RU2559872C1 - Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft - Google Patents
Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559872C1 RU2559872C1 RU2014112740/11A RU2014112740A RU2559872C1 RU 2559872 C1 RU2559872 C1 RU 2559872C1 RU 2014112740/11 A RU2014112740/11 A RU 2014112740/11A RU 2014112740 A RU2014112740 A RU 2014112740A RU 2559872 C1 RU2559872 C1 RU 2559872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- simulator
- complex
- training
- Prior art date
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики - космическому тренажеростроению, в частности, к наземным техническим средствам, предназначенным для профессиональной подготовки космонавтов (летчики-космонавты, бортинженеры, космонавты-исследователи и участники космического полета - космические туристы) Российских пилотируемых космических аппаратов (транспортный космический корабль «Союз-ТМА», орбитальные модули «Звезда», «Заря» и т.д. Российского сегмента Международной космической станции).The invention relates to the field of manned space exploration - space simulator building, in particular, to ground-based technical equipment intended for the professional training of astronauts (astronaut pilots, flight engineers, astronaut-researchers and space flight participants - space tourists) of Russian manned spacecraft (transport spacecraft Soyuz-TMA ”, orbital modules“ Star ”,“ Dawn ”, etc. of the Russian segment of the International Space Station).
Известен автоматизированный тренажерный комплекс (Патент РФ на изобретение №2234138 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ЭКИПАЖЕЙ КОРАБЛЕЙ, МПК 7: G09B 9/06, Патентообладатель: Войсковая часть 30895-111 (RU), содержащий комплект учебно-действующего образца автоматизированного рабочего места, установленного на качающейся платформе, комплект автоматизированных рабочих мест операторов, пост руководства обучением, вычислительно-модульный комплекс и систему обмена данными, при этом все элементы комплекса соединены между собой через локальную сеть.A well-known automated training complex (RF Patent for the invention No. 2234138 AUTOMATED TRAINING COMPLEX FOR PREPARING SHIP CREWS, IPC 7: G09B 9/06, Patent holder: Military unit 30895-111 (RU), containing a set of a training-operating model of an automated workstation, is installed swinging platform, a set of automated workstations for operators, a training management post, a computer-modular complex and a data exchange system, while all elements of the complex are interconnected through WLAN.
Также известна комплексная обучающая система (Патент РФ на полезную модель №24583 КОМПЛЕКСНАЯ ОБУЧАЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ, МПК 7: G09B 9/08, Патентообладатель: Елисеев Александр Викторович (BY)), содержащая рабочие места (РМ) управляющей наземной службы, одно и более РМ обучаемых летчиков, оборудованных на индивидуальных тренажерах, в реальных кабинах летательных аппаратов (ЛА), установленных на динамических платформах с возможностью перемещения в 2-3 плоскостях, оснащенных приборами контроля с дискретными органами управления, арматурой и органами управления непрерывного действия, связанными контактными устройствами с вычислительной локальной сетью в одном виртуальном поле событий и выводом информации на устройства визуализации, отличающаяся тем, что контактные устройства органов управления непрерывного действия выполнены в виде датчиков, каждый из которых последовательно связан с контроллерной системой, а комплексная обучающая система дополнительно снабжена вычислительным комплексом, содержащим РМ оператора с индивидуальным устройством визуализации, оборудованным центральным сервером с устройствами ввода-вывода информации и запоминающим устройством, включающим массив баз исходных данных, блок моделирования реальных процессов с устройствами моделирования и блок объективного контроля обучаемых, управляющим обменом информацией между локальными сетями, связывающими вычислительный комплекс с РМ обучаемых посредством параллельной связи центрального сервера с функционально-ориентированными серверами локальных сетей РМ обучаемых летчиков, РМ управляющей наземной службы, например РМ руководителя полетов, РМ руководителя зоны посадки, РМ группы наземного управления и РМ инструктора, а также локальной сетью РМ инспектора, при этом локальные сети включают последовательно соединенные с серверами вычислительные модули реализации сценариев тренировок и устройства визуализации, выполненные в виде индивидуальных экранов или системы мониторов, а обмен информации в локальных сетях и между функционально-ориентированными серверами осуществляется через центральный сервер.Also known is a comprehensive training system (RF Patent for Utility Model No. 24583 COMPLEX TRAINING SYSTEM FOR AVIATION SPECIALISTS, IPC 7: G09B 9/08, Patentee: Eliseev Alexander Viktorovich (BY), which contains workplaces (RM) of the managing ground service, one and more than RM trained pilots equipped with individual simulators in real cockpits of aircraft installed on dynamic platforms with the ability to move in 2-3 planes equipped with control devices with discrete controls, fittings and continuous controls associated with contact devices with a computing local area network in one virtual event field and outputting information to visualization devices, characterized in that the contact devices of continuous controls are made in the form of sensors, each of which is connected in series with the controller system, and the comprehensive training system is additionally equipped with a computer complex containing the operator’s PM with an individual visualization device equipped with a central server with information input / output devices and a storage device including an array of source data bases, a real-life modeling unit with simulation devices, and a student’s objective control unit that controls the exchange of information between local networks connecting the computing complex with the learner’s RM through parallel communication of the central servers with functionally oriented servers of local networks of the RM of trained pilots, RM of the control ground service, for example Flight manager’s RM, RM of the landing zone leader, RM of the ground control group and RM of the instructor, as well as the local network of the RM inspector, while the local networks include computing modules for implementing training scenarios and visualization devices made in the form of individual screens or a monitor system , and the exchange of information in local networks and between functionally oriented servers is carried out through a central server.
Общим недостатком данного комплекса и данной системы является неполный спектр задач, решаемых в процессе профессиональной подготовки корабельных и авиационных специалистов и, в частности, отсутствие в их составе учебных средств для теоретической и предтренажерной подготовки.A common drawback of this complex and this system is the incomplete range of tasks that are solved in the process of training naval and aviation specialists and, in particular, the lack of training aids for theoretical and pre-training training.
Известен тренажно-моделирующий комплекс «Ермак-27» для подготовки космонавтов по программе орбитальной станции «Мир» (см. Тренажерные комплексы и тренажеры. Технологии разработки и опыт эксплуатации / В.Е. Шукшунов, В.В. Циблиев, С.И. Потоцкий и др. Под ред. В.Е. Шукшунова. - М.: Машиностроение, 2005. - с.317-327), состоящий из комплексного тренажера базового блока орбитальной станции «Мир», комплексных тренажеров целевых орбитальных модулей «Квант», «Кристалл», «Квант-2», «Спектр» и «Природа», специализированных тренажеров главного поста управления базового блока орбитального комплекса «Мир», спускаемого аппарата транспортного корабля «Союз-ТМ», рабочего места телеоператора ручного управления базового блока орбитальной станции «Мир», комплекса средств шлюзования в скафандре «Орлан» и средства перемещения космонавта в открытом космосе «Летающее кресло». В тренажерном комплексе «Ермак-27» в качестве рабочих мест обучаемых космонавтов использованы полноразмерные макеты базового блока, целевых орбитальных модулей и спускаемого аппарата транспортного корабля, сопряженные с вычислительной системой с помощью терминальных комплектов устройств связи с объектом. Функционирование тренажеров комплекса «Ермак-27» обеспечивалось, так называемыми, «средствами коллективного пользования» из состава системы управления тренировкой, вычислительной системы, систем визуализации, имитации связи «Борт-земля» и электропитания.The well-known simulator-complex “Ermak-27” for training astronauts according to the program of the Mir orbital station (see Training complexes and simulators. Development technologies and operating experience / V.E. Shukshunov, V.V. Tsibliyev, S.I. Pototsky et al. Edited by VE Shukshunov. - M .: Mashinostroenie, 2005. - p. 317-327), consisting of a complex simulator of the base unit of the Mir orbital station, complex simulators of the target quantum orbital modules "Quant", "Crystal", "Quantum-2", "Spectrum" and "Nature", specialized simulators of the main control post b the Azov block of the Mir orbital complex, the descent vehicle of the Soyuz-TM transport spacecraft, the workstation of the manual control teleoperator of the base unit of the Mir orbital station, the airborne shuttle locker complex Orlan and the astronaut’s astronaut’s moving spacecraft Flying Chair . In the Ermak-27 training complex, full-size models of the base unit, target orbital modules, and the descent vehicle of the transport ship, coupled to the computer system using terminal sets of communication devices with the object, were used as workstations for trained cosmonauts. The functioning of the simulators of the Ermak-27 complex was ensured by the so-called “collective use tools” from the training management system, computer system, visualization systems, imitation communication “Board-ground” and power supply.
