Программные продукты и системы, 2013, № 2 (102)
международный научно-практический журнал
Бесплатно
Основная коллекция
Издательство:
НИИ Центрпрограммсистем
Наименование: Программные продукты и системы
Год издания: 2013
Кол-во страниц: 280
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Научно-исследовательский институт
«Центрпрограммсистем»
Программные
продукты и системы
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
№ 2 (102), 2013
Главный редактор
С.В. ЕМЕЛЬЯНОВ, академик РАН
Тверь
Колонка научного редактора
Уважаемые читатели!
Научно-исследовательский институт «Центрпрограммсистем» (НИИ ЦПС) специализи руется на разработке информационных систем управления техническим обеспечением, компь ютерных обучающих систем, тренажеров и компьютерных имитаторов технических средств. В
области информационной безопасности основными направлениями деятельности НИИ «Цен трпрограммсистем» являются защита персональных данных, проведение спецпроверок и спе цисследований вычислительной техники, аттестация объектов информатизации, разработка и
производство аппаратно-программных комплексов защиты информации от несанкционирован ного доступа.
В институте работают высококвалифицированные специалисты, способные выполнять
сложные системные задачи. Накопленный за четыре десятилетия опыт позволяет НИИ ЦПС на
равных конкурировать с лидерами российского рынка информационных технологий. Для
«Центрпрограммсистем» всегда было важно учитывать организационную и технологическую
специфику своих заказчиков, оптимизировать бизнес-процессы и технологию работы за счет
эффективного программного обеспечения и обоснованного внедрения типовых средств автома тизации.
Сотрудниками института разработаны сотни проектов, в том числе крупные информаци онные системы для предприятий машиностроения, энергетики, финансовых, исследовательских
и научных организаций, органов правоохранительной системы и Министерства обороны Рос сии, для местного самоуправления.
НИИ ЦПС имеет представительства по всей России, филиалы в Санкт-Петербурге и Мо скве. Правомочность выполнения различных видов работ подтверждается лицензиями Мини стерства обороны, Российского агентства по судостроению, ФСБ и Федеральной службы по
техническому и экспортному контролю.
Организация является постоянным участником международных и российских выставок,
конференций и семинаров, закрытых тематических выставок, проводимых Министерством
обороны РФ.
Научная деятельность сотрудников института освещается в международном журнале
«Программные продукты и системы», 25 лет издаваемом в «Центрпрограммсистем». Так, в
этом номере журнала вниманию читателей предлагаются статьи сотрудников, ученых и моло дых специалистов НИИ ЦПС, отражающие основные направления деятельности института.
Кроме того, представлены исследования и разработки специалистов и ученых России и зарубе жья по искусственному интеллекту, программному обеспечению тренажерных систем, инфор мационной безопасности и по многим другим аспектам.
В.П. Куприянов, доктор экономических наук, профессор,
генеральный директор НИИ «Центрпрограммсистем»,
первый заместитель главного редактора журнала
«Программные продукты и системы»
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
УДК 004.415.2
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
В ЗАЩИЩЕННОМ ИСПОЛНЕНИИ
В.В. Карпов, к.т.н., 1-й зам. генерального директора
(НИИ «Центрпрограммсистем», просп. 50 лет Октября, 3а, г. Тверь, 170024, Россия,
karpov@cps.tver.ru)
Одним из основных научно-технических направлений деятельности научно-исследовательского института
«Центрпрограммсистем» (г. Тверь) является разработка автоматизированных систем управления в защищенном ис полнении. В данной статье подчеркивается актуальность этого направления работ, которая подтверждается, в част ности, пристальным вниманием государства, выразившимся в разработке и принятии целого ряда документов, рег ламентирующих деятельность в области защиты информации, обосновывается выбор подхода к проектированию
защищенных автоматизированных систем, заключающегося в создании многоуровневого комплекса средств защиты.
Основой такой системы защиты должен быть аппаратно-программный комплекс уровня операционной системы,
полностью базирующийся на отечественных проектных решениях. Другие компоненты средств защиты, размещен ные на уровнях общего, специального и функционального ПО, должны обеспечивать замкнутость контура защиты и
соответствие (в целом) требованиям руководящих документов Гостехкомиссии по защищенности автоматизирован ных систем.
Разработанный в «Центрпрограммсистем» аппаратно-программный комплекс защиты информации от несанк ционированного доступа «Ребус» позволил решить часть задачи – создать базис системы защиты, в планах на бли жайшее будущее – создание технологии разработки защищенных автоматизированных систем.
Ключевые слова: автоматизированная система, система защиты информации, ПО, технология проектирова ния.
