18 февраля, 2011

Шедевр инженерной мысли (2)

Вычислительные средства АМ-35 располагались на главном вычислительном центре, а также на радиолокационных узлах системы дальнего обнаружения АО-35.

Размещение средств системы АМ-35 производилось с учетом возлагаемых задач, объема передаваемой по линиям передачи данных информации, удобства резервирования средств и их эксплуатации.

Требования уменьшения объема передаваемой информации приводили к необходимости на узлах АО-35 цифровых вычислительных машин, которые должны были производить всю первичную обработку радиолокационной информации. На узле системы обнаружения АО-35 располагались четыре вычислительные машины.

Три вычислительные машины, непосредственно связанные с секторными радиолокационными станциями, решали задачи выделения полезного сигнала на фоне шумов и первичной обработки радиотехнической информации. Четвертая машина производила преобразование координат, усреднение и построение траектории. Эта машина связывалась посредством линии передачи данных с вычислительной машиной ГВЦ, предназначенной для идентификации целей, усреднения траекторий и уточнения характеристик целей.

С узлов системы обнаружения информация поступала в виде полиномов траекторий движения цели. Дальнейшая обработка радиолокационной информации производилась на вычислительных средствах, размещенных на ГВЦ, которые решали задачи наведения, перераспределения и информационного взаимодействия, а также задачи сопровождения искусственных спутников Земли и средств управления ПСБ (противоспутниковой борьбы).

Аппаратура ГВЦ состояла из однотипных вычислительных машин, имеющих следующие основные параметры:

– среднее быстродействие порядка 1 млн. одноадресных операций;

– объем оперативной командной памяти 16 394 команд со средней скоростью выборки 1 мксек;

– объем числовой памяти 8192 48-разрядных чисел со средней скоростью выборки 1 мксек;

Большая производительность машины обеспечивалась за счет быстродействия арифметического устройства и применения буферных сверхбыстродействующих регистров для чисел и команд.

Все вычислительные машины ГВЦ работали синхронно на частотах, получаемых от центрального синхронизатора системы (F – 10 МГГц) и Fгис – 2 МГГц).

В состав главного вычислительного центра входили:

– восемнадцать машин, из которых восемь обеспечивали работу восьми стрельбовых комплексов, две решали задачи для системы обнаружения, одна – задачи целераспределения, а остальные семь машин находились в режиме горячего резерва и регламентных работ;

– электронные часы, показания которых формировались в двоичном коде с дискретностью отсчета порядка 100 мксек и обеспечивали работу вычислительных машин ГВЦ в реальном масштабе времени. Текущее показание часов вводилось в фиксированную ячейку оперативной памяти каждой машины (рассматривался также вариант включения часов в состав каждой вычислительной машины);

– контрольно-регистрирующая аппаратура – КРА, представляющая собой унифицированные устройства магнитной записи и устройства согласования этой аппаратуры с входными устройствами системы передачи данных. Аппаратура предназначалась для регистрации входных и выходных данных вычислительных машин во время боевой работы.

Комплекс вычислительных средств осуществлял автоматическое управление всеми средствами системы А-35 во время боевой работы.

Обмен информацией между объектами систем АО-35 и АН-35 и вычислительными машинами, находившимися на Главном вычислительном центре, происходил по кольцевым кабельным линиям системы передачи данных.

Темп обмена информации между ГВЦ и вычислительными средствами узлов системы АО-35, определяемый временем решения задачи целераспределения на основании данных средств дальнего обнаружения, равнялся 0,2 Гц. Обмен информацией между узлами системы наведения и ГВЦ происходил с частотой 10 Гц. Выдаваемая в линии передачи данных информация синхронизировалась опорными сигналами, получаемыми от центрального синхронизатора системы.

Информация о целях как атакующих, так и пролетающих передавалась на аппаратуру отображения обстановки командных пунктов системы А-35, на ЦКП Войск ПВО и КП округа ПВО с ГКВЦ через оконечные станции АПД-35.