Использование «средств коллективного пользования» помимо очевидных преимуществ (уменьшение стоимости, занимаемых площадей и трудоемкости технического обслуживания), наложило определенные ограничения на количество одновременно функционирующих тренажеров комплекса «Ермак-27». Кроме этого, существенными недостатками данного тренажерного комплекса является отсутствие в его составе учебных средств для теоретической и предтренажной подготовки.The use of "collective means" in addition to the obvious advantages (reducing the cost of space occupied and the complexity of maintenance) imposed certain restrictions on the number of simultaneously operating simulators of the Ermak-27 complex. In addition, a significant disadvantage of this training complex is the lack of training aids for theoretical and pre-training training.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран комплекс технических средств подготовки космонавтов учебной и тренажерно-стендовой базы ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» (ТСПК Центра), представленный на официальном Web-сайте: http://www.gctc.ru/ (см. Web-страницы: Карта сайта, http://www.gctc.ru/main.php?id=20. Комплексный тренажер «СМ», http://www.gctc.ru/main.php?id=138 и т.д. - доступны по состоянию на 20.01.2014.As a prototype of the invention, a set of technical means for training cosmonauts of the training and training-bench base of the Federal State Budget Scientific Institution Scientific Research Institute of CPC named after Yu.A. Gagarina ”(TSPK Center), presented on the official Web site: http://www.gctc.ru/ (see Web pages: Site map, http://www.gctc.ru/main.php?id= 20. The complex simulator "SM", http://www.gctc.ru/main.php?id=138, etc. - are available as of January 20, 2014.
ТСПК Центра включает в свой состав следующие основные объекты:TSPK Center includes the following main objects:
- Комплексный тренажер «СМ»;- Integrated simulator "SM";
- Комплексный тренажер «ФГБ»;- Integrated simulator "FGB";
- Специализированный тренажер «CO1»;- Specialized simulator "CO1";
- Комплексный тренажер «МЛМ»;- Integrated simulator "MLM";
- Специализированный тренажер «Телеоператор-2»;- Specialized simulator "Teleoperator-2";
- Специализированный тренажер «Выход-2»;- Specialized simulator "Exit-2";
- Комплексные тренажеры «ТДК-7СТ3», «ТДК-7СТ4»;- Complex simulators "TDK-7ST3", "TDK-7ST4";
- Специализированные тренажеры «Дон-Союз ТМА» и «Дон-Союз ТМА2»;- Specialized simulators Don-Soyuz TMA and Don-Soyuz TMA2;
- Стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности.- A stand for training crews of the international space station using elements of virtual reality.
Основным недостатком комплекса технических средств подготовки космонавтов по прототипу является то, что комплексные и специализированные тренажеры не имеют информационной взаимосвязи между собой и, по существу, функционируют автономно, что исключает возможность проведения совместных режимов тренировки, например, обучаемого экипажа в тренажерах орбитальных модулей МКС и обучаемого экипажа транспортного корабля «Союз-ТМА» (такая возможность предусмотрена только при комплексной работе двух специализированных тренажеров «Дон-Союз ТМА» и «Дон-Союз ТМА2», например, при отработке на них режима срочного покидания МКС экипажем на двух кораблях одновременно).The main disadvantage of the complex of technical equipment for training astronauts based on the prototype is that complex and specialized simulators do not have an informational relationship with each other and, in essence, operate autonomously, which excludes the possibility of conducting joint training modes, for example, of the trained crew in simulators of the ISS orbital modules and the learner crew of the Soyuz-TMA transport ship (such an opportunity is provided only for the integrated work of two specialized simulators Don-Soyuz TM A ”and“ Don-Soyuz TMA2 ”, for example, when working out on them the regime of urgent leaving the ISS by the crew on two ships simultaneously).
Кроме этого, в ТСПК Центра не предусмотрены:In addition, the TSPK Center does not provide for:
- возможность автоматизированного планирования процесса подготовки космонавтов;- the possibility of automated planning of the cosmonaut training process;
- технические средства для проведения теоретических занятий и самоподготовки;- technical means for conducting theoretical classes and self-training;
- возможность для широкого круга лиц доступа к интересующей информации и, в частности, оперативного контроля хода предтренажной подготовки и тренировок.- the opportunity for a wide range of people to access information of interest and, in particular, operational control of the course of pre-training preparation and training.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса технических средств подготовки космонавтов учебной и тренажерно-стендовой базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина».The aim of the invention is to expand the functionality of a complex of technical means for training astronauts at a training and training-bench base of the FSBI NII TsPK im. Yu.A. Gagarin. "
Поставленная цель достигается тем, что в интегрированный учебно-тренажерно-моделирующий комплекс для подготовки экипажей Российских пилотируемых космических аппаратов, включающий комплексные тренажеры «СМ» и «ФГБ», специализированные тренажеры «CO1» и «Телеоператор-2», комплексный тренажер «МЛМ», специализированный тренажер «Выход-2», комплексный тренажер «ТДК-7СТ4», специализированные тренажеры «Дон-Союз ТМА» и «Дон-Союз ТМА2», стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности, введены первый, второй, … «n-й» унифицированные автоматизированные рабочие места (АРМ), вычислительно-моделирующая система, включающая локальную вычислительную сеть серверного сегмента, массив вычислительных серверов, централизованную систему хранения данных, массив графических серверов, точку доступа к локальной вычислительной сети и локальную вычислительную сеть клиентского сегмента; первый, второй, … «m-й» персональный мобильный терминал; первый, второй, третий, четвертый и пятый клиентский сегмент локальной вычислительной сети; первый, второй, третий, четвертый и пятый клиентский сегмент локальной вычислительной сети, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый коммуникационный шлюз; комплексные тренажеры «Узловой модуль», «Малый исследовательский модуль МИМ1» и «Малый исследовательский модуль МИМ2»; функционально-моделирующие стенды «Орлан» и «Наука», стенд-тренажер «ВИН»;This goal is achieved by the fact that in the integrated training simulator complex for the training of crews of Russian manned spacecraft, including complex simulators "SM" and "FGB", specialized simulators "CO1" and "Teleoperator-2", a complex simulator "MLM" , specialized simulator “Vykhod-2”, complex simulator “TDK-7ST4”, specialized simulators “Don-Soyuz TMA” and “Don-Soyuz TMA2”, training stand for crews of the international space station using virtual real spans, the first, second, ... n-th unified workstations (AWS), a computer-modeling system, including a local area network of the server segment, an array of computing servers, a centralized data storage system, an array of graphic servers, an access point to the local a computer network and a local area network of a client segment; first, second, ... "m" personal mobile terminal; the first, second, third, fourth and fifth client segment of the local area network; the first, second, third, fourth and fifth client segment of the local area network, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth and sixteenth communication gateway; complex simulators “Nodal module”, “Small research module MIM1” and “Small research module MIM2”; functional modeling stands “Orlan” and “Science”, stand-simulator “VIN”;
к первому входу-выходу локальной вычислительной сети серверного сегмента подключен первый вход-выход массива вычислительных серверов, ко второму входу-выходу - вход-выход централизованной системы хранения данных, к третьему входу-выходу - первый вход-выход массива графических серверов;the first input-output of the array of computing servers is connected to the first input-output of the local area network of the server segment, the second input-output is the input-output of a centralized data storage system, and the third input-output is the first input-output of an array of graphic servers;