COMPUTER-AIDED CONTROL SYSTEM DESIGN IN SECURED IMPLEMENTATION
Karpov V.V., Ph.D., first deputy general director
(R&D Institute «Centrprogrammsystem», 50 let Oktyabrya Av., 3a, Tver, 170024, Russia, karpov@cps.tver.ru)
Abstract. One of the main activities of R&D Institute «Centrprogrammsystem» is computer-aided control system design
in secured implementation. The article describes relevance issues of this activity. The relevance is proved by Government
careful attention which is generally expressed as a wide range of legal documents regulating activities in the information se curity area. The choice of secured automated system design approach involves creating a multilevel security system. This se curity system is based on operating system-level hardware-software complex which includes only domestic project decisions.
Other security tools components are arranged on general, custom and functional software levels. They must provide se curity circuit closure and conformance to the regulatory documents requirements of Federal Service for Technical and Export
Control on computer-aided systems security.
The development of hardware-software complex of information access security «Rebus» completed the part of the task –
to create a security system base.
The next task – to create a development technology for secured automated system.
Keywords: automated system, information security system, software, design technology.
Разработка АСУ в защищенном исполнении ментов являются стандарт минобороны США
является одним из основных научно-технических № 5200.28 («Оранжевая книга») и «Сборник руко направлений деятельности НИИ «Центрпрограмм- водящих документов по защите информации от
систем» (г. Тверь). несанкционированного доступа» Гостехкомиссии
Под защищенным исполнением АСУ понима- (ГТК) России.
ется наличие в ее составе организационных и про- В частности, в руководящих документах (РД)
граммно-технических средств защиты информа- ГТК приводится классификация автоматизиро ции от несанкционированного доступа (НСД). ванных систем и предъявляются требования по
Проникновение компьютерных технологий об- защите информации для автоматизированных сис работки информации в специальные области че- тем различных классов.
ловеческой деятельности привело к тому, что по- Группировка по классам осуществляется в со казатель информационной безопасности стал од- ответствии со следующими основными признака ной из основных характеристик информационных ми:
систем и в особенности систем военного назначе- – наличие в автоматизированной системе ин ния. Важность и актуальность проблемы инфор- формации различного уровня конфиденциально мационной безопасности подчеркивает и тот факт, сти;
что в развитых странах деятельность в этой облас- – уровень полномочий субъектов автомати ти лицензируется, разработанные изделия подле- зированной системы на доступ к конфиденциаль жат сертификации, а на государственном уровне ной информации;
приняты документы, определяющие требования к – коллективный или индивидуальный режим
подобным разработкам. Примерами таких доку- обработки данных в автоматизированной системе.
3
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
Документы ГТК определяют девять классов разработчики СЗИ за основу брали, как правило,
защищенности для автоматизированных систем от штатную систему защиты конкретной ОС и дора НСД. Каждый класс характеризуется определен- батывали ее под требования РД ГТК, используя
ной совокупностью требований к средствам защи- декларированные функции и возможности. Для
ты. По принципу схожести основных требований целого ряда некритичных приложений подобный
классы, в свою очередь, распределены по трем подход вполне приемлем, так как обеспечивает
группам [1]. достижение определенного уровня информацион Учитывая то, что РД ГТК запрещают исполь- ной безопасности при относительно небольших
зование несертифицированных защищенных АСУ, затратах на разработку. Однако для использования
а при проведении сертификации требования РД в областях, где присутствует гостайна, например в
ГТК являются основными, разработчики защи- изделиях, предназначенных для Министерства
щенных АСУ при проектировании обязаны учи- обороны РФ, не выдерживает критики.
тывать не только соответствующие ГОСТы, но и При различных вариациях указанного подхода
требования документов ГТК. основой СЗИ все равно остается базовая система
В связи с этим возникает противоречие между иностранного производства. При этом отсутствие
технологическим уровнем разработки современ- исходных текстов и достоверных сведений о не ных защищенных АСУ и устаревшими требова- декларированных возможностях не позволяет га ниями РД ГТК. Опубликованные более 20 лет на- рантировать необходимую реакцию СЗИ на угро зад, они по объективным причинам не могли жающее воздействие.
учесть грядущие изменения как в технологии про- Это справедливо и тогда, когда разработчики
ектирования АСУ, так и в подходах к созданию защищенной автоматизированной системы обес средств и систем защиты информации (СЗИ) [2]. печивают частичное вскрытие и доработку базо Однако уже тогда, в конце прошлого столетия, вой системы защиты с целью обеспечения требуе опыт разработки защищенных информационных мой реакции в соответствии с определенными
систем в «Центрпрограммсистем» позволял гово- правилами.
рить о двух возможных подходах к проектирова- В сложившихся условиях принципиально ре нию защищенных АСУ. шить указанную проблему могла бы разработка
В первом случае СЗИ разрабатываются одно- отечественного комплекса СЗИ, с использованием
временно с защищенной информационной систе- которого можно было бы создавать полнофунк мой как таковой. Автоматизированная система циональные СЗИ, в максимальной степени не за создается как единое целое, включая, в частности, висимые от ОС импортного производства и пол общее, специальное и функциональное ПО, аппа- ностью не зависимые от базовой системы защиты
ратную часть и средства защиты. этой ОС. Таким образом, разработанная СЗИ
Средства защиты включают компоненты уров- должна выполняться с более высоким приорите ня операционной системы (ОС), отвечающие за том, чем уже существующая базовая, и обеспечи выполнение базовых функций защиты, и компо- вать функции защиты как при активированной,
ненты прикладного уровня, размещающиеся в об- так и при выключенной базовой СЗИ.
