Перевод названия: MODERNIZATION DIRECTIONS OF THE HARDWARE AND SOFTWARE OF «KRABIK-BM» RADIO NAVIGATION SYSTEM
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2015
Ключевые слова: система на кристалле, system-on-chip, radio navigation system, modernization, software, радионавигационная система, модернизация, программное обеспечение
Аннотация: Несмотря на широкое распространение и удобство применения спутниковых радионавигационных систем (СРНС), радионавигационные системы наземного базирования (РНС) остаются одним из главных средств навигационного обеспечения ряда объектов, например, морских судов. Использование РНС позволяет добиться высокой точности определения координПоказать полностьюат объектов и исключить ряд недостатков, присущих СРНС. В Сибирском федеральном университете совместно с научно-производственным предприятием «Радиосвязь» с начала 2000-х годов были возобновлены работы по разработке и серийному выпуску наземной РНС УВЧ-диапазона «Крабик-БМ», использующей фазовые методы измерения радионавигационных параметров и предназначенной для геодезической координатной привязки морских надводных объектов. Данная система состоит из нескольких унифицированных приемопередатчиков, которые могут использоваться в качестве как бортовых, так и опорных береговых станций путем выбора соответствующего режима работы. В 2003 году начат серийный выпуск данной РНС и ее поставка заказчикам. В настоящее время использованные при проектировании данной системы технические решения и ее элементная база устарели. Поэтому возникла задача модернизации в первую очередь приемопередатчиков данной РНС с использованием современных комплектующих изделий, средств проектирования и программного обеспечения. Рассмотрено направление по обновлению аппаратной части данной РНС с применением современных систем на кристалле (СнК), выпускаемых фирмой Xilinx. Наиболее предпочтительным, по мнению авторов, является использование СнК семейства Zynq-7000, сочетающих в одной микросхеме программируемую логику Artix/Kintex-7 и высокопроизводительный ARM-процессор Cortex-A9. Использование предложенной СнК позволяет решить задачи по модернизации приемопередатчиков РНС «Крабик-БМ». В частности, ожидается снижение стоимости и массогабаритных характеристик приемопередатчиков с одновременным повышением их надежности за счет исключения внешних связей между программируемой логикой и процессорной системой. Представлен вид структурной схемы приемопередатчика РНС «Крабик-БМ» до и после модернизации. Другим направлением совершенствования РНС является разработка программного обеспечения вторичной обработки радионавигационной информации с учетом возможностей и инструментов, предоставляемых современными операционными системами и средами разработки программного обеспечения. Для проектирования подобного рода программного обеспечения целесообразно использовать кроссплатформенные интегрированные среды разработки с открытым исходным кодом и языками высокого уровня. Наиболее подходящим является использование среды Qt Creator, обеспечивающей создание приложений с использованием обширной библиотеки классов и готовых инструментов разработки. Приведены основные элементы интерфейса пользователя программы вторичной обработки результатов радионавигационных измерений, а также ее возможности в части вывода и обработки информации. В заключение отмечено, что использование выбранных направлений модернизации данной РНС в части аппаратной части и программного обеспечения позволит повысить конкурентоспособность системы «Крабик-БМ» и откроет возможности к ее дальнейшему совершенствованию в силу существенного роста аппаратных и вычислительных ресурсов системы. Despite the widespread and easy use of satellite navigation systems (SNS), ground-based radio navigation systems (RNS) remain one of the main means of navigating maintenance of a number of objects, such as ships. Using RNS helps to achieve high accuracy in objects positioning, and to eliminate a number of disadvantages of SNS. From the beginning of the 2000s in the Siberian Federal University in collaboration with the Research and Production Enterprise “Radiosvyaz” were resumed the works on the development and serial production of terrestrial RNS UHF-range “Krabik-BM”, using the phase measurement techniques and navigation options designed for geodetic gridding sea ??surface objects. This system consists of several aligned transceivers that can be used as a ship station, and the supporting shore stations by selecting an appropriate operating mode. In 2003 the serial production of the RNS and its delivery to the customer were started. Nowadays, system solutions and electronic components, used in the design of this, are obsolete. Therefore, there was a task of modernization of transceivers of the RNS mentioned, using modern components, design tools and software. In the present article the direction to update the hardware of the RNS using modern systems on chip (SoC), manufactured by Xilinx, is considered. Most preferably, according to the authors, is to use the SoC family Zynq-7000, combining into a single chip of programmable logic Artix / Kintex-7 and a high-performance ARM processor Cortex-A9. Using the proposed SoC allows us to solve the task of transceivers RNS “Krabik-BM” upgrade. In particular, it is expected to reduce the cost, weight and dimensions of the transceiver while increasing reliability by eliminating external interactions between the programmable logic and processor system. The article presents the block diagram of the transceiver RNS “Krabik-BM” before and after the upgrade. Another direction of the development of RNS is the development of radionavigation software of the secondary information processing in terms of opportunities and tools provided by modern operating systems and software development environment. For the design of this kind of software cross-platform integrated development environments with open source and high-level languages should be used. The most suitable one is the use of Qt Creator environment, providing the creation of applications with an extensive class library and ready development tools. The article presents the main elements of the radio navigation results measurements of the secondary processing program user interface, as well as its potential in output and processing terms. In conclusion, according to the article the use of selected directions of the RNS modernization in terms of hardware and software will enhance the competitiveness of the “Krabik-BM” and open up opportunities for further improvements due to the significant rise of hardware and computing resources of the system.
Журнал: Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева
Выпуск журнала: Т. 16, № 3
Номера страниц: 546-553
ISSN журнала: 18169724
Место издания: Красноярск
Издатель: Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева