ФГУП «ГосНИИАС» уже несколько десятилетий успешно применяет технологию виртуального прототипирования, которая стала логическим развитием полунатурного моделирования. Виртуальное прототипирование позволяет производить комплексирование комплекса бортового оборудования будущего летательного аппарата на уровне математических моделей, а также отрабатывать эргономику кабины - расположение тех или иных приборов и органов управления.

В рамках авиасалона МАКС-2021 ФГУП «ГосНИИАС» продемонстрировал универсальный стенд прототипирования кабины экипажа самолёта с аппаратными имитаторами, который предназначен:

• для проведения объективных и субъективных оценок технических решений с целью выбора вариантов реализации информационно-управляющего поля кабины экипажа;

• для отработки стандартных рабочих процедур;

• для отработки интерфейса системы самолётовождения - FMS;

• для поддержки летной документации;

• для отработки перспективных видов индикации:

  • слой синтезированного видения на пилотажном кадре;

  • индикация на лобовом стекле;

  • прототипирование отображения на КПИ и ИНО информации для навигации по аэродрому;

  • прототипирование отображения на ИНО синтезированной 2D карты и вертикального профиля полёта;

  • эргономическая оценка отображаемой информации.

Универсальный стенд прототипирования кабины экипажа самолёта с аппаратными имитаторами позволяет проектировать и проводить динамическое тестирование человеко-машинного интерфейса кабины экипажа с новым оборудованием и разработку программного обеспечения системы экранной индикации. Демонстрирует особенности перспективных интеллектуальных решений по индикации, включая улучшенное и синтезированное видение, экспертные системы поддержки принятия решения и элементы интеллектуального интерфейса.

ФГУП «ГосНИИАС» ведет разработки на базе технологии Виртуальной реальности (VR), создавая совершенно новую эру технологий по разработке компоновки кабины экипажа на базе 3D моделирования и профессиональной подготовки пилотов, с далеко идущими перспективами для авиационной промышленности.

Демонстрационный стенд виртуальной кабины экипажа, предназначен для отработки технологии создания сложных 3-D виртуальных объектов, разработки технологии создания мобильного устройства для обучения лётного и технического состава на базе 3-D виртуальных объектов и возможности интеллектуального управления бортовыми системами.

По данному направлению на авиасалоне МАКС-2021 ФГУП «ГосНИИАС» представил следующие проекты:

• Процедурный тренажер на базе технологии виртуальной реальности;

• Разработка и эргономическая оценка компоновки кабины сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС):

  • Разработка компоновки кабины сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС). Технология позволяет разработчикам сократить время при проектировании и оптимизации компоновки кабины самолета, а экспертам провести оценку эргономики кабины, досягаемости и взаимного расположения пультов и органов управления.

  • Прототипирование кабины на базе 3D моделей. Технология позволяет внести изменения в компоновку в процессе экспертной оценки, что позволяет ускорить процесс её разработки.

Реализация демонстрационного стенда виртуальной кабины экипажа на базе VR-технологий делает его мобильным и экономичным для обучающих и эксплуатирующих авиационных организаций.

В разработках гражданского применения широкий спектр занимают технологии, обеспечивающие импортозамещение зарубежных инженерно-проектировочных платформ и бортового программного обеспечения.

В рамках авиасалона МАКС-2021 ФГУП «ГосНИИАС» продемонстрировал следующие разработки по этому направлению:

• Автоматизированная информационная среда управления жизненным циклом (АИС УЖЦ)

  АИС УЖЦ - это система конфигурационного управления, обеспечивающая трассируемость между самыми разными типами артефактов, то есть позволяющая найти одни данные на основе других. Система необходима при разработке сложных и критически важных с точки зрения безопасности технических систем.

  АИС УЖЦ предназначена для разработки и управления требованиями различного уровня и связывания требований с исходным кодом, тестами, моделями устройств, авиационными правилами и стандартами, отчетами об испытаниях, сообщениями о проблемах, выявленных в ходе эксплуатации, и другими продуктами жизненного цикла авиационных и технических систем. Система работает на основе клиент-серверной архитектуры с доступом по веб-интерфейсу.

  Конечная цель системы - связывание этапов жизненного цикла технических систем, сохранение истории продукта от проекта до этапа эксплуатации, поддержка доработок и улучшений продукта.

