обработки и представления экспериментальной и служебной информации. Особенности таких систем обусловлены спецификой параметров радиоастрономической аппаратуры (высокая чувствительность, широкая полоса регистрируемых частот и т. д.), широкой номенклатурой экспериментального оборудования радиоастрономических комплексов, часто производимого без учета возможностей его комплексирования в единую систему; длительной реализацией проектов, приводящих к необходимости разработки автоматизированных систем в условиях неполной и недостаточной априорной информации о постоянно совершенствующемся оборудовании и методиках; высокой дина-
мичностью и необходимостью обеспечения единой синхронизации объектов управления, удаленных друг от друга на тысячи километров; необслуживаемым режимом работы удаленных наблюдательных пунктов с загрузкой и диагностикой по информационным каналам из центра управления и обработки данных (ЦУОД); длительным сроком эксплуатации. На основе системного подхода необходим анализ этих особенностей, оценка математических моделей систем и разработка требований к проектированию аппаратно-программных средств.
Таким образом, построение концептуально целостной модели систем контроля и управления наблюдательными пунктами (СКУ НП), выбор архитектур, разработка аппаратно-программных средств и алгоритмов их взаимодействия, а также обеспечение отказоустойчивости систем представляют собой актуальную проблему для создания многоуровневых распределенных систем автоматизации в радиоастрономии.
Настоящая работа проводилась в рамках Постановления ЦК КПСС №137 - 47 от 27.01.86г. и решения Госкомиссии правительства РФ №171-11 от 18.03.92 г., а также в соответствии с планами НИОКР Конструктор-ско-технологического института вычислительной техники СО РАН по темам: "Система контроля и управления наблюдательного пункта КВАЗАР-КВО" (1989-9ІГГ.); "Разработка алгоритмов профилактической тестирующей системы" (1992г.).
Целью работы является разработка, исследование и создание автоматизированной системы контроля и управления наблюдательного пункта радио-интерферометрического комплекса КВАЗАР.
В соответствии с целью работы основные задачи исследования заключаются в следующем:
анализ особенностей автоматизированной СКУ НП и определение требований, предъявляемых к ней в современной радиоастрономии; построение и исследование модели, разработка архитектуры СКУ НП; разработка унифицированных аппаратных средств и базовых конфигураций для построения локальных подсистем СКУ НП;
создание и исследование экспериментального образца СКУ НП, его комплексные испытания и внедрение в радиоинтерферометрическом комплексе КВАЗАР.
Методы исследований, использованные в данной работе, основаны на применении системного подхода, общей теории систем, моделирования, теории вычислительных систем, а также методов и средств современной вычислительной техники.
Научная новизна:
впервые определены требования, предъявляемые к СКУ НП в радиоастрономии, и функции, которые она должны выполнять для реализации радиометрического и радиоинтерферометрического режимов работы радиотелескопов;
предложена модель автоматизированной СКУ НП, исследования которой подтвердили целесообразность её реатизации как многоуровневой распределенной системы и позволили определить основные структурные компоненты системы;
разработана архитектура СКУ НП; обладающая возможностью дистанционной переконфигурации по информационным каналам и позволяющая эффективно развивать систему по мере изменения и наращивания выполняемых функций;
предложены способы повышения отказоустойчивости системы, обеспечивающие необходимый уровень живучести аппаратного комплекса СКУ НП за счёт совершенствования её структурной организации и уменьшения времени обнаружения отказа элементов при тестировании.
Практическая ценность и внедрение результатов работы:
разработана, создана и внедрена СКУ НП радиоинтерферометрического комплекса КВАЗАР, проведены ее комплексные испытания с подсистемами наблюдательного пункта в ИЛА РАН, г. Санкт-Петербург; разработан набор аппаратных и программных средств для построения многоуровневых распределенных систем автоматизации в радиоастрономии, включающий более 40 типов новых компонент и 7 типов унифициро- ванных базовых конфигураций - станций и стендов для оснащения радиотелескопов. На Опытном заводе СО РАН освоен серийный выпуск этого оборудования в 1990-1993 г.г.;
предложенная архитектура, а также ряд внедрённых в серийное производство аппаратных средств СКУ НП использованы при создании головной автоматизированной системы управления энергоблоками тепловых электрических станций.
)сновные положения, выносимые на защиту:
модель автоматизированной СКУ НП с учетом требований, предъявляе-
гых к реализации радиометрического и радиоинтерферометрического ре-
симов работы радиотелескопов;
архитектура многоуровневой распределенной СКУ НП радиоинтерферо-
іетрических комплексов;
многоуровневая распределенная система автоматизации наблюдательно-
о пункта радиоинтерферометрического комплекса КВАЗАР;
результаты исследований надежности и отказоустойчивости аппаратно-
рограммных средств автоматизированной системы.
.пробация работы. Основные положения и результаты работы доклады-їлись и обсуждались на XXI Всесоюзной радиоастрономической конфе-енции (Ереван, 1989 г.), на XXIV Всесоюзной школе по автоматизации аучных исследований (Апатиты, 1990 г.), на научно-технических семина-зх (1990-91 гг.) Института прикладной астрономии АН СССР, на V Меж-ународной школе-семинаре "Автоматизация исследований в ядерной фи-іке и астрофизике"(Сочи, 1992 г.) и на XXV Радиоастрономической кон-еренции (Пущино, 1993 г.).
убликацин. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, ре-гльтаты исследований и разработок изложены также в 3 научно-:хнических отчетах и пояснительных записках по НИОКР, в которых ав->р являлся научным руководителем.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (59 наименований), четырёх приложений, 6 рисунков и 8 таблиц.