Все вычислительные средства ГВЦ были унифицированы и взаимозаменяемы. Машины, работающие в боевом режиме, резервировались машинами, находящимися в предбоевом режиме, которые получали от боевых машин всю информацию, необходимую для продолжения решения боевой задачи, начиная с любого момента времени. Эта информация выдавалась боевыми машинами в шины внутреннего обмена. В случае выхода из строя боевой машины ее автоматически заменяла вычислительная машина из резерва без нарушения боевого цикла, переключаясь на тот участок памяти, который соответствовал вышедшей из строя боевой машине, и беря на себя обеспечение дальнейшего выполнения боевой работы.

Для углубленной проверки исправности и прогнозирования выхода из строя блоков и узлов вычислительных средств проводился плановый профилактический контроль.

Во время боевой работы систематически проводился оперативный контроль, результаты которого служили основанием для автоматической замены неисправной боевой машины другой исправной вычислительной машиной, находящейся в предбоевом режиме.

Живучесть вычислительных средств ГВЦ обеспечивалась двойным параллельным резервированием Главного вычислительного центра. Решение боевых задач осуществлялось совершенно исправными вычислительными машинами, находящимися в боевом режиме. Резервные вычислительные машины, которые могли быть автоматически, без нарушения боевого цикла переведены в боевой режим, работали в предбоевом режиме. В дежурном режиме находились исправные машины, перевод которых в предбоевой режим мог быть осуществлен полуавтоматически. Неисправные или нуждающиеся в проверке вычислительные машины находились в режиме регламента.

Система АПД-35 предназначалась для объединения средств системы А-35М, разделенных значительными расстояниями, в единый автоматизированный комплекс, управляемый с главного командно-вычислительного центра.

Основные задачи, выполняемые системой АПД-35, сводились к следующему:

– обеспечение передачи команд и сигналов автоматического взаимодействия между комплексом вычислительных средств ГВЦ и узлами системы обнаружения АО-35 и системы наведения АН-35;

– передача команд и сигналов с главного командного пункта АКП-35, обеспечивающих управление режимами работы и контроль состояния средств системы А-35;

– передача высокостабильных опорных частот синхронизации, вырабатываемых центральным синхронизатором на узлы систем АО-35 и АН-35.

Кроме указанных основных задач, комплекс АПД-35 обеспечивал передачу сигналов информационного взаимодействия системы А-35 с КП внешних систем.

В соответствии с этими задачами система АПД-35 обеспечивала выполнение следующих основных требований:

– независимую дуплексную передачу сигналов между ГКВП и любым узлом системы АО-35 и Ан-35;

– передачу опорных частот от центрального синхронизатора системы ко всем узлам системы А-35М;

– большую пропускную способность линии передачи данных (по всем указанным направлениям общий обмен информацией может составлять около 2,5x106 дв. ед./сек);

– высокую степень достоверности и надежности обмена при длительной и непрерывной работе;

– высокую живучесть системы, обеспечивающую сохранение ее работоспособности при одновременном повреждении линии передачи данных в трех-четырех местах;

– централизованное управление режимами работы средств АПД-35, исключающее возможность вмешательства операторов местных пультов в работу системы при боевом режиме;

– возможность перехода управления системой А-35 с основного ГКВЦ на запасной.

В системе АПД-35 был принят кольцевой вариант построения линий связи с использованием симметричного 14-парного кордельно-стирофлексного кабеля типа МКСБ-60. Кольцевая структура линий связи наиболее полно соответствовала принятому расположению объектов системы А-35 на местности. Каждая кольцевая линия начиналась и оканчивалась на ГКВЦ и проходила (при наиболее сложных обходных путях) через 77 пунктов, часть из которых являлась ретрансляционными, а часть – узловыми. На ретрансляционных пунктах происходили регенерация и усиление сигнала, а на узловых, кроме того, производились еще выделение информации и вставление ответных сигналов, получаемых от радиолокационных или стрельбовых узлов.

В состав системы АПД-35 входили следующие основные устройства:

– аппаратура станций передачи данных, предназначенная для усиления, регенерации, выделения и объединения информации;

– аппаратура системы синхронизации, служащая для временной привязки всех сигналов, передаваемых в системе передачи данных, к опорным синхронизирующим сигналам, поступающим от центрального синхронизатора системы АЦС-35, а также для выдачи сетки опорных частот на объекты системы А-35М;

– кабельный тракт, представляющий собой линии передачи информации.

