F-35 एकीकृत स्ट्राइक फाइटर के ऑनबोर्ड साइबर बुनियादी ढांचे का सॉफ्टवेयर कोर

F-35 यूनिफाइड स्ट्राइक फाइटर के स्वायत्त रसद सूचना प्रणाली (ALIS) के प्रमुख घटकों का अवलोकन। "कॉम्बैट सपोर्ट यूनिट" और इसके चार प्रमुख घटकों का विस्तृत विश्लेषण: 1) मानव-प्रणाली इंटरफ़ेस, 2) कार्यकारी-नियंत्रण प्रणाली, 3) ऑन-बोर्ड प्रतिरक्षा प्रणाली, 4) एवियोनिक्स प्रणाली। F-35 लड़ाकू विमान के फ़र्मवेयर और इसके ऑन-बोर्ड सॉफ़्टवेयर के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के बारे में कुछ जानकारी। लड़ाकू लड़ाकू विमानों के पुराने मॉडलों के साथ तुलना प्रदान की गई है, और सेना विमानन के आगे के विकास की संभावनाओं का भी संकेत दिया गया है।

F-35 फाइटर जेट सभी प्रकार के हाई-टेक सेंसरों का एक उड़ने वाला झुंड है जो कुल मिलाकर "360-डिग्री स्थितिजन्य जागरूकता" प्रदान करता है।

परिचय

वायु सेना के हार्डवेयर सिस्टम समय के साथ और अधिक जटिल हो गए हैं। [27] उनका साइबरइंफ्रास्ट्रक्चर (सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर घटक जिन्हें बढ़िया एल्गोरिथम ट्यूनिंग की आवश्यकता होती है) भी धीरे-धीरे अधिक जटिल होता जा रहा है। अमेरिकी वायु सेना के उदाहरण का उपयोग करके, कोई देख सकता है कि कैसे लड़ाकू विमानों का साइबर बुनियादी ढांचा - इसके पारंपरिक हार्डवेयर घटकों की तुलना में - धीरे-धीरे 5% से कम (एफ -4, तीसरी पीढ़ी के लड़ाकू विमान के लिए) से विस्तारित हो गया है। 90% से अधिक (F-35, पांचवीं पीढ़ी के लड़ाकू विमान के लिए)। [5] इस साइबर बुनियादी ढांचे को ठीक करने के लिए, एफ-35 इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से विकसित नवीनतम सॉफ्टवेयर के लिए जिम्मेदार है: स्वायत्त रसद सूचना प्रणाली (एएलआईएस)।

स्वायत्त रसद सूचना प्रणाली

5वीं पीढ़ी के सेनानियों के युग में, युद्ध की श्रेष्ठता को मुख्य रूप से स्थितिजन्य जागरूकता की गुणवत्ता से मापा जाता है। [10] इसलिए, एफ-35 फाइटर सभी प्रकार के हाई-टेक सेंसरों का एक उड़ने वाला झुंड है, जो कुल 360-डिग्री स्थितिजन्य जागरूकता प्रदान करता है। [11] इस संबंध में एक नई लोकप्रिय हिट तथाकथित है। "इंटीग्रेटेड सेंसर आर्किटेक्चर" (आईएसए), जिसमें ऐसे सेंसर शामिल हैं जो स्वतंत्र रूप से एक-दूसरे के साथ गतिशील रूप से बातचीत करते हैं (न केवल शांत में, बल्कि प्रतिस्पर्धी सामरिक वातावरण में भी) - जिससे, सिद्धांत रूप में, स्थितिजन्य जागरूकता की गुणवत्ता में और भी अधिक सुधार होना चाहिए . [7]. हालाँकि, इस सिद्धांत को व्यवहार में लाने के लिए, सेंसर से प्राप्त सभी डेटा की उच्च गुणवत्ता वाली एल्गोरिदमिक प्रसंस्करण आवश्यक है।

इसलिए, F-35 लगातार बोर्ड पर सॉफ़्टवेयर रखता है, जिसके स्रोत कोड का कुल आकार 20 मिलियन लाइनों से अधिक है, जिसके लिए इसे अक्सर "उड़ान कंप्यूटर" कहा जाता है। [6] चूंकि स्ट्राइक फाइटर्स के वर्तमान पांचवें युग में, युद्ध की श्रेष्ठता को स्थितिजन्य जागरूकता की गुणवत्ता से मापा जाता है, इस प्रोग्राम कोड का लगभग 50% (8,6 मिलियन लाइनें) सबसे जटिल एल्गोरिथम प्रसंस्करण करता है - आने वाले सभी डेटा को गोंद करने के लिए सेंसर से ऑपरेशन के थिएटर की एक तस्वीर में। वास्तविक समय में।

अमेरिकी लड़ाकू सेनानियों के लिए ऑन-बोर्ड कार्यक्षमता प्रदान करने में बदलाव की गतिशीलता - सॉफ्टवेयर की ओर

F-35 की स्वायत्त रसद सूचना प्रणाली (ALIS) लड़ाकू विमान को 1) योजना (उन्नत एवियोनिक्स सिस्टम के माध्यम से), 2) निरंतरता (एक अग्रणी लड़ाकू इकाई के रूप में कार्य करने की क्षमता), और 3) सुदृढीकरण प्रदान करती है। (कार्य करने की क्षमता) एक गुलाम लड़ाकू इकाई के रूप में)। [4] "ग्लू कोड" एएलआईएस का मुख्य घटक है, जो सभी एफ-95 विमान कोड का 35% है। ALIS कोड का अन्य 50% कुछ छोटे, लेकिन एल्गोरिदमिक रूप से बहुत गहन संचालन भी करता है। [12] इसलिए एफ-35 अब तक विकसित सबसे जटिल युद्ध प्रणालियों में से एक है। [6]

एएलआईएस एक सशर्त ऑटोपायलट प्रणाली है जो विभिन्न प्रकार के ऑनबोर्ड उपप्रणालियों के एक एकीकृत परिसर को जोड़ती है; और इसमें पायलट को संचालन के क्षेत्र (स्थितिजन्य जागरूकता) के बारे में उच्च गुणवत्ता वाली जानकारी प्रदान करके उसके साथ प्रभावी बातचीत भी शामिल है। ALIS सॉफ़्टवेयर इंजन पृष्ठभूमि में लगातार चलता रहता है, पायलट को निर्णय लेने में सहायता करता है और उड़ान में महत्वपूर्ण बिंदुओं पर मार्गदर्शन प्रदान करता है। [13]

लड़ाकू सहायता इकाई

ALIS की सबसे महत्वपूर्ण उप-प्रणालियों में से एक "कॉम्बैट सपोर्ट यूनिट" है, जिसमें पाँच मुख्य तत्व शामिल हैं [13]:

1) "मानव-प्रणाली इंटरफ़ेस" - संचालन के रंगमंच (एर्गोनोमिक, व्यापक, संक्षिप्त) का उच्च गुणवत्ता वाला दृश्य प्रदान करता है। [12] इस थियेटर का अवलोकन करते हुए, पायलट सामरिक निर्णय लेता है और लड़ाकू आदेश जारी करता है, जिसे बदले में आईसीएस इकाई द्वारा संसाधित किया जाता है।

2) "कार्यकारी-नियंत्रण प्रणाली" (ईसीएस) - ऑन-बोर्ड हथियारों की नियंत्रण इकाइयों के साथ बातचीत करके, लड़ाकू आदेशों के निष्पादन को सुनिश्चित करता है, जो पायलट द्वारा मानव-प्रणाली इंटरफ़ेस के माध्यम से जारी किए जाते हैं। आईसीएस प्रत्येक लड़ाकू कमांड के उपयोग से वास्तविक क्षति को भी रिकॉर्ड करता है (फीडबैक सेंसर के माध्यम से) - एवियोनिक्स सिस्टम द्वारा इसके बाद के विश्लेषण के लिए।

3) "ऑन-बोर्ड इम्यून सिस्टम" (बीआईएस) - बाहरी खतरों पर नज़र रखता है और, जब उनका पता चलता है, तो खतरों को खत्म करने के लिए आवश्यक जवाबी उपाय करता है। इस मामले में, बीआईएस संयुक्त सामरिक ऑपरेशन में भाग लेने वाली मित्रवत लड़ाकू इकाइयों के समर्थन का आनंद ले सकता है। [8] इस उद्देश्य के लिए, एलएसआई एक संचार प्रणाली के माध्यम से एवियोनिक्स सिस्टम के साथ निकटता से संपर्क करता है।

