Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35

Ein Überblick über die Schlüsselkomponenten des „Autonomous Logistics Information System“ (ALIS) des F-35 Unified Strike Fighter. Eine detaillierte Analyse der „Einheit zur Unterstützung des Kampfeinsatzes“ und ihrer vier Schlüsselkomponenten: 1) Mensch-System-Schnittstelle, 2) Führungskontrollsystem, 3) Bordimmunsystem, 4) Avioniksystem. Einige Informationen zur Soft- und Hardware des F-35-Kampfflugzeugs sowie zu den Tools, die für seine Bordsoftware verwendet werden. Es wird ein Vergleich mit früheren Modellen von Kampfflugzeugen gegeben und auch Perspektiven für die Weiterentwicklung der Heeresfliegerei aufgezeigt.

Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35

Der F-35-Jäger ist ein fliegender Schwarm aller Arten von High-Tech-Sensoren, die insgesamt für ein „360-Grad-Situationsbewusstsein“ sorgen.

Einführung

Die Hardwaresysteme der Luftwaffe sind im Laufe der Zeit immer komplexer geworden. [27] Allmählich wird auch ihre Cyber-Infrastruktur (Software- und Hardwarekomponenten, die eine Feinabstimmung der Algorithmen erfordern) immer komplexer. Am Beispiel der US Air Force kann man sehen, wie sich die Cyber-Infrastruktur der Kampfflieger im Vergleich zu ihren traditionellen Hardwarekomponenten schrittweise von weniger als 5 % (für die F-4, ein Jagdflugzeug der dritten Generation) auf mehr ausgeweitet hat als 90 % (für den F-35, Jäger der fünften Generation). [5] Die algorithmische Feinabstimmung dieser Cyber-Infrastruktur im F-35 obliegt der neuesten, speziell für diesen Zweck entwickelten Software: dem „Autonomous Logistics Information System“ (ALIS).

Autonomes Logistikinformationssystem

Im Zeitalter der Kämpfer der 5. Generation wird die Kampfüberlegenheit hauptsächlich an der Qualität des Situationsbewusstseins gemessen. [10] Daher ist der F-35-Jäger ein fliegender Schwarm aller Arten von High-Tech-Sensoren, die insgesamt ein 360-Grad-Situationsbewusstsein bieten. [11] Ein neuer beliebter Hit in dieser Hinsicht ist der sogenannte. „Integrated Sensor Architecture“ (ISA), die Sensoren umfasst, die unabhängig voneinander dynamisch miteinander interagieren (nicht nur in einer ruhigen, sondern auch in einer umkämpften taktischen Umgebung), – was theoretisch zu einer noch stärkeren Steigerung der führen sollte Qualität des Situationsbewusstseins. [7]. Damit diese Theorie jedoch in die Praxis umgesetzt werden kann, ist eine hochwertige algorithmische Verarbeitung aller von Sensoren kommenden Daten erforderlich.

Daher trägt der F-35 ständig Software auf seiner Platine, deren Gesamtgröße der Quellcodes 20 Millionen Zeilen übersteigt, weshalb er oft als „fliegender Computer“ bezeichnet wird. [6] Da in der gegenwärtigen fünften Ära der Angriffskämpfer die Kampfüberlegenheit an der Qualität des Situationsbewusstseins gemessen wird, führen fast 50 % dieses Programmcodes (8,6 Millionen Zeilen) die komplexeste algorithmische Verarbeitung durch – um alle von ihnen kommenden Daten zusammenzuführen die Sensoren in ein einziges Bild des Einsatzgebiets. In Echtzeit.

Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35Die Dynamik der Verlagerung der Bordfunktionalität von US-Kampfflugzeugen hin zu Software

Verantwortlich dafür ist an Bord der F-35 das „Autonomous Logistics Information System“ (ALIS), das dem Jäger Fähigkeiten wie 1) Planung (durch fortschrittliche Avioniksysteme), 2) Wartung (die Fähigkeit, als Führungskraft zu agieren) vermittelt Kampfeinheit) und 3) Stärkung (die Fähigkeit, als Sklavenkampfeinheit zu agieren). [4] Der Leimcode ist der Hauptbestandteil von ALIS, der 95 % des Bordcodes der F-35 ausmacht. Die anderen 50 % des ALIS-Codes führen eher kleinere, aber auch algorithmisch sehr intensive Operationen durch. [12] Daher ist die F-35 eines der komplexesten Kampfsysteme, die jemals entwickelt wurden. [6]

ALIS ist ein bedingtes Autopilotsystem, das einen integrierten Komplex einer Vielzahl von Bordsubsystemen kombiniert; Dazu gehört auch eine effektive Kommunikation mit dem Piloten durch die Bereitstellung hochwertiger Informationen über das Einsatzgebiet (Situationsbewusstsein). Der ALIS-Softwarekern läuft ständig im Hintergrund und unterstützt den Piloten bei der Entscheidungsfindung und gibt ihm Hinweise in kritischen Momenten des Fluges. [13]

Unterstützungseinheit für den Kampfeinsatz

Eines der wichtigsten ALIS-Subsysteme ist die „Combat Use Support Unit“, die aus fünf Hauptelementen besteht [13]:

1) „Mensch-System-Schnittstelle“ – bietet eine hochwertige Visualisierung des Einsatzgebiets (ergonomisch, umfassend, prägnant). [12] Bei der Beobachtung dieses Schauplatzes trifft der Pilot taktische Entscheidungen und erteilt Kampfbefehle, die wiederum von der IKS-Einheit verarbeitet werden.

2) „Executive-Control-System“ (ICS) – sorgt durch die Interaktion mit den Steuereinheiten der Bordwaffen für die Ausführung von Kampfbefehlen, die vom Piloten über die Mensch-System-Schnittstelle erteilt werden. Das ICS registriert auch den tatsächlichen Schaden durch die Verwendung jedes Kampfbefehls (mittels Feedback-Sensoren) für die anschließende Analyse durch das Avioniksystem.

3) „Onboard-Immunsystem“ (BIS) – überwacht externe Bedrohungen und ergreift, wenn sie erkannt werden, die notwendigen Gegenmaßnahmen, um Bedrohungen zu beseitigen. Gleichzeitig kann das BIS auf die Unterstützung befreundeter Kampfeinheiten zurückgreifen, die an einer gemeinsamen taktischen Operation teilnehmen. [8] Zu diesem Zweck interagiert LSI eng mit Avioniksystemen – über ein Kommunikationssystem.

4) „Avioniksystem“ – wandelt den Rohdatenstrom verschiedener Sensoren in hochwertiges Situationsbewusstsein um, das dem Piloten über eine Mensch-System-Schnittstelle zur Verfügung steht.

5) „Kommunikationssystem“ – verwaltet den internen und externen Netzwerkverkehr usw. dient als Bindeglied zwischen allen Bordsystemen; sowie zwischen allen an der gemeinsamen taktischen Operation beteiligten Kampfeinheiten.

Mensch-System-Schnittstelle

Um den Bedarf an qualitativ hochwertigem und umfassendem Situationsbewusstsein zu decken, sind Kommunikation und Visualisierung im Cockpit eines Kampfflugzeugs von entscheidender Bedeutung. Das Gesicht von ALIS im Allgemeinen und der Kampfeinsatzunterstützungseinheit im Besonderen ist das „Panorama-Visualisierungsanzeige-Subsystem“ (L-3 Communications Display Systems). Es umfasst einen großen hochauflösenden Touchscreen (LADD) und eine Breitbandverbindung. Die L-3-Software läuft auf dem Integrity 178B OS (dem Echtzeitbetriebssystem von Green Hills Software), dem wichtigsten Bordbetriebssystem der F-35.

Die F-35 Cyber ​​​​Infrastructure Architects entschieden sich für das Integrity 178B OS aufgrund von sechs betriebssystemspezifischen Merkmalen: 1) Einhaltung offener Architekturstandards, 2) Linux-Kompatibilität, 3) POSIX-API-Kompatibilität, 4) sichere Speicherzuweisung, 5) Erfüllung spezifischer Sicherheitsanforderungen und 6) Unterstützung der ARINC 653-Spezifikation. [12] ARINC 653 ist eine Anwendungssoftwareschnittstelle für Avionikanwendungen. Diese Schnittstelle regelt die zeitliche und räumliche Aufteilung der Ressourcen des Flugrechensystems gemäß den Prinzipien der integrierten modularen Avionik; und definiert außerdem die Programmierschnittstelle, die die Anwendungssoftware verwenden muss, um auf die Ressourcen des Computersystems zuzugreifen.

Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35Anzeigesubsystem für Panoramabilder

Exekutives Kontrollsystem

Wie oben erwähnt, stellt das ICS im Zusammenspiel mit den Bordwaffenkontrolleinheiten die Ausführung von Kampfbefehlen und die Registrierung des tatsächlichen Schadens durch die Verwendung jedes Kampfbefehls sicher. Das Herzstück des IKS ist ein Supercomputer, der natürlich auch als „Airborne Weapons“ bezeichnet wird.

Da das Aufgabenvolumen des Bord-Supercomputers enorm ist, ist er leistungsstärker und erfüllt hohe Anforderungen an Fehlertoleranz und Rechenleistung; Es ist außerdem mit einem effizienten Flüssigkeitskühlsystem ausgestattet. All diese Maßnahmen werden ergriffen, um sicherzustellen, dass das Bordcomputersystem in der Lage ist, große Datenmengen effizient zu verarbeiten und eine fortschrittliche algorithmische Verarbeitung durchzuführen, die dem Piloten ein effektives Situationsbewusstsein verschafft und ihm umfassende Informationen über das Einsatzgebiet liefert. [12]

Der Bord-Supercomputer des F-35-Jägers ist in der Lage, kontinuierlich 40 Milliarden Operationen pro Sekunde durchzuführen, wodurch er die Multitasking-Ausführung ressourcenintensiver fortschrittlicher Avionikalgorithmen (einschließlich der Verarbeitung von elektrooptischen, Infrarot- und Radardaten) ermöglicht Daten). [9] In Echtzeit. Für den F-35-Jäger ist es nicht möglich, all diese algorithmisch intensiven Berechnungen nebenbei durchzuführen (um nicht jede Kampfeinheit mit einem Supercomputer auszustatten), da die Intensität des gesamten Datenflusses aller Sensoren die Intensität übersteigt Bandbreite der schnellsten Kommunikationssysteme - mindestens 1000-mal. [12]

Um eine erhöhte Zuverlässigkeit zu gewährleisten, sind alle kritischen Bordsysteme des F-35-Kampfflugzeugs (in gewissem Umfang einschließlich des Bord-Supercomputers) nach dem Prinzip der Redundanz implementiert: so dass mehrere verschiedene Geräte potenziell die gleiche Aufgabe ausführen können Planke. Darüber hinaus besteht die Redundanzanforderung darin, dass doppelte Elemente von alternativen Herstellern entwickelt werden und eine alternative Architektur aufweisen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen Ausfalls des Originals und des Duplikats verringert. [1, 2] Dies ist auch der Grund, warum auf dem Host-Computer ein Linux-ähnliches Betriebssystem ausgeführt wird, während auf den Slave-Computern Windows ausgeführt wird. [2] Um außerdem sicherzustellen, dass bei Ausfall eines der Computer die Kampfeinsatzunterstützungseinheit (zumindest im Notfallmodus) weiter funktionieren kann, ist die ALIS-Kernarchitektur auf dem Prinzip des „Multithreaded Client“ aufgebaut. Server für verteiltes Rechnen". [18]

Immunsystem an Bord

In einem umkämpften taktischen Umfeld erfordert die Aufrechterhaltung der Immunität in der Luft eine wirksame Kombination aus Robustheit, Redundanz, Vielfalt und verteilter Funktionalität. Die militärische Luftfahrt von gestern verfügte nicht über ein einheitliches Onboard-Immunsystem (BIS). Ihr Luftfahrt-BIS war fragmentiert und bestand aus mehreren unabhängigen Komponenten. Jede dieser Komponenten wurde optimiert, um einer bestimmten Reihe von Waffensystemen standzuhalten: 1) ballistische Projektile, 2) Raketen, die auf eine Quelle von Hochfrequenz- oder elektrooptischen Signalen gerichtet sind, 3) Laserstrahlung, 4) Radarstrahlung usw. Bei Erkennung eines Angriffs wurde das entsprechende LSI-Subsystem automatisch aktiviert und ergriff Gegenmaßnahmen.

Die Komponenten des gestrigen BIS wurden unabhängig voneinander entworfen und entwickelt – von verschiedenen Auftragnehmern. Da diese Komponenten typischerweise eine geschlossene Architektur hatten, beschränkten sich LSI-Upgrades, als neue Technologien und neue Waffensysteme aufkamen, auf das Hinzufügen einer weiteren unabhängigen LIS-Komponente. Der grundlegende Nachteil eines solchen fragmentierten LSI, das aus unabhängigen Komponenten mit geschlossener Architektur besteht, besteht darin, dass seine Fragmente nicht miteinander interagieren können und nicht für eine zentrale Koordination geeignet sind. Mit anderen Worten: Sie können nicht miteinander kommunizieren und gemeinsame Operationen durchführen, was die Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit des gesamten LSI als Ganzes einschränkt. Wenn beispielsweise eines der Immunsubsysteme ausfällt oder zerstört wird, können andere Subsysteme diesen Verlust nicht effektiv kompensieren. Darüber hinaus führt die LSI-Fragmentierung sehr häufig zur Duplizierung von High-Tech-Komponenten wie Prozessoren und Displays [8], was im Kontext des „Evergreen-Problems“ zu einer Reduzierung des SWaP (Größe, Masse und Stromverbrauch) führt [16]. ist sehr verschwenderisch. Es überrascht nicht, dass diese frühen LSIs langsam veraltet sind.

Das fragmentierte LSI wird durch ein einzelnes verteiltes Onboard-Immunsystem ersetzt, das von einem „intellektuell-kognitiven Controller“ (ICC) gesteuert wird. Das ICC ist ein spezielles Programm – das zentrale Nervensystem an Bord –, das auf den integrierten Subsystemen des BIS aufbaut. Dieses Programm vereint alle LSI-Subsysteme in einem einzigen verteilten Netzwerk (mit gemeinsamen Informationen und gemeinsamen Ressourcen) und verbindet außerdem alle LSI mit dem Zentralprozessor und anderen Bordsystemen. [8] Grundlage für eine solche Kombination (einschließlich der Integration mit Komponenten, die in Zukunft entwickelt werden) ist das allgemein akzeptierte Konzept des „System of Systems“ (SoS) [3] – mit seinen besonderen Merkmalen wie Skalierbarkeit, Öffentlichkeit Spezifikation und Software und Hardware mit offener Architektur.

ICC hat Zugriff auf Informationen aller BIS-Subsysteme; Seine Funktion besteht darin, die von LSI-Subsystemen kommenden Informationen zu vergleichen und zu analysieren. Das ICC arbeitet ständig im Hintergrund und interagiert kontinuierlich mit allen LSI-Subsystemen – es identifiziert jede potenzielle Bedrohung, lokalisiert sie und empfiehlt dem Piloten schließlich die optimalen Gegenmaßnahmen (unter Berücksichtigung der einzigartigen Fähigkeiten jedes der LSI-Subsysteme). Hierzu verwendet das ICC fortschrittliche kognitive Algorithmen [17–25].

Das. Jedes Flugzeug verfügt über einen eigenen ICC. Um jedoch eine noch stärkere Integration (und damit eine höhere Zuverlässigkeit) zu erreichen, werden die ICC aller an einer taktischen Operation beteiligten Flugzeuge in einem einzigen gemeinsamen Netzwerk zusammengefasst, das vom „Autonomous Logistics Information System“ koordiniert wird ( ALIS). [4] Wenn einer der ICCs eine Bedrohung identifiziert, berechnet ALIS die wirksamsten Gegenmaßnahmen – unter Verwendung der Informationen aller ICCs und der Unterstützung aller an der taktischen Operation beteiligten Kampfeinheiten. ALIS „kennt“ die individuellen Merkmale jedes ICC und nutzt diese zur Umsetzung koordinierter Gegenmaßnahmen.