щем, специальном и функциональном ПО. Взаи- Работая в данном направлении, специалисты
модействие указанных компонент СЗИ позволяет «Центпрограммсистем» сначала создали семейст создать необходимые условия для выполнения за- во аппаратно-программных комплексов защиты
данных требований по защищенности информа- информации (АПКЗИ) от НСД «Лабиринт», а за ции в автоматизированных системах. тем семейство комплексов «Ребус», в настоящее
Второй подход был обусловлен особенностями время успешно функционирующих на достаточно
развития технологий разработки системного ПО в большом (более 100) количестве объектов автома нашей стране, которые привели к отсутствию тизации [3].
сколь-либо распространенных ОС отечественного Несмотря на некоторое отличие в требованиях,
производства. Разработка защищенных информа- предъявлявшихся к конкретным членам семейства
ционных систем в России выполнялась преимуще- «Ребус» в зависимости от заявленного класса за ственно путем переработки некоторой системы- щищенности, общим основным требованием оста прототипа с целью ее адаптации и доработки валась полная независимость от базовых средств
средств защиты до требуемого уровня. защиты ОС импортного производства.
На первый взгляд, этот путь представлялся ме- С целью выполнения требований РД ГТК соз нее трудоемким, чем создание средств защиты с дание АПКЗИ начиналось с разработки концепции
нуля. Однако на практике доработка уже сущест- защищенной информационной системы, которая
вующей системы при отсутствии достаточной ин- содержала принципы архитектурного построения
формации о ней не только приводила к непроиз- средств защиты, способы контроля и управления
водительным потерям рабочего времени, но и доступом, методику аудита и требования к аппа предопределяла большую вероятность неудачи. ратной части. В качестве системной основы для
Действительно, при таком подходе отечественные построения АПКЗИ применялась микроядерная
4
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
архитектура с использованием сервера безопасно- танные средства защиты оказываются слаботипи сти. На каждой рабочей станции защищаемой ло- зированными и недостаточно унифицированными.
кальной вычислительной сети компоненты ПО Устранение указанных недостатков возможно
системы защиты структурировались в виде ядра и только при наличии полноценной технологии раз сервисов. Ядро реализовывало наиболее важные и работки защищенных АСУ, которая ведется на
общие функции базиса для всех сервисов защиты. целом ряде предприятий, в том числе и в «Центр Такой подход позволял минимизировать размер программсистем». Создание такой технологии в
ядра и реализовать взаимодействие компонентов с ближайшем будущем станет существенным шагом
использованием модели «клиент-сервер». на пути к совершенствованию средств и систем
Очевидно, что степень соответствия этому защиты информации.
принципу зависит от конкретной ОС, для которой Литература
создается АПКЗИ. Эта зависимость определяется
принципами построения и взаимодействия компо- 1. Девянин П.Н., Михальский О.О., Правиков Д.И., Щер нентов ОС, а также возможностью применения баков А.Ю. Теоретические основы компьютерной безопасно современных методов объектно-ориентированного сти. М.: Радио и связь, 2000.
2. Арепин Ю.И., Допира Р.В., Смоляков А.А. Военная
проектирования. Именно поэтому перечисленным
кибернетика: Методология создания автоматизированных сис требованиям в наибольшей степени соответствует тем управления техническим обеспечением. Тверь: НИИ ЦПС,
версия АПКЗИ «Ребус-М» для ОС «MS Windows 2006.
NT» и «MS Windows 7». 3. Ефимов А.Ю. Особенности построения защищенных
автоматизированных систем на основе существующих компо Таким образом, разработка средств защиты нентов // Программные продукты и системы. 2004. № 3.
уровня ОС позволила создать необходимый базис
для проектирования защищенных АСУ. Однако, References
как указывалось выше, для получения эффектив-
ной СЗИ необходимо иметь средства не только 1. Devyanin P.N., Mikhalsky O.O., Pravikov D.I., Shcherba kov A.Yu., Teoreticheskie osnovy kompyuternoy bezopasnosti
защиты уровня ОС, но и прикладного уровня, [Fundamentals of computer security], Moscow, Radio i svyaz,
встроенные в прикладное ПО. 2000.