к первому входу-выходу локальной вычислительной сети клиентского сегмента подключен вход-выход первого унифицированного АРМ, ко второму входу-выходу - вход-выход второго унифицированного АРМ, … к третьему входу-выходу - вход-выход «n-го» унифицированного АРМ, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход массива вычислительных серверов, к пятому входу-выходу - второй вход-выход массива графических серверов, к шестому входу-выходу - четвертый вход-выход точки доступа к локальной вычислительной сети, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход первого клиентского сегмента локальной вычислительной сети, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход второго клиентского сегмента локальной вычислительной сети, к девятому входу-выходу - первый вход-выход третьего клиентского сегмента локальной вычислительной сети, к десятому входу-выходу - первый вход-выход четвертого клиентского сегмента локальной вычислительной сети, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход пятого клиентского сегмента локальной вычислительной сети;the input-output of the first unified workstation is connected to the first input-output of the local computer network of the client segment, the input-output of the second unified workstation is connected to the second input-output ... to the “input of the nth" unified workstation to the third input-output, to to the fourth input-output - the second input-output of the array of computing servers, to the fifth input-output - the second input-output of the array of graphic servers, to the sixth input-output - the fourth input-output of the access point to the local area network, to the seventh input-output - first entry exit q the first client segment of the local area network, to the eighth input-output - the first input-output of the second client segment of the local network, to the ninth input-output - the first input-output of the third client segment of the local network, to the tenth input-output - the first input - the output of the fourth client segment of the local area network, to the eleventh input-output - the first input-output of the fifth client segment of the local area network;
к первому входу-выходу точки доступа к локальной вычислительной сети подключен вход-выход первого персонального мобильного терминала, ко второму входу-выходу - вход-выход второго персонального мобильного терминала, … к третьему входу-выходу - вход-выход «m-го» персонального мобильного терминала:the input-output of the first personal mobile terminal is connected to the first input-output of the access point to the local computer network, the input-output of the second personal mobile terminal is connected to the second input-output, ... the m-th personal input-output is the third input-output mobile terminal:
ко второму входу-выходу первого клиентского сегмента локальной вычислительной сети подключен через первый коммуникационный шлюз комплексный тренажер «СМ», к третьему входу-выходу - через второй коммуникационный шлюз 20 комплексный тренажер «ФГБ», к четвертому входу-выходу - через третий коммуникационный шлюз специализированный тренажер «CO1», к пятому входу-выходу - через четвертый коммуникационный шлюз специализированный тренажер «Телеоператор-2»:the complex simulator “SM” is connected to the second input-output of the first client segment of the local area network via the first communication gateway, the “FGB” complex simulator 20 is connected to the third input-output - to the fourth input-output - through the third specialized communication gateway simulator "CO1", to the fifth input-output - through the fourth communication gateway, a specialized simulator "Teleoperator-2":
ко второму входу-выходу второго клиентского сегмента локальной вычислительной сети подключен через пятый коммуникационный шлюз комплексный тренажер «МЛМ», к третьему входу-выходу - через шестой коммуникационный шлюз комплексный тренажер «Узловой модуль», к четвертому входу-выходу - через седьмой коммуникационный шлюз комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ1», к пятому входу-выходу - через восьмой коммуникационный шлюз комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ2»;the MLM complex simulator is connected to the second input-output of the second client segment of the local area network through the fifth communication gateway, the node module complex simulator is connected to the third input-output - the complex input simulator to the fourth input-output the simulator “Small research module MIM1”, to the fifth input-output - through the eighth communication gateway, the complex simulator “Small research module MIM2”;
ко второму входу-выходу третьего клиентского сегмента локальной вычислительной сети подключен через девятый коммуникационный шлюз специализированный тренажер «Выход-2», к третьему входу-выходу - через десятый коммуникационный шлюз функционально-моделирующий стенд «Орлан»;the specialized Exit-2 simulator is connected to the second input-output of the third client segment of the local area network via the ninth communication gateway, and the Orlan functional-modeling stand is connected to the third input-output through the tenth communication gate;
ко второму входу-выходу четвертого клиентского сегмента локальной вычислительной сети подключен через одиннадцатый коммуникационный шлюз комплексный тренажер «ТДК-7СТ4», к третьему входу-выходу - через двенадцатый коммуникационный шлюз специализированный тренажер «Дон-Союз ТМА», к четвертому входу-выходу - через тринадцатый коммуникационный шлюз специализированный тренажер «Дон-Союз ТМА2»;the TDK-7ST4 integrated simulator is connected to the second input-output of the fourth client segment of the local area network via the eleventh communication gateway, the specialized Don-Soyuz TMA specialized simulator is connected to the third input-output through the twelfth communication gate, and through the fourth input-output the thirteenth communication gateway is a specialized simulator Don-Soyuz TMA2;
ко второму входу-выходу пятого клиентского сегмента локальной вычислительной сети подключен через четырнадцатый коммуникационный шлюз стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности, к третьему входу-выходу - через пятнадцатый коммуникационный шлюз функционально-моделирующий стенд «Наука», к четвертому входу-выходу - через шестнадцатый коммуникационный шлюз стенд-тренажер «ВИН».to the second input-output of the fifth client segment of the local area network is connected via the fourteenth communication gateway a training stand for the crews of the international space station using virtual reality elements, to the third input-output - through the fifteenth communication gateway, the function-modeling stand "Science", to the fourth entrance- exit - through the sixteenth communication gateway simulator “VIN”.
Причем, первый, второй, … «n-й» унифицированные АРМ реализованы на базе программно-аппаратных средств типа «тонкий клиент», а в качестве первого, второго, … «m-го» персонального мобильного терминала может быть использован ноутбук, планшетный компьютер или смартфон, имеющий встроенный адаптер подключения к беспроводной сети стандарта Wi-Fi, а соединение (подключение) персонального мобильного терминала к точке доступа к локальной вычислительной сети выполнено беспроводным по стандарту Wi-Fi.Moreover, the first, second, ... "n-th" unified workstations are implemented on the basis of thin-client type hardware and software, and a laptop, tablet computer can be used as the first, second, ... "m-th" personal mobile terminal or a smartphone that has a built-in adapter for connecting to a Wi-Fi standard wireless network, and the connection (connection) of a personal mobile terminal to an access point to a local area network is made wireless by Wi-Fi standard.
Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом комплексе, с целью повышения эффективности процесса подготовки космонавтов, с помощью вычислительно-моделирующей системы и коммуникационных шлюзов реализован многосторонний высокоскоростной обмен разнообразной информацией между централизованной системой хранения данных, унифицированными АРМ, тренажерами и функционально-моделирующими стендами учебной и тренажерно-стендовой базы.The essence of the invention lies in the fact that in the proposed complex, in order to increase the efficiency of the cosmonaut training process, a multilateral high-speed exchange of various information between a centralized data storage system, standardized workstations, simulators and functional modeling training stands is implemented using a computer-modeling system and communication gateways and training and bench base.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.
На фиг.1 представлена функционально-структурная схема интегрированного учебно-тренажерно-моделирующего комплекса для подготовки экипажей Российских пилотируемых космических аппаратов.Figure 1 presents the functional structural diagram of an integrated training simulator complex for training crews of Russian manned spacecraft.
