Разнородная техника в авиакосмической отрасли «найдет общий язык» благодаря межтехнологическим мостам — специальным переходникам-преобразователям, созданным в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения (ГУАП). Разработка поможет объединять в одну систему устройства разных поколений и с отличающимися интерфейсами, что облегчит внедрение новых технологий, позволит унифицировать оборудование и упростит реализацию концепции «бесшовного неба». О технологии корреспонденту «Научной России» рассказал директор Центра аэрокосмических исследований и разработок ГУАП кандидат технических наук Валентин Леонидович Оленев.
«Ключевая задача наших мостов — “состыковка” в единую сеть устройств, использующих различные технологии связи. Внутри переходника с помощью программных либо аппаратных средств прописан определенный протокол. Такой переходник подобен переводчику: он преобразует один формат данных в другой, соединяя части сети, работающие по разным стандартам, — объяснил В.Л. Оленев. — Получается, что устройство “думает”, что функционирует в обычном режиме и “говорит на языке” обычной для себя сети, в то время как мост передает эти данные в другую сеть. Подобные преобразователи можно адаптировать как для проводных, так и для беспроводных технологий».
Один преобразователь может избавить от необходимости заменять десятки работающих систем при внедрении нового оборудования. Для аэрокосмической отрасли эта возможность очень важна.
«К настоящему времени мы разработали прототипы межтехнологических мостов, позволяющие “стыковать” многочисленные проводные технологии передачи данных на борту летательного аппарата, использующие разные протоколы, — сказал В.Л. Оленев. — Оборудование от разных производителей основано на различных технологиях, и эта неоднородность существенно тормозит развитие летательных и космических аппаратов. Кроме того, в отрасли создаются новые, более высокоскоростные решения. В этой работе участвует и наш университет. Переход со старых решений на новые должен быть максимально быстрым и беспроблемным, поэтому аэрокосмическая индустрия очень неохотно переходит на новые стандарты из-за чересчур больших затрат времени, сил, и средств. Наша разработка замечательна тем, что можно создать принципиально новую, высокоскоростную бортовую или межбортовую сеть и при помощи одной маленькой коробочки подключить к ней устройства, работающие по старой технологии, без необходимости их переделывать и с возможностью проверить инновацию в экспериментальном режиме».
Директор Центра аэрокосмических исследований и разработок ГУАП кандидат технических наук Валентин Леонидович Оленев.
Фото: ГУАП
Мосты-переходники — находка и для производителей. Вместо того чтобы сертифицировать много устройств, можно изготовить одно и снабдить его необходимыми переходниками, чтобы новинка могла встроиться в любую техническую систему.
«Сама концепция переходников между различными технологиями не уникальна, но обычно подобные мосты производятся в частном порядке внутри отдельных компаний. Изготовление этих устройств на массовом уровне — достаточно большая редкость. В России это не практикуется в принципе», — добавил В.Л. Оленев.
Новые перспективы также очень важны на фоне развития концепции «бесшовного неба» — объединения в органичный взаимосвязанный комплекс наземных, воздушных и космических систем и технологий. Реализация этой идеи требует совмещения проводных и беспроводных (LoRa, Wi-Fi, LTE, GSM и др.) стандартов связи, и в этой области соответствующие преобразователи могут заменить множество дорогих терминалов. «Думаю, что подтвердить реализуемость концепции “бесшовного неба” на территории России (как минимум, на экспериментальном уровне) при использовании существующих мостов можно будет уже через один-два года. Для этого уже есть вся необходимая инфраструктура и полигоны, готовые к отработке технологии, — поделился мнением В.Л. Оленев. — Планируем продолжать развивать это направление в рамках проектно-образовательных интенсивов “Архипелаг”. Кроме того, в этом году в ГУАП открылась лаборатория, где как раз можно будет проводить испытания по “стыковке” между разными движущимися средствами. Таким образом, наш проект ждут очень интересные перспективы».
Во время испытаний мостов исследователи работали со стандартом бортовых сетей SpaceWire, разработанным и зарегистрированным сотрудниками ГУАП. Но ученые уверены, что созданная технология обладает более широкими возможностями и может пригодиться даже за пределами аэрокосмической отрасли.
К настоящему времени исследователи разработали межтехнологические мосты, позволяющие «стыковать» различные проводные технологии передачи данных на борту летательного аппарата.