4) "एवियोनिक्स सिस्टम" - विभिन्न सेंसरों से आने वाले कच्चे डेटा स्ट्रीम को उच्च गुणवत्ता वाली स्थितिजन्य जागरूकता में परिवर्तित करता है, जो मानव-प्रणाली इंटरफ़ेस के माध्यम से पायलट के लिए सुलभ है।

5) "संचार प्रणाली" - ऑन-बोर्ड और बाहरी नेटवर्क ट्रैफ़िक आदि का प्रबंधन करती है। सभी ऑन-बोर्ड प्रणालियों के बीच एक कड़ी के रूप में कार्य करता है; साथ ही संयुक्त सामरिक अभियान में भाग लेने वाली सभी लड़ाकू इकाइयों के बीच।

मानव-प्रणाली इंटरफ़ेस

उच्च-गुणवत्ता और व्यापक स्थितिजन्य जागरूकता की आवश्यकता को पूरा करने के लिए लड़ाकू कॉकपिट में संचार और दृश्यावलोकन महत्वपूर्ण हैं। सामान्य तौर पर ALIS का चेहरा और विशेष रूप से कॉम्बैट सपोर्ट यूनिट "पैनोरमिक विज़ुअलाइज़ेशन डिस्प्ले सबसिस्टम" (L-3 कम्युनिकेशंस डिस्प्ले सिस्टम) है। इसमें एक बड़ी हाई-डेफिनिशन टच स्क्रीन (एलएडीडी) और एक ब्रॉडबैंड संचार चैनल शामिल है। एल-3 सॉफ्टवेयर इंटीग्रिटी ओएस 178बी (ग्रीन हिल्स सॉफ्टवेयर का एक रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम) चलाता है, जो एफ-35 फाइटर जेट के लिए मुख्य एवियोनिक्स ऑपरेटिंग सिस्टम है।

एफ-35 साइबर इंफ्रास्ट्रक्चर आर्किटेक्ट्स ने छह ऑपरेटिंग सिस्टम-विशिष्ट विशेषताओं के आधार पर इंटीग्रिटी ओएस 178बी का चयन किया: 1) ओपन आर्किटेक्चर मानकों का पालन, 2) लिनक्स के साथ संगतता, 3) POSIX एपीआई के साथ संगतता, 4) सुरक्षित मेमोरी आवंटन, 5) का समर्थन विशेष आवश्यकताएँ सुरक्षा और 6) ARINC 653 विनिर्देश के लिए समर्थन। [12] "ARINC 653" एवियोनिक्स अनुप्रयोगों के लिए एक एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर इंटरफ़ेस है। यह इंटरफ़ेस एकीकृत मॉड्यूलर एवियोनिक्स के सिद्धांतों के अनुसार विमानन कंप्यूटिंग सिस्टम संसाधनों के अस्थायी और स्थानिक विभाजन को नियंत्रित करता है; और प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस को भी परिभाषित करता है जिसका उपयोग एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर को कंप्यूटर सिस्टम संसाधनों तक पहुंचने के लिए करना चाहिए।

पैनोरमिक विज़ुअलाइज़ेशन डिस्प्ले सबसिस्टम

कार्यकारी-नियंत्रण प्रणाली

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, आईसीएस, ऑन-बोर्ड हथियारों की नियंत्रण इकाइयों के साथ बातचीत करके, लड़ाकू आदेशों के निष्पादन और प्रत्येक लड़ाकू कमांड के उपयोग से वास्तविक क्षति की रिकॉर्डिंग सुनिश्चित करता है। आईसीएस का हृदय एक सुपरकंप्यूटर है, जिसे स्वाभाविक रूप से "ऑन-बोर्ड हथियार" के रूप में भी वर्गीकृत किया गया है।

चूँकि ऑन-बोर्ड सुपरकंप्यूटर को सौंपे गए कार्यों की मात्रा बहुत अधिक है, इसकी ताकत बढ़ गई है और दोष सहनशीलता और कंप्यूटिंग शक्ति के लिए उच्च आवश्यकताओं को पूरा करता है; यह एक प्रभावी तरल शीतलन प्रणाली से भी सुसज्जित है। ये सभी उपाय यह सुनिश्चित करने के लिए किए जाते हैं कि ऑन-बोर्ड कंप्यूटर सिस्टम बड़ी मात्रा में डेटा को कुशलतापूर्वक संसाधित करने और उन्नत एल्गोरिथम प्रसंस्करण करने में सक्षम है - जो पायलट को प्रभावी स्थितिजन्य जागरूकता प्रदान करता है: उसे ऑपरेशन के थिएटर के बारे में व्यापक जानकारी देता है। [12]

F-35 फाइटर जेट का ऑन-बोर्ड सुपरकंप्यूटर लगातार प्रति सेकंड 40 बिलियन ऑपरेशन करने में सक्षम है, जिसकी बदौलत यह उन्नत एवियोनिक्स (इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल, इंफ्रारेड और की प्रोसेसिंग सहित) के संसाधन-गहन एल्गोरिदम का मल्टी-टास्किंग निष्पादन सुनिश्चित करता है। रडार डेटा)। [9] वास्तविक समय। एफ-35 फाइटर के लिए, इन सभी एल्गोरिथम गहन गणनाओं को किनारे पर करना संभव नहीं है (ताकि प्रत्येक लड़ाकू इकाई को सुपर कंप्यूटर से लैस न किया जा सके), क्योंकि सभी सेंसर से आने वाले डेटा के कुल प्रवाह की तीव्रता अधिक होती है सबसे तेज़ संचार प्रणालियों का थ्रूपुट - कम से कम 1000 बार। [12]

बढ़ी हुई विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, F-35 के सभी महत्वपूर्ण ऑनबोर्ड सिस्टम (कुछ हद तक, ऑनबोर्ड सुपरकंप्यूटर सहित) को अतिरेक के सिद्धांत का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है, ताकि बोर्ड पर एक ही कार्य संभावित रूप से कई अलग-अलग उपकरणों द्वारा किया जा सके। इसके अलावा, अतिरेक की आवश्यकता ऐसी है कि डुप्लिकेट तत्व वैकल्पिक निर्माताओं द्वारा विकसित किए जाते हैं और एक वैकल्पिक वास्तुकला होती है। इसके कारण, मूल और डुप्लिकेट की एक साथ विफलता की संभावना कम हो जाती है। [1, 2] यही कारण है कि मास्टर कंप्यूटर लिनक्स जैसा ऑपरेटिंग सिस्टम चलाता है, जबकि स्लेव कंप्यूटर विंडोज़ चलाता है। [2] इसके अलावा, ताकि यदि कोई कंप्यूटर विफल हो जाए, तो कॉम्बैट सपोर्ट यूनिट काम करना जारी रख सके (कम से कम आपातकालीन मोड में), ALIS कर्नेल आर्किटेक्चर "वितरित कंप्यूटिंग के लिए मल्टीथ्रेडेड क्लाइंट-सर्वर" के सिद्धांत पर बनाया गया है। [18]

ऑन-बोर्ड प्रतिरक्षा प्रणाली

एक प्रतिस्पर्धी सामरिक वातावरण में, हवाई प्रतिरक्षा बनाए रखने के लिए लचीलापन, अतिरेक, विविधता और वितरित कार्यक्षमता के प्रभावी संयोजन की आवश्यकता होती है। कल के लड़ाकू विमानन में एकीकृत ऑन-बोर्ड प्रतिरक्षा प्रणाली (बीआईएस) नहीं थी। इसका विमानन एलएसआई खंडित था और इसमें कई स्वतंत्र रूप से संचालित घटक शामिल थे। इनमें से प्रत्येक घटक को हथियार प्रणालियों के एक विशिष्ट, संकीर्ण सेट का सामना करने के लिए अनुकूलित किया गया था: 1) बैलिस्टिक प्रोजेक्टाइल, 2) रेडियो फ्रीक्वेंसी या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल सिग्नल पर लक्षित मिसाइलें, 3) लेजर विकिरण, 4) रडार विकिरण, आदि। जब किसी हमले का पता चलता है, तो संबंधित एलएसआई सबसिस्टम स्वचालित रूप से सक्रिय हो जाता है और जवाबी कार्रवाई करता है।