Согласно фиг.1 комплекс включает первый 1, второй 2, … «n-й» 3 унифицированные автоматизированные рабочие места (АРМ), вычислительно-моделирующую систему 4, локальную вычислительную сеть серверного сегмента 5, массив вычислительных серверов 6, централизованную систему хранения данных 7, массив графических серверов 8, точку доступа к локальной вычислительной сети 9, локальную вычислительную сеть клиентского сегмента 10, первый 11, второй 12, … «m-й» 13 персональный мобильный терминал, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 клиентский сегмент локальной вычислительной сети, первый 19, второй 20, третий 21, четвертый 22, пятый 23, шестой 24, седьмой 25, восьмой 26, девятый 27, десятый 28, одиннадцатый 29, двенадцатый 30, тринадцатый 31, четырнадцатый 32, пятнадцатый 33 и шестнадцатый 34 коммуникационный шлюз, комплексные тренажеры «СМ» 35 и «ФГБ» 36, специализированные тренажеры «CO1» 37 и «Телеоператор-2» 38, комплексные тренажеры «МЛМ» 39, «Узловой модуль» 40, «Малый исследовательский модуль МИМ1» 41 и «Малый исследовательский модуль МИМ2» 42, специализированный тренажер «Выход-2» 43, функционально-моделирующий стенд «Орлан» 44, комплексный тренажер «ТДК-7СТ4» 45, специализированные тренажеры «Дон-Союз ТМА» 46 и «Дон-Союз ТМА2» 47, стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности 48, функционально-моделирующий стенд «Наука» 49 и стенд-тренажер «ВИН» 50.According to figure 1, the complex includes the first 1, second 2, ... "n-th" 3 unified workstations (AWS), computer-modeling system 4, a local computer network of a server segment 5, an array of computing servers 6, a centralized data storage system 7 , an array of graphic servers 8, an access point to the local area network 9, a local area network of the client segment 10, the first 11, the second 12, ... the "m" 13 personal mobile terminal, the first 14, the second 15, the third 16, the fourth 17 and fifth 18 client segment nt local area network, first 19, second 20, third 21, fourth 22, fifth 23, sixth 24, seventh 25, eighth 26, ninth 27, tenth 28, eleventh 29, twelfth 30, thirteenth 31, fourteenth 32, fifteenth 33 and sixteenth 34 communication gateway, complex simulators “SM” 35 and “FGB” 36, specialized simulators “CO1” 37 and “Teleoperator-2” 38, complex simulators “MLM” 39, “Nodal module” 40, “Small research module MIM1” 41 and "Small research module MIM2" 42, a specialized simulator "Exit-2" 43, functional model Orlan 44 booth, TDK-7ST4 45 complex simulator, Don-Soyuz TMA 46 and Don-Soyuz TMA2 47 specialized simulators, international space station crew training stand using virtual reality elements 48, functional modeling stand "Science" 49 and stand-simulator "VIN" 50.
К первому входу-выходу локальной вычислительной сети серверного сегмента 5 подключен первый вход-выход массива вычислительных серверов 6, ко второму входу-выходу - вход-выход централизованной системы хранения данных 7, к третьему входу-выходу - первый вход-выход массива графических серверов 8.The first input-output of the array of computing servers 6 is connected to the first input-output of the local area network of the server segment 5, the input-output of the centralized data storage system 7 is connected to the second input-output, and the first input-output of the array of graphic servers 8 is connected to the third input-output .
К первому входу-выходу локальной вычислительной сети клиентского сегмента 10 подключен вход-выход первого унифицированного АРМ 1, ко второму входу-выходу - вход-выход второго унифицированного АРМ 2, … к третьему входу-выходу - вход-выход «n-го» унифицированного АРМ 3, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход массива вычислительных серверов 6, к пятому входу-выходу - второй вход-выход массива графических серверов 8, к шестому входу-выходу - четвертый вход-выход точки доступа к локальной вычислительной сети 9, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход первого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 14, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход второго клиентского сегмента локальной вычислительной сети 15, к девятому входу-выходу - первый вход-выход третьего клиентского сегмента локальной вычислительной сети 16, к десятому входу-выходу - первый вход-выход четвертого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 17, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход пятого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 18.The input-output of the first unified workstation 1 is connected to the first input-output of the local area network of the client segment 10, the input-output of the second unified workstation 2 is connected to the second input-output ... to the “input of the nth" unified input-output AWP 3, to the fourth input-output - the second input-output of the array of computing servers 6, to the fifth input-output - the second input-output of the array of graphic servers 8, to the sixth input-output - the fourth input-output of the access point to the local area network 9 to the seventh input-output - the first in move-exit of the first client segment of the local area network 14, to the eighth input-output - the first input-output of the second client segment of the local area network 15, to the ninth input-output - the first input-output of the third client segment of the local area network 16, to the tenth input - output - the first input-output of the fourth client segment of the local area network 17, to the eleventh input-output - the first input-output of the fifth client segment of the local area network 18.
К первому входу-выходу точки доступа к локальной вычислительной сети 9 подключен вход-выход первого персонального мобильного терминала 11, ко второму входу-выходу - вход-выход второго персонального мобильного терминала 12, … к третьему входу-выходу - вход-выход «m-го» персонального мобильного терминала 13.The input-output of the first personal mobile terminal 11 is connected to the first input-output of the access point to the local area network 9, the input-output of the second personal mobile terminal 12 is connected to the second input-output, and the input-output “m- to the third input-output” th "personal mobile terminal 13.
Ко второму входу-выходу первого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 14 подключен через первый коммуникационный шлюз 19 комплексный тренажер «СМ» 35, к третьему входу-выходу - через второй коммуникационный шлюз 20 комплексный тренажер «ФГБ» 36, к четвертому входу-выходу - через третий коммуникационный шлюз 21 специализированный тренажер «CO1» 37, к пятому входу-выходу - через четвертый коммуникационный шлюз 22 специализированный тренажер «Телеоператор-2» 38.An integrated simulator 35 is connected to the second input-output of the first client segment of the local area network 14 through the first communication gateway 19, an FGB complex simulator 36 is connected to the third input-output through the second communication gate 20, and through the fourth input-output the third communication gateway 21 specialized simulator "CO1" 37, to the fifth input-output through the fourth communication gateway 22 specialized simulator "Teleoperator-2" 38.
Ко второму входу-выходу второго клиентского сегмента локальной вычислительной сети 15 подключен через пятый коммуникационный шлюз 23 комплексный тренажер «МЛМ» 39, к третьему входу-выходу - через шестой коммуникационный шлюз 24 комплексный тренажер «Узловой модуль» 40, к четвертому входу-выходу - через седьмой коммуникационный шлюз 25 комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ1» 41, к пятому входу-выходу - через восьмой коммуникационный шлюз 26 комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ2» 42.The MLM 39 integrated simulator 39 is connected to the second input-output of the second client segment of the local area network 15 through the fifth communication gateway 23, the node module 40 complex simulator 40 is connected via the sixth communication gateway 24, and the fourth input-output is connected to the fourth input-output through the seventh communication gateway 25 the complex simulator “Small research module MIM1” 41, to the fifth input-output - through the eighth communication gateway 26 the complex simulator “Small research module MIM2” 42.
Ко второму входу-выходу третьего клиентского сегмента локальной вычислительной сети 16 подключен через девятый коммуникационный шлюз 27 специализированный тренажер «Выход-2» 43, к третьему входу-выходу - через десятый коммуникационный шлюз 28 функционально-моделирующий стенд «Орлан» 44.To the second input-output of the third client segment of the local area network 16 is connected through the ninth communication gateway 27 the specialized simulator “Exit-2” 43, to the third input-output - through the tenth communication gateway 28 the functional-modeling stand “Orlan” 44.
Ко второму входу-выходу четвертого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 17 подключен через одиннадцатый коммуникационный шлюз 29 комплексный тренажер «ТДК-7СТ4» 45, к третьему входу-выходу - через двенадцатый коммуникационный шлюз 30 специализированный тренажер «Дон-Союз ТМА» 46, к четвертому входу-выходу - через тринадцатый коммуникационный шлюз 31 специализированный тренажер «Дон-Союз ТМА2» 47.The TDK-7ST4 45 complex simulator 45 is connected to the second input-output of the fourth client segment of the local area network 17 through the eleventh communication gateway 29, and the Don-Soyuz TMA 46 specialized simulator 46 is connected to the third input-output through the twelfth communication gateway 30, to the fourth I / O - through the thirteenth communication gateway 31 specialized trainer "Don-Soyuz TMA2" 47.
Ко второму входу-выходу пятого клиентского сегмента локальной вычислительной сети 18 подключен через четырнадцатый коммуникационный шлюз 32 стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности 48, к третьему входу-выходу - через пятнадцатый коммуникационный шлюз 33 функционально-моделирующий стенд «Наука» 49, к четвертому входу-выходу - через шестнадцатый коммуникационный шлюз 34 стенд-тренажер «ВИН» 50.To the second input-output of the fifth client segment of the local area network 18 is connected via the fourteenth communication gateway 32 the training stand for the crews of the international space station using virtual reality elements 48, to the third input-output - through the fifteenth communication gateway 33 the functional-modeling stand "Science" 49 , to the fourth input-output - through the sixteenth communication gateway 34 stand-simulator "VIN" 50.