• Операционная система реального времени JetOS (ОСРВ JetOS) для гражданской авиации

  Операционная система реального времени JetOS - это критическое системное ПО, которое предназначено для запуска приложений (программные части самолетных систем (ВСС, КСКВ, БИНС и т.п.)) на бортовых вычислителях. Необходимость в использовании системы обусловлена в тех случаях, когда на одном вычислителе работает несколько приложений. Операционная система реального времени JetOS гарантирует, что задача будет исполнена в соответствии с внешними часами, т.е. программы настраиваются так, чтобы текущий процесс гарантированно выполняется за одно и то же время.

  Использование ОСРВ JetOS обеспечивает независимость российских производителей авиационной техники от зарубежных производителей и возможность сертификации производимых комплектующих изделий в соответствии с требованиями гражданской авионики.

• Инструмент автоматизации анализа структурного покрытия кода COVERest (Инструмент COVERest)

  Разработанный специалистами ФГУП «ГосНИИАС» и ОАО «ЛаБС» инструмент автоматизации анализа структурного покрытия кода COVERest предназначен для сбора информации, выдачи отчетов о полноте структурного покрытия исходного кода тестами.

  Инструмент COVERest применяется на этапе верификации при создании бортового ПО. Анализ полноты покрытия кода должен удовлетворять требованиям КТ-178C/DO-178C. Принцип тестирования состоит в том, что тесты пишутся по требованиям, однако исходный код при его написании не виден. Поэтому после успешного выполнения тестирования, проводится оценка покрытия исходного кода. Полученные в ходе выполнения программы трассировочные данные анализируются, и в результате формируется отчет, содержащий информацию, необходимую при анализе структурного покрытия программы.

  Инструмент COVERest внесен в реестр российского программного обеспечения на основании приказа Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от 22.06.2021 №634.

• Автоматизированное рабочее место системного интегратора (АРМ СИ) (MASIW)

  Автоматизированное рабочее место системного интегратора (АРМ СИ) (MASIW) – это система для моделирования комплексов бортового оборудования (КБО) с применением специальных языков (в первую очередь – AADL).

  MASIW предназначен для:

  • оценки эффективности различных параметров КБО (по итогам моделирования);

  • расчёта надежности КБО (отказобезопасность);

  • расчета характеристик бортовой сети передачи данных AFDX.

  Интеграция MASIW с системой управления жизненным циклом (PLM) T-FLEX Docs, позволяет рассчитывать надежность и прочие параметры прямо на основе конструкторских данных, хранящихся в этих PLM-системах у разработчиков, начиная с этапа эскизного проектирования. Это обеспечивает возможность создания модели системы для оценки надежности с момента выдачи ТЗ.

  Таким образом, MASIW может применяться почти на всех стадиях жизненного цикла - от разработки требований к борту до конечного интеграции того же борта.

Демонстрационный комплекс приложения АММ предназначен для отработки отечественной технологии повышения ситуационной осведомленности экипажа при движении по аэродрому.

Демонстратор движения по аэродрому АММ обеспечивает повышение уровня безопасности при рулении в зоне аэродрома с детальным информированием о структуре аэродрома и маршруте руления в различных метеоусловиях.

Основные преимущества функции движения в зоне аэродрома (АММ):

• реализована для платформ ОСРВ с поддержкой ARINC653 (JetOS) и Windows для прототипирования и отработки;

• готова для процесса интеграции на используемые в промышленности индикаторы и операционные системы реального времени;

• возможна интеграция с другими бортовыми функциями наблюдения;

• разработана версия функции АММ и программных модулей для планшета.

Стенд технологий искусственного интеллекта (стенд ИИ) продемонстрировал компетенции и научно-технический задел ФГУП «ГосНИИАС» в области авиационных и базовых технологий ИИ по следующим направлениям:

• Отечественная платформа машинного обучения для бортовых систем искусственного интеллекта «Платформа»

  Унифицированная программная платформа для разработки конечно ориентированных программных комплексов, входящих в состав изделий перспективных летательных аппаратов и решающих задачу распознавания наземных объектов на основе нейросетевых подходов.

  Ключевые преимущества:

  • Отечественная разработка с полностью сертифицированным на НДВ исходным кодом;

  • Единая экосистема;

  • Унифицированный формат хранения БД и моделей;

  • Импорт/экспорт из основных фреймворков и onnx;

  • Наличие типовых решений;

  • Поддержка всех отечественных аппаратных платформ;

  • Поддержка основных зарубежных аппаратных платформ;

  • Поддержка отечественных ОС;

  • Создание архитектур в режиме визуального программирования;

  • Удобный интерфейс как для новичков, так и для опытных разработчиков.

• Интеллектуальные технологии для авиационных систем улучшенного, синтезированного и комбинированного видения

  Улучшенное видение – обеспечение увеличения дальности видимости ключевых ориентиров на местности за счет обработки и комплексирования разноспектральных изображений (ТВ, ИК) от оптико-электронных датчиков системы улучшенного видения и вывода изображения на систему индикации.

  В основе разработанных алгоритмических решений - конволюционные и генеративно-состязательные глубокие нейронные сети (GAN), а также оригинальные методики машинного обучения, учитывающие результаты оценки информативности изображений типовых сцен экспертом.

  Синтезированное видение - обеспечение видимости закабинной обстановки за счет формирования (синтеза) в бортовом вычислителе и вывода на систему индикации изображения топографического участка, наблюдаемого из кабины пилота.

  Ключевые преимущества разработанных алгоритмических решений:

  • Вычислительно-эффективные алгоритмы индикации рельефа и препятствий;

  • Эргономика кадров, согласованная с системами индикации на КПИ и ИЛС;

  • Специализированные высокопроизводительные алгоритмы формирования информационного обеспечения с использованием машинного обучения.

  Комбинированное видение – обеспечение всесуточной и всепогодной видимости рельефа, ключевых ориентиров на местности и препятствий за счёт комплексирования кадров улучшенного и синтезированного видения на основе нейросетевых подходов.

• Интеллектуальные технологии для авиационных распределенных беспилотные систем

  Интерактивная демонстрация замысла создания нового поколения распределенных беспилотных систем видового мониторинга с элементами ИИ, решающими задачи:

  • обработки и комплексирования разновременных, пространственно распределенных разноспектральных данных;

  • автоматического группового управления;

  • автономной навигации;

  • автоматического дешифрирования данных аэрофотосъемки и мониторинга.

• Интеллектуальные технологии технического зрения для наземных транспортных систем и робототехнических комплексов

  Многоспектральная система технического зрения робототехнических платформ и универсальных модулей полезной нагрузки (проект ФПИ «Маркер»):

  • Обнаружение объектов: нейросетевые 2D и 3D детекторы объектов по изображениям, оперативное дообучение;

  • Семантическая сегментация сцены: нейросетевые решения, работа в различных погодных условиях, оперативное дообучение;

  • Трехмерная реконструкция сцены: воссоздание трехмерной сцены окружающей местности на основе данных видеокамер;

  • Восстановление одометрии: отслеживания траектории движения платформы, доуточнение собственного положения платформы;

  • Комплексирование лидарных данных: совмещение данных различных лидаров с одной платформы в единое облако, взаимная калибровка с камерами;

  • Наложение результатов алгоритмов сегментации сцены и обнаружения объектов на реконструированную модель окружающей сцены.

• Интеллектуальные технологии биометрического контроля в обеспечение авиационной безопасности

  Система Биометрической Идентификации (СБИ), позволяющая идентифицировать персон из базы данных в режиме реального времени на видеопотоке.

ФГУП «ГосНИИАС» разработан макетный образец комплекса бортового оборудования, который является платформой для отработки задач интеллектуализации бортового оборудования, развития новой функциональности и накопления компетенций.

Комплекс бортового оборудования предназначен для установки на самолёты местных воздушных линий и обеспечивает выполнение полётов по правилам полётов по приборам в автоматическом и директорном режимах управления по маршрутам, воздушным трассам и местным воздушным линиям.

В макетном образце комплекса впервые в России реализованы:

• отечественная операционная система с уровнем критичности «А»;

• авиационные многофункциональные индикаторы на ЖК-матрицах с разрешением Full HD;

• проекционно-ёмкостная сенсорная матрица авиационного назначения (собственной разработки) для управления пультами;

• индикатор на лобовом стекле потолочного размещения;

• функция индикация района аэродрому;

• голосовое управление функциями комплекса.

Архитектура аппаратного и программного обеспечения комплекса позволяет работать не только в современных, но и в перспективных полях связи, навигации и наблюдения.

Решения, применяемые в комплексе, соответствуют лучшим образцам зарубежной авионики.

На базе КБО проводятся исследования по развитию функции самолетовождения, применения спутниковой навигационной системы для обеспечения посадки, развития функции виртуального пилота и интеллектуальной функции технического обслуживания.

Макетный образец КБО был представлен на экспозиции АО «УЗГА».