ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ «Разработка универсального сетецентрического программно-аппаратного комплекса с высокой степенью автономности, предназначенного для сбора и передачи потоковых и телеметрических данных, посредством самоорганизующихся беспроводных сетей ШПД, включающих спутниковый сегмент, с применением облачных вычислений и элементов искусственного интеллекта для построения опорной навигационно-сетевой инфраструктуры, обеспечивающей обнаружение заданных событий и коррекцию навигационных данных для глобальных систем позиционирования (ГЛОНАСС)", Этап 1 «Разработка концепции сетецентрического программно-аппаратного комплекса (ПАК). Проектирование ПАК в его аппаратной части. Разработка и изготовление функциональных модулей программно-аппаратного комплекса (ПАК) в составе устройств сбора, промежуточного хранения и первичной обработки данных, устройств обеспечения доступа в глобальные сети со спутниковой компонентой в составе: модем, абонентское устройство, концентратор. Представление прототипов набора датчиков измерения параметров окружающей среды, датчиков положения и позиционирования, датчиков уровня жидкости, датчиков давления, датчиков измерения скорости потока. Аппаратная интеграция функциональных модулей ПАК в единый аппаратный комплекс." (промежуточный)»

РЕФЕРАТ Выполнен Научно-технический отчет (НТО) по первому (промежуточному) этапу работы по теме: «Разработка универсального сетецентрического программно-аппаратного комплекса с высокой степенью автономности, предназначенного для сбора и передачи потоковых и телеметрических данных, посредством самоорганизующихся беспроводных сетей ШПД, включающих спутниковый сегмент, с применением облачных вычислений и элементов искусственного интеллекта для построения опорной навигационно-сетевой инфраструктуры, обеспечивающей обнаружение заданных событий и коррекцию навигационных данных для глобальных систем позиционирования (ГЛОНАСС)». НТО содержит: • 87 страниц; • 4 фотоиллюстрации; • 7 таблиц; • 15 рисунков. НТО состоит из: • 8 тематических разделов. Отчет имеет: • 7 приложений: o Приложение №1: Список радиоэлектронных компонентов для изготовления опытного комплекса (с индикативными ценами и перспективными поставщиками); o Приложение №2: Фотографический отчет о сборке и испытаниях опытного комплекса; o Приложение №3: Конструкторско-производственный архив; o Приложение №4: Описание полезной модели (РИД); o Приложение №5: Заключение о патентоспособности; o Приложение №6: Сводная таблица типономиналов интегральных микросхем для оценки процентного использования отечественной компонентной базы; o Приложение №7: Общая сводная таблица типономиналов электронных компонентов для оценки процентного использования отечественной компонентной базы. Ключевые термины: • ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, • СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, • СЕТЕЦЕНТРИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ, • БЕСПРОВОДНЫЕ ДАТЧИКИ, • САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СЕТИ СБОРА ДАННЫХ, • СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ, • Опорная навигационно-сетевая инфраструктура с обнаружением заданных событий и коррекцией навигационных данных для глобальных систем позиционирования (ГЛОНАСС), • Обучающие системы для среднего и профессионального образования. Основной целью проекта является разработка программно-аппаратного сетецентрического комплекса телеметрии, состоящего из модемов, датчиков сбора данных, подключенных к модемам, абонентских устройств, и концентраторов, обеспечивающих связность комплекса и беспроводной обмен данными, сервера хранения и обработки данных, доступного через глобальные сети, передача данных на который устанавливается через концентраторы, и абонентского терминала, предназначенного для настройки и управления комплексом, подключение которого возможно к устройствам комплекса как проводным, так и беспроводным способом. Для достижения поставленной цели используются следующие технологии и методы: • Технологии цифровых распределенных радиосетей, технологии широкополосных сетей, спутниковые модули связи для обеспечения интеграции в глобальные сети через спутниковые сегменты, сотовые модули связи для обмена данными через мобильные сети 3G и 4G, коммуникационные технологии для частных самоорганизующихся сетей широкополосной связи (Xbee DigiMESH), общедоступные протоколы широкополосного обмена данными (WiFi), технологии беспроводной передачи Bluetooth; • Создание алгоритмов и аппаратной базы для реализации распределенной сети с настраиваемой структурой и дублированием каналов связи; разработка алгоритмов подсистем управления оборудованием и исполнительными устройствами в составе единой платформы. Целью 1-ого этапа, согласно Техническому заданию и Календарному плану, являются: • Разработка концепции сетевого программно-аппаратного комплекса (ПАК); • Проектирование ПАК в его аппаратной части; • Разработка и изготовление функциональных модулей ПАК в составе устройств сбора, промежуточного хранения и первичной обработки данных, устройств обеспечения доступа в глобальные сети со спутниковой компонентой, набора датчиков измерения параметров окружающей среды, датчиков положения и позиционирования, датчиков уровня жидкости, датчиков давления, датчиков измерения скорости потока. В ходе выполнения 1-ого этапа работы были решены следующие задачи: • Разработаны интегрированные в аппаратный комплекс образцы устройств функциональных