Унифицированные АРМ 1-3 реализованы на базе программно-аппаратных средств типа «тонкий клиент» (например, типа «Dell Wyse Р25»), компьютерных LCD-мониторов (в зависимости от сложности решаемых задач, от одного до двух LCD-мониторов, а при необходимости, до 3-4 LCD-мониторов), клавиатуры и манипулятора «Мышь». В программно-аппаратных средствах «тонких клиентов» используется технология виртуализации рабочих мест, которая позволяет гибко распределять вычислительные ресурсы в соответствии с потребностями пользователя.Unified AWPs 1-3 are implemented on the basis of thin-client type software and hardware (for example, Dell Wyse P25 type), computer LCD monitors (depending on the complexity of the tasks, from one to two LCD monitors, and when if necessary, up to 3-4 LCD-monitors), keyboard and mouse. The software and hardware of thin clients use technology of virtualization of workplaces, which allows flexible distribution of computing resources in accordance with the needs of the user.
Унифицированные АРМ 1-3 предназначены для решения широкого круга задач, например, таких как: планирование (формирование скоординированных и взаимоувязанных по времени и ресурсам графиков выполнения всех этапов подготовки к полетам и расписаний использования объектов учебной и тренажерно-стендовой базы и т.д.); теоретическая подготовка (индивидуальное изучение разделов учебных дисциплин общекосмической подготовки), предтренажная подготовка (выполнение отдельных заданий и упражнений по самоподготовке), получение интересующей информации, например, о ходе и результатах тренировок (естественно, с защитой информации от несанкционированного доступа) и т.д.Unified workstations 1-3 are designed to solve a wide range of problems, for example, such as: planning (the formation of coordinated and time and resource-related schedules for completing all stages of flight preparation and schedules for using training and training facility facilities, etc.) ; theoretical training (individual study of sections of educational disciplines of general space training), pre-training preparation (performing individual tasks and exercises for self-training), obtaining information of interest, for example, on the progress and results of training (naturally, protecting information from unauthorized access), etc.
Вычислительно-моделирующая система 4 предназначена для интеграции в единый комплекс уже существующих тренажеров, а также для обеспечения возможности пополнения учебной и тренажерно-стендовой базы ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» новыми объектами (например, тренажеры «Пилотируемого транспортного корабля нового поколения», Орбитального модуля «НЭМ-1» и т.д.) с минимальными затратами ресурсов.Computing-modeling system 4 is intended for integration into a single complex of existing simulators, as well as to provide the possibility of replenishing the training and training-bench base of the Federal State Budget Scientific Institution Scientific Research Institute of CPC named after Yu.A. Gagarin ”with new facilities (for example, simulators of the“ New Generated Manned Transport Vehicle ”, the NEM-1 Orbital Module, etc.) with minimal resources.
Предполагается поэтапная реализация нескольких уровней интеграции.The phased implementation of several levels of integration is expected.
1 уровень. Для этого в централизованной системы хранения данных 7, входящей в состав вычислительно-моделирующей системы 4, сконцентрированы данные, которые могут быть условно разделены на функциональные модули учебной и тренажерно-стендовой базы, например, такие как: модуль управления (планирование и контроль процесса подготовки космонавтов), учебно-методические материалы, базы данных отряда космонавтов с результатами подготовки членов экипажей на тренажерах и функционально-моделирующих стендах, медиаконтент по космической тематике (фотоаудио-видеоматериалы) и т.д.1st level. To do this, in a centralized data storage system 7, which is part of a computer-modeling system 4, data is concentrated that can be conditionally divided into functional modules of a training and training-bench base, for example, such as: a control module (planning and monitoring the cosmonaut training process ), teaching materials, databases of the cosmonaut corps with the results of the training of crew members on simulators and functionally simulating stands, media content on space topics (photo-audio ideomaterials) etc.
2 уровень. В дополнении к данным, характерным для 1-го уровня, в централизованной системе хранения данных 7 установлены образы виртуальных машин (включая модули программно-математического моделирования информационного пространства) существующих тренажеров (и функционально-моделирующих стендов), для которых целесообразна реализация совместных режимов тренировки, например, при отработке операций по шлюзованию, подготовке к выходу космонавтов в открытый космос и внекорабельная деятельность как в комплексном тренажере «Малый исследовательский модуль МИМ2» 42, так и в специализированном тренажере «Выход-2» 43.2nd level. In addition to the data characteristic of the 1st level, images of virtual machines (including modules of program-mathematical modeling of the information space) of existing simulators (and functional-modeling stands) are installed in a centralized data storage system 7, for which it is advisable to implement joint training modes, for example, when practicing lock-up operations, preparing for the astronauts to go into outer space, and extra-ship activity as in the complex simulator “Small Research Mo MRM2 ul "42 and in a dedicated simulator" Output 2 "43.
3 уровень. В дополнении к данным 2-го уровня, в централизованной системе хранения данных 7 создаются образы виртуальных машин вновь создаваемых тренажеров и функционально-моделирующих стендов, например, тренажера «Пилотируемого транспортного корабля нового поколения» и т.д. Причем, в качестве средств вычислительной техники в этих тренажерах (и функционально-моделирующих стендах) используются программно-аппаратные средства типа «тонкий клиент», информационно взаимодействующие с виртуальными машинами, запущенными в массивах вычислительных 6 и графических 8 серверов, по единому протоколу, например, по специализированному протоколу PCoIP (Perconal Computer over Internet Protocol), что позволяет отказаться от использования коммуникационных шлюзов и значительно уменьшить как затраты на комплектацию тренажеров, так и размеры площадей, выделяемых для размещения средств вычислительной техники.3rd level. In addition to level 2 data, images of the virtual machines of newly created simulators and functional-modeling stands, for example, the simulator of the “New Generated Transport Vehicle”, are created in a centralized data storage system 7. Moreover, as the means of computer technology in these simulators (and functionally-simulating stands), thin-client software and hardware are used, interacting informationally with virtual machines running in arrays of computing 6 and 8 graphic servers, using a single protocol, for example, according to the specialized PCoIP protocol (Perconal Computer over Internet Protocol), which eliminates the use of communication gateways and significantly reduces both the cost of a complete set of simulators and the size of the area dei allocated for the placement of computer equipment.
Локальная вычислительная сеть серверного сегмента 5, локальная вычислительная сеть клиентского сегмента 10, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 клиентские сегменты локальной вычислительной сети реализованы на базе высокоскоростных сетевых коммутаторов локальной вычислительной сети с интерфейсом «Ethernet» и кабелей типа «витая пара категории 6», а, при необходимости, для увеличения пропускной способности и помехоустойчивости - на волоконно-оптических линиях связи.The local area network of the server segment 5, the local area network of the client segment 10, the first 14, the second 15, the third 16, the fourth 17 and the fifth 18 client segments of the local area network are based on high-speed network switches of the local area network with an Ethernet interface and cables of the type “Category 6 twisted pair cable,” and, if necessary, to increase throughput and noise immunity, on fiber-optic communication lines.
Массив вычислительных серверов 6 состоит из нескольких высокопроизводительных компьютеров в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19-ть дюймов). На 1-м уровне интеграции в единый комплекс уже существующих тренажеров достаточно только одного высокопроизводительного компьютера, например, типа «Dell PowerEdge R520».The array of computing servers 6 consists of several industrial-grade high-performance computers (in a case designed for installation in a rack with a 19-inch form factor). At the 1st level of integration into a single complex of existing simulators, only one high-performance computer, for example, such as the Dell PowerEdge R520, is enough.
Основное назначение массива - обеспечение высокоскоростного обмена данными по локальным вычислительным сетям между централизованной системой хранения данных 7 и средствами вычислительной техники, встроенными в объекты учебной и тренажерно-стендовой базы. Кроме этого, в централизованную систему хранения данных 7 из основных объектов учебной и тренажерно-стендовой базы с помощью массива вычислительных серверов 6 поступает информация о результатах учебного процесса, например, от персонального компьютера в пульте контроля и управления тренировкой - результаты зачетной тренировки экипажа в комплексном тренажере «СМ» 35, которая в дальнейшем может быть предоставлена заинтересованным лицам.The main purpose of the array is to provide high-speed data exchange over local area networks between the centralized data storage system 7 and computer facilities built into the facilities of the training and training-bench base. In addition, the centralized data storage system 7 from the main objects of the training and training-bench base with the help of an array of computing servers 6 receives information about the results of the educational process, for example, from a personal computer in the control and training control panel - the results of the test crew training in the complex simulator “SM” 35, which may be further provided to interested parties.