कल के एलएसआई के घटकों को अलग-अलग ठेकेदारों द्वारा एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से डिजाइन और विकसित किया गया था। चूंकि इन घटकों में, एक नियम के रूप में, एक बंद वास्तुकला थी, एलएसआई आधुनिकीकरण - जैसे-जैसे नई प्रौद्योगिकियां और नई हथियार प्रणालियां सामने आईं - एक और स्वतंत्र एलएसआई घटक जोड़ने के लिए कम कर दिया गया था। ऐसे खंडित एलएसआई का मूलभूत नुकसान - जिसमें एक बंद वास्तुकला के साथ स्वतंत्र घटक शामिल हैं - यह है कि इसके टुकड़े एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं कर सकते हैं और केंद्रीय रूप से समन्वयित नहीं हो सकते हैं। दूसरे शब्दों में, वे एक-दूसरे के साथ संवाद नहीं कर सकते हैं और संयुक्त संचालन नहीं कर सकते हैं, जो समग्र रूप से संपूर्ण एलएसआई की विश्वसनीयता और अनुकूलनशीलता को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, यदि प्रतिरक्षा उपप्रणालियों में से एक विफल हो जाता है या नष्ट हो जाता है, तो अन्य उपप्रणालियाँ इस नुकसान की प्रभावी ढंग से भरपाई नहीं कर सकती हैं। इसके अलावा, एलएसआई के विखंडन से अक्सर प्रोसेसर और डिस्प्ले जैसे उच्च-तकनीकी घटकों का दोहराव होता है, [8] जो, एसडब्ल्यूएपी (आकार, वजन और बिजली की खपत) को कम करने की "सदाबहार समस्या" के संदर्भ में है [16 ], बहुत बेकार है. यह आश्चर्य की बात नहीं है कि ये शुरुआती एलएसआई धीरे-धीरे अप्रचलित हो रहे हैं।

खंडित एलएसआई को "बौद्धिक-संज्ञानात्मक नियंत्रक" (आईसीसी) द्वारा नियंत्रित एकल वितरित ऑन-बोर्ड प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। आईसीसी एक विशेष कार्यक्रम है, ऑन-बोर्ड केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, जो बीआईएस में शामिल एकीकृत उपप्रणालियों के शीर्ष पर काम करता है। यह प्रोग्राम सभी एलएसआई उपप्रणालियों को एक एकल वितरित नेटवर्क (सामान्य जानकारी और सामान्य संसाधनों के साथ) में जोड़ता है, और सभी एलएसआई को केंद्रीय प्रोसेसर और अन्य ऑन-बोर्ड सिस्टम से भी जोड़ता है। [8] इस संयोजन का आधार (भविष्य में विकसित किए जाने वाले घटकों के साथ संयोजन सहित) "सिस्टम ऑफ़ सिस्टम" (एसओएस) की आम तौर पर स्वीकृत अवधारणा है, [3] - इसकी विशिष्ट विशेषताओं जैसे स्केलेबिलिटी, सार्वजनिक विनिर्देश के साथ और ओपन आर्किटेक्चर सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर।

आईसीसी के पास सभी बीआईएस उपप्रणालियों से जानकारी तक पहुंच है; इसका कार्य एलएसआई उपप्रणालियों से प्राप्त जानकारी की तुलना और विश्लेषण करना है। आईसीसी लगातार पृष्ठभूमि में काम करता है, सभी एलएसआई उपप्रणालियों के साथ लगातार बातचीत करता है - प्रत्येक संभावित खतरे की पहचान करता है, उसका स्थानीयकरण करता है, और अंत में पायलट को जवाबी उपायों के इष्टतम सेट की सिफारिश करता है (प्रत्येक एलएसआई उपप्रणाली की अद्वितीय क्षमताओं को ध्यान में रखते हुए)। इस उद्देश्य के लिए, आईसीसी उन्नत संज्ञानात्मक एल्गोरिदम का उपयोग करता है [17-25]।

वह। प्रत्येक विमान का अपना अलग-अलग ICC होता है। हालाँकि, और भी अधिक एकीकरण (और, परिणामस्वरूप, अधिक विश्वसनीयता) प्राप्त करने के लिए, सामरिक ऑपरेशन में भाग लेने वाले सभी विमानों के आईसीसी को एक एकल सामान्य नेटवर्क में जोड़ा जाता है, जिसके समन्वय के लिए "स्वायत्त रसद सूचना प्रणाली" (एएलआईएस) ) जिम्मेदार है। [4] जब आईसीसी में से कोई एक खतरे की पहचान करता है, तो एएलआईएस सबसे प्रभावी जवाबी उपायों की गणना करता है - सभी आईसीसी से जानकारी और सामरिक ऑपरेशन में भाग लेने वाली सभी लड़ाकू इकाइयों के समर्थन का उपयोग करके। ALIS प्रत्येक ICC की व्यक्तिगत विशेषताओं को "जानता है" और समन्वित जवाबी उपायों को लागू करने के लिए उनका उपयोग करता है।