На практике решение этой задачи достигается 2. Arepin Yu.I., Dopira R.V., Smolyakov A.A., Voennaya
при помощи разработки соответствующих РД, ис- kibernetika: Metodologiya sozdaniya avtomatizirovannykh sistem
пользуя которые, программист создает защищен- upravleniya tekhnicheskim obespecheniem [Military cybernetics:
hardware computer-aided control systems design concept], Tver,
ное ПО. Очевидно, что при таком подходе к про- R&D Inst. «Centrprogrammsystem», 2006.
ектированию без использования серьезной инст- 3. Efimov A.Yu., Programmnye produkty i sistemy [Software
рументально-технологической оснастки разрабо- and systems], 2004, no. 3.
УДК 004.5
ПОСТРОЕНИЕ АРХИТЕКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРИ СОЗДАНИИ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ВМФ
А.Ф. Базлов, зав. отделением; В.Б. Рисунков, к.т.н., зав. отделением;
С.Н. Соколов, к.э.н., зам. генерального директора, гл. конструктор;
А.М. Стручков, к.т.н., доцент, гл. научный сотрудник
(НИИ «Центрпрограммсистем», просп. 50 лет Октября, 3а, г. Тверь, 170024, Россия,
bazlov@cps.tver.ru, risunkov@cps.tver.ru, info@cps.tver.ru, struchkov.alm@gmail.com)
Потребность в учебно-тренировочных средствах для подготовки экипажей конкретных проектов кораблей и под водных лодок, учитывающих особенности эксплуатации и боевого использования конкретных образцов вооружения
и военной техники, все более возрастает. Это определяет интеграционные процессы, направленные на объединение
отдельных специализированных и тактических тренажеров в более крупные тренажерные комплексы, функциони рующие под единым управлением на единой тактической обстановке. Специалистами НИИ «Центрпрограммсистем»
разработан общий подход к построению архитектуры распределенного моделирования таких систем, как програм-
мные имитаторы средств вооружения и военной техники, специализированные и тактические тренажеры, и к их объ единению в тренажерные комплексы. Построение единой информационно-моделирующей среды и обеспечение
единого управления на основе архитектуры распределенного моделирования – главная проблема при интеграции в
тренажерные комплексы учебно-тренировочных средств различного функционального назначения. Вычислительно моделирующий комплекс является основным компонентом тренажерного комплекса, определяющим архитектуру
распределенной системы имитационного моделирования для построения единой информационно-моделирующей
среды.
5
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
Ключевые слова: учебно-тренировочное средство, тренажерный комплекс, архитектура распределенного мо делирования, информационно-моделирующая среда, вычислительно-моделирующий комплекс, библиотека имитаци онных моделей.
DISTRIBUTED SIMULATION ARCHITECHTURE DESIGN WHEN CREATING NAVY TRAINING SET
Bazlov A.F., branch manager; Risunkov V.B., Ph.D., branch manager;
Sokolov S.N., Ph.D., deputy general director, chief designer;
Struchkov A.M., Ph.D., associate professor, chief researcher
(R&D Institute «Centrprogrammsystem», 50 let Oktyabrya Av., 3a, Tver, 170024, Russia,
bazlov@cps.tver.ru, risunkov@cps.tver.ru, info@cps.tver.ru, struchkov.alm@gmail.com)
Abstract. The need of ships and submarine training facility which considers exploitation distinctive features and combat
employment of particular weapons and military equipment test pieces is increasing. It determines integration processes ori ented to combining separate task trainers and warfare simulators in training sets which work under one command in one tac tical environment. The staff of R&D Institute «Centrprogrammsystem» has developed an aggregate approach to distributed
simulation architecture designing for such systems as software simulators of weapons and military equipment, task trainers
and warfare simulators. There is the main problem when integrating training aids with different functional purpose into train ing set. It is a construction of common information simulation environment and common administration based on distributed
simulation architecture. A computing simulation complex is the main element of a training set which determines distributed
simulation system architecture for common information simulation environment construction.
Keywords: training aid, training set, distributed simulation architecture, information simulation environment, computing
simulation complex, simulation library.
Образование и подготовка военных специали- концерн «Моринфорсистема–Агат») разработано
стов, особенно для ВМФ, сегодня приобретают большое количество УТС различного назначения
особую актуальность. С принятием Государствен- как для ВМФ России по Гособоронзаказу, так и
ной программы развития вооружения возрастает для подготовки экипажей военно-морских сил
потребность в учебно-тренировочных средствах дружественных государств (Китай, Индия, Вьет (УТС) для подготовки экипажей конкретных про- нам, Алжир) по линии военно-технического со ектов кораблей и подводных лодок, учитывающих трудничества. Все УТС приняты заказчиком и
особенности эксплуатации и боевого использова- введены в эксплуатацию, большинство приняты
ния конкретных образцов вооружения и военной на снабжение. Помимо опытных образцов, на
техники (ВВТ). Это определяет интеграционные флоты и в военно-морские учебные заведения по процессы, направленные на объединение отдель- ставлено 76 серийных образцов УТС различного
ных специализированных и тактических тренаже- функционального назначения.