модулей программно-аппаратного комплекса (ПАК) в составе устройств сбора, промежуточного хранения и первичной обработки данных, устройств обеспечения доступа в глобальные сети со спутниковой компонентой в составе: модем, абонентское устройство, концентратор. • Разработаны интегрированные в аппаратный комплекс прототипы набора датчиков измерения параметров окружающей среды, датчиков положения и позиционирования, датчиков уровня жидкости, датчиков давления, датчиков измерения скорости потока. • Разработаны и изготовлены корпусные решения для функциональных модулей комплекса: корпус модема, корпус абонентского устройства, корпус концентратора. • Разработаны и изготовлены платы электронных изделий функциональных модулей комплекса: платы модема, платы абонентского устройства, платы концентратора. • Проведена успешная сборка демонстрационной модели комплекса в составе: набор датчиков измерения параметров окружающей среды, датчики положения и позиционирования, датчик уровня жидкости, датчик давления, датчик измерения скорости потока, одно (1) исполнительное устройство с обратной связью, один (1) спутниковый модем в составе комплекса, антенный комплекс, источники питания для всех энергопотребляющих устройств комплекса, два (2) модема, одно (1) абонентское устройство, один (1) концентратор, один (1) демонстрационный абонентский терминал, доступ к виртуальному серверу сбора данных. • Созданы цифровые модели соответствующих физических устройств (ГОСТ 2.052). • Сформирована проектная документации аппаратной комплекса, необходимая для создания опытных образцов оборудования. • Для формирования РИД разработаны и представлены данные для заявки на полезную модель. • Решены вопросы импортозамещения (доля отечественных радиоэлектронных компонентов в созданном решении превышает 70%), для чего проведена объемная работа по подбору, тестированию и верификации радиоэлектронных компонентов и иных покупных комплектующих изделий (ПКИ) отечественного производства, применяемых в создании комплекса. Работа проведена в соответствии с методиками, предусмотренными ГОСТ, с учетом требований по надежности и отказоустойчивости. Отчет содержит 8 тематических разделов: В первом разделе («Разработка концепции сетецентрического программно-аппаратного комплекса (ПАК)») представлены теоретические основы работы и сравнительный анализ функционала различных беспроводных комплексов телеметрии, методика верификации радиоэлектронных компонентов и ПКИ. Результатом является обоснование выбранных подходов и технико-технологических решений для реализации задач проекта. Во втором разделе («Проектирование ПАК в его аппаратной части») представлен процесс проектирования и создания проектно-конструкторской документации ПАК. В третьем разделе («Разработка и изготовление функциональных модулей ПАК в составе устройств сбора, промежуточного хранения и первичной обработки данных, устройств обеспечения доступа в глобальные сети со спутниковой компонентой, набора датчиков измерения параметров окружающей среды, датчиков положения и позиционирования, датчиков уровня жидкости, датчиков давления, датчиков измерения скорости потока») представлены разработка и создание аппаратной части комплекса ПАК СКТ в составе физических устройств сбора, промежуточного хранения и первичной обработки данных, устройства обеспечения доступа в глобальные сети со спутниковой составляющей, датчиков и периферийных устройств, антенных комплексов, источников питания аппаратуры, устройств, обеспечивающих целостность и связность сетецентрической системы комплекса. Представлена, также, демонстрационная модель комплекса и ее состав. В четвертом разделе («Аппаратная интеграция функциональных модулей ПАК в единый аппаратный комплекс») представлен процесс интеграции созданного оборудования в работоспособный комплекс, определены требования к данному процессу, включая состав дополнительного оборудования и его параметры. В пятом разделе («Исходные данные для формирования РИД») представлены данные для формирования РИД по первому этапу проекта в виде заявки на полезную модель. В шестом разделе приведены заключительные соображения по итогам проделанной работы и рассмотрены дальнейшие перспективы проекта. В седьмом разделе содержится список применяемых в отчетной документации сокращений. В восьмом разделе содержится список использованной литературы. Результаты: В ходе выполнения НИОКР была достигнута цель первого этапа и выполнены все поставленные по этапу задачи: • Спроектированы физические устройства комплекса, обеспечивающие работу распределенной телеметрической сети: модемы, абонентские устройства, концентраторы, представленные в виде цифровых моделей. • Создано демонстрационное (интегрированное) решение комплекса, с долей отечественной электронной компонентной базы превышающей 70% (с датчиками, периферийными устройствами и устройствами хранения и обработки данных в составе: набор датчиков измерения параметров окружающей среды, датчики положения и позиционирования, датчик уровня жидкости, датчик давления, датчик измерения скорости потока, одно исполнительное устройство с обратной связью (сервопривод), один спутниковый модем в составе комплекса, антенный комплекс передающих устройств, необходимые источники питания, пять модемов, одно абонентское устройство, один концентратор, один абонентский терминал, виртуальный сервер. • Проведен анализ и представлены данные для формирования заявки на РИД в виде полезной модели сетецентрического комплекса телеметрии.