52
полноповоротными и должны отслеживать траекторию находящихся в зоне
видимости космических аппаратов, в том числи и на низких углах относительно
горизонта. Антенна геостационарной станции имеет меньше ограничений на
размещение, так как она наводится на неподвижный относительно земли
космический аппарат[19].
В аппаратной №1 расположены низкоорбитальная и геостационарная
станции, плюс один из четырех стволов среднеорбитальной станции. Также в
аппаратной №1 находятся сервер обработки для среднеорбитальной станции,
сервер баз данных и коммутатор. В аппаратной №2 расположены три ствола
среднеорбитальной станции и коммутатор сети. В главном зале расположены
рабочие места операторов станций.
Все приемные станции, сервера и рабочие места соединены с
ближайшим к ним коммутатором с помощью витой пары по технологии
Ethernet со скоростью передачи данных 1 Gbit/s. Коммутаторы в аппаратной №1
и аппаратной №2 соединены между собой также кабелем витая пара, так как
расстояние между коммутаторами составляет менее 100 метров, что позволяет
обойтись без использования оптического кабеля или повторителей сигнала
любого типа. В аппаратную №1 проложен оптический кабель, предназначенный
для доступа в сеть интернет и подключенный к оптическому конвертору.
На всех компьютерах и серверах установлены ОС семейства Microsoft
Windows:
˗ Microsoft Windows XP на низкоорбитальной станции;
˗ Microsoft Windows 7 на всех стволах среднеорбитальной станции,
геостационарной станции и рабочих местах операторов;
˗ Microsoft Windows Server 2016 на сервере обработки
среднеорбитальной станции и на сервере баз данных.
˗ В качестве системы управления базами данных используется СУБД
Microsoft SQL Server.
Сетевое взаимодействие между отдельными техническими средствами
системы происходит по протоколу TCP/IP.
53
Как видно из схемы Приложения В в систему были добавлены и
доработаны следующие элементы:
˗ компьютер отображения с подсоединенным к нему видеопроектором
для отображения на карте информации о срабатывании аварийных радиобуев
системы КОСПАС-САРСАТ;
˗ маршрутизатор сети Ethernet, предназначенный для организации
доступа в интернет всех наземных станций, связи с международным
координационно-вычислительным центром, а также для защиты внутренней
сети от внешних сетевых атак;
˗ доработано программное обеспечение низкоорбитальной станции
приема: разработано приложение, реализующее необходимую обработку
входящей информации с последующей передачей данных в МКВЦ и
приложение отображения информации об активированных АРБ на карте.
3.1.3 Функции и назначение отдельных аппаратных компонентов
Ниже перечислены основные функции и технические характеристики
элементов системы, как присутствовавших в системе изначально, так и
добавленных в неѐ в ходе выполнения данной работы[34].
Таблица 2
Характеристики аппаратурной стойки СССПС
№
Наименование
Произво
дитель
Технические характеристики
1
Источник
бесперебойного
питания
Eaton
Стоечное исполнение, 3000ВА.
2
Основной системный
блок
АО РКС
Intel Core i5, 4Gb RAM, 1 Tb HDD, 1Gb/s
Ethernet, Microsoft Windows 7.
3
Резервный системный
блок
АО РКС
Intel Core i5, 4Gb RAM, 1 Tb HDD, 1Gb/s
Ethernet, Microsoft Windows 7.
4
Консоль оператора
Aten
экран 19” с разрешением 1280х1024.
Нумерация технических средств соответствует нумерации, указанных в
схеме Приложения В. Номера с 1 по 4 - стволы среднеорбитальной станции
приема информации от аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ.
Каждый ствол состоит из полноповоротной антенны диаметром 3.5 метра,
кабельной системы и аппаратурной стойки. Характеристики аппаратурной
54
стойки приведены в таблице 2. Предназначены для приема сигнала со
среднеорбитальных спутников с установленными на них ретрансляторами
системы КОСПАС-САРСАТ. После приема сигнала он подвергается первичной
обработке и по локальной сети поступает на сервер обработки данных
среднеорбитальной станции.
Таблица 3
Характеристики аппаратурной стойки ГССПС
№
Наименование
Производит
ель
Технические характеристики
1
Основной источник
бесперебойного
питания
Hewlett-
Packard
Стоечное исполнение, 1500ВА.
2
Резервный источник
бесперебойного
питания
Hewlett-
Packard
Стоечное исполнение, 1500ВА.