वितरित एलएसआई बाहरी (दुश्मन युद्ध अभियानों से संबंधित) और आंतरिक (पायलटिंग शैली और परिचालन बारीकियों से संबंधित) खतरों से निपटता है। F-35 फाइटर बोर्ड पर, एवियोनिक्स प्रणाली बाहरी खतरों से निपटने के लिए जिम्मेदार है, और VRAMS (उपकरणों के लिए खतरनाक युद्धाभ्यास से जुड़ी बुद्धिमान जोखिम सूचना प्रणाली) आंतरिक खतरों से निपटने के लिए जिम्मेदार है। [13] वीआरएएम का मुख्य उद्देश्य आवश्यक रखरखाव सत्रों के बीच विमान की परिचालन अवधि को बढ़ाना है। ऐसा करने के लिए, VRAMS बुनियादी ऑनबोर्ड उपप्रणाली (विमान इंजन, सहायक ड्राइव, यांत्रिक घटक, विद्युत उपप्रणाली) के प्रदर्शन के बारे में वास्तविक समय की जानकारी एकत्र करता है और उनकी तकनीकी स्थिति का विश्लेषण करता है; तापमान शिखर, दबाव ड्रॉप, कंपन गतिशीलता और सभी प्रकार के हस्तक्षेप जैसे मापदंडों को ध्यान में रखते हुए। इस जानकारी के आधार पर, VRAMS पायलट को विमान को सुरक्षित और स्वस्थ रखने के लिए क्या करना चाहिए, इसकी अग्रिम सिफारिशें देता है। VRAMS "भविष्यवाणी" करता है कि पायलट के कुछ कार्यों के क्या परिणाम हो सकते हैं, और उनसे बचने के तरीके के बारे में सिफारिशें भी देता है। [13]

VRAMS जिस बेंचमार्क के लिए प्रयास करता है वह अति-विश्वसनीयता और कम संरचनात्मक थकान को बनाए रखते हुए शून्य रखरखाव है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, अनुसंधान प्रयोगशालाएं स्मार्ट संरचनाओं वाली सामग्री बनाने के लिए काम कर रही हैं जो शून्य-रखरखाव स्थितियों में प्रभावी ढंग से काम करने में सक्षम होंगी। इन प्रयोगशालाओं के शोधकर्ता संभावित विफलताओं को पहले से ही रोकने के लिए माइक्रोक्रैक और विफलता के अन्य अग्रदूतों का पता लगाने के तरीके विकसित कर रहे हैं। संरचनात्मक थकान को कम करने आदि के लिए विमानन युद्धाभ्यास को विनियमित करने के लिए इस डेटा का उपयोग करने के लिए संरचनात्मक थकान की घटना को बेहतर ढंग से समझने के लिए अनुसंधान भी किया जा रहा है। विमान के उपयोगी जीवन का विस्तार करें। [13] इस संबंध में, यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि "एडवांस्ड इन इंजीनियरिंग सॉफ्टवेयर" पत्रिका में लगभग 50% लेख प्रबलित कंक्रीट और अन्य संरचनाओं की ताकत और भेद्यता के विश्लेषण के लिए समर्पित हैं।

उपकरणों के लिए खतरनाक युद्धाभ्यास से जुड़े जोखिमों के बारे में सूचित करने के लिए बुद्धिमान प्रणाली

उन्नत एवियोनिक्स प्रणाली

F-35 फाइटर की एयरबोर्न कॉम्बैट सपोर्ट यूनिट में एक उन्नत एवियोनिक्स सिस्टम शामिल है जिसे एक महत्वाकांक्षी कार्य को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है:

कल के एवियोनिक्स सिस्टम में कई स्वतंत्र सबसिस्टम (इन्फ्रारेड और पराबैंगनी सेंसर, रडार, सोनार, इलेक्ट्रॉनिक युद्ध और अन्य को नियंत्रित करना) शामिल थे, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के डिस्प्ले से सुसज्जित था। इस वजह से, पायलट को प्रत्येक डिस्प्ले को बारी-बारी से देखना पड़ा और उनसे आने वाले डेटा का मैन्युअल रूप से विश्लेषण और तुलना करनी पड़ी। दूसरी ओर, आज की एवियोनिक्स प्रणाली, जो विशेष रूप से एफ-35 लड़ाकू विमान से सुसज्जित है, पहले बिखरे हुए सभी डेटा को एक ही संसाधन के रूप में प्रस्तुत करती है; एक सामान्य डिस्प्ले पर. वह। एक आधुनिक एवियोनिक्स प्रणाली एक एकीकृत नेटवर्क-केंद्रित डेटा फ़्यूज़न कॉम्प्लेक्स है जो पायलट को सबसे प्रभावी स्थितिजन्य जागरूकता प्रदान करती है; उसे जटिल विश्लेषणात्मक गणना करने की आवश्यकता से बचाना। परिणामस्वरूप, विश्लेषणात्मक लूप से मानव कारक के बहिष्कार के कारण, पायलट अब मुख्य लड़ाकू मिशन से विचलित नहीं हो सकता है।

एवियोनिक्स विश्लेषणात्मक लूप से मानव कारक को हटाने के पहले महत्वपूर्ण प्रयासों में से एक एफ-22 लड़ाकू के साइबर बुनियादी ढांचे में लागू किया गया था। इस लड़ाकू जहाज पर, एक एल्गोरिदमिक रूप से गहन कार्यक्रम विभिन्न सेंसर से आने वाले डेटा के उच्च-गुणवत्ता वाले ग्लूइंग के लिए जिम्मेदार है, जिसके स्रोत कोड का कुल आकार 1,7 मिलियन लाइनें है। वहीं, 90% कोड Ada में लिखा होता है। हालाँकि, आधुनिक एवियोनिक्स प्रणाली - जिसे ALIS प्रोग्राम द्वारा नियंत्रित किया जाता है - जिससे F-35 सुसज्जित है, F-22 फाइटर की तुलना में काफी उन्नत है।

ALIS F-22 फाइटर सॉफ्टवेयर पर आधारित था। हालाँकि, अब डेटा को मर्ज करने के लिए कोड की 1,7 मिलियन लाइनें नहीं, बल्कि 8,6 मिलियन जिम्मेदार हैं। साथ ही, अधिकांश कोड C/C++ में लिखा जाता है। इस सभी एल्गोरिथम गहन कोड का मुख्य कार्य यह मूल्यांकन करना है कि पायलट के लिए कौन सी जानकारी प्रासंगिक होगी। परिणामस्वरूप, संचालन के क्षेत्र में केवल महत्वपूर्ण डेटा पर ध्यान केंद्रित करके, पायलट अब तेजी से और अधिक प्रभावी निर्णय लेने में सक्षम है। वह। आधुनिक एवियोनिक्स प्रणाली, जो विशेष रूप से एफ-35 लड़ाकू विमान से सुसज्जित है, पायलट से विश्लेषणात्मक बोझ को हटा देती है, और अंततः उसे आसानी से उड़ान भरने की अनुमति देती है। [12]

पुरानी शैली की एवियोनिक्स

साइडबार: एफ-35 पर उपयोग किए जाने वाले विकास उपकरण

F-35 ऑनबोर्ड साइबरइन्फ्रास्ट्रक्चर के कुछ [छोटे] सॉफ्टवेयर घटक Ada, CMS-2Y, FORTRAN जैसी अवशेष भाषाओं में लिखे गए हैं। Ada में लिखे गए प्रोग्राम ब्लॉक आमतौर पर F-22 फाइटर से उधार लिए जाते हैं। [12] हालाँकि, इन अवशेष भाषाओं में लिखा गया कोड F-35 सॉफ़्टवेयर का केवल एक छोटा सा हिस्सा है। F-35 के लिए मुख्य प्रोग्रामिंग भाषा C/C++ है। F-35 पर रिलेशनल और ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड डेटाबेस का भी उपयोग किया जाता है। [14] बड़े डेटा को कुशलतापूर्वक संभालने के लिए बोर्ड पर डेटाबेस का उपयोग किया जाता है। इस कार्य को वास्तविक समय में करने में सक्षम बनाने के लिए, हार्डवेयर ग्राफ़ विश्लेषण त्वरक के साथ संयोजन में डेटाबेस का उपयोग किया जाता है। [15]