Для обеспечения надежного функционирования системы АПД-35 в ее составе предусматривался также ряд вспомогательных средств управления и контроля, в том числе средства телеуправления и телесигнализации, средства автономного контроля, средства автоматики подключения обходных путей и средства измерения времени.

Средства телеуправления и телесигнализации служили для управления работой системы передачи данных и непрерывного отображения ее состояния на индикаторных устройствах ГКВЦ.

Средства автономного контроля предназначались для автономной проверки всей системы передачи данных при отсутствии сигналов от абонентов, а также контрольного сравнения выданной и принятой на ГКВЦ информации во время боевой работы.

Средства автоматики подключения обходных путей предназначались для автоматического переключения всех каналов на обходной путь при повреждении тракта передачи на последующем участке.

Средства измерения времени служат для измерения времени задержки в тракте передачи.

В системе передачи данных был принят метод передачи данных, в котором функциональные сигналы, поступающие с выхода объектов на вход линии АПД-35, равно как и сигналы, выдаваемые с линий на объекты, представляли собой последовательности импульсов, отображающие цифровые коды в двоичной системе счисления, следующие со скоростью 122 880 двоичных единиц в секунду (122,88 Гц). При этом «1» кода передавалось наличием отрицательного импульса, а «0» – передавалось отсутствием импульса на соответствующем разрядном месте. Обмен информацией производился с тактовой частотой, задаваемой центральным синхронизатором системы (АСП-35).

Система АПД-35 имела 16 функциональных независимых каналов связи для передачи сигналов информации системы А-35М, в том числе четыре канала для средств обнаружения, восемь каналов для средств наведения и один общий для всей системы А-35М канал передачи опорных частот синхронизации.

Кроме основной информации, в системе АПД-35 передавалось значительное количество служебных сигналов, обеспечивающих централизованное управление (телеуправление) и контроль состояния (телесигнализация) объектов АПД-35. Для передачи этих сигналов в системе АПД-35 предусматривался специальный канал связи.

Система передачи данных АПД-35 увязывала в единый технологический комплекс все составные части системы А-35М. Поэтому обеспечение ее надежности приобретало первостепенное значение. Особенностью АПД-35 являлось наличие большого числа (порядка 80) сложных аппаратурных комплексов (объектов), значительно удаленных друг от друга и включенных последовательно. Выход из строя любого из них мог нарушить работу всей системы. Помимо станционного оборудования в состав системы АПД-35 входил кабельный тракт общей протяженностью в несколько тысяч километров. Кабельная линия в сравнении с обычной радиосвязью более помехоустойчива и надежна, однако восстановление поврежденного кабеля требует значительного времени.

Величина эксплуатационной надежности АПД-35, предъявляемая к этой системе, исходя из требований обеспечения необходимой надежности системы А-35М в целом, должна быть не хуже 0,998.

При использовании отечественных деталей для получения заданной эксплуатационной надежности системы АПД-35 использовано 100-процентное постанционное резервирование аппаратуры (параллельная работа двух комплектов на каждой станции объекта для каждого из стволов СПД). Помимо этого, на 12 рабочих стволов связи имеется 11 резервных стволов.

В канале синхронизации, помимо 100-процентного постанционного резерва, предусматривалась одновременная работа двух параллельно включенных стволов. Кроме этого, имелся один резервный ствол, включаемый методом замещения любого из основных стволов.

Система АПД-35 обеспечивала в среднем не более одной ошибки при передаче 108 импульсов по любому из каналов связи (стволу). К числу мероприятий, обеспечивающих требуемую достоверность передачи информации, относились:

– защита кабеля от грозовых разрядов и внешних влияний (выбор трассы, защитный дренаж, конструктивные улучшения кабеля и пр.);

– построение тракта передачи, обеспечивающее превышение уровня сигнала над уровнем помех на 50–60 дБ;

– применение регенерации сигнала на каждом усилительном участке;

– применение функционального и автономного контроля, направленного на уменьшение вероятности появления аппаратурных сбоев;

– применение схем, обеспечивающих повышенную достоверность передачи по каналу синхронизации.