3
Основной системный
блок
АО РКС
Intel Core i5, 4Gb RAM, 1Tb HDD,
1Gb/s Ethernet, Microsoft Windows 7.
4
Резервный системный
блок
АО РКС
Intel Core i5, 4Gb RAM, 1 Tb HDD,
1Gb/s Ethernet, Microsoft Windows 7.
5
Консольный
переключатель
Aten
Крепление в стойку, вход: 4 блока 2 х
ps/2 + VGA, выход: 2 х ps/2 + VGA.
5. Геостационарная станция приема информации от аварийных
радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ. Состоит из антенны диаметром 5
метров, кабельной системы и аппаратурной стойки. Характеристики
аппаратурной стойки приведены в таблице 3. Предназначена для приема
сигнала с геостационарного спутника (в настоящий момент работа ведется с КА
«Луч-5А»). После приема сигнала из него, при помощи программного
обеспечения станции, выделяются ретранслированные космическим аппаратом
сообщения аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ. В отличие от
среднеорбитальной и низкоорбитальной станций не способна независимо
определять координаты срабатывания аварийного радиобуя и может
отображать только координаты, передаваемые самим аварийным
радиобуем[31].
6. Низкоорбитальная станции приема информации от АРБ системы
КОСПАС-САРСАТ. Состоит из антенны диаметром 1.2 м, кабельной системы и
аппаратурной стойки. Характеристики аппаратурной стойки приведены в
55
таблице 4. Станция предназначена для приема сигнала с низкоорбитальных
спутников (спутники серий NOAA и MetOp)[30].
Таблица 4
Характеристики аппаратурной стойки НССПС
№
Наименование
Производите
ль
Технические характеристики
1
Источник
бесперебойного
питания
APC
Стоечное исполнение 750ВА.
2
Системный блок
АО РКС
Стоечное исполнение, Intel Pentium
Dual-Core E5300, 3Gb RAM, 500 Gb
HDD, 1Gb/s Ethernet, Microsoft
Windows XP.
После приема сигнала он обрабатывается программным обеспечением
станции, из него выделяются сообщения аварийных радиобуев и
рассчитываются координаты этих буев, после чего сообщения с координатами
упаковываются в файлы форматов SIT125 и SIT132 и передаются в
международный координационно-вычислительный центр системы КОСПАС-
САРСАТ.
Номера 7 и 8 - серверы обработки и баз данных среднеорбитальной
станции приема информации от аварийных радиобуев системы КОСПАС-
САРСАТ. Конструктивно располагаются в аппаратной стойке, характеристики
которой приведены в таблице 5. Предназначены для обработки информации,
полученной от четырех стволов среднеорбитальной станции (номера 1 - 4 на
схеме Приложения В), расчета координат срабатывания аварийных радиобуев и
для предоставления сервиса баз данных всем наземным станциям.
Таблица 5
Характеристики серверной стойки
№
Наименование
Производитель
Технические характеристики
1
Источник
бесперебойного
питания
Eaton
Стоечное исполнение, 1500ВА.
2
Сервер
Hewlett-Packard
HP Prolinat DL380, 2 х Intel Xeon E5-
2620, 8 Gb RAM, RAID-1 1Tb, 1Gb/s
Ethernet, Microsoft Windows Server
2016.
56
Номера 9 - 11 - рабочие места операторов низкоорбитальной,
среднеорбитальной и геостационарной станций приема информации от
аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ. Технические
характеристики рабочих мест приведены в таблице 6. Предназначены для
возможности контроля работы станций со стороны оператора.
Таблица 6
Технические характеристики рабочих мест
№
Наименование
Производитель
Технические характеристики
1
Монитор
Samsung
24”, разрешение 1920х1080.
2
Системный блок
Fujitsu-Siemens
Intel Core i3, 4Gb RAM, 500 Gb HDD,
1Gb/s Ethernet, Microsoft Windows 7.
12. Компьютер отображения. Предназначен для визуализации на карте
мест срабатывания аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ.
Технические характеристики компьютера приведены в таблице 7.
Характеристики данного компьютера необходимо было подобрать
исходя из задач, решаемых в рамках данной работы. После внедрения
технологии, по которой планировалось решать задачу отображения на карте
мест срабатывания аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ, были
определены предварительные требования к данному компьютеру:
˗ процессор IA-32 или x86-64 с тактовой частотой не ниже 1 Гц.;
˗ оперативная память не менее 2 Гб;
˗ жесткий диск не менее 200 Гб;
˗ сетевой интерфейс Ethernet, скорость не менее 100 Мбит/сек.;
˗ видеокарта с двумя видеовыходами;
˗ монитор с диагональю не менее 24” и разрешением не ниже 1920х1080.