Ein verteiltes LSI befasst sich mit externen (im Zusammenhang mit feindlichen Kampfhandlungen) und internen (im Zusammenhang mit dem Pilotenstil und operativen Nuancen) Bedrohungen. An Bord des F-35-Jägers ist das Avioniksystem für die Verarbeitung externer Bedrohungen verantwortlich, und VRAMS („intelligentes System zur Information über die mit gefährlichen Manövern für Ausrüstung verbundenen Risiken“) ist für die Verarbeitung interner Bedrohungen verantwortlich. [13] Das Hauptziel von VRAMS besteht darin, die Betriebszeiten des Flugzeugs zwischen notwendigen Wartungssitzungen zu verlängern. Zu diesem Zweck sammelt VRAMS Echtzeitinformationen über den Zustand der grundlegenden Subsysteme an Bord (Flugzeugtriebwerk, Hilfsantriebe, mechanische Komponenten, elektrische Subsysteme) und analysiert deren technischen Zustand; unter Berücksichtigung von Parametern wie Temperaturspitzen, Druckverlusten, Schwingungsdynamik und Störungen aller Art. Basierend auf diesen Informationen gibt VRAMS dem Piloten vorab Hinweise zum weiteren Vorgehen, um die Sicherheit des Flugzeugs zu gewährleisten. VRAMS „prognostiziert“, zu welchen Konsequenzen bestimmte Aktionen des Piloten führen können, und gibt Empfehlungen, wie diese vermieden werden können. [13]

Der Maßstab, den VRAMS anstrebt, ist Wartungsfreiheit bei gleichzeitiger höchster Zuverlässigkeit und geringerer struktureller Ermüdung. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten Forschungslabore daran, Materialien mit einer intelligenten Struktur zu entwickeln, die auch unter wartungsfreien Bedingungen effektiv arbeiten können. Forscher in diesen Laboren entwickeln Methoden zur Erkennung von Mikrorissen und anderen Phänomenen vor dem Ausfall, um mögliche Ausfälle bereits im Vorfeld zu verhindern. Es wird auch an einem besseren Verständnis des Phänomens der Strukturermüdung geforscht, um diese Daten zur Regulierung von Flugzeugmanövern zu nutzen und so die Strukturermüdung zu reduzieren – und so weiter. die Nutzungsdauer des Flugzeugs verlängern. [13] In diesem Zusammenhang ist es interessant festzustellen, dass etwa 50 % der Artikel in der Zeitschrift Advanced in Engineering Software der Analyse der Festigkeit und Anfälligkeit von Stahlbeton und anderen Strukturen gewidmet sind.

Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35Intelligentes System zur Information über die Risiken, die mit gefährlichen Manövern für Geräte verbunden sind

Fortschrittliches Avioniksystem

Die Luftkampfunterstützungseinheit F-35 verfügt über ein fortschrittliches Avioniksystem, das eine ehrgeizige Aufgabe lösen soll:

Die Avioniksysteme von gestern umfassten mehrere unabhängige Subsysteme (Steuerung von Infrarot- und Ultraviolettsensoren, Radar, Sonar, elektronischer Kriegsführung und anderen), von denen jedes mit einem eigenen Display ausgestattet war. Aus diesem Grund musste der Pilot abwechselnd die einzelnen Displays betrachten und die von ihnen erhaltenen Daten manuell analysieren und vergleichen. Andererseits stellt das heutige Avioniksystem, das insbesondere mit dem F-35-Jäger ausgestattet ist, alle Daten, die zuvor disparat waren, in einer einzigen Ressource dar; auf einem gemeinsamen Display. Das. Ein modernes Avioniksystem ist ein integrierter netzwerkzentrierter Datenfusionskomplex, der dem Piloten das effektivste Situationsbewusstsein vermittelt. Dies entlastet ihn von der Notwendigkeit, komplexe analytische Berechnungen durchzuführen. Aufgrund der Eliminierung des menschlichen Faktors aus der Analyseschleife kann der Pilot nun nicht mehr von der Hauptkampfmission abgelenkt werden.

