Software & Systems

Одной из главных миссий человека в космосе являются научные исследования. Для их проведения разрабатываются методические документы и комплекс средств информационной поддержки [1]. В настоящее время идет процесс переноса бортовых инструкций с традиционных бумажных носителей на компьютерную основу [2].

С 2011 года экипажами Российского сегмента Международной космической станции (МКС) проводится космический эксперимент ВИРУ [3]. Задача эксперимента – проверить на примере нескольких научных работ («Ураган», «Релаксация» и др.) возможность и эффективность использования для информационной поддержки специально разработанных виртуальных руководств научными космическими экспериментами.

По итогам использования комплекса ВИРУ космонавтами и наземным персоналом был сделан однозначный вывод о целесообразности использования на борту компьютерной (безбумажной) бортовой документации [4]. В результате исследований создан базис для широкого внедрения на борту МКС виртуальных руководств. В то же время значительно расширились требования к функциональным возможностям электронной бортовой документации (ЭБД), в частности, поставлен вопрос об использовании для ее обработки и воспроизведения планшетных компьютеров.

До настоящего времени экспертами не принято окончательное решение о выборе мобильной ОС, поэтому создаваемые планшетные прототипы имеют возможность работы на трех основных ОС: Windows, iOS и Android.

Разработана перспективная модификация комплекса ВИРУ в планшетной реализации, обеспечивающая все отработанные ранее функциональные возможности (рис. 1).

По рекомендациям экипажей в систему заложены дополнительные функции.

1.     Обеспечена версионность сценария. Система настраивается на несколько степеней сложности представления информации с возможностью перехода от версии к версии во время работы.

2.     Введен расширенный аппарат настройки начальных условий для более наглядного и точного воспроизведения планируемой работы. Обеспечен выбор того или иного варианта последовательности действий. Перед проведением работы варианты  начальных условий отрабатываются на Земле, преобразуются в файлы обновления, передаваемого на борт. Имеется также возможность их оперативного ввода непосредственно на борту при работе со специальной панелью модуля интерфейса пользователя. К таким начальным условиям относятся конкретные сценарии работы (цепочки предписанных действий), состав иллюстративного материала в зависимости от используемого оборудования, показания приборов, значения даты и времени и т.д.

3.     Виртуальные руководства могут быть использованы для первоначального обучения [5], для получения конкретных справочных данных по тем или иным действиям [6], для восстановления в памяти ранее изученного материала [7], для сопровождения реальной работы, для оценки знаний материала оператором [8]. Для этих целей организованы различные режимы работы программного модуля: произвольный последовательный просмотр операций, автоматическая презентация процессов в рекомендуемом темпе, воспроизведение ранее записанной авторизованной сессии, интерактивный режим работы с виртуальными моделями оборудования.

4.     Реализована наземная статистическая обработка полученных результатов в различных аспектах, с графической интерпретацией  авторизованных протоколов. При этом анализируются электронные анкеты самих космонавтов, заполняемые после проведения работы, – так называемые листы регистрации, и основной log-файл – пошаговый протокол проведения операций по заданному сценарию.

5.     Реализация интерактивного режима и ввод начальных условий обеспечиваются под управлением специального встроенного «сценарного языка описания космических экспериментов», с помощью которого на Земле создаются управляющие XML-файлы частных сценариев.

6.     Для обеспечения интерактивного взаимодействия космонавта с информационной средой в иллюстративный материал виртуальных ру- ководств вводятся сенсорные зоны. Оператор воздействует на эти зоны на экране планшета и задает последовательность действий. Виртуальная среда отвечает запрограммированной реакцией, одновременно воспроизводятся мультимедийные информационные ресурсы. Все правильные и ошибочные действия оператора протоколируются для последующего анализа.

В данное время завершается работа над бортовой планшетной версией персонального терминала космонавта, которая подключается для обновления данных к бортовому серверу RSK2 по сети wi-fi.

Работа космонавта полностью авторизована, персональные сценарии передаются ему в соответствии с индивидуальной ролью в коллективных экспериментах [9]. Дальнейшее расширение функциональных возможностей программно-аппаратного комплекса информационной поддержки космических экспериментов существенно повысит удобство, наглядность, оперативность действий операторов, обеспечит высокую скорость доступа к материалам бортовой документации.

Специфической особенностью информационной поддержки космических экспериментов является необходимость параллельного сопровождения действий экипажа двумя сюжетными линиями (рис. 2) [10].

С одной стороны, это заранее подготовленная сценарная последовательность, моделирующая виртуальную среду эксперимента, с другой – классический массив бортовой документации.

Ключевые точки виртуального процесса при этом должны быть однозначно взаимосвязаны с пунктами документации. Для реализации такой взаимосвязи предусматриваются органы управления, позволяющие быстро переключать тип доступа к информации, осуществлять переходы по гиперссылкам, синхронизировать динамические процессы и обеспечивать непрерывность обеих линий информационной поддержки.

Литература

1.     Операции и эксперименты на Международной кос- мической станции 25 апреля 2013 года. URL: http://www.fede- ralspace.ru/main.php?id=2&nid=20060 (дата обращения: 15.05.2015).

2.     Технические эксперименты и исследования на Российском сегменте МКС. Эксперимент «ВИРУ». URL: http://www. energia.ru/ru/iss/researches/techn/58.html (дата обращения: 15.05.2015).

3.     Жук Е.И., Гуторов А.М. Применение виртуальных руководств при подготовке к проведению научных исследований на пилотируемых орбитальных комплексах. Научные чтения памяти К.Э. Циолковского, Калуга, 2009. URL: http://readings. gmik.ru/lecture/2009-primenenie-virtualnih-rukovodstv-pri-podgo­tovke-k-provedeniyu-nauchnih-issledovaniy-na-pilotiruemih-orbi­talnih-kompleksah (дата обращения: 15.05.2015).

4.     Кравченко С.И. Бортовой модуль информационной поддержки экипажа Международной космической станции // Программные продукты и системы. 2013. № 3 (103). С. 68–72.

5.     Душенко А.Г., Арестов Д.С. Многофункциональная информационная система поддержки действий экипажа // Программные продукты и системы. 2013. № 3 (103). С. 54–61.

6.     Осипов В.П., Сивакова Т.В., Судаков В.А., Трахтен- герц Э.А., Загреев Б.В. Методологические основы поддержки принятия решений при планировании научно-прикладных исследований и экспериментов на Международной космической станции (МКС) // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. № 3 (9). С. 81–88.

7.     Михеев А.М., Семочкина И.Ю. 3d-моделирование в интеллектуальной информационной системе поддержки научного эксперимента для систем мониторинга и контроля изделий ракетно-космической техники // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 28–32.

8.     Забавникова Т.Ю. Элементы эргономики проблеме проектирования интерфейса // Вестн. Тамбовского ун-та: Сер. Естественные и технические науки. 2009. № 1 (14). С. 227–228.

9.     Мельникова Р.В. Проектирование пользовательского интерфейса // Восточ.-Европ. журн. передовых технологий. 2010. № 8 (48). С. 18–20.

10.  Быстров Д.А. Архитектуры презентационной систе- мы образовательного насыщенного мультимедиа контента // Образовательные технологии и общество. 2007. № 4 (10). С. 329–338.