В качестве централизованной системы хранения данных 7 использована система RAID-массива SAS-дисков, например, типа «Dell PowerVault».As a centralized storage system 7 used a system of RAID-array of SAS-drives, for example, such as "Dell PowerVault".
Массив графических серверов 8 состоит из высокопроизводительных компьютеров в промышленном исполнении, оснащенных мощными графическими платами. Основное назначение массива - обеспечение расчета графических данных в реальном масштабе времени с последующей трансляцией результатов в программно-аппаратные средства визуализации тренажеров и функционально-моделирующих стендов.The array of graphic servers 8 consists of industrial high-performance computers equipped with powerful graphics cards. The main purpose of the array is to provide the calculation of graphic data in real time with the subsequent translation of the results into software and hardware for visualization of simulators and functional modeling stands.
Точка доступа к локальной вычислительной сети 9 предназначена для обеспечения беспроводного подключения персональных мобильных терминалов 11-13 к локальным вычислительным сетям по стандарту Wi-Fi.The access point to the local area network 9 is designed to provide wireless connection of personal mobile terminals 11-13 to local area networks using the Wi-Fi standard.
В качестве персональных мобильных терминалов 11-13 могут быть использованы: ноутбук, планшетный компьютер или смартфон, имеющие встроенный адаптер подключения к беспроводной сети стандарта Wi-Fi. Персональные мобильные терминалы 11-13 предназначены для обеспечения возможности решения, при необходимости, следующих основных задач:As personal mobile terminals 11-13 can be used: laptop, tablet computer or smartphone with a built-in adapter for connecting to a Wi-Fi standard wireless network. Personal mobile terminals 11-13 are designed to provide the ability to solve, if necessary, the following main tasks:
- планирование, теоретическая и предтренажная подготовка (то есть, всех задач, решаемых на базе унифицированных АРМ 1-3, но только с помощью индивидуальных и компактных устройств);- planning, theoretical and pre-drainage preparation (that is, all tasks solved on the basis of unified AWP 1-3, but only with the help of individual and compact devices);
- использование в качестве дополнительного АРМ инструктора, позволяющего при нахождении непосредственно вместе с обучаемыми (например, во внутреннем объеме макета орбитального модуля) значительно повысить эффективность контроля за ходом тренировки.- the use of an instructor as an additional workstation, which, when located directly with the trainees (for example, in the internal volume of the orbital module layout), can significantly increase the effectiveness of monitoring the training course.
Коммуникационный шлюз 19-34 предназначен для обеспечения интеграции информационных потоков объектов учебной и тренажерно-стендовой базы в единое информационное пространство (иными словами, для сопряжения протоколов информационного взаимодействия имеющихся тренажеров и функционально-моделирующих стендов с протоколом клиентских сегментов локальной вычислительной сети 14-18). Возможны два варианта реализации данных шлюзов - как специализированного программного средства на отдельных компьютерах, специально выделенных для этой задачи, или на средствах вычислительной техники, входящих в состав тренажеров (или функционально-моделирующих стендов) и имеющих резервы вычислительной мощности.The communication gateway 19-34 is designed to ensure the integration of the information flows of the training and training base facilities into a single information space (in other words, to interface the protocols of the information interaction of the existing simulators and functional modeling stands with the protocol of the client segments of the local computer network 14-18). There are two options for implementing these gateways - as specialized software on separate computers specially allocated for this task, or on the means of computer technology, which are part of the simulators (or functionally simulating stands) and have reserves of computing power.
Комплексный тренажер «СМ» 35 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=138) предназначен для подготовки экипажей к выполнению программы полета при работе на борту служебного модуля Российского сегмента МКС.The complex simulator “SM” 35 (see the web page of the FSBI “Research Institute of the CPC named after Yu.A. Gagarin”: http://www.gctc.ru/main.php?id=138) is designed to prepare crews for the program flight while working on board the service module of the ISS Russian Segment.
Комплексный тренажер «ФГБ» 36 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=139) предназначен для подготовки экипажей к выполнению программы полета при работе на борту функционально-грузового блока Российского сегмента МКС.The complex simulator “FGB” 36 (see the web page of the FSBI “Research Institute of the CPC named after Y. A. Gagarin”: http://www.gctc.ru/main.php?id=139) is designed to prepare crews for the program flight while working on board the functional cargo block of the ISS Russian Segment.
Специализированный тренажер «CO1» 37 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: ) предназначен для подготовки экипажей к выполнению программы полета при работе на борту Стыковочного отсека Российского сегмента МКС.Specialized simulator “CO1” 37 (see the web page of the FSBI “NII TsPK imeni Yu.A. Gagarin”:) is designed to prepare crews for the flight program while working on board the Docking Compartment of the ISS Russian Segment.
Специализированный тренажер «Телеоператор-2» 38 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: ) предназначен для подготовки экипажей долговременных экспедиций к реализации режима ручного телеуправления (с борта МКС) сближением и стыковкой беспилотных объектов (таких как транспортный грузовой корабль «Прогресс», модули дооснащения, европейский транспортный корабль ATV и др.).Specialized simulator “Teleoperator-2” 38 (see the web page of the FSBI “Scientific Research Institute of CPC named after Yu.A. Gagarin”:) is designed to prepare the crews of long-term expeditions for the implementation of the manual telecontrol mode (from the ISS) by approaching and docking unmanned objects ( such as the Progress transport cargo ship, retrofit modules, European ATV transport ship, etc.).
Комплексный тренажер «МЛМ» 39 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: ) предназначен для отработки всей последовательности действий космонавтов при подготовке и проведении космических экспериментов: монтаж, подключение аппаратуры к бортовым системам Российского сегмента МКС, проведение эксперимента, экспресс-обработка результатов исследований и их передача на Землю.The complex simulator “MLM” 39 (see the web page of the FSBI “NII TsPK named after Yu.A. Gagarin”:) is designed to work out the entire sequence of actions of astronauts in the preparation and conduct of space experiments: installation, connection of equipment to the onboard systems of the Russian segment of the ISS , conducting an experiment, express processing of research results and their transmission to Earth.
Комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ1» 41 предназначен для отработки действий космонавтов при подготовке и проведении космических экспериментов, при подготовке и использовании бортовой аппаратуры и систем стыковки.The complex simulator “Small research module MIM1” 41 is designed to work out the actions of astronauts in the preparation and conduct of space experiments, in the preparation and use of on-board equipment and docking systems.
Комплексный тренажер «Малый исследовательский модуль МИМ2» 42 предназначен для отработки действий космонавтов при подготовке и проведении научно-прикладных исследований и экспериментов внутри и снаружи модуля, при проведении операций по шлюзованию и подготовке к выходу космонавтов в открытый космос.The complex simulator "Small Research Module MIM2" 42 is designed to work out the actions of astronauts in the preparation and conduct of scientific and applied research and experiments inside and outside the module, during operations on airlock and preparation for the astronauts to go into outer space.
Специализированный тренажер «Выход-2» 43 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: ) позволяет осуществлять обучение космонавтов практическому использованию скафандра типа «Орлан», его техническому обслуживанию и ремонту, работе в скафандре, управлению его системами в штатных режимах и в нештатных ситуациях, управление комплексом средств шлюзования при выполнении операций в шлюзовых отсеках в соответствии с требуемыми циклограммами работ.The specialized Exit-2 simulator 43 (see the web page of the FSBI NII TsPK named after Yu.A. Gagarin:) allows astronauts to be trained in the practical use of an Orlan-type spacesuit, its maintenance and repair, work in a spacesuit, management of its systems in normal conditions and in emergency situations, management of a set of locking means when performing operations in the lock compartments in accordance with the required work sequences.