Einer der ersten bedeutenden Versuche, den menschlichen Faktor aus dem Analysekreislauf der Avionik zu eliminieren, wurde in der Cyber-Infrastruktur des F-22-Kampfflugzeugs umgesetzt. An Bord dieses Jägers ist ein algorithmisch intensives Programm für die qualitativ hochwertige Zusammenführung der Daten verschiedener Sensoren verantwortlich, deren Gesamtgröße der Quellcodes 1,7 Millionen Zeilen beträgt. Gleichzeitig sind 90 % des Codes in Ada geschrieben. Allerdings hat das moderne Avioniksystem – gesteuert durch das ALIS-Programm – mit dem der F-35-Jäger ausgestattet ist, im Vergleich zum F-22-Jäger erhebliche Fortschritte gemacht.

Der Prototyp von ALIS war die Software des F-22-Jägers. Allerdings umfasst das Datenkleben nicht mehr 1,7 Millionen Codezeilen, sondern 8,6 Millionen. Gleichzeitig ist der überwiegende Teil des Codes in C/C++ geschrieben. Die Hauptaufgabe dieses algorithmisch intensiven Codes besteht darin, zu bewerten, welche Informationen für den Piloten relevant sind. Dadurch, dass nur kritische Daten im Theaterbild gespeichert werden, kann der Pilot nun schnellere und effektivere Entscheidungen treffen. Das. Das moderne Avioniksystem, mit dem insbesondere der F-35-Jäger ausgestattet ist, entlastet den Piloten von der analytischen Belastung und ermöglicht ihm schließlich das einfache Fliegen. [12]

Der Softwarekern der Bord-Cyber-Infrastruktur des Unified Strike Fighter F-35Avionik des alten Typs

Seitenleiste: An Bord der F-35 verwendete Entwicklungstools

Einige [kleine] Softwarekomponenten der F-35-Cyber-Infrastruktur an Bord sind in Reliktsprachen wie Ada, CMS-2Y, FORTRAN geschrieben. In Ada geschriebene Softwareblöcke werden normalerweise vom F-22-Jäger ausgeliehen. [12] Der in diesen Reliktsprachen geschriebene Code ist jedoch nur ein kleiner Teil der F-35-Software. Die Hauptprogrammiersprache für die F-35 ist C/C++. An Bord der F-35 sind außerdem relationale und objektorientierte Datenbanken. [14] An Bord werden Datenbanken eingesetzt, um effektiv mit Big Data zu arbeiten. Um diese Arbeit in Echtzeit durchführen zu können, werden Datenbanken in Verbindung mit einem Hardware-Graphanalysebeschleuniger verwendet. [15]

Seitenleiste: Hintertüren in der F-35

Alle Komponenten, aus denen sich moderne amerikanische Militärausrüstung zusammensetzt, sind 1) entweder maßgeschneidert, 2) entweder aus verfügbaren kommerziellen Produkten maßgeschneidert, 3) oder es handelt sich um eine kommerzielle Boxlösung. Gleichzeitig haben in allen drei Fällen Hersteller einzelner Komponenten oder des Gesamtsystems einen zweifelhaften Stammbaum, der in der Regel aus dem Ausland stammt. Dadurch besteht das Risiko, dass in einigen Gliedern der Lieferkette (die sich häufig über die ganze Welt erstreckt) eine Hintertür oder Malware in die Software- und Hardwarekomponente eingebaut wird (entweder auf Software- oder Hardwareebene). ). Darüber hinaus verwendet die US Air Force bekanntermaßen mehr als 1 Million gefälschte elektronische Komponenten, was auch die Wahrscheinlichkeit von Schadcode und Hintertüren an Bord erhöht. Ganz zu schweigen davon, dass es sich bei einer Fälschung in der Regel um eine minderwertige und instabile Kopie des Originals handelt, mit allen Konsequenzen. [5]