साइडबार: एफ-35 में पिछले दरवाजे

आधुनिक अमेरिकी सैन्य उपकरण बनाने वाले सभी घटक 1) या तो कस्टम-निर्मित हैं, 2) या उपलब्ध वाणिज्यिक उत्पादों से अनुकूलित हैं, 3) या एक बॉक्सिंग वाणिज्यिक समाधान का प्रतिनिधित्व करते हैं। इसके अलावा, इन तीनों मामलों में, निर्माताओं, चाहे व्यक्तिगत घटकों के हों या संपूर्ण सिस्टम के, की संदिग्ध वंशावली होती है, जो आमतौर पर देश के बाहर उत्पन्न होती है। परिणामस्वरूप, यह जोखिम है कि आपूर्ति श्रृंखला में किसी बिंदु पर (जो अक्सर दुनिया भर में फैली हुई है) एक पिछला दरवाजा या मैलवेयर (या तो सॉफ्टवेयर या हार्डवेयर स्तर पर) एक सॉफ्टवेयर या हार्डवेयर घटक में बनाया जाएगा। इसके अलावा, अमेरिकी वायु सेना 1 मिलियन से अधिक नकली इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करने के लिए जानी जाती है, जिससे बोर्ड पर दुर्भावनापूर्ण कोड और बैकडोर की संभावना भी बढ़ जाती है। इस तथ्य का जिक्र करने की जरूरत नहीं है कि नकली आमतौर पर मूल की कम गुणवत्ता वाली और अस्थिर प्रतिलिपि होती है, जिसका तात्पर्य यह है। [5]

ALIS कर्नेल आर्किटेक्चर

सभी ऑन-बोर्ड प्रणालियों के विवरण को सारांशित करते हुए, हम कह सकते हैं कि उनके लिए मुख्य आवश्यकताएं निम्नलिखित सिद्धांतों पर आती हैं: इंटीग्रेबिलिटी और स्केलेबिलिटी; सार्वजनिक विशिष्टता और खुली वास्तुकला; एर्गोनॉमिक्स और संक्षिप्तता; स्थिरता, अतिरेक, विविधता, बढ़ी हुई लचीलापन और ताकत; वितरित कार्यक्षमता. ALIS कोर आर्किटेक्चर F-35 ज्वाइंट स्ट्राइक फाइटर के लिए इन व्यापक और महत्वाकांक्षी प्रतिस्पर्धी आवश्यकताओं के लिए एक व्यापक प्रतिक्रिया है।

हालाँकि, यह वास्तुकला, हर सरल चीज़ की तरह, सरल है। परिमित राज्य मशीनों की अवधारणा को इसके आधार के रूप में लिया गया था। ALIS के ढांचे के भीतर इस अवधारणा के अनुप्रयोग को इस तथ्य में महसूस किया जाता है कि F-35 फाइटर के ऑन-बोर्ड सॉफ़्टवेयर के सभी घटकों में एक एकीकृत संरचना होती है। वितरित कंप्यूटिंग के लिए मल्टी-थ्रेडेड क्लाइंट-सर्वर आर्किटेक्चर के साथ संयुक्त, ALIS ऑटोमेटा कर्नेल ऊपर वर्णित सभी परस्पर विरोधी आवश्यकताओं को पूरा करता है। प्रत्येक ALIS सॉफ़्टवेयर घटक में एक इंटरफ़ेस ".h-फ़ाइल" और एक एल्गोरिथम कॉन्फ़िगरेशन ".cpp-फ़ाइल" होता है। उनकी सामान्यीकृत संरचना लेख से जुड़ी स्रोत फ़ाइलों में दी गई है (निम्नलिखित तीन स्पॉइलर देखें)।

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

मुख्य.सीपीपी

#include "automata1.h"

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

    while (pAutomata->Automata1()) {}

    delete pAutomata1;
}

संक्षेप में, एक प्रतिस्पर्धी सामरिक माहौल में, वायु सेना इकाइयाँ जिनकी ऑनबोर्ड साइबर अवसंरचना प्रभावी ढंग से लचीलापन, अतिरेक, विविधता और वितरित कार्यक्षमता को जोड़ती है, युद्ध में श्रेष्ठता का आनंद लेती है। आधुनिक विमानन के IKK और ALIS इन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। हालाँकि, भविष्य में उनके एकीकरण की डिग्री को अन्य सेना इकाइयों के साथ बातचीत तक भी विस्तारित किया जाएगा, जबकि अब वायु सेना का प्रभावी एकीकरण केवल अपनी इकाई को कवर करता है।

ग्रंथ सूची

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पी एस। यह आलेख मूलतः में प्रकाशित हुआ था "घटक और प्रौद्योगिकी".

स्रोत: www.habr.com