Таблица 7
Технические характеристики компьютера отображения
№
Наименование
Производитель
Технические характеристики
1.
Монитор
Sony
55”, разрешение 1920х1080.
2.
Системный блок
Aquarius
Intel Core i3, 4Gb RAM, 500 Gb
HDD, 1Gb/s Ethernet, Microsoft
Windows 7.
Данные требования обусловлены необходимостью установки на данном
компьютере операционной системы Windows 7, программы Google Earth и web-
сервера. Также компьютер должен соединяться с локальной сетью и иметь
57
возможность помимо монитора выводить картинку на телевизор большой
диагонали или на видеопроектор.
В результате анализа имеющихся в распоряжении технических средств,
было принято решение использовать имеющийся в наличии компьютер,
дополнительно дооснастив его видеокартой с двумя видеовыходами DVI.
В качестве монитора решено использовать имеющийся в наличии телевизор с
диагональю 55”.
13. Видеопроектор. Технические характеристики видеопроектора
приведены в таблице 8. Предназначен для отображения на карте мест
срабатывания аварийных радиобуев системы КОСПАС-САРСАТ, а также для
проведения презентаций. Данный проектор был в наличии в резерве
технических средств организации. После анализа его состояния и технических
характеристик было принято решение о нецелесообразности приобретения
нового проектора, несмотря на небольшое по современным меркам разрешение
имеющегося. В результате проектор был смонтирован в главном зале и
подключен ко второму выходу видеокарты компьютера отображения (номер 12
на рисунке 2.4) с помощью кабеля DVI-DVI.
Таблица 8
Технические характеристики видеопроектора
№
Наимено
вание
Произво
дитель
Технические характеристики
1
Видеопроектор
Mitsubishi
Electric
Разрешение 1280х800, контрастность 2300:1,
световой поток 4000 люмен, размеры
изображения по диагонали от 1.02 до 7.62 м
14. Коммутатор в аппаратной №2. Технические характеристики
коммутатора приведены в таблице 9. Предназначен для объединения в
локальную сеть технических средств, расположенных в аппаратной №2 и
объединения их сетью аппаратной №1.
Таблица 9
Технические характеристики коммутатора в аппаратной №2
№
Наименование
Производитель
Технические характеристики
1
Коммутатор
Allied Telesis
16 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек, Layer 2
58
15. Коммутатор в аппаратной №1. Технические характеристики
коммутатора приведены в таблице 10. Предназначен для объединения в
локальную сеть технических средств, расположенных в аппаратной №1 и
главном зале, а также объединения их сетью аппаратной №2.
Таблица 10
Технические характеристики коммутатора в аппаратной №1
№
Наименование
Производитель
Технические характеристики
1
Коммутатор
Allied Telesis
24 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек, Layer 2
16. Маршрутизатор. Технические характеристики маршрутизатора
приведены в таблице 11. Предназначен для предоставления доступа к сети
интернет всех наземных станций, выполнения функций DHCP-сервера, связи с
международным координационно-вычислительным центром, а также для
защиты внутренней сети от внешних сетевых атак.
Характеристики данного маршрутизатора необходимо было подобрать
исходя из задач, решаемых в рамках данной работы. После изучения
требований, предъявляемых в документах КОСПАС-САРСАТ к технологии
связи наземных станций с координационно-вычислительными центрами, были
определены предварительные требования к данному маршрутизатору:
˗ порт WAN - Ethernet на 10/100 Мбит/с;
˗ порт LAN - Ethernet на 10/100 Мбит/с;
˗ поддержка защищенных подключений IPsec VPN;
˗ поддержка шифрования 3DES;
˗ межсетевой экран.
Таблица 11
Технические характеристики маршрутизатора
№
Наимено
вание
Произво
дитель
Технические характеристики
1
Маршрути
затор
Allied Telesis
Порт ADSL, встроенный процессор шифрования
с поддержкой алгоритмов DES, 3DES и AES, 5
портов Ethernet на 10/100 Мбит/с, поддержка
защищенных подключений IPsec VPN,
межсетевой экран с контролем состояния
соединений, поддержка IPv6.