ALIS-Kernarchitektur

Wenn wir die Beschreibung aller Bordsysteme zusammenfassen, können wir sagen, dass sich die Hauptanforderungen an sie auf die folgenden Thesen reduzieren: Integrativität und Skalierbarkeit; öffentliche Spezifikation und offene Architektur; Ergonomie und Prägnanz; Stabilität, Redundanz, Diversität, erhöhte Fehlertoleranz und Haltbarkeit; verteilte Funktionalität. Die ALIS-Kernarchitektur ist eine umfassende Antwort auf all diese umfassenden und ehrgeizigen widersprüchlichen Anforderungen, die an den einheitlichen Kampfjäger F-35 gestellt werden.

Allerdings ist diese Architektur, wie alles Geniale, einfach. Es basierte auf dem Konzept endlicher Automaten. Die Anwendung dieses Konzepts innerhalb von ALIS wird dadurch verwirklicht, dass alle Komponenten der Bordsoftware des F-35-Jägers eine einheitliche Struktur aufweisen. In Kombination mit einer Multithread-Client-Server-Architektur für verteiltes Rechnen erfüllt der ALIS-Automaton-Kernel alle oben beschriebenen widersprüchlichen Anforderungen. Jede ALIS-Softwarekomponente besteht aus einer Schnittstelle „.h-Datei“ und einer algorithmischen Konfiguration „.cpp-Datei“. Ihre verallgemeinerte Struktur ist in den dem Artikel beigefügten Quelldateien angegeben (siehe die folgenden drei Spoiler).

automata1.cpp

#include "battle.h"

CBattle::~CBattle()
{
}

BOOL CBattle::Battle()
{
    BATTLE_STATE state;

    switch (m_state)
    {
    case AU_BATTLE_STATE_1:
        if (!State1Handler(...))
            return FALSE;
        m_state = AU_STATE_X;
        break;
    case AU_BATTLE_STATE_2:
        if (!State2Handler(...))
            return FALSE;
        m_state = AU_STATE_X;
        break;
    case AU_BATTLE_STATE_N:
        if (!StateNHandler(...))
            return FALSE;
        m_state = AU_STATE_X;
        break;
    }

    return TRUE;
}

automata1.h

#ifndef AUTOMATA1_H
#define AUTOMATA1_H

typedef enum AUTOMATA1_STATE { AU1_STATE_1, AU1_STATE_2, ... AU1_STATE_N };

class CAutomata1
{
public:
    CAutomata1();
    ~CAutomata1();
    BOOL Automata1();
private:
    BOOL State1Habdler(...);
    BOOL State2Handler(...);
    ...
    BOOL StateNHandler(...);
    AUTOMATA1 m_state;
};

#endif

main.cpp

#include "automata1.h"

void main()
{
    CAutomata1 *pAutomata1;
    pAutomata1 = new CAutomata1();

    while (pAutomata->Automata1()) {}

    delete pAutomata1;
}

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass im umkämpften taktischen Umfeld solche Kampfeinheiten der Luftwaffe über eine Kampfüberlegenheit verfügen, deren luftgestützte Cyber-Infrastruktur Widerstandsfähigkeit, Redundanz, Vielfalt und verteilte Funktionalität effektiv vereint. ICC und ALIS der modernen Luftfahrt erfüllen diese Anforderungen. Allerdings wird der Grad ihrer Integration in Zukunft auch auf die Interaktion mit anderen Heereseinheiten ausgeweitet, während die effektive Integration der Luftwaffe nun nur noch ihre eigene Einheit umfasst.