Фото: cc0collection / фотобанк 123RF
«Основная сложность заключается в разработке конкретного протокола “стыковки”: нужно изучить две системы и найти способ связать их с помощью третьей технологии, “прошив” ее внутри моста, — подчеркнул В.Л. Оленев. — При этом нужно стремиться к тому, чтобы не просто создавать переходник с нуля под каждый запрос, а формализовать подход, чтобы при появлении новой технологии для нее можно было достаточно быстро и экономично получить соответствующий преобразователь. Сейчас мы как раз стремимся формализовать производственный процесс, чтобы максимально сократить путь от постановки задачи и изучения технологии до конкретной аппаратной реализации».
Представленные учеными экземпляры межтехнологических мостов уже фактически готовы к продаже. По словам В.Л. Оленева, интерес к технологии проявляют заказчики как в авиации, так и в космической отрасли. Ученые планируют разработать различные варианты переходников под наиболее востребованные сочетания стандартов. Среди задач — создание преобразователей для адаптации техники к беспроводным протоколам, таким как LoRa для связи между простыми системами на больших расстояниях, а также для «стыковки» проводных и беспроводных сетей. В дальнейшем новинку предстоит вывести на уровень массового производства.
«Первая сложность в работе над проектом заключалась в том, что изначально у нас не были освоены инжиниринговая и производственная части технологии. Нужно было собрать коллектив заинтересованных людей, обучить их необходимым компетенциям с привлечением коллег из других организаций, закупить нужное оборудование и буквально за полтора года с нуля организовать весь процесс производства, — заметил В.Л. Оленев. — Вторая сложность была связана с адаптацией к большому количеству коммуникационных технологий. Ранее мы занимались двумя-тремя из них, которые представляют собой нашу уникальную компетенцию на мировом уровне. К настоящему времени мы освоили множество существующих технологий передачи данных, и благодаря накопленному опыту нас уже не пугает необходимость изучения нового стандарта, описанного на 300–500 листах документации, и поиска способов его “стыковки” с другими системами. Конечно, если говорить о некоей сложной многоуровневой коммуникационной технологии, ее освоение все равно станет для нас определенным вызовом. Но, по крайней мере, теперь мы к этому готовы. У нас есть соответствующие компетенции и сотрудники университета, готовые участвовать в разных этапах разработок, что позволяет с уверенностью смотреть в будущее».
«Для линейки мостов для проводных решений нам осталось только спроектировать и изготовить финальный вариант корпуса, который должен быть удобным и эстетичным», — поделился В.Л. Оленев.
Источник изображения: ГУАП
Инновация развивается в рамках стратегического технологического проекта ГУАП «Мультипротокольные технологии обмена информацией и бесшовной связи» по программе Минобрнауки «Приоритет-2030».
«Наша главная гордость — то, что мы смогли организовать процесс создания межтехнологических мостов внутри университета. Конечно, важно отметить и научную составляющую проекта — часть самих технологий, которые мы “стыкуем”, разрабатывалась с нашим участием. Это направление традиционно развивается в нашем вузе в течение многих лет, — сказал В.Л. Оленев. — За период участия ГУАП в программе “Приоритет-2030” мы смогли закупить оборудование для монтажа печатных плат, научились самостоятельно проектировать эти платы, монтировать их, прошивать электронно-компонентную базу, писать специализированное программное обеспечение. Это открыло возможность доводить разработки до товарного вида. На мой взгляд, мы достаточно быстро освоили все этапы технологической цепочки производства одного моста вплоть до его продажи. Накопленный опыт позволяет нам спроектировать переходник под новую задачу примерно за два-три месяца. Для университета, ранее не занимавшегося подобной работой, это хороший результат».
В заключение ученый поделился планами по развитию проекта.
«Для линейки мостов для проводных решений нам осталось только спроектировать и изготовить финальный вариант корпуса, который должен быть удобным и эстетичным. Сейчас это наша основная задача. После этого мы уже будем готовы как к продаже переходников, так и к их внедрению в образовательный процесс, чем начинаем заниматься уже сейчас, обновляя учебные программы, — сообщил В.Л. Оленев. — Следующая ключевая задача — то, что мы начали делать в этом году в рамках нашей научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы: “стыковка” с беспроводными технологиями. Ранее мы не занимались подобными проектами, и здесь тоже есть определенные сложности и свои принципы передачи данных, но это решаемая и очень интересная для нашей команды задача. Реализация этой идеи позволит не только внедрять межтехнологические мосты внутри летательных аппаратов, но и выйти за пределы отдельного борта. Например, подобные системы могут способствовать развитию перспективных технологий лазерной связи для космических аппаратов».
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото на превью: ГУАП.
Источники изображений на странице: ГУАП, cc0collection / фотобанк 123RF.
