Требования и атрибуты качества. На рис. 3.2 изображен самолет А-7Е Corsair II

На рис. 3.2 изображен самолет А-7Е Corsair II. Это одноместный, базирующийся на авианосце штурмовик, состоявший на вооружении ВМС США с 1960-х по 1980-е годы. Его предшественник А-7С — был одним из первых в мире серийных самолетов, оборудованных бортовым компьютером, который помогал пилоту выполнять задачи, связанные с навигацией и «доставкой вооружения» (военный эвфемизм «атаки наземной цели»).

Бортовой компьютер А-7Е представляет собой компактную специализирован­ную вычислительную машину производства компании IBM, для которой не су­ществует ни одного компилятора; программировать, таким образом, можно только на языке ассемблера. Специальные регистры этой машины подключены к аналого­цифровому и цифро-аналоговому преобразователям, при помощи которых дан­ные принимаются и передаются примерно двум десяткам устройств авиационно­электронного комплекса.

Магистральной задачей программного обеспечения А-7Е является считыва­ние показаний датчиков и обновление данных на бортовых индикаторах, помога­ющих пилоту сбрасывать снаряды точно по выбранной цели. В отличие от многих современных авиационных систем программные средства А-7Е не предназначе­ны для непосредственного управления воздушным судном.

Ниже приводится перечень основных датчиков, с которых программное обес­печение считывает данные и работой которых оно управляет.

♦ Воздушный зонд замеряет атмосферное давление и воздушную скорость.

♦ РЛС переднего обзора, нацеливаемая под азимутом или углом возвышения и возвращающая прямую дальность указанной наземной точки.

♦ Доплеровская РЛС измеряет путевую скорость и угол сноса (разницу меж­ду направлением носа самолета и направлением его движения относитель­но земли).

♦ Инерциальная система измерений (inertial measurement set, IMS) сообщает ускорение по трем ортогональным осям. Программные средства должны оперативно считывать эти показания, путем их интегрирования по времени вычислять скорость, а затем, исходя из интегрирования скорости по време­ни, определять текущее положение воздушного судна в пространстве. Кро­ме того, программные средства обеспечивают совмещение и устраняют от­клонения по осям, которые в целях точного соответствия системе координат самолета должны быть постоянно направлены на север, на восток и по вер­тикали соответственно.

♦ Интерфейс с инерциальной системой измерений авианосца, при помощи которой рассчитывается текущее положение самолета во время его нахож­дения на борту.

♦ Датчики, сообщающие о наполнении шести подкрыльевых бомбовых отсе­ков А-7Е и типе содержащихся в нем орудий (всего их более 100 типов). В программной части хранятся крупные таблицы с параметрами всех ти­пов вооружения; и на их основе в каждом конкретном случае определяется баллистическая траектория свободного падения.

♦ Радиолокационный высотомер, измеряющий расстояние до земли.

Бортовые индикаторные устройства, в отношении которых осуществляется

программное управление, делятся на две группы: во-первых, это собственно ин­дикаторы, а во-вторых, устройства, при помощи которых происходит взаимодей­ствие пилота с программной частью. Содержание последней группы раскрывает­ся в нижеследующем списке.

♦ Карта, на которой посредством пленки с задней подсветкой постоянно ото­бражается текущее местоположение самолета. У пилота всегда есть выбор между двумя вариантами ориентации карты — ее верхняя оконечность может соответствовать либо текущему курсу, либо географическому северу.

♦ Проекционный бортовой индикатор — устройство, которое проецирует цифровые и иконографические данные на прозрачное стекло, расположен­ное между пилотом и лобовым стеклом. Поскольку положение головы пи­лота известно и неизменно, на этот дисплей выводится реальная информа­ция — например, положение цели или линия, изображающая направление движения самолета.

♦ Клавишная панель и три небольших буквенно-цифровых дисплейных окна. С помощью клавишной панели пилот может получать цифровые данные примерно 100 различных видов. Группа переключателей на панели управ­ления компьютером позволяет пилоту устанавливать режимы навигации и доставки вооружения.

♦ Ряд индикаторов и круговых шкал, а также звуковой сигнал.

Способов информирования программных средств о местонахождении назем­ной цели (или навигационной точки маршрута) в распоряжении пилота имеется несколько.

♦ Ввод ее широты и долготы с клавиатуры.

♦ Подводка координат цели под центральное перекрестье путем разворота карты рычагом управления; последующее «подтверждение» координат вы­полняется нажатием специальной кнопки на штурвале.

♦ Нацеливание на точку РЛС переднего обзора и подтверждение этой точки.

♦ Наложение специального символа с проекционного бортового индикатора на желаемую точку и ее подтверждение.

После выполнения одного из этих действий программное обеспечение выво­дит на проекционный бортовой индикатор навигационные данные (направление, расстояние, остаток времени полета) и направляющие подсказки, указывающие путь к намеченному местоположению.

Существует более двух десятков режимов навигации, отличия между которы­ми определяются степенью надежности тех или иных датчиков в текущих усло­виях. Прямых и косвенных программных способов определения текущей высоты полета по меньшей мере пять; помимо прочего, для этой цели используется три­гонометрическая схема, в которой в качестве сторон треугольника выступают дальность и угол возвышения РЛС переднего обзора (рис. 3.3). Все режимы до­ставки вооружения, которых в общей сложности насчитывается более 20, предъяв­ляют повышенные требования к проведению в реальном времени (25 раз в се­кунду) вычислений, обеспечивающих точность бомбометания А-7Е.

В конце 1980-х годов модель А-7Е Corsair была снята с вооружения. Впрочем, некоторые блоки электронных систем истребителей текущего поколения — в ча­стности, проекционные бортовые индикаторы, режимы доставки вооружения и на­вигации — демонстрируют значительное сходство с ней.

Архитектура, которую мы представим в этой главе, относится не к первона­чальной, а к модернизированной версии программного обеспечения, которую инженеры ВМС создали на основе системы А-7Е для демонстрации своих идей (см. врезку «О проекте А-7»). Среди атрибутов качества, которые было необходимо реализовать в этой новой системе, значились функционирование в реальном времени и модифицируемость в зависимости от вероятных изменений. Требования к производительности, в частности, касались количества обновлений изображений для дисплеев А-7Е в секунду и скорости вычислений, связанных с доставкой вооружения. Под модифицируемостью подразумевалась замена вооружений, платформы и символики на дисплее, а также ввод новых данных с клавиатуры.