В целях повышения живучести линий связи системы АПД-35 предусматривалась возможность создания обходных путей на случай механического повреждения кабеля или выхода из строя объектов системы. Такое построение сети линий связи позволяло обеспечить нормальную работу системы передачи данных при одновременном повреждении кабельного тракта в 3–4 местах (при наиболее неблагоприятном расположении места повреждения).

Центральный синхронизатор системы ПРО А-35М представлял высокостабильный эталонный генератор, проверяемый по атомному или молекулярному стандартам частоты и предназначенный для согласования во времени работы всех средств системы А-35М, а также для согласования во времени системы А-35 с работой других систем.

Центральный синхронизатор системы рассчитывался на непрерывную круглосуточную работу с коэффициентом готовности в любой момент времени 0,99999. Вероятность единичного сбоя не превышала 1012. Абсолютная нестабильность сигналов АЦС не хуже 10-8.

В состав центрального синхронизатора входили:

– кварцевый эталон частоты, являющийся датчиком высокостабильной частоты 5 МГГц с абсолютной нестабильностью не более 10-8;

– атомный или молекулярный стандарт частоты, по которому периодически корректировалась частота кварцевого эталона частоты;

– аппаратура сличения кварцевых эталонов частоты с атомными или молекулярными стандартами частоты;

– аппаратура преобразования частоты, где частота кварцевого эталона – 5 МГГц – путем многократного деления и умножения преобразовывалась в требуемые для работы системы А-35М частоты;

– аппаратура привязки времени, посредством которой импульсные сигналы привязывались к сигналам всесоюзного времени;

– аппаратура формирования выходных сигналов, где импульсные сигналы привязывались друг к другу с точностью, обеспечивающей выполнение требований технического задания, формировались по форме и после предварительного размножения подавались на аппаратуру усиления выходных сигналов;

– аппаратура усиления выходных сигналов, где сигналы окончательно размножались до требуемого для работы системы А-35М количества и усиливались по мощности;

– выходное согласующее устройство, через которое выходные сигналы выдавались потребителю;

– индикаторные устройства, служащие для контроля параметров выходных сигналов, а также для контроля точности совмещения выходных сигналов между собой (как внутри отдельных комплектов, так и между комплектами);

– регистрирующие устройства для документального контроля наличия выходных сигналов;

– аппаратура функционального контроля, с помощью которой производился контроль функционирования устройств синхронизатора;

– пульт центрального синхронизатора (ПЦС), с которого осуществлялось дистанционное управление синхронизатором;

– устройства бесперебойного питания.

Центральный синхронизатор системы располагался в помещении ГКВЦ и имел замкнутую вентиляционную систему. Непрерывная круглосуточная работа и заданная надежность центрального синхронизатора обеспечивались тройным параллельным резервированием внутри каждого комплекта и четырехкратным внешним резервированием. Переключение с одного комплекта на другой происходило без нарушения сетки выходных частот. В процессе эксплуатации комплекты периодически или по мере необходимости менялись местами.

Центральный синхронизатор системы предусматривал следующие режимы работы:

– боевой режим (БР), в котором находился совершенно исправный комплект синхронизатора, обеспечивающий боевое дежурство;

– предбоевой режим (ПБР), в котором находился также совершенно исправный комплект синхронизатора, готовый в любой момент времени заменить боевой комплект без пропадания выходных сигналов;

– режим регламента (Р), где находился комплект синхронизатора при проведении регламентных работ;

– отключено (О) – режим, в котором находился исправный комплект синхронизатора в выключенном состоянии;

– устранение неисправности (Н) – режим, в котором находился ремонтируемый комплект синхронизатора.

Выходные параметры боевого и предбоевого комплектов синхронизатора находились под постоянным автоматическим контролем. Внутреннее параллельное резервирование средств АЦС-35 обеспечивало надежную непрерывную работу синхронизатора системы А-35М даже при выходе из строя отдельных дублирующих друг друга участков схемы. При этом неисправные участки синхронизатора автоматически отключались.