ров в тренажерные комплексы (ТК), функциони- НИИ ЦПС имеет богатый опыт разработки и
рующие под единым управлением на единой так- ввода в эксплуатацию как тактических и специа тической обстановке. лизированных тренажеров, так и ТК. Специали Требуется переход от производства отдельных стами предприятия разработан общий подход к
УТС к созданию интегрированных учебно- построению архитектуры распределенного моде тренировочных комплексов, которые позволяли лирования таких систем, как программные ими-
бы обеспечивать все этапы обучения и виды бое- таторы средств ВВТ, специализированные и так вой подготовки (специальная, общая, тактическая, тические тренажеры, и к их интеграции в ТК. В
борьба за живучесть), начиная с теоретического отдельных случаях данный подход позволяет ор обучения с использованием автоматизированных ганизовывать тактические тренажеры в рамках ТК
систем обучения (АСО) и практической (опера- за счет объединения различных АРМ обучающихся
торская, техническое обслуживание) подготовки (АРМО) из состава специализированных тренаже на специализированных тренажерах и заканчивая ров с целью формирования командных пунктов и
обучением на тактических тренажерах по отра- боевых постов для отработки тактических задач в
ботке слаженности боевых расчетов (в том числе и составе боевого расчета. В основе этого подхода
корабельного боевого расчета (КБР)) и экипажа в лежат модульная организация ПО и строгая струк целом при решении как тактических задач, так и туризация построения каждого имитатора, как и
задач борьбы за живучесть. Особенно остро дан- тренажера в целом, с максимальной унификацией
ная проблема стоит при обеспечении подготовки компонентов.
экипажей надводных кораблей. При разработке систем распределенного моде Обретая и совершенствуя опыт в тренажеро- лирования всегда встает вопрос выбора метода
строении, НИИ «Центрпрограммсистем» (НИИ информационного обмена: централизованного с
ЦПС), г. Тверь, за последние пятнадцать лет само- выделением сервера или децентрализованного,
стоятельно, а также совместно с предприятиями при котором функции моделирования распределе ОПК в Санкт-Петербурге (например, ЦКБ МТ ны по сети. Поскольку создать полностью распре «Рубин», СПМБМ «Малахит», концерн «НПО деленную систему моделирования в режиме ре «Аврора», концерн «Океанприбор», «Транзас», ального времени для тренажера практически не фирма «Пассат» и др.) и в Москве (в частности, возможно, на практике используются комбинации
6
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
различных методов обмена. Так, например, моде лирование и синхронизация тактической обста- ВМК
новки, службы времени, управление ходом трени ровки выполняются централизованно на вычисли тельно-моделирующем комплексе (ВМК), а задачи
Исполнительная Библиотека
имитационного моделирования, присущие кон кретным средствам ВВТ, на АРМО при распреде- система имитационных
моделей
лении организации их взаимодействия [1].
Построение единой информационно-модели- Диспетчер Сервисы
рующей среды и обеспечение единого управления Сервисы
на основе архитектуры распределенного модели рования – главная проблема при интеграции в ТК
УТС различного функционального назначения. Рис. 1. Структура ВМК
Центральным звеном ТК является аппаратно программный комплекс руководства обучением и Диспетчер реализует цикл имитации в ходе
комплексирования (АПК РОК) УТС (разработка проведения тренировки, то есть определяет ос НИИ ЦПС). В состав АПК РОК входят централь ные пост руководства обучением (ЦПРО) и ВМК новной такт моделирования. Значение такта моде (ЦВМК). Основные проблемы при создании ТК лирования конкретной модели может значительно
отличаться от величины такта диспетчера. Моде связаны с разработкой и выполнением проектных
лирование скоростных объектов (самолет, ракета,
решений по ВМК. Архитектура ВМК составных
торпеда и т.п.) может потребовать выполнения с
частей ТК должна строиться по тем же правилам тактом, равным такту диспетчера, а для других
(стандартам), что и архитектура ЦВМК. объектов (корабль, судно, подводная лодка т.п.)
ВМК – основной компонент АПК РОК, кото интервал моделирования может быть значительно
рый определяет архитектуру распределенной сис увеличен. Время начала (продолжения, оконча темы имитационного моделирования для построе ния единой информационно-моделирующей среды ния) выполнения конкретной модели определяет
ТК. диспетчер в ходе такта моделирования. В процес се имитации модель имеет возможность менять
ВМК предназначен для выполнения следую- значение требуемого такта моделирования.