Функционально-моделирующий стенд «Орлан» 44 предназначен для изучения устройства, конструкции и компоновки, подготовки к использованию выходных скафандров Российского сегмента МКС типа «Орлан» (предтренажерная подготовка внекорабельной деятельности).Functional-modeling stand “Orlan” 44 is intended for studying the device, design and layout, preparation for use of the output spacesuits of the Russian segment of the ISS of the “Orlan” type (pre-training preparation of extra-ship activity).
Комплексный тренажер «ТДК-7СТ4» 45 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=146) предназначен для подготовки космических экипажей к управлению транспортным кораблем «Союз-ТМА» на всех участках полета, включая: предстартовую подготовку транспортного корабля, выведение на орбиту, орбитальное маневрирование, сближение, причаливание, стыковку, полет в связке с МКС, расстыковку с МКС, спуск с орбиты, приземление и проведение заключительных операций после посадки.The complex simulator “TDK-7ST4” 45 (see the web page of the FSBI “Research Institute of the CPC named after Yu.A. Gagarin”: http://www.gctc.ru/main.php?id=146) is intended for the training of space crews to control the Soyuz-TMA transport ship in all phases of flight, including: prelaunch preparation of the transport ship, launching into orbit, orbital maneuvering, approach, approach, docking, flight in conjunction with the ISS, undocking from the ISS, descent from orbit, landing and carrying out final operations after landing.
Специализированные тренажеры «Дон-Союз ТМА» 46 и «Дон-Союз ТМА2» 47 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=147) предназначены для формирования и поддержания у экипажа навыков ручного управления транспортным пилотируемым кораблем и его системами при выполнении сближения, причаливания, облета, стыковки и расстыковки с комплексом, а также для отработки режимов срочного покидания МКС экипажем на двух кораблях одновременно (комплексная работа двух тренажеров).Specialized simulators Don-Soyuz TMA 46 and Don-Soyuz TMA2 47 (see the web page of the FSBI SRI named after Yu.A. Gagarin: http://www.gctc.ru/main.php? id = 147) are intended for the formation and maintenance of the crew’s skills of manual control of a manned transport vehicle and its systems when approaching, approaching, flying, docking and undocking with the complex, as well as for working out modes of urgent departure of the ISS by the crew on two ships at the same time (complex work two simulators).
Стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности 48 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=135) предназначен для проведения предтренажной подготовки космонавтов на различных этапах подготовки к космическому полету.The stand for the training of the crews of the international space station using elements of virtual reality 48 (see the web page of the Federal State Budget Scientific Institution Scientific Research Institute named after Yu.A. Gagarin: http://www.gctc.ru/main.php?id=135) is intended for pre-training cosmonauts at various stages of preparation for space flight.
Функционально-моделирующий стенд «Наука» 49 предназначен для отработки экипажами МКС операций по выполнению исследовательских работ на борту станции на базе компьютерных виртуальных тренажеров, позволяющих моделировать космические эксперименты и синтезировать интерактивные 3D - модели научной аппаратуры.Functional-modeling stand “Nauka” 49 is designed for the ISS crews to carry out research work on board the station based on computer virtual simulators, which allow simulating space experiments and synthesizing interactive 3D models of scientific equipment.
Стенд-тренажер «ВИН» 50 предназначен для подготовки космонавтов к решению задач в области географических исследований и мониторинга Земли с борта МКС методами визуально-инструментальных наблюдений.The VIN 50 simulator is designed to prepare astronauts for solving problems in the field of geographical research and Earth monitoring from the ISS using visual instrumental observation methods.
Предлагаемый комплекс функционирует следующим образом.The proposed complex operates as follows.
Вначале включается в работу вычислительно-моделирующая система 4 (как вариант, целесообразно функционирование вычислительно-моделирующей системы в круглосуточном режиме). Причем факт функционирования вычислительно-моделирующей системы 4 может быть идентифицирован с любого из унифицированных АРМ 1-3 или персонального мобильного терминала 11-13.Initially, the computer-modeling system 4 is included in the work (as an option, it is advisable that the computer-modeling system operates around the clock). Moreover, the fact of the functioning of the computer-modeling system 4 can be identified from any of the unified AWP 1-3 or personal mobile terminal 11-13.
Далее, унифицированные АРМ 1-3 и/или персональные мобильные терминалы 11-13 используются для решения широкого круга задач, наиболее существенными из которых являются задачи планирования, теоретической и предтренажной подготовки.Further, the unified AWP 1-3 and / or personal mobile terminals 11-13 are used to solve a wide range of problems, the most significant of which are planning, theoretical and pre-drainage training.
Одновременно, с этим включаются в работу функционально-моделирующий стенд «Орлан» 44 и стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности 48 (оснащенные современными АРМ и средствами отображения информации коллективного пользования), которые позволяют помимо выполнения своих основных задач (соответственно предтренажерная подготовка внекорабельной деятельности и предтренажерная подготовка космического полета на МКС) по цепочке: централизованная система хранения данных 7 - локальная вычислительная сеть серверного сегмента 5 - массив вычислительных 6 и графических 8 серверов - локальная вычислительная сеть клиентского сегмента 10 - третий 16 (пятый 18) клиентский сегмент локальной вычислительной сети 16 - десятый 28 (четырнадцатый 32) коммуникационный шлюз организовать теоретическую и предтренажную подготовку по тематике контента, имеющегося в централизованной системе хранения данных 7. При этом в ходе теоретической и предтренажной подготовки осуществляется фиксация действий, выполняемых обучаемыми космонавтами (в том числе данные от видеокамер наблюдения), а также накопление результатов тестирования теоретических знаний и оценки первоначальных практических навыков, полученных по результатам предтренажной подготовки, в централизованной системе хранения данных 7, причем, с возможностью их последующего анализа и «разбора полетов» обучаемых.At the same time, the Orlan 44 functional modeling booth and the international space station crew training bench using virtual reality elements 48 (equipped with modern workstations and means for displaying collective information) are included in the work, which allow, in addition to performing their main tasks (respectively, pre-training preparation of extra-ship activity and pre-training preparation of space flight on the ISS) along the chain: centralized data storage system 7 - l the local area network of the server segment 5 - an array of computing 6 and graphic 8 servers - the local area network of the client segment 10 - the third 16 (fifth 18) the client segment of the local area network 16 - the tenth 28 (fourteenth 32) communication gateway to organize theoretical and pre-drainage training on the topic content available in a centralized data storage system 7. At the same time, during the theoretical and pre-training preparation, the actions performed by trained cosmonauts are recorded ( including data from surveillance cameras) as well as the accumulation of the results of the test of theoretical knowledge and practical evaluation of initial skills acquired as a result of predtrenazhnoy training in a centralized data storage system 7, and with the possibility of subsequent analysis and "debriefing" of trainees.
В предлагаемом комплексе, в соответствии с планом, параллельно решению задач планирования, теоретической и предтренажной подготовки выполняется профессиональная подготовка на специализированных и комплексных тренажерах. Результаты тренировок по цепочке: тренажер - коммуникационный шлюз - клиентский сегмент локальной вычислительной сети - локальная вычислительная сеть клиентского сегмента 10 - массив вычислительных серверов 6 - локальная вычислительная сеть серверного сегмента 5 - централизованная система хранения данных 7 записываются в базе данных отряда космонавтов.In the proposed complex, in accordance with the plan, parallel to the solution of planning problems, theoretical and pre-drainage training, vocational training is carried out on specialized and comprehensive simulators. The results of training in the chain: simulator - communication gateway - client segment of the local computer network - local computer network of the client segment 10 - array of computing servers 6 - local computer network of the server segment 5 - centralized data storage system 7 are recorded in the database of the cosmonaut corps.
