ЖУРНАЛ «СТА» №2/2005

ПО АПР имеет 3 уровня иерархии (рис. 7). Нижний (исполняющий) уровень обеспечивает рефлекторные функции аппарата. Для этого он содержит пол- ный набор регуляторов, драйверы бор- товых устройств, а также описания процессов навигационной системы и контрольноаварийной системы (КАС) нижнего уровня. КАС нижнего уровня должна обеспечивать безопасность АПР при непосредственной угрозе (по- явление воды в контейнерах, аварий- ное состояние бортового питания, на- личие препятствий и т.п.). Эта система также содержит модель аппарата для диагностики СУ (выявления выхода из строя измерительных элементов нави- гационной системы или двигателей ап- парата). Совместное функционирова- ние программ нижнего уровня обеспе- чивает движение АПР в установленном режиме и заданную работу бортовых устройств. Уровень реализован как множество параллельно выполняющихся процес- сов, обменивающихся необходимой информацией через общую область па- мяти. Драйверы уровня обеспечивают получение данных со всех бортовых ус- тройств ЛВС АПР, а механизм межпро- цессных взаимодействий QNX (IPC) делает возможным «прозрачный» об- мен данными между подзадачами, на- ходящимися как на одном, так и на различных узлах сети. Таким образом, драйверы бортовых устройств стано- вятся инвариантными по отношению к изменению размещения бортовых уст- ройств на сегментах ЛВС АПР. Средний (координирующий) уровень служит для непосредственного управ- ления режимами и целями нижнего уровня. Основная его задача заключа- ется в согласовании потока команд, це- лей и запросов на получение данных от верхнего уровня и запросов на дейст- вия, поступающих от нижнего уровня. Обработка запросов заключается в идентификации ситуации и выборе за- ранее написанных правил обработки, которые составляют библиотеку обра- ботчиков среднего уровня. Для коорди- нации действий обработчиков все они объединены в расслоённую структуру, или «управляющую структуру с подав- лением» [8]. Состав структуры для каж- дого момента времени определяется планировщиком данного уровня. Верхний (стратегический) уровень иерархии представлен программойза- данием (миссией), содержащей цели за- пуска, либо человекомоператором. Программазадание содержит описание последовательности действий робота и режимов движения. Помимо этого, здесь также может быть описание обра- ботки запросов нижних уровней. З АКЛЮ Ч ЕНИЕ Описанные программные и аппарат- ные решения неоднократно испытыва- лись в морских экспедициях (в том чи- сле и в поисковоспасательных [9]) с участием АПР [10]. В ходе экспедиций аппараты, в которых были реализова- ны эти решения, продемонстрировали такие характеристики, как ● высокая надёжность системы управ- ления (время непрерывной работы ограничивается возможностями энергоустановки АПР и может со- ставлять сутки и более); ● низкое энергопотребление; ● простота задания миссии и возмож- ность её перегрузки по каналу радио- связи во время нахождения аппарата на поверхности; ● высокая точность воспроизведения заданной траектории и навигацион- ной привязки собранной информа- ции; ● возможность осуществления поиска и обследования объектов в автомати- ческом режиме; ● возможность модификации миссии по гидроакустическому каналу связи (что актуально при решении поиско- вых задач). Применение компьютера Lippert CoolSpaceRunnerII (300 МГц) в соста- ве системы технического зрения позво- лило организовать обработку изобра- жений, сделанных цифровой фотока- мерой в реальном масштабе времени. Это дало возможность осуществлять автоматический поиск заданных объе- ктов при движении АПР на крейсер- ской скорости. Кроме того, за счёт ре- шения на единственном ОК фирмы Lippert всех задач управления (в том числе и навигационной) были сниже- ны габариты и энергопотребление ав- топилота. Использование стандартных после- довательных каналов обмена и компо- новка бортовой аппаратуры из стан- дартных модулей одноплатных компь- ютеров, унифицированных плат ЦОС с выходом на последовательный канал обмена и преобразователей интерфей- сов RS485/RS232 (RS485/USB) с функциями контроллера позволили су- щественно снизить сроки разработки СУ АПР для различных типов аппара- тов, особенно на этапе создания макет- ных образцов. В плане дальнейшей миниатюриза- ции АПР в ИПМТ ДВО РАН осущест- вляется переход с ОС QNX версии 4.25 на версию 6.3. Это позволит использо- вать на борту АПР не только компью- теры с архитектурой x86, но и компью- теры с предельно низким энергопо- треблением, например, выполненные на базе процессора ARM. ● Л ИТЕРАТУРА 1. Ваулин Ю., Инзарцев А. Применение ОС QNX в подводной робототехнике// Сов- ременные технологии автоматизации. — 2002. — № 3. 2. “AUV 'savings' could be $772 million...”. International Ocean Systems, 2001 Jan/Feb1:5. 3. Гобчанский О. Проблемы создания бор- товых вычислительных комплексов ма- лых космических аппаратов// Современ- ные технологии автоматизации. — 2001. — № 4. 4. Львов О.Ю. О выборе бортового компью- тера для автономного необитаемого под- водного аппарата// Сб. «Морские техно- логии»/ Владивосток: Дальнаука, 2001. — Вып. 4. — С. 3243. 5. Львов О.Ю., Сидоренко А.В., Хмельков Д.Б. Унифицированная плата цифровой обработки сигналов с поддержкой сетево- го обмена. // Сб. «Морские технологии»/ Владивосток: Дальнаука, 2003. — Вып. 5. — С. 6373. 6. Кругляк К. Одноплатные компьютеры для встраиваемых систем// Современные тех- нологии автоматизации. — 2003. —№ 4. 7. Грибов В. и др. Новые средства автомати- зации в неразрушающем контроле рель- сов// Современные технологии автома- тизации. — 2004. — № 1. 8. R.A. Brooks. A Robust Layered Control System for a Mobile Robot. IEEE Transactions on Robotics and Automation 1986; 2 (1). 9. Поиск и подъём вертолета Ка27ПС. Мартапрель 2003 года. Тихоокеанский флот// Морской сборник. — 2004. —№ 5. — С. 5563. 10. Киселев Л. В., Инзарцев А. В., Матви- енко Ю. В., Ваулин Ю. В. Навигация и управление в подводном пространстве// Мехатроника, Автоматизация, Управле- ние. — 2004. — № 11. Авторы — сотрудники ИПМТ ДВО РАН Телефоны: (4232) 4326-47/74 Факс: (4232) 4324-16 74 СТА 2/2005 РАЗ РА БО Т КИ / ПОД ВОДНЫ Е АППА РАТ Ы www.cta.ru