В результате анализа имеющихся в распоряжении технических средств,
было принято решение использовать имеющийся в наличии маршрутизатор
59
производства компании Allied Telesis. Хотя изначально он позиционируется как
ADSL-маршрутизатор, имеется возможность сконфигурировать в качестве
порта WAN любой порт из доступных пяти портов Ethernet. Для данного
маршрутизатора была докуплена лицензия, позволяющая разблокировать
функции межсетевого экрана и добавляющая поддержку шифрования 3DES.
Сформированный, в результате настройки для работы с международным
координационно-вычислительным центром, конфигурационный файл приведен
в Приложении Д.
3.2 Программное обеспечение задачи
3.2.1 Формализация требований к ПО
Для реализации требований, предъявляемых к создаваемой системе,
необходимо сформулировать функции разрабатываемого ПО.
Приложения обработки и передачи данных должно решать следующие
задачи:
˗ Распаковка сырых данных, выдаваемых программой управления
низкоорбитальной станцией;
˗ Запись данных в новую таблицу, в существующей базе данных;
˗ Формирование на основе полученных данных файлов в форматах
SIT125 и SIT132, формат которых определен в документах системы КОСПАС-
САРСАТ;
˗ Передача сформированных файлов на FTP-сервер координационного
центра и проверка успешности передачи.
Приложение должно быть выполнено в виде отдельного исполняемого
файла, иметь информационное окно, позволяющее наблюдать работу
приложения в реальном времени, без возможности вмешательства оператора, а
также иметь лог-файл, со временем хранения информации не менее чем за два
месяца[34].
Приложение отображения данных должно решать следующие задачи:
˗ Отображение на карте мест срабатывания аварийных, тестовых и
орбитографических буев системы КОСПАС-САРСАТ, принятых наземными
60
станциями расположенными на территории АО «Российские космические
системы», в режиме времени близком к реальному (задержка между
появлением информации в базе данных и отображением на карте не должна
превышать 2 минуты).
˗ Отображение сопутствующей информации по каждому бую на карте
(тип, страна принадлежности, станция через которую принят сигнал буя,
реальное время срабатывания буя);
˗ Автоматическое удаление с карты точек, через определенный,
настраиваемый промежуток времени.
3.2.2 Структурная схема разрабатываемых приложений
Так как в данной системе разрабатываются два приложения, необходимо
рассматривать их структурные схемы отдельно. На рисунке 24 приведена
структурная схема приложения обработки и передачи данных, а в Приложении
Г приведено краткое описание программных модулей приложения обработки и
передачи данных.
Как видно из схемы, главный модуль приложения инициирует вызов и
активизацию основных программных модулей и находится в цикле поиска
файлов, сформированных ранее, но не переданных на сервер МКВЦ, их
повторную передачу и очистку.
Процесс приведения исходных данных к требуемому виду и
формирование на их базе файлов в формате SIT125 и SIT132, а также
преобразования времени данных в требуемый формат происходит
параллельно[26]. После записи сформированных файлов на локальном диске и
формирования на основе файлов SIT125 и SIT132 структуры,
оптимизированной для записи в базу данных, осуществляется запись в базу
данных окончательно сформатированных файлов.
За информацию о функционировании канала связи с МКВЦ отвечают
модули перезагрузки маршрутизатора и модуль обеспечения взаимодействие с
FTP-сервером, расположенным в МКВЦ. Передача сформированных файлов
осуществляется через локальную сеть по функционирующему каналу связи в
61
МКВЦ. Листинг программного пакета обработки и передачи данных приведен в
Приложении Е.
Главный модуль
Модуль создания
файлов формата
SIT125
Модуль создания
файлов формата
SIT132
Модуль записи на
диск
Модуль передачи по
сети
Модуль
взаимодействия с
FTP-сервером
Модуль передачи
неотправленных
файлов
Модуль удаления
неотправленных
файлов
Модуль перезагрузки
маршрутизатора
Модуль подготовки
файла для записи в
базу данных
Модуль
взаимодействия с
базой данных
Модуль очистки базы
данных
Модуль
формирования
журнала работы
Модуль поиска
неотправленных
файлов
Модуль
преобразования
времени
Модуль поиска
неотправленных
файлов
Модуль
преобразования
времени
Рисунок 24 - Структурная схема приложения обработки и передачи
данных.
На рисунке 25 приведена структурная схема приложения отображения.
В таблице 12 приведено краткое описание программных модулей приложения
отображения.