щих функций:
– инициализация системы моделирования, за- За одну итерацию цикла диспетчер выполняет
следующие действия:
грузка задания на тренировку; – определяет текущее время моделирования
– имитационное моделирование объектов,
обстановки и интервал времени, прошедшего с
процессов и явлений тактической обстановки с момента последнего расчета;
использованием информации, полученной из дру- – обрабатывает сетевые команды, поступив гих УТС; шие с момента предыдущей итерации;
– предоставление сведений о результатах мо- – осуществляет имитацию моделей, времен делирования на различные узлы вычислительной ной интервал для которых с момента последнего
сети, в том числе на интегрируемые УТС; моделирования достиг значения, указанного самой
– управление процессом моделирования моделью при регистрации функции, или превысил
(пуск, останов, скачок, ускоренный масштаб вре- его;
мени); – синхронизирует состояние времени и моде – протоколирование процесса моделирова- лей с другими сетевыми узлами ТК.
ния; Сервисы ВМК, предоставляющие функции
– сохранение информации, необходимой для двух видов – информационные и управляющие
воспроизведения тактической обстановки; (функции-команды), образуют группы сервисов
– воспроизведение тактической обстановки в
ходе разбора. моделей, состава тренажера, времени, тактической
Часть функций ВМК связаны с моделировани- обстановки, картографической информации, сете вого взаимодействия моделей.
ем объектов, процессов, явлений, другая часть – с
С помощью информационных функций можно
обеспечением управления и документирования
тренировочного процесса. получать текущие данные самого разного рода
В состав ВМК (рис. 1) входят исполнительная (время и его состояние, состояние тактической об система и библиотека имитационных моделей. становки, состав комплекса, набор моделей, дос тупных к добавлению в тактическую обстановку,
Исполнительная система, состоящая из дис- и т.д.). С помощью функций-команд можно изме петчера и набора сервисов, обеспечивает загрузку нять тактическую обстановку, параметры трени моделей из библиотеки и их инициализацию, син- ровки или обеспечивать сетевое взаимодействие.
хронизацию времени, взаимодействие моделей, Функционирование ВМК организовано по
загрузку/сохранение состояния моделей. принципу «клиент-сервер».
7
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
Сервер ВМК решает следующие задачи: ВМК должен обеспечить централизованное
– инициализация системы моделирования (на моделирование тактической обстановки на едином
основе задания на тренировку); информационном поле и предоставить интегри – управление единым временем; руемым УТС необходимые данные по тактической
– добавление и удаление имитационных мо- обстановке и состоянию тренировки.
делей. Моделирование тактической обстановки пред Клиенты ВМК по запросу или по рассылке по- полагает имитацию широкого спектра разнород лучают необходимую информацию от сервера. ных объектов, процессов и явлений. Перечень
Сервер и клиенты ВМК реализуются в виде дина- объектов моделирования нестабилен и может быть
мической библиотеки (DLL), которая использует- расширен в процессе разработки, сопровождения
ся различными приложениями (ПРО, АРМО или или модернизации. Требования к адекватности
ВМК низшего уровня). Приложение получает моделей могут уточняться, что влечет за собой
право доступа ко всем сервисам ВМК, которые доработку моделей. Некоторые объекты могут вы предоставляют ему информационные и управ- ступать в роли как активных (модель предназна ляющие функции. С использованием информаци- чена для объединения АРМО тренажера для кон онных функций приложение может получать раз- кретного проекта), так и пассивных ОТО (надвод личные текущие данные (время и его состояние, ный корабль, подводная лодка, самолет, вертолет),
состояние тактической обстановки, состав трена- следовательно, им необходимо несколько отдель жера, набор моделей, доступных к добавлению в ных реализаций моделей. Некоторые модели тре тактическую обстановку, и т.д.). С помощью буют значительных вычислительных ресурсов и
функций-команд приложение может изменять могут располагаться на отдельных выделенных
тактическую обстановку или параметры трени- серверах, а не на сервере ВМК.
ровки. Для этого клиент ВМК формирует функ- К системе моделирования выдвигаются сле цию-команду и отправляет запрос на сервер ВМК. дующие требования:
На сервере выполняются соответствующие запро- – масштабирование (возможность расшире су действия, после чего результат выполнения ния номенклатуры моделируемых ОТО);
рассылается всем клиентам ВМК. Приложение – гибкость (возможность модификации от взаимодействует с ВМК через сервисы, благодаря дельных моделей, не затрагивая другие компонен чему оно избавлено от деталей сетевого обмена. ты системы);
На рисунке 2 изображена схема взаимодейст- – эффективно распределенное моделирование
вия ЦВМК и ЦПРО, входящих в состав АПК РОК, (возможность моделирования различных объектов
с составными частями ТК, которые представлены на разных машинах сети);
на рисунке как АРМО и ВМК. – существование альтернативных моделей
одного объекта.
Система моделирования предполагает макси Приложение ЦВМК
мальное отделение моделей от остальных компо нентов системы и формализацию способов взаи Сервер ВМК модействия моделей. Исполнительная система
располагает минимальным объемом информации
о моделях (фактически только имя), благодаря че му может работать с произвольным составом мо делей (за счет этого возможно масштабирование
Клиент 1 Клиент 2 Клиент 3 Клиент m системы). Моделирование тактической обстанов ВМК ВМК ВМК ВМК ки с точки зрения ВМК – это процесс взаимодей ствия моделей, причем способ взаимодействия
Прило- Прило- Прило- определяется самими моделями.