Для тренажеров, требующих совместных режимов работы, запускаются из централизованной системе хранения данных 7 образы виртуальных машин, исполняемые в массивах вычислительных 6 и графических 8 серверов, которые функционируя в едином информационном пространстве, осуществляют информационный обмен через локальную вычислительную сеть клиентского сегмента 10, соответствующие клиентские сегменты локальной вычислительной сети и коммуникационные шлюзы с программно-аппаратными средствами (персональные компьютеры пультов контроля и управления, контроллеры устройств сопряжения с объектом, графические станции системы визуализации и т.д.) этих тренажеров. При этом использование персональных мобильных терминалов 11-13 в качестве дополнительного АРМ инструктора предоставляет возможность значительно повысить эффективность контроля за обучаемыми, а широкому кругу лиц осуществлять дистанционной наблюдение за ходом тренировки.For simulators requiring joint operating modes, 7 images of virtual machines are launched from a centralized data storage system, executed in arrays of computing 6 and graphic 8 servers, which, operating in a single information space, exchange information through a local computer network of client segment 10, corresponding client segments local area network and communication gateways with software and hardware (personal computers of control panels and control Ia, device controllers for interfacing with the object, the graphic imaging station system, etc.) of these simulators. At the same time, the use of personal mobile terminals 11-13 as an additional instructor workstation provides an opportunity to significantly increase the effectiveness of control over students, and a wide range of people to remotely monitor the training.
Кроме этого, в предлагаемом комплексе одновременно с решением вышеуказанных задач, обеспечивается подготовка космонавтов к выполнению предстоящих научно-исследовательских работ на борту МКС и мониторинга Земли с космической орбиты с помощью функционально-моделирующего стенда «Наука» 49 и стенда-тренажера «ВИН» 50 с последующей передачей результатов подготовки в базу данных отряда космонавтов.In addition, in the proposed complex, simultaneously with the solution of the above tasks, cosmonauts are trained to carry out upcoming research work aboard the ISS and monitor Earth from space orbit using the Nauka 49 functional modeling booth and the VIN simulator 50 s the subsequent transfer of the results of the preparation to the database of the cosmonaut corps.
К техническим результатам, полученным в результате расширения функциональных возможностей комплекса, относится следующее:The technical results obtained as a result of expanding the functionality of the complex include the following:
- создание единого информационного пространства для интеграции разнородных объектов, в том числе, для отработки взаимодействия нескольких экипажей (например, одновременной подготовки основного и дублирующего экипажа), работающих одновременно на разных тренажерах в процессе решения общей задачи;- creation of a single information space for the integration of heterogeneous objects, including for working out the interaction of several crews (for example, simultaneous training of the main and backup crews) working simultaneously on different simulators in the process of solving a common problem;
- возможность использование унифицированных АРМ и персональных мобильных терминалов для решения разнообразных задач с защитой информации от несанкционированного доступа;- the ability to use standardized workstations and personal mobile terminals to solve a variety of problems with protecting information from unauthorized access;
- возможность фиксации действий, выполняемых обучаемыми на объектах учебной и тренажерно-стендовой базы, в том числе данных видеонаблюдения, в централизованной системе хранения данных, их последующего анализа и разбора;- the ability to record actions performed by trainees at the facilities of the training and training-stand base, including video surveillance data, in a centralized data storage system, their subsequent analysis and analysis;
- возможность использования широким кругом заинтересованных лиц персональных мобильных терминалов в качестве дополнительного АРМ инструктора непосредственно на месте обучения.- the possibility of using a wide range of stakeholders of personal mobile terminals as an additional AWP instructor directly at the training site.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый комплекс может быть изготовлен на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.The industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed complex can be manufactured on the basis of well-known components and technological equipment.
Предлагаемое техническое решение предполагается в объеме, обоснованном технико-экономически, поэтапно реализовать при выполнении работ по дооснащению и модернизации учебной и тренажерно-стендовой базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» (Звездный городок, Московская обл.).The proposed technical solution is supposed to be implemented in an amount justified technically and economically, in stages, when performing work on the retooling and modernization of the training and training-bench base of the FSBI NII TsPK im. Yu.A. Gagarina ”(Star City, Moscow Region).
Таким образом, предлагаемый интегрированный учебно-тренажерно-моделирующий комплекс для подготовки экипажей Российских пилотируемых космических аппаратов является высокотехнологичной разработкой и обладает весьма широкими функциональными возможностями, создавая объективные условия для организации и проведения на объектах учебной и тренажерно-стендовой базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» эффективного учебного процесса.Thus, the proposed integrated training simulator complex for training crews of Russian manned spacecraft is a high-tech development and has very broad functional capabilities, creating objective conditions for organizing and conducting on-site training and training and bench base FSBI NII TsPK im. Yu.A. Gagarina "effective learning process.
На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый комплекс отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость» и может быть защищен патентом РФ на изобретение.Based on the foregoing and the results of the patent information search, we believe that the proposed complex meets the criteria of “Novelty”, “Inventive step” and “Industrial applicability” and can be protected by a RF patent for an invention.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014112740/11A RU2559872C1 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014112740/11A RU2559872C1 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559872C1 true RU2559872C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014112740/11A RU2559872C1 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559872C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617433C2 (en) * | 2015-09-09 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Training simulating modeling complex for astronauts crew training for research conducting on board the international space station |
| RU2793099C1 (en) * | 2022-04-18 | 2023-03-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for elaboration of laser space communication technology and test bench for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4678438A (en) * | 1986-10-29 | 1987-07-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Weightlessness simulation system and process |
| US6641485B1 (en) * | 2002-11-06 | 2003-11-04 | Sanjay Chauhan | Space ride simulator |
| RU2505864C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Space centre |
| RU2506647C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Simulator complex for orbital module of russian segment of international space station |
| RU2506648C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Astronaut spacewalk simulator |
-
2014
- 2014-04-01 RU RU2014112740/11A patent/RU2559872C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4678438A (en) * | 1986-10-29 | 1987-07-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Weightlessness simulation system and process |
| US6641485B1 (en) * | 2002-11-06 | 2003-11-04 | Sanjay Chauhan | Space ride simulator |
| RU2505864C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Space centre |
| RU2506647C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Simulator complex for orbital module of russian segment of international space station |
| RU2506648C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Astronaut spacewalk simulator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617433C2 (en) * | 2015-09-09 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Training simulating modeling complex for astronauts crew training for research conducting on board the international space station |
| RU2793099C1 (en) * | 2022-04-18 | 2023-03-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for elaboration of laser space communication technology and test bench for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Epp et al. | Autonomous precision landing and hazard detection and avoidance technology (ALHAT) | |
| Stone et al. | Evolution of aerospace simulation: From immersive Virtual Reality to serious games | |
| Voloshynov et al. | Application of VR technologies in building future maritime specialists' professional competences | |
| Koglbauer | Training for prediction and management of complex and dynamic flight situations | |
| RU2505864C2 (en) | Space centre | |
| RU2559872C1 (en) | Integrated training-simulating complex for training of russian space crews of manned spacecraft | |
| Kitts | Surf, turf, and above the earth [robotics education] | |
| Loginov et al. | Formation of research competence in university project-oriented training | |
| RU2506647C1 (en) | Simulator complex for orbital module of russian segment of international space station | |
| Stansbury et al. | Modeling and simulation for uas integration into the united states national airspace system and nextgen | |
| Lonchakov et al. | Information technologies of training cosmonauts for a space flight | |
| Cetek et al. | New directions for air traffic control simulators: A discussion to guide the selection and renovation of simulators | |
| Marsden et al. | Implementing project-based and experiential learning in the aerospace engineering program at Concordia university | |
| Sineglazov et al. | Improving the efficiency of helicopter pilots training in the simulator | |
| Piñal et al. | Mixed reality and digital twins for astronaut training | |
| Li et al. | Apply VR to carry out crew escape training | |
| National Research Council et al. | Preparing for the high frontier: the role and training of nasa astronauts in the post-space shuttle era | |
| Taylor et al. | Automating simulation-based air traffic control | |
| Prevot et al. | Rapid prototyping and exploration of advanced air traffic concepts | |
| Wang et al. | Construction and Practice of Pilot Core Competence Virtual Simulation Experiment Platform | |
| RU2617433C2 (en) | Training simulating modeling complex for astronauts crew training for research conducting on board the international space station | |
| Finseth et al. | Re-engineering student thought processes using spaceflight operations | |
| Chernenkii | Results of Educational Program Implementation" Project Activities in Space Technologies" | |
| Hasan | Innovation and Sustainability in Engineering & Technology: Revolutionizing the Future of Education through Virtual Labs | |
| Dabare et al. | Foss Based Air Traffic Control Simulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170402 |