Bibliographie

1. Courtney Howard. Avionik: Der Zeit voraus // Militär- und Luft- und Raumfahrtelektronik: Innovationen in der Avionik. 24(6), 2013. S. 10-17.
2. Taktische Softwareentwicklung // General Dynamics Elektroboot.
3. Alvin Murphy. Die Bedeutung der System-of-Systems-Integration // Spitzenreiter: Combat Systems Engineering & Integration. 8(2), 2013.pp. 8-15.
4. F-35: Kampfbereit. // Luftwaffe.
5. Globale Horizonte // Globale Wissenschafts- und Technologievision der United States Air Force. 3.07.2013.
6. Chris Babcock. Vorbereitung auf das Cyber-Schlachtfeld der Zukunft // Air & Space Power Journal. 29(6), 2015. S. 61-73.
7. Edric Thompson. Gemeinsame Einsatzumgebung: Sensoren bringen die Armee einen Schritt näher // Armeetechnologie: Sensoren. 3(1), 2015. p. 16.
8. Mark Calafut. Die Zukunft der Überlebensfähigkeit von Flugzeugen: Aufbau einer intelligenten, integrierten Überlebensfähigkeitssuite // Armeetechnologie: Luftfahrt. 3(2), 2015.pp. 16-19.
9. Courtney Howard. Intelligente Avionik.
10 Stephanie Anne Fraioli. Geheimdienstunterstützung für die F-35A Lightning II // Air & Space Power Journal. 30(2), 2016.pp. 106-109.
11 Courtney E. Howard. Video- und Bildverarbeitung am Rande // Militär- und Luft- und Raumfahrtelektronik: Fortschrittliche Avionik. 22(8), 2011.
12 Courtney Howard. Kampfflugzeuge mit fortschrittlicher Avionik // Militär- und Luft- und Raumfahrtelektronik: Avionik. 25(2), 2014. S. 8-15.
13 Drehflügler im Fokus: Wissenschaftler, Forscher und Flieger treiben Innovationen voran // Heerestechnik: Luftfahrt. 3(2), 2015. S. 11-13.
14 Taktische Softwareentwicklung // General Dynamics Elektroboot.
15 Breit angelegte Agenturankündigung Hierarchical Identify Verify Exploit (HIVE) Microsystems Technology Office DARPA-BAA-16-52 2. August 2016.
16 Courtney Howard. Gefragte Daten: Antwort auf den Ruf nach Kommunikation // Militär- und Luft- und Raumfahrtelektronik: Tragbare Elektronik. 27(9), 2016.
17 Umfassende Ankündigung der Agentur: Erklärbare künstliche Intelligenz (XAI) DARPA-BAA-16-53, 2016.
18 Jordi Valverdu. Eine kognitive Architektur zur Implementierung von Emotionen in Computersystemen // Biologisch inspirierte kognitive Architekturen. 15, 2016.pp. 34-40.
19 Bruce K. Johnson. Dawn of the Cognetic: Age Ideologische Kriege bekämpfen, indem man Gedanken mit Wirkung in Bewegung setzt // Air & Space Power Journal. 22(1), 2008.pp. 98-106.
20 Sharon M. Latour. Emotionale Intelligenz: Auswirkungen auf alle Führer der US-Luftwaffe // Air & Space Power Journal. 16(4), 2002. S. 27-35.
21 Oberstleutnant Sharon M. Latour. Emotionale Intelligenz: Auswirkungen auf alle Führer der US-Luftwaffe // Air & Space Power Journal. 16(4), 2002. S. 27-35.
22 Jane Benson. Kognitionswissenschaftliche Forschung: Soldaten in die richtige Richtung lenken // Armeetechnologie: Informatik. 3(3), 2015.pp. 16-17.
23 Dayan Araujo. Kognitive Computer sind darauf vorbereitet, die Beschaffungslandschaft der Luftwaffe zu verändern.
24 James S. Albus. RCS: Eine kognitive Architektur für intelligente Multiagentensysteme // Annual Reviews in Control. 29(1), 2005. S. 87-99.
25 Karev A.A. Synergie des Vertrauens // Praktisches Marketing. 2015. Nr. 8 (222). S. 43-48.
26 Karev A.A. Multithread-Client-Server für verteiltes Computing // Systemadministrator. 2016. Nr. 1-2 (158-159). S. 93-95.
27 Karev A.A. Hardwarekomponenten des luftgestützten MPS des Unified Strike Fighter F-35 // Komponenten und Technologien. 2016. Nr. 11. S.98-102.

PS. Der Artikel wurde ursprünglich in veröffentlicht „Komponenten und Technologien“.

Source: habr.com

Kommentar hinzufügen