Прило жение жение жение жение Модели организованы в единую иерархиче ЦПРО АРМО 1 ВМК 1 ВМК n скую структуру с произвольным числом уровней.
Вершиной иерархии является модель тактической
обстановки, в которую в качестве дочерних эле Рис. 2. Взаимодействие АПК РОК ментов включаются модели ОТО и групповых
с использованием клиента ВМК формирований. Дочерние элементы модели объ ектов – это модели отдельных средств обнаруже Библиотека имитационных моделей предна- ния, комплексов вооружения. Иерархическая
значена для обеспечения системы моделирования структура моделей обеспечивает механизм по и состоит из модулей, в которых реализованы мо- строения сложных моделей ОТО с использовани дели объектов тактической обстановки (ОТО), ем набора более простых, при этом количество
физических полей, формирований, процессов, яв- уровней структуры определяет глубину моделиро лений и т.п. вания.
8
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
На рисунке 3 показана иерархическая структу- объекта предоставляет данные о параметрах дви ра модели тактической обстановки, которая вклю- жения подводной лодки, состоянии и режимах
чает модели ОТО, формирований, физических по- функционирования ее технических средств и сис лей. тем ВВТ, данные об обнаруженных целях, о пара метрах гидроакустических и радиолокационных
Модель тактической обстановки полей и другие посредством реализации соответ ствующих интерфейсов. В целом модель активно го объекта должна реализовывать все интерфейсы
Поисково- пассивного объекта, а также и свои специфиче ские.
ударная НК 4 ПЛ ГА поле РЛ поле
группа Отдельное решение связано с моделями груп повых формирований. Модель формирования
управляет группой объектов на протяжении всей
НК1 НК2 НК3 Вертолет тренировки, обеспечивая решение задач пере строений, совместного маневрирования, исполь зования оружия, средств ВВТ, противоракетной и
противолодочной обороны и т.п. Для этого модели
ГАС РЛС БИУС Штурманское Система предоставляется пользовательский интерфейс
вооружение оружия управления формированием с ПРО.
Все модели регистрируются в БД моделей, ко Рис. 3. Иерархическая структура модели торая предназначена для хранения перечня моде тактической обстановки лей и значений их редактируемых параметров.
Параметры модели, конкретизирующие модель,
Каждая модель строится по принципу «клиент- передаются модели при их добавлении в тактиче сервер», то есть реализует возможность функцио- скую обстановку. Поскольку параметры каждой
модели специфичны и определяются разработ-
нирования в двух режимах, за счет чего достига- чиком, функция редактирования параметров
ется гибкое конфигурирование процесса модели рования. Сервер модели может располагаться на возлагается на сами модели. Для этого модели
любом узле сети, а на остальных узлах размеща- предоставляется пользовательский интерфейс ре ются клиенты модели, которые предоставляют дактирования параметров с ПРО. Интерфейсы по зволяют
пользователям (приложениям) возможность полу- – получать данные о состоянии модели (на чения результатов моделирования и право переда- пример текущие параметры движения);
вать запросы (функции-команды) серверу модели.
– передавать модели команды для исполне Назначение сервера и размещение клиентов моде- ния (например изменить режим работы средств
ли определяются при инициализации системы мо- ВВТ);
делирования на основе задания на тренировку. – получать оконный пользовательский ин Назначения серверов моделей конкретным узлам
записываются в отдельный конфигурационный терфейс модели для просмотра текущих парамет файл. ров и управления моделью.
Система моделирования позволяет распреде- Комплексирование УТС ТК в случае, когда
лять модели между вычислительными узлами се- ПО ВМК и ПРО УТС построены идентично ПО
ти. Таким образом, ВМК может распределять на- АПК РОК, осуществляется достаточно просто.
грузку, а также работать с объектами, которые Это должно происходить, когда ТК разрабатыва моделируются на АРМО или других УТС. ется по единому техническому заданию и нет не Рассмотрим пример реализации модели актив- обходимости интегрировать УТС, созданные раз ного ОТО – подводной лодки [2]. АРМО реализу- личными предприятиями по отдельному техниче ют соответствующие пульты управления систем скому заданию.
ВВТ и технических средств конкретного проекта. При комплексировании УТС ТК необходимо
Сервер модели активного объекта обычно разме- решить следующие задачи:
щается на одном из АРМО или отдельном сервере. – синхронизация модельного и астрономиче Сервер модели осуществляет взаимодействие с ского времени комплексируемых тренажеров;
АРМО, которое может быть реализовано любым – передача данных о состоянии тренировки;
способом на усмотрение разработчика модели. – формирование задания на тренировку и пе Взаимодействие сервера с АРМО может быть ана- редача информации о состоянии тактической об логично его взаимодействию с ВМК и ПРО. Для становки на тренажеры;
реализации необходимо только использование – задание параметров начального состояния
клиента ВМК на АРМО. Клиент ВМК, располо- АРМО тренажеров;
женный на АРМО, будет содержать в себе клиента – передача данных о состоянии АРМО на
модели активного объекта. Модель активного ЦВМК.
9
Программные продукты и системы № 2, 2013 г.
На рисунке 4 представлена схема комплекси- ВМК. С помощью окна, которое предоставляет
рования УТС ТК. клиентская копия модели активного объекта,
обеспечиваются возможность задания параметров
АПК РОК начального состояния АРМО и отображение те кущего состояния АРМО (УТС 1) на ЦПРО.
Прило-
Прило- Серверы
жение Клиенты В случае необходимости комплексирования с
жение
моделей
ЦПРО моделей ТК УТС (тренажеры, ТК и др.), разработанные с
ОТО ЦВМК ОТО
отличающимися от рассмотренных выше архитек турой и принципами моделирования, требуют до Клиент Клиент
полнительного программного приложения (услов активной активной
ное наименование «шлюз»), для размещения ко Клиент модели Сервер модели
торого обычно необходима отдельная ПЭВМ.
ВМК подводной ВМК подводной
лодки лодки Для организации обмена между шлюзом и цен тральным ВМК АПК РОК в состав шлюза вклю чается клиент ВМК АПК РОК, а для организации
обмена между шлюзом и ВМК комплексируемого
Клиент Клиент УТС – клиент ВМК УТС.
ВМК ВМК
Клиент ВМК АПК РОК получает информацию
Сервер Клиент от центрального ВМК АПК РОК, преобразует ее и
Прило- Прило активной передает клиенту ВМК УТС. От него информация
жение активной жение
модели уходит на ВМК УТС, который работает в сервер ВМК 1 модели ВМК k
подводной
ном режиме, а затем рассылается на составные
подводной лодки части УТС.
лодки
Дополнительно для АПК РОК разрабатывается
модель активного объекта комплексируемого
Клиенты мо- Клиенты мо- УТС. При формировании задания на совместную с
делей ОТО делей ОТО
УТС тренировку с использованием этой модели на
ПРО 1 Сервер ПРО k Сервер
ВМК 1 ВМК k ТК будет задаваться исходное состояние активно го объекта. Во время тренировки такая модель
АРМО 1 АРМО 1 обеспечит мониторинг на ТК состояния данного
активного объекта, сервер этой модели активного
УТС 1 УТС k объекта должен входить в состав шлюза. На узлах
АРМО i АРМО n АПК РОК, а также на других составляющих ТК
располагаются клиентские копии модели. Сервер
модели будет получать информацию о состоянии
Рис. 4. Схема комплексирования УТС ТК активного объекта из комплексированного УТС и
рассылать ее своим клиентам.
ЦВМК работает в серверном режиме (сервер Таким образом, ТК и УТС будут функциони ровать под общим управлением в единой инфор ВМК), ведет модельное и астрономическое время,
мационно-моделирующей среде.
отрабатывает команды управления тренировкой и
транслирует всю необходимую информацию на Опыт разработки различных УТС, в том числе
ВМК УТС, которые взаимодействуют с АПК РОК и ТК для подготовки подводников, позволил НИИ
в клиентском режиме (клиент ВМК). ЦПС выработать общие принципы и подходы к
Для обеспечения возможности задания исход- решению задач как создания новых ТК по едино му техническому заданию, так и интеграции ранее
ного состояния моделируемых отдельными тре нажерами активных объектов (на схеме подводной разработанных УТС в ТК. Специалисты предпри ятия также осуществляют интеграцию в единую
лодки) в состав библиотеки ЦВМК помещается
информационно-моделирующую среду и функ полный комплект моделей активных объектов.
циональное ПО образцов ВВТ (изделие «Лесоруб Сервер активного объекта запускается на том УТС
(на схеме УТС 1), которое его моделирует. На 11430», совместная с ЗАО «Фирма «Пассат» и
всех прочих узлах сети (АПК РОК и других УТС) НПО «Марс» разработка УТС для подготовки
запускаются клиенты этой модели. Серверы моде- экипажа корабля проекта 11430 для военно морских сил Индии).
лей пассивных ОТО (взаимодействующие силы,
При интеграции необходимо решить проблему
силы противника и др.) запускаются на АПК РОК,
урегулирования отношений различного типа и
а все УТС, имеющие копии этих моделей, работа уровня в области создания ТК. На нижнем уровне
ют в режиме клиента модели. Работая в единой
информационно-моделирующей среде, серверы это касается отдельных программ, каждая из кото рых должна быть понятной другой. На верхнем –
моделей синхронизируют данные со своими кли ентами посредством сервиса, предоставляемого вопрос взаимоотношений предприятий-разработ
10